使用彎曲傳感器的機器人手勢控制系統設計

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(常州劉國鈞高等職業技術學校，常州 213025)

引 言

當前，工業機器人的操作方法大概可以分為離線編程和示教再現兩種。示教再現又可以分為人工導引和用示教盒控制來使機器人完成預期的動作等方式。人機交互是工業機器人發展的明顯技術特征之一[1-3]。若能通過人類手部動作直接控制機器人運動，則可以使得機器人的控制變得更加直觀和清晰。

本文設計了一種基于彎曲傳感器的機器人手勢控制系統。該系統通過彎曲傳感器捕捉人體手指的動作，然后將這些動作轉化為電壓量，作為開源平臺Arduino UNO R3的模擬輸入信號；經Arduino UNO R3進行算法處理后，控制3路舵機運動，實現了利用手指動作驅動機器人關節運動的目的。

1 總體設計

圖1 機器人實物圖

該機器人由機器人本體、電源、主控制系統和手勢信號采集系統等部分組成，如圖1所示。機器人本體部分采用3D打印技術制作的開源EEZYbotARM，驅動動力來源于3個舵機，分別控制機器人的大臂旋轉、小臂旋轉和夾爪張合。該結構可保證機械手在工作時，末端執行器底面始終與底座底面保持平行[4]。

2 控制系統硬件電路設計

控制系統硬件電路主要包括電源、主控制系統和手勢信號采集系統等部分。主控制系統采用的是Arduino UNO R3控制板，電源采用12 V鋰電池供電，手勢信號采集系統的核心部件為彎曲傳感器。

2.1 Arduino UNO R3 介紹

Arduino是一種開源的電子原型平臺，可以連接各類傳感器、馬達等電子元件。Arduino UNO R3采用ATmega328作為核心CPU，具有6路模擬輸入接口和14路數字I/O接口，含有6路PWM輸出。……