本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，具體是一種用于高危作業(yè)的機器人。

背景技術(shù)：

鑒于主從遙控操作機器人技術(shù)的重大意義和廣闊的應(yīng)用前景，美、日和歐洲各國競相開發(fā)相關(guān)的技術(shù)。美國NASA針對空間遙控作業(yè)研制出具有初步臨場感的過程機械手FTS系統(tǒng)和DTF-I系統(tǒng)，并于1993年將其載入航天飛機中。1993年，德國研制的空間遙操作機器ROTEX首次在哥倫比亞航天飛機上進行了太空飛行試驗，ROTEX由遙控機器人和手套式人機接口以及具有預(yù)見顯示能力的立體圖像系統(tǒng)構(gòu)成。在應(yīng)用較多的海洋開發(fā)中，作業(yè)級遙控?zé)o人水下機器人(ROV)研究較為廣泛，1999年底，埃及航空公司的990航班在美國紐約附近海域墜毀，就是由美國海軍的“深潛7200(Deep Drone)”型ROV將飛機的黑匣子打撈上來。伴隨著通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的遙操作機器人技術(shù)的研究逐漸發(fā)展起來，改變了互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男畔⒅皇侨祟愐曈X和聽覺可以感知的文字、圖像和聲音等信息的局面，使互聯(lián)網(wǎng)成為人類動作行為的載體，從而可實現(xiàn)人類操作功能的延伸。1994年8月，美國加州大學(xué)伯克利分校的Goldberg首次將一臺SCARA型工業(yè)機器人通過服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)上，這是世界上第一臺基于網(wǎng)絡(luò)的遠程操作機器人，它允許操作者通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制該機器人在充滿沙子的空間中進行挖掘作業(yè)。1995年，澳大利亞的Taylor成功地建立了“Australian Tele robot On the Web”，成為當(dāng)今最成功的網(wǎng)上機器人。當(dāng)遠程操作者獲得授權(quán)后，可用計算機通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制在澳大利亞實驗室中的機器人。更有實用意義的是1998年美國NASA的Backes等人建立的WITS系統(tǒng)，分布在各地的專家都可使用該系統(tǒng)對火星漫游機器人進行遠程規(guī)劃和遠程操作。英國則積極利用遠程操作技術(shù)改造傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)，并成功地研制了具有力反饋感知功能的遠程挖掘機械手。美國和日本則根據(jù)遠程醫(yī)療的需要，先后開發(fā)出外科手術(shù)輔助遠程機器人系統(tǒng)。國內(nèi)對主從式高危作業(yè)機器人的研究還處于進階發(fā)展階段。我國的“863”計劃中，自動化領(lǐng)域智能機器人主題以及航天領(lǐng)域空間機器人專題在1993年就開始將遙操作機器人技術(shù)列為關(guān)鍵技 術(shù)加以研究，國內(nèi)有關(guān)高校和科研機構(gòu)也先后開展了遠程操作機器人技術(shù)的理論和應(yīng)用研究。“八·五”期間，由兩所兩校共同承擔(dān)研制的“智水一II”型AUV搭載有華中理工大學(xué)研制的智能兩功能水下機械手，并于海洋環(huán)境完成自主模擬系掛炸藥包，切割纜繩的作業(yè)演示。在中船總的領(lǐng)導(dǎo)與組織下，自行研制的以援潛救生為背景的“8A4”型ROV，潛器裝有兩個功能強大的機械手，帶有多種工具，潛水深度可達600米，可進行各種不同的作業(yè)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所研制出的主從式遙控微操作機器人力反饋控制系統(tǒng)，當(dāng)主機械手控制從機械手抓取物體或進行裝置時，從機械手可將接觸物體時的接觸感覺和抓取物體的重力感覺等反饋到主機械手.并通過主機械手上的力觸覺反饋系統(tǒng)，使操作者能夠獲得持續(xù)而穩(wěn)定的接觸力感覺，為進一步的微操作機器人實驗研究奠定了基礎(chǔ)。這是主從式機器人在微操作領(lǐng)域比較成功的范例，但在面臨高危操作的復(fù)雜環(huán)境中，設(shè)備的操作性能的研究應(yīng)較分析性能占有高一點的比重。

在其它領(lǐng)域中，醫(yī)療方面，為防止射線對醫(yī)生的危害，常搭建信號傳輸距離很短的主從機器人系統(tǒng)，如外國的da Vinci robot，這類機器人系統(tǒng)具有精度高延時小的特點。有效地結(jié)合了手術(shù)醫(yī)生的經(jīng)驗和機器人定位精確、運行穩(wěn)定和操作精度高的特性，可以協(xié)助醫(yī)生完成精細(xì)的手術(shù)動作，減少手術(shù)中因為疲勞產(chǎn)生的誤操作和手部的震顫造成的損傷，從而提高手術(shù)質(zhì)量與安全性，縮短治療時間，減低醫(yī)療成本。軍事方面。“美伊”戰(zhàn)爭中，美國派出一批可偵查的高度智能機器人，由于完全由機器人“自作主張”，對一些并非可疑的對象進行襲擊，一個月后便被全部撤回?？梢姍C器人自主操作是具有盲目性、程序化的。尤其是在排爆，高危險復(fù)雜的環(huán)境中研究主從式機器人憑借人思維控制的優(yōu)勢配以和諧便捷的控制結(jié)構(gòu)是十分必要的。

所以，追求模塊的精準(zhǔn)化，控制的人性化，操作的實時化，交互的遠程化，功能的創(chuàng)新化就成為了我們主要的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用人手臂及手部動作來直觀、簡單的用于高危作業(yè)的機器人，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于高危作業(yè)的機器人，包括機器人車體、機械臂與頭盔；

機器人車體，包括機器人機械臂、履帶底盤、太陽能帆板與攝像頭裝置，機器人機械臂、太陽能帆板均放置在履帶底盤上，太陽能帆板的中部位置設(shè)有支撐桿，且支撐桿固定在履帶底盤上，支撐桿頂端設(shè)有攝像頭裝置；

機器人機械臂包括大軸承、小斜桿、斜桿、橫軸、機械手、電鉆與舵機裝置，舵機裝置包括機械臂轉(zhuǎn)動舵機、機械臂肘部舵機、手腕拍動舵機、功能轉(zhuǎn)換舵機、機械手張合舵機與手腕轉(zhuǎn)動舵機，小斜桿安裝在大軸承上的轉(zhuǎn)動臺上，大軸承內(nèi)部設(shè)有機械臂轉(zhuǎn)動舵機，且機械臂轉(zhuǎn)動舵機連接轉(zhuǎn)動臺；小斜桿上通過轉(zhuǎn)動軸連接斜桿，小斜桿與斜桿的連接處還設(shè)有機械臂肘部舵機，斜桿的另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接橫軸，斜桿與橫軸的連接處設(shè)有手腕轉(zhuǎn)動舵機，橫軸的另一端設(shè)有機械手、電鉆，橫軸的另一端設(shè)有手腕拍動舵機、功能轉(zhuǎn)換舵機，機械手的下方設(shè)有機械手張合舵機；

攝像頭裝置包括攝像頭、第一天線、無線圖傳、第一舵機、第二舵機、二自由度舵機云臺，二自由度舵機云臺安裝在支撐桿頂端，二自由度舵機云臺的下方設(shè)有第一舵機，二自由度舵機云臺的上方通過第二舵機連接無線圖傳，攝像頭設(shè)置在無線圖傳上，無線圖傳的另一側(cè)設(shè)有第一天線；

機械臂包括右手機械臂與左手機械臂；右手機械臂包括右手套、右肘套與右控制裝置；右手套與右肘套通過右控制裝置連接；右控制裝置由第一慣導(dǎo)模塊、電位器、第一單片機控制板與第一電源組成；第一慣導(dǎo)模塊、電位器、第一電源均與第一單片機控制板連接；第一慣導(dǎo)模塊、電位器安裝在右手套上，第一單片機控制板與第一電源安裝在右肘套上；第一單片機控制板包括第二天線、第一無線模塊、第二慣導(dǎo)模塊、第一單片機、供電端子，第二天線、第一無線模塊、第二慣導(dǎo)模塊、供電端子均與第一單片機連接；左手機械臂包括左手套、左肘套與左控制裝置；左控制裝置包括第二單片機控制板、傾角傳感器和無線串口模塊、第二電源、單片機使能開關(guān)；第二單片機控制板分別與傾角傳感器、無線串口模塊、第二電源、單片機使能開關(guān)連接；左手套上設(shè)有傾角傳感器與單片機使能開關(guān)；左 肘套上安裝第二單片機控制板、傾角傳感器、無線串口模塊；

右控制裝置的控制利用第一慣導(dǎo)模塊、第二慣導(dǎo)模塊采集到的人的手、手臂不同姿勢的角度信息，通過第一無線模塊傳輸?shù)綑C器人機械臂的舵機裝置，使得機器人機械臂能夠根據(jù)人手臂及手部的姿勢，實現(xiàn)主從式同步動作；機械手利用第一單片機的AD功能，電位器用于遙控機械手張合舵機，電位器的轉(zhuǎn)動能采集到其線性變化的數(shù)據(jù)，第一單片機將這些數(shù)據(jù)換算成舵機裝置各角度的脈沖，使機械手的張合與人手同步；

頭盔包括頭盔本體、攝像頭視頻顯示屏、電池、第三慣導(dǎo)模塊、第三單片機、第二無線模塊、第三舵機、工作狀態(tài)指示燈，頭盔本體上設(shè)有安裝攝像頭視頻顯示屏的面罩，攝像頭視頻顯示屏的兩側(cè)設(shè)有工作狀態(tài)指示燈，頭盔本體內(nèi)部設(shè)有電池、第三單片機、第二無線模塊、第三舵機，頭盔本體頂部設(shè)有第三慣導(dǎo)模塊，用其采集操作者頭部的姿態(tài)信息，第三單片機均與電池、第二無線模塊、第三舵機、第三慣導(dǎo)模塊連接；第三單片機將信息無線發(fā)送至攝像頭裝置的第一舵機、第二舵機，達到攝像頭裝置動作與操作者頭部動作同步。

作為本發(fā)明進一步的方案：履帶底盤上設(shè)有直流電機、傾角傳感器，當(dāng)機器人車體任意方向的角度傾斜超過30°便強制關(guān)閉太陽能帆板。

作為本發(fā)明進一步的方案：無線圖傳采用NRF24L01。

作為本發(fā)明進一步的方案：第一慣導(dǎo)模塊與第二慣導(dǎo)模塊均采用GY-953。

作為本發(fā)明進一步的方案：第一單片機采用IAP15F2K61S2。

作為本發(fā)明進一步的方案：第一無線模塊采用NRF24L01。

作為本發(fā)明進一步的方案：攝像頭視頻顯示屏采用1602液晶屏。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明主要應(yīng)用了高速單片機STC15控制技術(shù)、慣導(dǎo)模塊GY-953控制技術(shù)、利用現(xiàn)有的無線通信技術(shù)以及圖像傳輸技術(shù)?？刂撇糠质潜咀髌返暮诵牟糠?，本作品提出了一種不同于以往的控制方式，拋棄了原有的鍵盤、搖桿等非直觀控制方式，選擇了用人手臂及手部動作來直觀、簡單的控制機器人。

機器人車體的機器人機械臂，利用慣導(dǎo)模塊采集到的人手臂不同姿勢的角度信息，通過無線模塊傳輸?shù)蕉鏅C裝置，使得機械臂能夠根據(jù)人手臂及手部的姿勢，實現(xiàn)主從式同步動作。履帶底盤的移動利用傾角傳感器采取手勢操控，便于穿戴和靈活控制。機器人行走機構(gòu)采用履帶結(jié)構(gòu)，能跨越10cm高的障礙，轉(zhuǎn)彎半徑小于1m。

機器人的機械手部分利用單片機的AD功能，電位器的轉(zhuǎn)動能采集到線性變化的數(shù)據(jù)，手指關(guān)節(jié)的動作比較簡單，只有手值拍動這一個動作，采用電位器固定在手指處采集轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，在不影響精確性的情況下這是最經(jīng)濟、簡單的方法。

機器人車體具有一只四自由度機械手，作業(yè)的最大高度達到30cm。機械臂最低可水平伸出距地面0.2m，可抓取可疑物品；機械臂縱向旋轉(zhuǎn)180°，機械腕橫向旋轉(zhuǎn)360°，以適應(yīng)不同位置、不同角度放置物體的抓取。抓取器最大開度達15cm。突出特點是具有遙控移動探測及抓取、銷毀爆炸物多種作業(yè)功能，可根據(jù)使用要求裝切割器、水炮槍、X光機等多種作業(yè)工具和裝置。

機器人車體裝有具有攝像云臺的攝像頭裝置，用于觀察環(huán)境和控制作業(yè)，通過佩戴一個具有內(nèi)置液晶顯示器的頭盔，操作者可觀察機器人移動和作業(yè)狀況。頭盔頂部安裝慣導(dǎo)模塊采集操作者頭部姿態(tài)信息，利用無線模塊發(fā)送至機器人，使機器人攝像頭16與操作者頭部動作同步。這樣，一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅提供給操作者遠方工作現(xiàn)場的3D視圖，還能夠?qū)崟r地操作遠程系統(tǒng)，幫助操作者完成各種復(fù)雜的任務(wù)，保障使用者的安全。照明系統(tǒng)采用了硅晶體照明燈，具有體積小、重量輕、功耗低、亮度高、更為可靠的特點。

為了提高續(xù)航能力，在作業(yè)機器人中增加太陽能帆板為電池充電。在光強達到可充電值時，太陽能帆板自動打開進行充電。這樣的設(shè)計拓寬了機械手的使用范圍，增強了機械手的操控性，使此機械手可以適用于比較危險、復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域(如搬運對人體有害的化學(xué)物品)，軍事領(lǐng)域(如戰(zhàn)場巡邏)或者防爆(如拆除炸彈)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是機器人車體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是無線圖傳的電路圖；

圖3是右控制裝置的電路圖；

圖中：1-機器人機械臂、2-履帶底盤、3-太陽能帆板、4-攝像頭裝置、5-大軸承、6-小斜桿、7-斜桿、8-橫軸、9-機械手、10-電鉆、11-機械臂肘部舵機、12-手腕轉(zhuǎn)動舵機、13-手腕拍動舵機、14-功能轉(zhuǎn)換舵機、15-機械手張合舵機、16-攝像頭、17-第一天線、18-無線圖傳、19-第一舵機、20-第二舵機、21-二自由度舵機云臺。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種用于高危作業(yè)的機器人，包括機器人車體、機械臂與頭盔。

一、機器人車體

機器人車體，包括機器人機械臂1、履帶底盤2、太陽能帆板3與攝像頭裝置4，機器人機械臂1、太陽能帆板3均放置在履帶底盤2上，太陽能帆板3的中部位置設(shè)有支撐桿，且支撐桿固定在履帶底盤2上，支撐桿頂端設(shè)有攝像頭裝置4。

機器人機械臂1包括大軸承5、小斜桿6、斜桿7、橫軸8、機械手9、電鉆10與舵機裝置，舵機裝置包括機械臂轉(zhuǎn)動舵機、機械臂肘部舵機11、手腕拍動舵機13、功能轉(zhuǎn)換舵機14、機械手張合舵機15與手腕轉(zhuǎn)動舵機12，小斜桿6安裝在大軸承5上的轉(zhuǎn)動臺上，大軸承5內(nèi)部設(shè)有機械臂轉(zhuǎn)動舵機，且機械臂轉(zhuǎn)動舵機連接轉(zhuǎn)動臺，控制轉(zhuǎn)動臺的旋轉(zhuǎn)。小斜桿6上通過轉(zhuǎn)動軸連接斜桿7，小斜桿6與斜桿7的連接處還設(shè)有機械臂肘部舵機11，斜桿7的另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接橫軸8，斜桿7與橫軸8的連接處設(shè)有手腕轉(zhuǎn)動舵機12，橫軸8的另一端設(shè)有機械手9、電鉆10，橫軸8的另一端設(shè)有手腕拍動舵機13、功能轉(zhuǎn)換舵機14，可以隨時進行電鉆功能與機械手功能的替換，且機械手9與電鉆10相對設(shè)置， 機械手9的下方設(shè)有機械手張合舵機15。

履帶底盤2上設(shè)有直流電機，機器人車體由四個直流電機驅(qū)動，采用差速轉(zhuǎn)向。履帶底盤2的結(jié)構(gòu)易于翻越障礙，同時具有減震功能。為了提高機器人本體的續(xù)航能力，為機器人車體增加了太陽能帆板3。在光強值足夠達到電池充電要求時，自動打開太陽能帆板3。同時考慮到路況崎嶇復(fù)雜時太陽能帆板3會受到磕碰，在履帶底盤2上增加了傾角傳感器，當(dāng)機器人車體任意方向的角度傾斜超過30度便強制關(guān)閉太陽能帆板3。

攝像頭裝置4包括攝像頭16、第一天線17、無線圖傳18、第一舵機19、第二舵機20、二自由度舵機云臺21，二自由度舵機云臺21安裝在支撐桿頂端，二自由度舵機云臺21的下方設(shè)有第一舵機19，二自由度舵機云臺21的上方通過第二舵機20連接無線圖傳18，攝像頭16設(shè)置在無線圖傳18上，無線圖傳18的另一側(cè)設(shè)有第一天線17。無線圖傳18將攝像頭16采集的圖像無線傳輸至頭盔的顯示屏上。二自由度舵機云臺21使攝像頭16靈活轉(zhuǎn)動，全方位呈現(xiàn)機器人操作現(xiàn)場畫面。無線圖傳18采用NRF24L01，其輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機芯片，并完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。具體的連接關(guān)系如圖2所示。

機器人兩側(cè)的太陽能帆板3可根據(jù)光的強度開合進行充電。當(dāng)遇到斜坡等不平路面等復(fù)雜路況導(dǎo)致機器人車體傾斜時，機器人車體可自動關(guān)合太陽能帆板3以保證機器人車體的穩(wěn)定。

二、機械臂

機械臂包括右手機械臂與左手機械臂。右手機械臂用于控制機器人機械臂1的動作，左手機械臂用于控制履帶底盤2的動作。

1.右手機械臂包括右手套、右肘套與右控制裝置。右手套與右肘套通過右控制裝置連接。

右控制裝置由第一慣導(dǎo)模塊、電位器、第一單片機控制板與第一電源組成。第一慣導(dǎo)模塊、電位器、第一電源均與第一單片機控制板連接。第一慣導(dǎo)模塊、電位器安裝在右手套上，第一單片機控制板與第一電源安裝在右肘套上。第一單片機控制板包括第二天線、 第一無線模塊、第二慣導(dǎo)模塊、第一單片機、供電端子。具體的電路連接關(guān)系如圖3所示。

第一慣導(dǎo)模塊與第二慣導(dǎo)模塊均采用GY-953。

第一單片機采用IAP15F2K61S2。第一無線模塊采用NRF24L01。

其中電位器用于遙控機械手張合舵機15：右控制裝置的控制利用第一慣導(dǎo)模塊、第二慣導(dǎo)模塊采集到的人的手、手臂不同姿勢的角度信息，通過第一無線模塊傳輸?shù)綑C器人機械臂1的舵機裝置，使得機器人機械臂1能夠根據(jù)人手臂及手部的姿勢，實現(xiàn)主從式同步動作。機械手9部分利用第一單片機的AD功能，電位器的轉(zhuǎn)動能采集到其線性變化的數(shù)據(jù)，第一單片機將這些數(shù)據(jù)換算成舵機裝置各角度的脈沖，另機械手9的張合與人手同步。

在機器人機械臂1的前端有一個機械手9和電鉆10，二者在一個功能轉(zhuǎn)換舵機14控制下可自由切換，用來抓取炸彈和破拆障礙物。(a)通過執(zhí)行轉(zhuǎn)換器進行抓手與電鉆功能的切換。(b)電鉆10高速旋轉(zhuǎn)，進行障礙破除。(c)電鉆10穿透障礙物。(d)行駛路線上障礙破除完成，機器人可順利通過。

由于人的小臂和手腕，手腕和手掌均在直線上保持相對靜止，手腕拍動的角度是以手臂拍動角度為參考的。所以，為機械臂手腕的拍動增加了一個運動補償：在小臂佩帶一個第二慣導(dǎo)模塊，手腕上佩帶的第一慣導(dǎo)模塊以小臂為參考，兩個慣導(dǎo)模塊在手腕進行拍動時角度進行角度相減。

其中右手套的手掌處的控制器由3D打印成型，巧妙地將各個功能控制鍵植入其中。

2.左手機械臂包括左手套、左肘套與左控制裝置。左控制裝置由第二單片機控制板、傾角傳感器和無線串口模塊組成。左控制裝置還包括第二電源、單片機使能開關(guān)。第二單片機控制板分別與傾角傳感器、無線串口模塊、第二電源、單片機使能開關(guān)連接。

左手套上設(shè)有傾角傳感器與單片機使能開關(guān)。左肘套上安裝第二單片機控制板、傾角傳感器、無線串口模塊。

左控制裝置的控制利用傾角傳感器采集人手的傾斜角度，當(dāng)某一方向的傾斜角度大于設(shè)定值時，機器人便會向該方向移動。達到手勢操作的目的，如(a)手腕下傾，機器人向前移動；(b)手腕上傾，機器人向后移動；(c)手腕左旋，機器人向左轉(zhuǎn)彎；(d) 手腕右旋，機器人向右轉(zhuǎn)彎。

三、頭盔

頭盔包括頭盔本體、攝像頭視頻顯示屏、電池、第三慣導(dǎo)模塊、第三單片機、第二無線模塊、第三舵機、工作狀態(tài)指示燈，頭盔本體上設(shè)有安裝攝像頭視頻顯示屏的面罩，攝像頭視頻顯示屏的兩側(cè)設(shè)有工作狀態(tài)指示燈，頭盔本體內(nèi)部設(shè)有電池、第三單片機、第二無線模塊、第三舵機。頭盔本體頂部設(shè)有第三慣導(dǎo)模塊。攝像頭視頻顯示屏采用1602液晶屏。

第三慣導(dǎo)模塊：采集操控者頭部姿態(tài)信息。

第二無線模塊：將第三慣導(dǎo)模塊的姿態(tài)信息傳輸給操控者右控制裝置，再由其中繼至機器人車體接收端。

第三單片機：發(fā)送PWM脈沖至第三舵機，控制第三舵機轉(zhuǎn)動使面罩升降。點亮工作狀態(tài)指示燈，顯示工作狀態(tài)。

工作狀態(tài)指示燈：當(dāng)面罩降下，操控者開始工作時工作狀態(tài)指示燈亮以示工作。面罩升起工作狀態(tài)指示燈滅。

攝像頭視頻顯示屏：接收機器人的無線車體圖傳發(fā)送的攝像頭畫面并利用VR(虛擬現(xiàn)實)技術(shù)3D顯示。

顯示頭盔頂部裝有第三慣導(dǎo)模塊，用其采集操作者頭部的姿態(tài)信息，第三單片機將信息無線發(fā)送至攝像頭裝置4的第一舵機19、第二舵機20，達到攝像頭裝置動作與操作者頭部動作同步的效果。

顯示頭盔的攝像頭視頻顯示屏的成像是利用了VR(虛擬現(xiàn)實)技術(shù)，將攝像頭16采集到的信息轉(zhuǎn)化為可成像的虛擬三維操作界面，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物，更加直觀的完成控制機器人完成高危作業(yè)的任務(wù)。其中由于虛擬現(xiàn)實是的所呈現(xiàn)出的圖像是是一個三維的圖像，照片無法捕捉到，這里就將只給出攝像頭16采集到未經(jīng)頭盔VR技術(shù)處理的圖像。

本發(fā)明核心控制芯片采用了IAP15f2k61s2-SKDIP28(STC15系列)單片機和STC15F104E-DIP8單片機。

STC15系列單片機是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/高可靠/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，用第八代加密技術(shù)，加密性超強，指令代碼完全指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成高精度R/C時鐘(0.03％)，±1％溫飄(-40℃～+85℃)，常溫下溫飄±0.6％(-20℃～+65℃)，5MHz～35MHz寬范圍可設(shè)置，可徹底省掉外部昂貴的晶振和外部復(fù)位電路(內(nèi)部已集成高可靠復(fù)位電路，ISP編程時8級復(fù)位門檻電壓可選)。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(30萬次/秒)，內(nèi)置2K字節(jié)大容量SRAM，2組高速異步串行通信端口(UART1/UART2，可在5組管腳之間進行切換，分時復(fù)用可作5組串口使用)，1組高速同步串行通信端口SPI，針對多串行口通信針對多串行口通信多串行口通信/電機控制/強干擾場合。

慣導(dǎo)模塊的選用

慣導(dǎo)模塊(AHRS)采用三軸陀螺儀、三軸加速度計與三軸磁力計進行慣性測量單元的組建。使用者帶上裝有此模塊的手臂組件，將手臂運動的信息轉(zhuǎn)換成可被其他模塊識別的姿態(tài)數(shù)據(jù)?？紤]到精度和干擾以及運動補償，采用了兩塊GY953模塊，相關(guān)參數(shù)如下：

模塊尺寸：15.5mm*15.5mm

通信方式：1.串口(9600，115200)，2.SPI通信(4線)

供電電源：3v-5v 15ma

輸出更新頻率：100HZ，

分辨率：0.1度

直接輸出：

1.歐拉角(YAW ROLL PITCH)；

2.九軸傳感器原始數(shù)據(jù)(加速度，陀螺儀，磁力計)；

3.四元素輸出。

本發(fā)明的控制模塊的主要控制芯片為GY953，實質(zhì)是電子羅盤帶傾斜補償模塊。

GY953是一款低成本AHRS模塊。工作電壓3-5v功耗小，體積小。其工作原理是通過陀螺儀與加速度傳，磁場感器經(jīng)過數(shù)據(jù)融合算法最后得到直接的角度數(shù)據(jù)。此模塊，有兩種方式讀取數(shù)據(jù)，即串口(TTL電平)或者SPI(4線)通信方式。該產(chǎn)品精度高，穩(wěn)定性高。能夠在任意位置得到準(zhǔn)確的角度，

數(shù)據(jù)計算方法：

歐拉角計算方法：角度＝高8位<<8|低8位(結(jié)果為實際角度乘以100)

例：一幀數(shù)據(jù)

<0x5A -0x5A -0x45-0x06 -0x00-0x64-0x03-0XE8-0x27-0x10-0x85>

表示歐拉角：Roll＝1.00度，Pitch＝10.00度，Yaw＝100.00度

陀螺儀磁場加速度原始數(shù)據(jù)計算方法：原始數(shù)據(jù)＝高8位<<8|低8位

例：一幀數(shù)據(jù)

<0x5A -0x5A -0x15-0x06 -0x00-0x64-0x03-0xE8-0x27-0x10-0x55>

表示加速度原始數(shù)據(jù)：

X＝0x0064，Y＝0x03E8，Z＝0x2710

四元素計算方法：數(shù)據(jù)＝高8位<<8|低8位(結(jié)果為實際乘以10000)

例：一幀數(shù)據(jù)

<0x5A -0x5A -0x15-0x08 -0x00-0x64-0x03-0xE8-0x03-0xE8-0x03-0xE8-0xF6>

表示四元素數(shù)據(jù)：

q0＝0.01，q1＝0.1，q2＝0.1，q3＝0.1。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。