申请/专利权人：华南理工大学广州学院

申请日：2020-12-18

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN112405581B

主分类号：B25J15/00

分类号：B25J15/00;B25J11/00;B25J9/16;G10L15/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2021.03.16#实质审查的生效;2021.02.26#公开

摘要：本发明提供一种手语仿生机械手的控制系统，包括控制电路和用于驱动机械手的舵机以及机械手装置，控制电路包括单片机芯片U1、语音识别模块、第一舵机控制模块、第二舵机控制模块、端子P1、第一电源和稳压模块；单片机芯片、语音识别模块、用于控制机械手手臂舵机的第一舵机控制模块和用于控制机械手手指舵机的第二舵机控制模块分别与第一电源连接，端子P1分别与语音识别模块和第一电源；单片机芯片分别与第一舵机控制模块和第二舵机控制模块连接；具有能够通过识别语音信号，驱动舵机做出对应的手语动作。

主权项：1.一种手语仿生机械手的控制系统，包括控制电路和用于驱动机械手的舵机以及机械手装置，其特征在于：控制电路包括单片机芯片U1、语音识别模块、第一舵机控制模块、第二舵机控制模块、端子P1、第一电源和稳压模块；单片机芯片、语音识别模块、用于控制机械手的手臂舵机的第一舵机控制模块和用于控制机械手的手指舵机的第二舵机控制模块分别与第一电源连接，端子P1分别与单片机芯片U1、语音识别模块和第一电源；单片机芯片U1分别与第一舵机控制模块和第二舵机控制模块连接；稳压模块的输入端与第一电源连接，稳压模块的输出端为第二电源，语音识别模块、第一舵机控制模块和第二舵机控制模块分别连接第二电源；单片机芯片U1的引脚五十一与端子P1的引脚三连接，单片机芯片U1的引脚五十二与端子P1的引脚四连接；第一舵机模块连接单片机芯片U1的引脚九十二和引脚九十三，第二舵机模块连接单片机芯片的引脚二十五和引脚二十六；端子P1的引脚一与第一电源连接，端子P1的引脚二连接地线；稳压模块包括稳压芯片U5、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，电容C2和电容C3一端都连接第一电源，电容C2和电容C3的另一端都接地线，电容C4和电容C5一端都连接稳压芯片U5的输出端，电容C4和电容C5的另一端都接地线；稳压芯片U5的输入端连接第一电源；语音识别模块包括语音识别芯片U2、语音芯片滤波电路、语音信号电路、语音显示电路、开关电路、语音处理电路和参考电压电路，第二电源与语音识别芯片U2的电源端连接；开关电路分别连接第二电源，语音处理电路与语音识别芯片U2连接，语音识别芯片U2与开关电路连接，开关电路通过端子P1与单片机芯片U1连接，语音显示电路一端与第一电源连接，语音显示电路另一端接地线，参考电压电路一端接地，参考电压电路另一端连接语音识别芯片U2；语音识别芯片U2的引脚七、引脚一和引脚三十二外接第二电源；语音识别芯片U2的引脚八、三十三和引脚四十九接地；语音信号电路包括麦克风、电阻R2、电阻R3、电容C6和电容C7，电阻R2一端连接语音识别芯片U2的引脚十二，电阻R2的另一端与电容C6的一端以及麦克风的一端相连，电阻R3的另一端接地线，电阻R3的一端与麦克风的一端、电容C7的一端相连，电容C6的另一端连接语音识别芯片U2的引脚九，电容C7的另一端连接语音识别芯片U2的引脚十；语音识别芯片U2的引脚十二还连接有语音滤波电路，语音信号电路包括电容C8和电容C9，电容C8和电容C9的一端并联接地线，电容C8和电容C9的另一端都连接语音识别芯片U2的引脚十二，以上电路，在引脚十二设置两个电容进行滤波之后给麦克风进行偏置，确保输出一个浮动电压给麦克风；语音显示电路包括电阻R1、电容C1和显示二极管D2，电阻R1一端连接第一电源，另一端连接显示二极管D2的一端，显示二极管D2的另一端连接语音识别芯片U2的引脚二十九，电容C1一端连接第一电源，电容C1的另一端连接地线；开关电路包括按键开关KEY1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、显示二极管D3和开关芯片U3，电阻R6的一端与第一电源连接，电阻R6的另一端与开关芯片U3的引脚十二连接，开关芯片U3的引脚十二与端子P1的引脚三连接；电阻R7的一端与第一电源连接，电阻R7的另一端与开关芯片的引脚十一和引脚九连接，开关芯片的引脚十一与端子P1的引脚四连接；电阻R8一端与第二电源连接，电阻R8的另一端与显示二极管D3的一端连接，显示二极管D3的另一端与开关芯片U3的引脚十四连接；按键开关一端接地线，按键开关的另一端与开关芯片U3的引脚十三连接；开关芯片U3的引脚四与语音识别芯片U2的引脚四十一连接，开关芯片U3的引脚五与语音识别芯片U2的引脚四十连接；开关芯片U3的引脚七与语音识别芯片U2的引脚三十九连接；语音处理电路包括电容C11、电容C13、电阻R4和电阻R5，电容C11一端连接语音识别芯片U2的引脚二十，电容C11的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接语音识别芯片U2的引脚二十一，电阻R5和电容C13的一端都连接电阻R4，电阻R5和电容C13的另一端相连且连接语音识别芯片U2的引脚二十二；语音芯片滤波电路包括电容C16、电容C17、电感器L1和电容C18，电容C18一端连接第二电源，电容C18的另一端接地线，电感L1一端连接第二电源，电感L1的另一端分别连接语音识别芯片U2的引脚十九和引脚二十三，电容C16和电容C17一端都连接语音识别芯片U2的引脚十九和引脚二十三，电容C16和电容C17的另一端都接地线；参考电压电路包括电容C14和电容C15，电容C14和电容C15的一端并联连接语音识别芯片U2的引脚十八，电容C14和电容C15的另一端都连接地线；第一舵机控制模块包括第一舵机驱动芯片U4a、端子J1a、端子J2a、舵机电源、电容E1a、第一舵机芯片限流电路、防干扰电路和第一舵机显示电路，第一舵机显示电路一端分别与端子J1a连接，第一舵机显示电路另一端接地线，端子J2a一端连接第一电源，另一端连接地线；电容E1a一端连接舵机电源，另一端连接地线；端子J1a的引脚一与舵机电源，端子J1a的引脚二与第二电源连接；第一舵机驱动芯片U4a的引脚六、引脚七、引脚八、引脚九、引脚十、引脚十一、引脚十二、引脚十三、引脚十五和引脚十六分别与用于控制机械手手指的舵机相连；第一舵机驱动芯片U4a的引脚六和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R5a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚七和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R6a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚八和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R7a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚九和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R8a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R9a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十一和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R16a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十二和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R17a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十三和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R18a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十五和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R19a，第一舵机驱动芯片U4a的引脚十六和用于控制机械手手指的舵机之间连接有电阻R20a；第一舵机驱动芯片U4a的引脚十四和二十五接地，第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十八与第一电源连接；第一舵机芯片限流电路包括电阻R2a、电阻R3a、电阻R4a，电阻R2a一端分别与端子J1a的引脚三连接，电阻R2a的另一端与第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十三连接；电阻R3a一端分别与端子J1a的引脚四连接，电阻R3a的另一端与第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十六连接，电阻R4a一端分别与端子J1a的引脚五连接，电阻R4a的另一端与第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十七连接；第一防干扰电路包括电阻R10a、电阻R11a、电阻R12a、电阻R13a、电阻R14a、电阻R15a、电阻R27a、电阻R28a、R29a、电阻R30a、电阻R31a和电阻R32a，电阻R10a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚一；电阻R11a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚二；电阻R12a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚三；电阻R13a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚四；电阻R14a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚五；电阻R15a一端连接第二电源，另一端连接第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十四；电阻R27a一端连接电阻R10a的另一端，电阻R27a另一端连接地线；电阻R28a一端连接电阻R11a的另一端，电阻R28a另一端连接地线；电阻R29a一端连接电阻R12a的另一端，电阻R29a另一端连接地线；电阻R30a一端连接电阻R13a的另一端，电阻R30a另一端连接地线；电阻R31a一端连接电阻R14a的另一端，电阻R31a另一端连接地线；电阻R32a一端连接电阻R15a的另一端，电阻R32a另一端连接地线；第一舵机显示电路包括第一舵机显示二极管D1a和电阻R1a，第一舵机显示二极管D1a一端分别连接端子J1a的引脚二，舵机显示灯D1a的另一端连接电阻R1a的一端，电阻R1a另一端连接地线；第二舵机控制模块包括第二舵机驱动芯片U4b、端子J2b、端子J3b、舵机电源、电容E1b、第二舵机芯片限流电路、第二防干扰电路和第二舵机显示电路，第二舵机显示电路一端分别与端子J3b连接，第二舵机显示电路另一端接地线，端子J2b一端连接舵机电源，另一端连接地线；电容E1b一端连接舵机电源，另一端连接地线；端子J3b的引脚一与舵机电源连接，端子J3b的引脚2与第二电源连接；第二舵机驱动芯片U4b的引脚六、引脚七、引脚八、引脚九、引脚十、引脚十一、引脚十二、引脚十三、引脚十五和引脚十六分别与用于控制机械手手臂的舵机相连；第二舵机驱动芯片U4b的引脚六和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R5b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚七和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R6b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚八和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R7b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚九和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R8b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R9b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十一和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R16b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十二和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R17b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十三和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R18b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十五和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R19b，第二舵机驱动芯片U4b的引脚十六和用于控制机械手手臂的舵机之间连接有电阻R20b；第二舵机驱动芯片U4b的引脚十四和二十五接地，第一舵机驱动芯片U4a的引脚二十八与第一电源连接；第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十七分别与端子J3b的引脚三连接，第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十六分别与端子J3b的引脚四连接，第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十三分别与端子J3b的引脚五连接；第二舵机芯片限流电路包括电阻R2b、电阻R3b、电阻R4b、电阻R2b一端分别与端子J3b的引脚三连接，电阻R2b的另一端与第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十三连接；电阻R3b一端分别与端子J3的引脚四连接，电阻R3b的另一端与第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十六连接，电阻R4b一端分别与端子J3b的引脚五连接，电阻R4b的另一端与第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十七连接；第二防干扰电路包括电阻R10b、电阻R11b、电阻R12b、电阻R13b、电阻R14b、电阻R15b、电阻R27b、电阻R28b、R29b、电阻R30b、电阻R31b和电阻R32b，电阻R10b一端都连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚一；电阻R11b一端连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚二；电阻R12b一端连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚三；电阻R13b一端连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚四；电阻R14b一端连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚五；电阻R15b一端连接第二电源，另一端连接第二舵机驱动芯片U4b的引脚二十四；电阻R27b一端连接电阻R10b的另一端，电阻R27b另一端连接地线；电阻R28b一端连接电阻R11b的另一端，电阻R28b另一端连接地线；电阻R29b一端连接电阻R12b的另一端，电阻R29b另一端连接地线；电阻R30b一端连接电阻R13b的另一端，电阻R30b另一端连接地线；电阻R31b一端连接电阻R14b的另一端，电阻R31b另一端连接地线；电阻R32b一端连接电阻R15b的另一端，电阻R32b另一端连接地线；第二舵机显示电路包括第二舵机显示二极管D1b和电阻R1b，第二舵机显示二极管D1b一端分别连接端子J3b的引脚二，舵机显示灯D1b的另一端连接电阻R1b的一端，电阻R1b另一端连接地线；机械手包括手臂部分和手指部分，手指部分包括十个手指，每个手指与一个用于控制机械手手指的舵机相连，手指的末端与起始端通过连接线与用于控制机械手手指的舵机相连，舵机转动带动手指运动，手臂部分具有两个，每个手臂部分包括五个手臂关节部分，每个手臂关节部分与一个用于控制机械手手臂的舵机相连。

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