一种遥控全向移动机械手及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种遥控全向移动机械手。属于遥控机械手领域。
【背景技术】
[0002] 移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事危险操作、工业和 服务业等许多应用场合，需要机器人实时通过无线通讯接受控制命令，以期望的速度方向 和轨迹灵活自如地移动。目前，在美国、日本等发达国家，机器人已应用于商场导购、物品移 送、家居服务、展厅保安和大面积清扫等多个服务领域。根据上述移动机器人的应用场合决 定了要求具有能在狭窄、拥挤的场合灵活快捷地自由运动的性能，这也成为了机器人研究 和设计的难点问题。其中运动控制系统直接影响机器人系统的整体性能，因此对机器人的 运动控制研究一直是研究热点之一。
[0003] 移动机器人按照移动方式可分为轮式，履带式，腿式等，其中轮式机器人由于具有 机构简单活动灵活等特点尤为受到青睐。轮式移动机构的类型很多，对于一般的轮式移动 机构，都不可能进行任意的定位和定向。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了解决现有的移动机器人体积大，定向行走的灵活性差，操控性差，并 且不能实现多节点联网的问题。现提供一种遥控全向移动机械手及其控制方法。
[0005] -种遥控全向移动机械手，它包括移动机械装置和液晶显示模块，
[0006] 移动机械装置包括红外避障模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第一直 流减速电机、第二直流减速电机、第三直流减速电机、第四直流减速电机、第一带有联轴器 的全向轮、第二带有联轴器的全向轮、第三带有联轴器的全向轮、第四带有联轴器的全向轮 和三自由度抓取机械手，
[0007] 三自由度抓取机械手包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第一自由度机械手、第 二自由度机械手和第三自由度机械手，
[0008] 第一舵机设置在第一自由度机械手上，用于带动第一自由度机械手做抓取动作， 第二舵机设置在第二自由度机械手上，用于带动第二自由度机械手做俯仰运动，第三舵机 设置在第三自由度机械手上，用于带动第三自由度机械手作回转运动，
[0009] 第一直流减速电机、第二直流减速电机、第三直流减速电机和第四直流减速电机 分别安装在第一带有联轴器的全向轮、第二带有联轴器的全向轮、第三带有联轴器的全向 轮和第四带有联轴器的全向轮上的联轴器内径上，且第一带有联轴器的全向轮和第二带 有联轴器的全向轮成90度角摆放，第二直流减速电机和第三直流减速电机成90度角摆放， 第三带有联轴器的全向轮和第四带有联轴器的全向轮成90度角摆放，第四带有联轴器的 全向轮和第一带有联轴器的全向轮成90度角摆放，
[0010] 红外避障模块包括红外传感器、红外发射管、放大器和一号微处理器，
[0011] -号微处理器的显示信号输出端连接液晶显示模块的显示信号输入端，
[0012] -号微处理器的控制信号输出端连接红外发射管的控制信号输入端，红外发射管 的输出端用于发射红外光，红外传感器的输入端用于接收反射回来的红外光，红外传感器 的光信号输出端连接放大器的光信号输入端，放大器的放大信号输出端连接一号微处理器 的放大信号输入端，
[0013] -号微处理器的四路控制信号输出端分别连接第一电机驱动模块的两路控制信 号输入端和第二电机驱动模块的两路控制信号输入端，
[0014] 一号微处理器的另外三路控制信号输出端分别连接第一舵机的控制信号输入端、 第二舵机的控制信号输入端和第三舵机的控制信号输入端，第一电机驱动模块的两路驱动 信号输出端分别连接第一直流减速电机的驱动信号输入端和第二直流减速电机的驱动信 号输入端，第一直流减速电机的驱动信号输出端连接第一带有联轴器的全向轮的驱动信号 输入端，第二直流减速电机的驱动信号输出端连接第二带有联轴器的全向轮的驱动信号输 入端，
[0015] 第二电机驱动模块的两路驱动信号输出端分别连接第三直流减速电机的驱动信 号输入端和第四直流减速电机的驱动信号输入端，第三直流减速电机的驱动信号输出端连 接第三带有联轴器的全向轮的驱动信号输入端，第四直流减速电机的驱动信号输出端连接 第四带有联轴器的全向轮的驱动信号输入端。
[0016] 根据一种遥控全向移动机械手实现的控制方法，它包括以下过程：
[0017] 摆动遥控装置的三轴加速度传感器，三轴加速度传感器采集三轴运动数据，二号 微处理器将所述三轴运动数据发送给一号微处理器；
[0018] -号微处理器根据接收的三轴运动数据控制四个全向轮，使遥控全向移动机械手 进行移动；
[0019] 按下按键，按键将动作控制信号通过二号微处理器发送给一号微处理器，一号微 处理器控制红外避障模块检测障碍物位置，根据障碍物位置和接收的动作控制信号控制三 自由度抓取机械手进行摆动并抓取障碍物。
[0020] 本发明的有益效果为：本发明通过摆动三轴加速度传感器，将三轴加速度传感器 采集的三轴运动数据通过二号微处理器发送给一号微处理器，由一号微处理器控制第一 电机驱动模块和第二电机驱动模块分别驱动第一直流减速电机、第二直流减速电机、第三 直流减速电机和第四直流减速电机，从而带动第一带有联轴器的全向轮、第二带有联轴器 的全向轮、第三带有联轴器的全向轮和第四带有联轴器的全向轮全向移动，使三自由度抓 取机械手进行运动；具有灵活性强的优点，
[0021] 通过按下按键，将动作控制信号通过二号微处理器发送给一号微处理器，一号微 处理器控制红外避障模块检测障碍物位置，根据障碍物位置和接收的动作控制信号控制第 一舵机和第二舵机分别带动机械手第一自由度和机械手第二自由度转动，通过第三舵机驱 动机械手第三自由度实现抓取障碍物的动作及摆动方向，具体操控性强的优点，
[0022] 采用电机控制全向轮的方向和跟踪，全方位轮无需润滑或现场维护，并且安装是 非常简单和稳定；采用第一电机驱动模块和第二电机驱动模块分别驱动四个直流减速电 机，响应速度要快，动态性能要好。此外，动作灵敏度要高，便于集中控制，应具备效率高、体 积小、质量轻、自控性强、可靠性高；
[0023] 另外，采用两个zigbee模块，一个zigbee模块连接PC机作为协调器，另一个 zigbee模块作为终端节点放在全向移动的三自由度抓取机械手上，连接微处理器的一个引 脚作为该系统信号的反馈端，实现多节点联网和多个节点的控制。
【附图说明】
[0024] 图1为【具体实施方式】一所述的一种遥控全向移动机械手的原理示意图，
[0025] 图2为【具体实施方式】一所述的一种遥控全向移动机械手中三自由度抓取机械手 的结构示意图，
[0026] 图3为【具体实施方式】三中第一电机驱动模块的原理图，
[0027] 图4为【具体实施方式】四中LM7805稳压电源模块的原理图，
[0028] 图5为【具体实施方式】三中液晶显示模块的原理图，
[0029] 图6为【具体实施方式】三中三轴加速度传感器的原理图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0030] 一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种遥 控全向移动机械手，它包括移动机械装置和液晶显示模块20，
[0031] 移动机械装置包括红外避障模块3、第一电机驱动模块4、第二电机驱动模块5、第 一直流减速电机6、第二直流减速电机7、第三直流减速电机8、第四直流减速电机9、第一带 有联轴器的全向轮16、第二带有联轴器的全向轮17、第三带有联轴器的全向轮18、第四带 有联轴器的全向轮19和三自由度抓取机械手，
[0032] 三自由度抓取机械手包括第一舵机10、第二舵机11、第三舵机12、第一自由度机 械手10-1、第二自由度机械手11-1和第二自由度机械手12-1，
[0033] 第一舵机10设置在第一自由度机械手10-1上，用于带动第一自由度机械手10-1 做抓取动作，第二舵机11设置在第二自由度机械手11-1上，用于带动第二自由度机械手 11-1做俯仰运动，第三舵机12设置在第三自由度机械手12-1上，用于带动第三自由度机械 手12-1作回转运动第一直流减速电机6、第二直流减速电机7、第三直流减速电机8和第四 直流减速电机9分别安装在第一带有联轴器的全向轮16、第二带有联轴器的全向轮17、第 三带有联轴器的全向轮18和第四带有联轴器的全向轮19上的联轴器内径上，且相邻的第 一带有联轴器的全向轮16、第二带有联轴器的全向轮17、第三带有联轴器的全向轮18和第 四带有联轴器的全向轮19之间均成90度位置摆放，
[0034] 红外避障模块3包括红外传感器3-1、红外发射管3-2、放大器3-3和一号微处理 器 3-4，
[0035] -号微处理器3-4的显示信号输出端连接液晶显示模块20的显示信号输入端，
[0036] -号微处理器3-4的控制信号输出端连接红外发射管3-2的控制信号输入端，红 外发射管3-2的输出端用于发射红外光，红外传感器3-1的输入端用于接收反射回来的红 外光，红外传感器3-1的光信号输出端连接放大器3-3的光信号输入端，放大器3-3的放大 信号输出端连接一号微处理器3-4的放大信号输入端，
[0037] -号微处理器3-4的四路控制信号输出端分别连接第一电机驱动模块4的两路控 制信号输入端和第二电机驱动模块5的两路控制信号输入端，
[0038] -号微处理器3-4的另外三路控制信号输出端分别连接第一舵机10的控制信号 输入端、第二舵机11的控制信号输入端和第三舵机12的控制信号输入端，第一电机驱动模 块4的两路驱动信号输出端分别连接第一直流减速电机6的驱动信号输入端和第二直流减 速电机7的驱动信号输入端，第一直流减速电机6的驱动信号输出端连接第一带有联轴器 的全向轮16的驱动信号输入端，第二直流