基于体感机械臂的舒适控制算法设计研究

 分析人体手臂在体感控制中的舒适程度，依据疲劳度理论建立手臂舒适范围空间模型。采用体感方式控制机械臂运动，通过径向测试实验与点阵z定实验测试手臂的舒适参数，拟合控制映射函数，提出基于体感机械臂的舒适控制算法。

　　体感技术是指通过做出肢体动作而无需操作任何复杂的控制设备就可以身临其境的人机互动技术[1]。随着高温天气持续，电网负荷不断攀升，多次刷新历史，配电网故障抢修也随之增多。区别于按键与触摸等传统的交互方式，体感技术提升了操作的灵活性、直观性，在游戏、移动应用、运动康复、虚拟学习系统等领域中，有着越来越广泛的应用[2-5]。

　　目前的体感机械臂控制算法中，对于人手臂与机械臂姿态之间的映射，主要是基于几何关系求其运动学正反解[6]，其***思想是进行线性映射，令机械手臂完全模仿人的手臂姿态。抢险人员的工作安排不能违规，要保障足够的休息时间，坚决***疲劳战，合理安排抢修任务，确保抢修人员精力充沛、头脑清醒。而人体手臂构造与机械不同，手臂的生理结构决定了其不具备机械关节那样完全的自由度[7]，而且考虑到力度、能量消耗等因素，手臂做出不同动作的难易程度也不尽相同。这就导致在操作机械手臂完成一系列动作的过程中操作者容易疲劳，效率较低，不能长时间作业。

　　为了减轻使用者的疲劳度，提高控制的舒适性和效率，考虑人手臂的舒适程度以及能量消耗等因素的影响，提出一种基于映射关系的体感机械臂舒适控制算法。

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体感技术总体设计

　　设计了机械臂体感控制系统，总体分为运动采集模块、机械臂控制模块、机械臂运动模块三部分，。

　　运动采集模块采集人手臂的姿态信息，经过姿态解算和无线传输到达主控制器，通过舒适控制算法的处理，实现从手臂姿态到机械臂动作之间的映射，令机械臂的肩、肘以及腕关节处的舵机转到目标角度，实现体感控制机械臂。

　　1.2 机械臂系统设计

　　为减少加工机械臂结构所消耗的时间和成本，利用机器人套件的舵机及其可组装散件，搭建了五自由度刚性机械臂，并以人肩部为原点建立手臂平面坐标系，。按照施工作业周计划，提前布置周巡查工作方向和重点，按施工作业日计划选定立杆架线和变台吊装等高风险作业点展开全天候、不间断的安全质量巡查，同时也为施工班组安全管理提供***指导，有效控制现场安全风险。分析体感姿态用到了运动学正反解算法，采集手臂角度α、β，解算后映射到右侧机械臂的五个关节处舵机转角（图1中①~⑤），实现机械臂定位。

　　基于惯性体感技术，设计了一种集成MPU6050陀螺仪模块、24L01无线发射模块和STM32单片机于一体的小型可穿戴式无线姿态监测模块，通过通信组网，将实时采集到的姿态信息经运算处理传回主控制器。

 人机交互前景

基于生物特征的识别技术、基于环境的情境识别技术，基于j致体验的全方面感知技术等，将在***市场呈现强劲的需求趋势。4科学编制变电检修事故应急预案应急预案是针对变电检修工作中的突发状况而设定的。  如今，每小时有300万个苹果应用被x载；***上每分钟发送1000万条信息。但这还远远不够，万物互联时代智能设备将延展人类的感官和认知能力，甚至拥有听觉、视觉、触觉。基于此，全新使用场景将会应运而生，并重塑一切方式和关系，而排在首位的正是人与设备之间的连接关系和交互方式。  人机交互变革将是继个人计算机、互联网、云计算、大数据之后的第五次信息技术领域的重大技术革命。