本發明涉及工業機械，具體為一種遙操作的觸覺反饋機械手系統。
背景技術：
1、近年來，在工業生產、危險環境作業以及醫療等領域，常常需要進行遠程操控以完成特定任務。傳統的遠程操控機械手通常通過按鈕、搖桿等設備進行操作，缺乏直觀性和靈活性，且無法為操作者提供觸覺反饋，導致操作精度和效率受限。
2、隨著機器人技術和傳感器技術的發展，出現了基于體感和視覺識別的遠程操控機械手，但這些系統在觸覺反饋方面仍存在不足，無法滿足復雜操作的需求，為此，特提出一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，實現操作者對機械手的直觀、靈活操控，并提供實時的觸覺反饋，提高操作的精度和效率。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明提供了一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，解決了上述背景技術中提出的問題。
2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，包括：
3、仿生機械手，所述仿生機械手用于模擬人手的關節運動，并通過柔性壓力傳感器實時監測抓取壓力；
4、體感手套，所述仿生機械手與體感手套無線通信，所述體感手套用于根據抓取壓力進行觸覺反饋；
5、電位器，所述電位器安裝于體感手套的圓盤上，對每根手指分別有一個旋轉電位器連接一條線到指端，檢測電位器的阻值變化引起的電壓變化，判斷手指彎曲角度；
6、手部姿態識別模塊，所述手部姿態識別模塊分別與仿生機械手和體感手套無線通信，所述手部姿態識別模塊用于獲取操作者穿戴體感手套后的手指彎曲角度，并驅動仿生機械手的機械手指進行關節運動。
7、本發明進一步設置為：所述仿生機械手上設置有五個無刷電機和五個柔性壓力傳感器；
8、五個所述無刷電機分別用于控制仿生機械手五根機械手指的關節運動；
9、五個所述柔性壓力傳感器分別用于檢測仿生機械手五根機械手指的抓取壓力。
10、本發明進一步設置為：所述體感手套上設置有五個舵機，五個所述舵機用于通過自鎖機制限制操作者的手部動作。
11、本發明進一步設置為：所述手部姿態識別模塊包括攝像頭和主控模塊；
12、所述攝像頭用于實時采集操作者的手部視頻流；
13、所述主控模塊用于根據手部視頻流估算手部姿態，并根據估算手部姿態控制無刷電機進行仿生機械手機械手指的彎曲控制。
14、本發明進一步設置為：所述解算手指彎曲角度方式包括：
15、通過adc模數轉換器讀取電位器兩端電壓，讀取到的值為一個12bit的數字量化值，經過低通濾波算法進行預處理，將其量程范圍映射到手指彎曲角度的范圍，之后就可以根據該數字量化值解算手指彎曲角度。
16、其中低通濾波算法公式如下：
17、result＝α×pre_value+(1-α)×value
18、式中，result為濾波后結果，α為低通濾波系數，pre_value為adc讀取上一次的值，value為adc讀取的當次值；
19、數字量化值量程映射到手指彎曲角度的計算方法為：
20、
21、式中，θ*為手指彎曲角度，valueadc為adc讀取的數字量化值，rangeangle手指彎曲角度量程范圍，rangeadc為數字量化值量程范圍；
22、所述根據手部視頻流估算手部姿態的方式包括：
23、對手部視頻流進行預處理，并通過三點確定夾角方式確定操作者手指彎曲角度，其中，對手部視頻流進行預處理的方式包括：標準化視頻幀率、分辨率、水平圖像翻轉和格式轉換。
24、本發明進一步設置為：所述三點確定夾角方式包括：
25、獲取同一手指關節中的三個節點，定義向量后，計算彎曲角度，計算公式為：
26、
27、式中，θ為彎曲角度，a為手指基部關節點，b為手指中間關節點，c為手指末端關節點，為基部關節點到中間關節點的向量，為中間關節點到末端關節點的向量。
28、本發明進一步設置為：所述根據估算手部姿態控制無刷電機進行仿生機械手機械手指的彎曲控制的方式包括：
29、對操作者手指彎曲角度測量值進行卡爾曼濾波處理，獲取角度預測值，構建仿生機械手無刷電機的絕對位置與角度預測值的線性關系，通過控制無刷電機的絕對位置對仿生機械手進行機械手指的彎曲控制，實現對仿生機械手機械手指的彎曲控制。
30、本發明進一步設置為：所述通過控制無刷電機的絕對位置對仿生機械手的機械手指彎曲進行控制的過程中，柔性壓力傳感器實時檢測抓取壓力，并將抓取壓力反饋至體感手套，抓取經過卡爾曼濾波處理后，獲取壓力預測值，在壓力預測值靠近預設閾值時，調整體感手套對操作者的反饋力度，在壓力預測值達到預設閾值時，舵機啟動自鎖機制，限制操作者的手部動作。
31、本發明提供了一種遙操作的觸覺反饋機械手系統。具備以下有益效果：
32、本發明通過體感手套和仿生機械手的協同工作，實現了操作者對機械手的直觀、靈活操控，提高了操作的精度和效率，利用柔性壓力傳感器能夠實時檢測抓取壓力，并將壓力信號反饋給體感手套，體感手套根據壓力信號產生相應的觸覺反饋，使操作者能夠感知仿生機械手的抓取情況，避免物體損壞或滑落，進一步提高仿生機械手操作的準確性和可靠性，為復雜環境的精細操作提供支持，并且安裝方便，能很好的模擬人的運動行為，具有良好的適用性。
1.一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述仿生機械手上設置有五個無刷電機和五個柔性壓力傳感器；
3.根據權利要求2所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述體感手套上設置有五個舵機，五個所述舵機用于通過自鎖機制限制操作者的手部動作。
4.根據權利要求3所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述手部姿態識別模塊包括攝像頭和主控模塊；
5.根據權利要求4所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述根據手部視頻流估算手部姿態的方式包括：
6.根據權利要求5所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述解算手指彎曲角度方式包括：
7.根據權利要求6所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述三點確定夾角方式包括：
8.根據權利要求7所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述根據估算手部姿態控制無刷電機進行仿生機械手機械手指的彎曲控制的方式包括：
9.根據權利要求7所述的一種遙操作的觸覺反饋機械手系統，其特征在于：所述通過控制無刷電機的絕對位置對仿生機械手的機械手指彎曲進行控制的過程中，柔性壓力傳感器實時檢測抓取壓力，并將抓取壓力反饋至體感手套，抓取經過卡爾曼濾波處理后，獲取壓力預測值，在壓力預測值靠近預設閾值時，調整體感手套對操作者的反饋力度，在壓力預測值達到預設閾值時，舵機啟動自鎖機制，限制操作者的手部動作。