本發(fā)明涉及一種假手控制系統(tǒng)及其使用方法,更具體地,涉及一種多自由度肌電假手控制系統(tǒng)及其使用方法。背景技術(shù):人工假肢的研究可以應(yīng)用到**醫(yī)療裝備、生機(jī)電一體化智能機(jī)器人、危險(xiǎn)環(huán)境勘查、災(zāi)難救援裝備、裝備以及輔助殘疾人進(jìn)行康復(fù)工程訓(xùn)練等多個(gè)領(lǐng)域,其科學(xué)技術(shù)成果可輻射,因此具有重要的戰(zhàn)略意義,到目前為止,基于單自由度的仿人型機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)已經(jīng)十分成熟,但單自由度并不能不滿足仿真假手的靈活度需求,且不存在能夠同步識(shí)別假手手勢(shì)和手勢(shì)力度的算法,使得假手的應(yīng)用受到了限制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠同步識(shí)別手勢(shì)及其力度,并進(jìn)行多自由度控制的多自由度肌電假手控制系統(tǒng),本發(fā)明的另一目的是提供該系統(tǒng)的使用方法。技術(shù)方案:本發(fā)明所述的多自由度肌電假手控制系統(tǒng)包括機(jī)械手、機(jī)械手腕、殘肢接受腔和數(shù)據(jù)處理器,機(jī)械手和殘肢接受腔分別安裝在機(jī)械手腕兩端,殘肢接受腔內(nèi)連接有多通道肌電陣列電極袖套,多通道肌電陣列電極袖套連接有控制單元電路板和電池,控制單元電路板另一端連接機(jī)械手和機(jī)械手腕。數(shù)據(jù)處理器向控制單元電路板發(fā)出采集表面肌電信號(hào)的指令,使多通道肌電陣列電極袖套采集表面肌電信號(hào)。無錫多自由度平臺(tái)設(shè)備廠家推薦蘇州恩暢自動(dòng)化科技有限公司。河北開發(fā)多自由度平臺(tái)設(shè)備制造
多自由度平臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)由上下兩個(gè)平臺(tái),中間6個(gè)伸縮缸以及上下各6個(gè)虎克鉸(或球鉸)組成6-6形機(jī)構(gòu),稱為Stewart平臺(tái)。其中下平臺(tái)固定,下平臺(tái)與上平臺(tái)通過6個(gè)伸縮缸及虎克鉸連接,虎克鉸或球鉸位于上平臺(tái)與6個(gè)伸縮缸的連接處,對(duì)保證平臺(tái)的正常運(yùn)行和整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度起著關(guān)鍵作用。借助伸縮缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)沿X、Y、Z的平移和繞X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般伸縮缸由伺服電動(dòng)缸或液壓缸組成(大噸位的采用液壓缸的形式)如下圖2所示。借助六個(gè)伸縮缸的伸縮運(yùn)動(dòng),完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度(X,Y,Z,α,β,γ)的運(yùn)動(dòng),從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài),因此可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器中,如飛行模擬器、汽車駕駛模擬器、地震模擬器、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等飛行器、娛樂設(shè)備(動(dòng)感電影搖擺臺(tái))等領(lǐng)域中。在加工業(yè)可制成多自由度平臺(tái)聯(lián)動(dòng)機(jī)床、機(jī)器人等。云南制造多自由度平臺(tái)平臺(tái)河北專業(yè)多自由度平臺(tái)設(shè)備服務(wù)廠家推薦蘇州恩暢自動(dòng)化科技有限公司。
輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行處理,處理流程如圖10所示。肌電數(shù)據(jù)收集完成后,訓(xùn)練集被分層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三層網(wǎng)絡(luò)加工,如圖6所示,首先對(duì)8個(gè)通道的原始肌電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,采用均方根rms均值來獲得***信號(hào),然后,這8個(gè)***信號(hào)被固定長(zhǎng)度的時(shí)間窗口分割并作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層,每個(gè)輸入樣本將包含陣列肌電信號(hào)的空間和時(shí)間信息,網(wǎng)絡(luò)的***個(gè)隱藏層利用主成分分析方法來降低輸入信號(hào)的維度,第二個(gè)隱藏層采用自編碼器學(xué)習(xí)六個(gè)肌肉協(xié)同特征以進(jìn)一步降低特征維度,第三個(gè)隱藏層將肌肉協(xié)同特征與自動(dòng)生成的運(yùn)動(dòng)意圖標(biāo)簽進(jìn)行擬合,**終網(wǎng)絡(luò)的輸出層包含三個(gè)神經(jīng)元,分別輸出三個(gè)自由度的連續(xù)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),各個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱藏層的權(quán)值矩陣是**訓(xùn)練再堆疊在一起,在實(shí)際擬合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過程中進(jìn)行逐層精調(diào),其中預(yù)測(cè)出的手腕運(yùn)動(dòng)信息用于控制機(jī)械手腕2,手開合運(yùn)動(dòng)信息用于控制安裝于機(jī)械手腕2上的機(jī)械手。設(shè)圖6中的時(shí)間窗內(nèi)包含t個(gè)樣本點(diǎn),陣列肌電傳感器的個(gè)數(shù)為c,則網(wǎng)絡(luò)輸入層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)為c×t。為了從冗余信息中獲取有代表性的時(shí)間和空間信息,本發(fā)明對(duì)每個(gè)通道的肌電***信號(hào)進(jìn)行時(shí)間尺度上的主成分分析,將時(shí)間窗內(nèi)的t個(gè)肌電***信號(hào)采樣點(diǎn)為代入主成分分析的特征。
VR模擬駕駛讓練車更加簡(jiǎn)單如果VR模擬駕駛在線下成為一種商業(yè)模式,比較大的優(yōu)勢(shì)應(yīng)該還是練車可自主性一定程度提高,不是只限定了有限的時(shí)間來練車,只要你有空每天都去練、練多久都是由自己決定的。利用VR全景技術(shù)肯定能把要掌握的技能、馬路上遇到的問題、模擬考試等方面都能通過虛擬現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)出來,用戶不擔(dān)心像在駕校一樣排隊(duì)等車練習(xí),只要帶上虛擬頭盔,坐在模擬駕駛器上就能跟在路上練車并無差異。VR全景技術(shù)比較大的特點(diǎn)就是能高度仿真甚至是還原實(shí)際,因此利用VR來練車完全可以呈現(xiàn)他的真實(shí)性。在練車效果上也能做到跟在駕校實(shí)地練車相媲美。現(xiàn)在已經(jīng)有了利用VR全景技術(shù)開發(fā)出的在線駕駛游戲軟件,它比較大的特征就是模擬了各種駕駛當(dāng)中出現(xiàn)的情境來測(cè)試練車者在駕駛過程中抗干擾的能力。它設(shè)置了不同的駕駛場(chǎng)景,開車途中會(huì)遇到的問題在每個(gè)場(chǎng)景都會(huì)相對(duì)應(yīng)的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的駕校比較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)就在于,它是學(xué)員想要拿取駕照的獨(dú)特通道,學(xué)員只能在駕校報(bào)名練車通過考試才能拿到證,駕校借助VR全景技術(shù)未來的發(fā)展前景或許是個(gè)新領(lǐng)域的拓展。利用VR全景駕駛模擬技術(shù)它能提供真實(shí)的體驗(yàn)效果,一方面既能幫助駕校降低教練人工、汽車損耗、安全風(fēng)險(xiǎn)等各方面成本。江陰專業(yè)多自由度平臺(tái)設(shè)備服務(wù)廠家推薦蘇州恩暢自動(dòng)化科技有限公司。
多自由度平臺(tái)是游戲玩家的福音顯然,多自由度平臺(tái)已經(jīng)吊足了很多游戲愛好者的胃口。PlayStation中國(guó)發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng),織田博之每宣布一款游戲,現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)響起一陣歡呼。在ChinaJoy上,連續(xù)三天都有愛好者排長(zhǎng)隊(duì)等待體驗(yàn)索尼的VR游戲。而相比之下,PlayStation對(duì)面的微軟Xbox展臺(tái)人流量和PS呈現(xiàn)了鮮明對(duì)比。這種對(duì)比一定程度上反映出主機(jī)游戲市場(chǎng)的尷尬。根據(jù)游戲工委近日發(fā)布的《中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)報(bào)告》,主機(jī)游戲已經(jīng)錯(cuò)過了黃金發(fā)展期,因?yàn)閲?guó)內(nèi)受眾有限,付費(fèi)模式與國(guó)內(nèi)大部分的游戲用戶付費(fèi)習(xí)慣不符,索尼的PlayStation和微軟的XBOX雖然相繼進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),但整體開拓成績(jī)平平。推出多自由度平臺(tái)之后,索尼更愿意將其看成對(duì)目前主機(jī)游戲業(yè)務(wù)的一大補(bǔ)充。索尼互動(dòng)娛樂(上海)總裁添田武人對(duì)新浪科技直言,VR能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)的PS主機(jī)帶來新的契機(jī),有些用戶可能是想體驗(yàn)VR產(chǎn)品,所以購買PS主機(jī)。相反,游戲本身也可以通過VR帶給用戶一個(gè)全新的體驗(yàn),這也能夠給主機(jī)業(yè)務(wù)帶來新的可能性?!叭绻嵊螒颍酼R的話,我們認(rèn)為優(yōu)先是多自由度平臺(tái)”,添田武人這樣表示。他也沒有否認(rèn)“將來會(huì)有更多的可能性”,但“每個(gè)產(chǎn)品在消費(fèi)者心中都有它的定位”。六自由度平臺(tái),搭載傳感器,準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)地震波形,助力建筑抗震測(cè)試數(shù)據(jù)更可靠。工業(yè)多自由度平臺(tái)按需定制
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為了對(duì)六自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,必須對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與解算。運(yùn)動(dòng)學(xué)問題主要包括位置姿態(tài)、速度、加速度三個(gè)方面的正解和反解問題。本文只涉及位置姿態(tài)的正反解。1.正解:即順向解,已知六自由度并聯(lián)機(jī)器人的6個(gè)伸縮缸的長(zhǎng)度,求解六自由度并聯(lián)機(jī)器人的位置和姿態(tài),到目前為止,還沒有直接給中的正解方程式,只能采用疊代方法,利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算的特點(diǎn)和上鉸的結(jié)構(gòu)條件約束來逼近求解平臺(tái)姿態(tài)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的正解較復(fù)雜,是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)之一,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。目前正解求解方法可大致分為解析解法、數(shù)值解法。2.反解:即逆向解,并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解問題簡(jiǎn)單,給定六自由度并聯(lián)機(jī)器人的位置與姿態(tài),求解6個(gè)伸縮缸的伸縮量。描述一個(gè)剛體在空間旋轉(zhuǎn)的姿態(tài),常使用的方法是定義三個(gè)歐拉角來表達(dá),當(dāng)剛體旋轉(zhuǎn)至某一姿態(tài)下,此三個(gè)歐拉角即組成的旋轉(zhuǎn)矩陣,并借由旋轉(zhuǎn)矩陣作坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,便可求得剛體的位置。河北開發(fā)多自由度平臺(tái)設(shè)備制造