机械手系统及机械手系统的控制方法与流程

1.本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种机械手系统及一种机械手系统的控制方法。


背景技术：

2.机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
3.然而针对不同的应用场景，需设计结构及性能均不相同的机械手。
4.例如：电力保障部门需要将输电网络沿线可能威胁输电安全的树木砍除。此类架设于树林上空的输电线路通常是高压输电线路或特高压输电线路，如果采用人力处理树木，树木倾倒过程中可能会触碰高压线路，威胁地面人员安全。而大型机械常常难以进入林区预定位置。
5.又如：建筑行业需要对大型钢结构框架（如，鸟巢建筑）进行巡检。由于钢结构框架的结构复杂，如果由检修人员进行巡检，容易出现安全事故，或部分位置检修人员无法到达。
6.因此，有必要提出一种便携式的机械手系统，以实现智能移动功能，可灵活地到达目标位置，满足巡检、切割等功能。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单的机械手系统及机械手系统的控制方法，可实现机械手的灵活运动，完成移动及定位控制，实用性强。
8.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机械手系统，包括无人机、动作采集装置、机械手及控制装置，所述无人机、动作采集装置及机械手均通过无线方式与所述控制装置连接；所述无人机用于采集目标对象的全局视频图像；所述动作采集装置用于采集用户的手部动作信息；所述机械手包括限位单元、摄像设备及移动夹紧单元，所述限位单元包括用于固定目标物体的固定限位臂及活动限位臂，所述摄像设备设于所述固定限位臂及活动限位臂之间并用于采集所述机械手可移动路径上的局部视频图像，所述移动夹紧单元包括设于所述限位单元两侧的第一移动夹紧臂及第二移动夹紧臂并用于进行旋转、伸缩、抓紧及松开操作，所述固定限位臂、活动限位臂、第一移动夹紧臂及第二移动夹紧臂与目标物体的接触面均设有感应器；所述控制装置包括跟踪单元、显示单元及控制单元，所述跟踪单元用于根据用户输入的标记信息在所述全局视频图像中跟踪标记所述机械手及目标物体，所述显示单元用于显示所述局部视频图像，所述控制单元用于根据所述手部动作信息控制所述机械手以驱动所述机械手运动。
9.作为上述方案的改进，所述控制装置还包括路径规划单元，所述路径规划单元用
于识别所述局部视频图像中的障碍物体，根据所述机械手的移动范围及障碍物体的位置信息确定目标移动节点，根据所述目标移动节点构建对应的移动参考路径，并在所述局部视频图像中显示所述移动参考路径，所述移动参考路径内不存在障碍物体。
10.作为上述方案的改进，所述手部动作信息包括全握拳信息、五指张开信息、食指单独张开信息、食指及中指同时张开信息、拇指单独张开信息、拇指及尾指同时张开信息、上臂与下臂角度信息。
11.作为上述方案的改进，所述第一移动夹紧臂及第二移动夹紧臂均包括依次连接的夹紧爪总成、第一伸缩段、旋转伸缩驱动机构及第二伸缩段；所述旋转伸缩驱动机构与所述控制单元连接，用于驱动所述第一伸缩段相对第二伸缩段摆动，并驱动所述第一伸缩段及第二伸缩段进行伸缩操作；所述夹紧爪总成包括夹紧爪及夹紧爪驱动机构，所述夹紧爪驱动机构与所述控制单元连接，用于驱动所述夹紧爪进行抓紧及松开操作。
12.作为上述方案的改进，所述固定限位臂前端设有第一限位爪及第一限位驱动机构，所述第一限位驱动机构用于驱动所述第一限位爪进行抓紧及松开操作；所述活动限位臂包括活动限位臂本体、弹性连接座、活动套、铰接座、第二限位爪、弹性驱动机构及第二限位驱动机构；所述弹性连接座通过弹簧组连接于所述活动限位臂本体的前端，所述弹性连接座外侧设有卡环，所述活动套设有与所述卡环配合的卡扣并套设于所述弹性连接座及活动限位臂本体外侧，所述弹性驱动机构用于驱动所述活动套移动，所述活动套能够通过自身移动驱动所述弹性连接座向活动限位臂本体移动；所述铰接座铰接于所述弹性连接座上，所述第二限位爪设于所述铰接座的前端，所述第二限位驱动机构用于驱动所述第二限位爪进行抓紧及松开操作。
13.作为上述方案的改进，所述机械手还包括锯切单元，所述锯切单元设于所述固定限位臂及活动限位臂之间，用于锯切目标物体；所述铰接座两侧设有第一滑杆和第二滑杆，所述弹性连接座的内侧面设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑杆的端部位于所述第一滑槽中并能在所述第一滑槽内滑动，所述第二滑杆的端部位于所述第二滑槽中并能在所述第二滑槽内滑动，所述第一滑槽内还设有用于驱动所述第一滑杆复位的复位弹簧；所述第一滑槽水平设置，所述第二滑槽包括水平导向段及弧形导向段，所述水平导向段水平设置，所述弧形导向段与水平导向段的末端连接并分别向上和向下对称设置。
14.作为上述方案的改进，所述机械手系统还包括升降装置及检测设备；所述机械手可分离地设于所述升降装置上，所述升降装置用于升降所述机械手； 所述检测设备设于所述固定限位臂及活动限位臂之间，用于检测预设范围内的障碍物体信息；所述控制装置还包括升降单元，所述升降单元用于根据所述障碍物体信息驱动所述升降装置。
15.相应地，本发明还提供了一种机械手系统的控制方法，包括：实时获取无人机采集的目标对象的全局视频图像，并显示所述全局视频图像；获取用户输入的标记信息；根据所述标记信息在所述全局视频图像中跟踪标记机械手及目标物体的位置；获取摄像设备采集的所述机械手可移动路径上的局部视频图像，并显示所述局部视频图像；获取动作采集装置采集的用户的手部动作信息；根据所述手部动作信息生成移动控制信息，以控制移动夹紧单元驱动所述机械手进行移动；根据用户输入的定位信息，以控制限位单元驱动所述机械手进行定位。
16.作为上述方案的改进，所述手部动作信息包括全握拳信息、五指张开信息、食指单
独张开信息、食指及中指同时张开信息、拇指单独张开信息、拇指及尾指同时张开信息、上臂与下臂角度信息，所述第一移动夹紧臂及第二移动夹紧臂均包括依次连接的夹紧爪总成、第一伸缩段、旋转伸缩驱动机构及第二伸缩段，所述夹紧爪总成包括夹紧爪及夹紧爪驱动机构，所述根据手部动作信息生成移动控制信息的方法包括：将所述全握拳信息转换为所述夹紧爪的抓紧信息；将所述五指张开信息转换为所述夹紧爪的松开信息；将所述食指单独张开信息转换为所述第一伸缩段的伸长信息；将所述食指及中指同时张开信息转换为所述第二伸缩段的伸长信息；将所述拇指单独张开信息转换为所述第一伸缩段的收缩信息；将所述拇指及尾指同时张开信息转换为所述第二伸缩段的收缩信息；将所述上臂与下臂角度间的角度信息转换为所述第一伸缩段与第二伸缩段间的角度信息。
17.作为上述方案的改进，所述控制方法还包括：识别所述局部视频图像中的障碍物体；根据所述机械手的移动范围及所述障碍物体的位置信息确定目标移动节点；根据所述目标移动节点构建对应的移动参考路径，所述移动参考路径内不存在障碍物体；在所述局部视频图像中显示所述移动参考路径。
18.作为上述方案的改进，所述机械手还包括锯切单元，所述活动限位臂包括活动限位臂本体、弹性连接座、活动套、铰接座、第二限位爪及弹性驱动机构及第二限位驱动机构，所述控制方法还包括：根据用户输入的锯切信息，以控制锯切单元对目标物体进行锯切工作；当所述锯切单元完成锯切时，控制所述第二限位驱动机构驱动所述活动限位臂释放所述目标物体，同时控制所述弹性驱动机构驱动所述活动限位臂推动所述目标物体。
19.作为上述方案的改进，所述机械手系统还包括升降装置及检测设备，所述机械手可分离地设于所述升降装置上，所述控制方法还包括：将所述机械手设于所述升降装置上；驱动升降装置上升以运载所述机械手，所述升降装置上升过程中：当未获取到检测设备采集的障碍物体信息时，控制所述升降装置保持上升状态；当获取到检测设备采集的障碍物体信息时，控制所述升降装置停止上升状态。
20.实施本发明，具有如下有益效果：本发明将机械手与无人机、动作采集装置及控制装置相结合，形成功能独特的机械手系统，可实现机械手的有效控制，灵活性强。其中，机械手可由限位单元、摄像设备及移动夹紧单元组成，各部分结构分别与动作采集装置及控制装置相匹配，可实现移动、定位功能的无缝控制，便于实现对应功能。
21.本发明可借助全局视频图像、局部视频图像相结合，为用户提供远距离的场景观察；同时，还借助感应技术实现机械手的移动及定位控制，便于对条状结构体的巡检及针对性视频检查；进一步，本发明还引入了路径规划算法，精准地实现路径规划，大大地方便了用户的实际操作，提升用户体验；还通过对第二限位驱动机构及弹性驱动机构的控制，使得被锯断的目标物体沿特定方向倾倒，可有效保证机械手的安全，实用性极强；还通过检测设备的应用，实时监测升降装置上升路径上的障碍物，避免障碍物与升降装置及机械手发生碰撞，保证升降装置及机械手的安全；还通过检测设备的监测，将机械手最大程度地运送至最接近目标物体的安全外置，便于机械手进行后续移动，提升巡检效率。
附图说明
22.图1是本发明机械手系统的结构示意图；图2是本发明机械手系统中机械手的第一实施例结构示意图；图3是本发明机械手系统中活动限位臂的剖视图；图4是本发明机械手系统中机械手的第二实施例结构示意图；图5是本发明机械手系统中弹性连接座的剖视图；图6是本发明机械手系统中弹性连接座的立体图；图7是本发明机械手系统中升降装置的结构示意图；图8是本发明机械手系统的控制方法的第一实施例流程图；图9是本发明机械手系统的控制方法的第二实施例流程图；图10是本发明机械手系统的控制方法的第三实施例流程图；图11是本发明机械手系统的控制方法的第四实施例流程图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
24.参加图1，图1显示了本发明一种机械手系统100的具体地结构，其包括无人机1、动作采集装置2、机械手3及控制装置4，其中，无人机1、动作采集装置2及机械手3均通过无线方式与控制装置4连接。具体地：无人机1用于采集目标对象的全局视频图像；动作采集装置2用于采集用户的手部动作信息；机械手3包括限位单元31、摄像设备及移动夹紧单元32（参见图2），限位单元31包括用于固定目标物体的固定限位臂31a及活动限位臂31b，摄像设备设于固定限位臂31a及活动限位臂31b之间并用于采集机械手3可移动路径上的局部视频图像，移动夹紧单元32包括设于限位单元31两侧的第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b并用于进行旋转、伸缩、抓紧及松开操作，固定限位臂31a、活动限位臂31b、第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b与目标物体的接触面均设有感应器；控制装置4包括跟踪单元、显示单元及控制单元，跟踪单元用于根据用户输入的标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手3及目标物体，显示单元用于显示局部视频图像，控制单元用于根据手部动作信息控制机械手3以驱动机械手3运动。
25.工作时，无人机1实时采集的目标对象的全局视频图像，并将全局视频图像发送至控制装置4进行显示；然后，用户可在通过控制装置4在全局视频图像中输入标记信息（即标记机械手及目标物体）；接着，控制装置4通过跟踪单元根据用户输入的标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手3及目标物体，以使用户实时观察机械手及目标物体；同时，机械手3上的摄像设备实时采集机械手可移动路径上的局部视频图像，并将局部视频图像发送至控制装置进行显示；然后，用户可通过显示单元实时观察局部视频图像，从而通过手部动模拟移动动作，并由动作采集装置2将对于的手部动作信息发送至控制装置4；最后，控制装置4的控制单元根据手部动作信息控制机械手3以驱动机械手3运动。
26.需要说明的是，机械手3运动主要包括移动动作及固定动作。其中，移动动作由移动夹紧单元32实施，移动过程中，可通过第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b的旋转、伸缩、抓紧及松开操作模拟用户的移动动作；而固定动作由限位单元31实施，固定时，可通过固定限位臂31a及活动限位臂31b固定目标物体，以便于第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b安全移动。相应地，设于固定限位臂31a、活动限位臂31b、第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b与目标物体的接触面的感应器，可实时检测固定限位臂31a、活动限位臂31b、第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b的移动、定位动作是否到位，从而确定是否进行下一动作，安全性更高。
27.进一步，控制装置4还包括路径规划单元，路径规划单元用于识别局部视频图像中的障碍物体，根据机械手3的移动范围及障碍物体的位置信息确定目标移动节点，根据目标移动节点构建对应的移动参考路径，并在局部视频图像中显示移动参考路径，移动参考路径内不存在障碍物体。
28.需要说明的是，针对条状结构体（如，树木、大型钢结构框架等）其内部结构往往是较为复杂的，用户单纯通过观看局部视频图像的方式，无法快速地确定机械手的移动路径。因此，可采用路径规划算法，绕过机械手与目标物体之间的障碍物，顺利地到达目标物体所对应的位置。
29.相应地，当所述机械手3与目标物体之间的障碍物较多时，机械手3无法直接移动至目标物体时，可通过构建目标移动节点的方式，在机械手3与目标物体之间选择一个障碍物作为目标移动节点，通过目标移动节点的中转作用，快速地构建机械手3与目标物体之间的路径联系。
30.如图2所示，第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b均包括依次连接的夹紧爪总成、第一伸缩段321、旋转伸缩驱动机构及第二伸缩段322；旋转伸缩驱动机构与控制单元连接，用于驱动第一伸缩段321相对第二伸缩段322摆动，并驱动第一伸缩段321及第二伸缩段322进行伸缩操作；夹紧爪总成包括夹紧爪323及夹紧爪驱动机构，夹紧爪驱动机构与控制单元连接，用于驱动夹紧爪323进行抓紧及松开操作。
31.优选地，所述第二伸缩段322与所述限位单元31的连接处设有旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述第二伸缩段322旋转；所述第一伸缩段321和第二伸缩段322均由电动液压推杆构成，所述旋转伸缩驱动机构可以为伺服电机；电动液压推杆的集成度高，体积小，力量大，而伺服电机能够精确控制旋转角度，便于控制第一伸缩段321与第二伸缩段322之间夹角的控制。同时，夹紧爪驱动机构可以为丝杆机构，但不以此为限制，所述丝杆机构和夹紧爪整体设于旋转电机的转轴上，通过旋转电机的转轴带动丝杆机构和夹紧爪整体旋转。
32.如图2及3所示，固定限位臂31a和活动限位臂31b之间通过连接件33连接。具体地：固定限位臂31a前端设有第一限位爪311及第一限位驱动机构，第一限位驱动机构用于驱动第一限位爪311进行抓紧及松开操作。
33.活动限位臂31b包括活动限位臂本体312、弹性连接座313、活动套314、铰接座315、第二限位爪316、弹性驱动机构及第二限位驱动机构；弹性连接座313通过弹簧组317连接于活动限位臂本体312的前端，弹性连接座313外侧设有卡环313c，活动套314设有与卡环313c配合的卡扣314c并套设于弹性连接座313及活动限位臂本体312外侧，弹性驱动机构用于驱
动活动套314移动，活动套314能够通过自身移动，驱动弹性连接座313向活动限位臂本体312移动；铰接座315铰接于弹性连接座313上，第二限位爪316设于铰接座315的前端，第二限位驱动机构用于驱动第二限位爪316进行抓紧及松开操作。
34.采用本实施例，能够通过所述第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b交替抓紧目标物体，实现机械手的整体移动。到达预定位置后，通过第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b将限位单元31移动至目标物体上，将其固定，完成移动操作。本机械手采用两个移动夹紧臂的设计，能够灵活地向上移动，受到阻碍小，便于在条状结构体中操作。同时，固定限位臂31a和活动限位臂31b再对目标物体进行二次固定，防止移动过程中移动的稳定性。
35.优选地，所述连接件33包括与所述固定限位臂31a连接的连接套33a，与所述活动限位臂31b连接的伸缩梁33b，所述伸缩梁33b套设于所述连接套33a中；所述连接套33a内还设有用于驱动所述伸缩梁33b相对所述连接套33a伸缩的电动推杆。在所述电动推杆的驱动下，所述伸缩梁33b能够相对所述连接套33a伸缩，从而控制所述固定限位臂31a与活动限位臂31b的距离，便于在夹持目标物体前根据目标物体的形态和位置对目标物体进行限位固定。
36.在实际应用中，可将机械手应用于大型钢结构框架的巡检上，通过摄像设备近距离地采集局部视频图像，从而方便检修人员远距离的查看钢结构的连接处是否出现裂缝、螺丝松动等情况。同时，也可将机械手应用于树木的修剪上。
37.相应地，为了实现树木修剪可在机械手3上设置锯切单元。如图4所示，锯切单元设于固定限位臂31a及活动限位臂31b之间，用于锯切目标物体。具体地，所述锯切单元包括进给机构和电动伐木锯34，所述进给机构用于驱动电动伐木锯34以预定速度摆动。所述进给机构可以是减速电机，其能够驱动电动伐木锯34以一定角速度向下锯切。
38.当机械手3上设置有锯切单元时，机械手3具有锯切功能，并可应用于树枝锯切。锯切过程中，所述第一限位爪311用于固定被锯切的树枝；采用本实施例，能够通过所述第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b交替抓紧目标物体，实现机械手的整体移动。到达预定位置后，通过第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b将限位单元移动至目标物体上，将其固定，然后通过锯切单元将树枝或树干锯断，完成树枝的锯切操作。
39.在树枝被锯切前，被锯切部位被所述限位单元31固定，能够根据树枝的生长情况，在树枝完全锯断后再将将树枝释放，从而精确控制树枝的下落位置和下落姿态，避免树枝的树冠摆动下落过程直接触碰电网，或因为与其它树枝碰撞而使其它树枝触碰电网，提升操作安全性。
40.如图5及图6所示，为了实现对砍伐树枝下落位置和下落姿态的更加的精确控制，铰接座315两侧设有第一滑杆315a和第二滑杆315b，弹性连接座313的内侧面设有第一滑槽313a和第二滑槽313b，第一滑杆315a的端部位于第一滑槽313a中并能在第一滑槽313a内滑动，第二滑杆315b的端部位于第二滑槽313b中并能在第二滑槽313b内滑动，第一滑槽313a内还设有用于驱动第一滑杆315a复位的复位弹簧。优选地，第一滑槽313a水平设置；第二滑槽313b包括水平导向段及弧形导向段，水平导向段水平设置，弧形导向段与水平导向段的末端连接并分别向上和向下对称设置。
41.在初始状态下，所述第一滑杆315a在复位弹簧的推力作用下，第一滑杆315a和第
二滑杆315b对应处于第一滑槽313a和第二滑槽313b的左侧，此时第一滑槽313a和第二滑槽313b的水平导向段配合，限制铰接座315相对弹性连接座313的上下摆动。
42.参见图3，为了将砍断的树枝定向抛出，本发明设计了独特的抛出机构。具体地，所述活动套314内侧设有齿条314a，所述齿条314a与预紧齿轮314b啮合，所述预紧齿轮314b与预紧电机连接。所述活动限位臂31b外表面还设有第一限位环，所述第一限位环与所述活动套314的内壁抵接，所述活动套314的内侧还设有第二限位环，所述第二限位环能够与第一限位环抵接，以限定所述活动套314的最大行程。在树枝被砍断后，被砍断的树枝由于被第二限位爪316夹持固定，因此树枝仍然保持原有状态；此时预紧电机转动，通过预紧齿轮314b和齿条314a驱动活动套314压紧所述弹性连接座313，接着所述预紧齿轮314b转动至其缺齿的位置，或者预紧电机撤销其对预紧齿轮314b的驱动力，使得弹性连接座313在弹簧组317的弹力作用下向远离活动限位臂本体312方向弹出，所述铰接座315的第一滑杆315a和第二滑杆315b在弹力作用下沿第一滑槽313a和第二滑槽313b移动，在第一滑槽313a和第二滑槽313b的导向作用下将树枝的端部向斜下方抛出，树枝以接近竖直的方式下落，而且没有树冠部分向下摆动掉落的过程，被砍树枝不易与电网接触，既能保护砍树作业人员，也能避免砍树可能对电网造成的损害。
43.下面结合具体的步骤详细说明本机械手应用于砍树场景下的工作原理：s1、将机械手3人工托举或通过其它设备送到目标树木的一定高度处。
44.s2、通过动作采集装置2采集用户的手部动作信息以控制第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b的动作，使机械手3移动到预定位置。如，通过旋转电机控制第二伸缩段322旋转，从而控制第一伸缩段321的朝向；通过旋转伸缩驱动机构控制第一伸缩段321和第二伸缩段322的夹角大小，同时配合第一伸缩段321和第二伸缩段322自身的伸缩动作，可以将第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b上的夹紧爪移动至预定半径内的三维空间的任意位置，然后通过夹紧爪323将树枝夹紧，使其作为机械手3移动的支点，当另一夹紧爪将另一位置的树枝夹紧时，松开原来的夹紧爪，将此夹紧爪向目标方向的树枝移动，以此交替，从而实现移动动作。
45.s3、当机械手3移动至目标树枝附近时，两个或单个夹紧爪抓紧在目标树枝上，或目标树枝附近的树枝上，以此作为支点驱动限位单元31移动至目标树枝上，第一限位爪311和第二限位爪316抓紧在目标树枝待砍伐位置的两侧。由于弹性连接座313通过弹簧组317连接于所述活动限位臂本体312的前端，因此第一限位爪311和第二限位爪326可以允许一定的位置偏差，以适应树枝的自然生长形态。
46.s4、所述预紧电机驱动预紧齿轮314b旋转，将活动套314回拉，使得弹性连接座313与活动限位臂31b稍微压紧，此时弹性连接座313与活动限位臂31b之间具有较强的刚性，能够在锯切过程中将树枝固定。
47.s5、所述电动伐木锯向下锯切，直到树枝被完全锯断。
48.s6、树枝锯断后，所述固定限位臂31a继续抓紧靠近树干一侧的树枝；所述活动限位臂31b抓紧已经被锯断的树枝，使其在短时间内保持静止。所述预紧电机驱动预紧齿轮314b旋转，将活动套314回拉，使得弹性连接座313与活动限位臂31b进一步压紧，接着所述预紧齿轮314b转动至其缺齿的位置，或者预紧电机撤销其对预紧齿轮314b的驱动力，使得弹性连接座313在弹簧组的弹力作用下向远离活动限位臂本体312方向弹出，所述铰接座
315的第一滑杆315a和第二滑杆315b在弹力作用下沿第一滑槽313a和第二滑槽313b移动，刚开始铰接座315经过第一滑槽313a和第二滑槽313b的水平段，带动树枝的锯断段平移；在铰接座315的第二滑杆315b到达弧形导向段时，铰接座315将向下或向上对应翻转，同时第二限位爪316松开树枝，将树枝的端部向斜下方抛出，树枝以接近竖直的方式下落，减少树枝下落过程对周边的影响，提高安全性。
49.s7、固定限位臂31a松开，第一移动夹紧臂32a和第二移动夹紧臂32b将限位单元31移动至另一待砍伐的树枝上，重复步骤s3到s6，直到本树所有影响供电线路的树枝都被砍伐完毕。
50.因此，将本发明应用于砍树操作时，机械手3可有效实现电力保障清障工作，将可能影响输电安全的树木的部分树枝砍掉。相对于将树木从树干整体砍倒，本设备可以针对性地将对应位置的树枝砍掉，砍伐难度较低，可以缩小体积，提高便携性。另外，只砍除大树可能影响输电线路一侧的高空树枝，可以最大限度地保证树木的健康，这对于高龄树木的保护尤其重要，能够防止树的树枝被砍伐过多而死亡。同时，本设备可以通过人员通过无线方式远程控制，避免在砍伐过程中意外触碰高压线而威胁人员生命安全。
51.如图7所示，机械手系统还包括升降装置5及检测设备；机械手3可分离地设于升降装置5上，升降装置5用于升降机械手3；检测设备设于固定限位臂31a及活动限位臂31b之间，用于检测预设范围内的障碍物体信息；控制装置4还包括升降单元，升降单元用于根据障碍物体信息驱动升降装置5。
52.具体地，所述升降装置5包括上下对称设置的第一环体51和第二环体52，所述第一环体51和第二环体52通过连接杆53连接；所述第一环体51和第二环体52内侧均设有周向分布并向其中心方向伸出的辅助轮组54；所述连接杆53上设有移动电机55，所述移动电机55连接有移动轮56；所述移动轮56具有预设倾斜度；所述第一环体51和第二环体52均由左半环体和右半环体铰接组成；所述左半环体和右半环体连接有拉紧气缸。
53.本升降装置5可以将机械手3移送到目标物体的一定高度处，再由机械手3进行移动和砍伐工作，弥补了部分树种接近地面的树干分支较少，难以移动的缺陷，能够快速地将上述机械手送到一定高度，也免去了前段较为复杂的移动控制过程，提高砍伐效率。
54.优选地，所述拉紧气缸的一端铰接于左半环体或右半环体上，另一端通过快接插销与对应的左半环体或右半环体连接。
55.相应地，将升降装置5应用于树木攀爬过程的工作原理是：拔出快接插销，将拉紧气缸松开，将第一环体51和第二环体52的左半环体和右半环体打开，套入树干中。
56.通过快接插销将拉紧气缸与左半环体和右半环体连接，拉紧气缸回缩，将左半环体和右半环体收紧，此时辅助轮组54与树干周向抵接，对本升降装置5提供夹持力。此时移动轮56也与树干抵接，由于其与树干成一定角度，当移动电机55驱动移动轮56旋转时，移动轮56将沿着树干螺旋上升。
57.当到达分支较多的位置时，所述机械手3脱离本升降装置5，独自向上移动。移动和砍伐过程可参照第一实施例。
58.砍伐完成后，上述机械手3重新落入本升降装置5中，升降装置5带着机械手3下降，到达地面附近时由人工从树干上移出，到下一树上进行砍伐工作。
59.参见图8，图8显示了本发明机械手系统的控制方法的第一实施例流程图，其包括：s101，实时获取无人机采集的目标对象的全局视频图像，并显示全局视频图像。
60.当需要对目标对象进行巡视检查时，可先通过无人机采集目标对象的全局视频图像，从而对目标对象进行全方位的观察。优选地，所述目标对象可以为树木、大型钢结构框架等，但不以此为限制，只要是由条状结构组成的对象均可。
61.s102，获取用户输入的标记信息。
62.s103，根据标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手及目标物体的位置。
63.本发明采用图像跟踪技术对全局视频图像中的机械手及目标物体进行跟踪，从而方便用户远距离观察机械手及目标物体。同时，还可进一步预计目标对象与机械手之间的距离，为后续处理提供参考数据。
64.例如，当机械手及目标物体之间的距离只有50cm，且机械手及目标物体之间不存在遮挡的障碍物时，可直接通过机械手的移动动作使机械手到达目标物体的位置；又如，当机械手及目标物体之间的距离约有5m，且机械手及目标物体之间不存在遮挡的障碍物时，则可先通过其它设备将机械手提升至特定位置，以减少机械手与目标物体之间的距离。
65.因此，通过无人机及图像跟踪技术可对本发明进行大范围的全局控制，便于远距离操作。
66.s104，获取摄像设备采集的机械手可移动路径上的局部视频图像，并显示局部视频图像。
67.相应地，机械手上还设有摄像设备，通过摄像设备可针对机械手的当前可移动范围进行局部视频图像的采集，使用户视觉与机械手视觉相结合，具有极强的代入感，方便用户针对局部视频图像对机械手进行精准的移动控制。
68.s105，获取动作采集装置采集的用户的手部动作信息。
69.需要说明的是，本发明采用感应技术采集用户的手部动作信息。具体地，可在用户的拇指、食指、中指、无名指、尾指、下臂、上臂上分别设置传感器，并通过传感器采集的位置信号，确定用户的手部动作信息。具体地，所述手部动作信息可以包括全握拳信息、五指张开信息、食指单独张开信息、食指及中指同时张开信息、拇指单独张开信息、拇指及尾指同时张开信息、上臂与下臂角度信息。
70.s106，根据手部动作信息生成移动控制信息，以控制移动夹紧单元驱动机械手进行移动。
71.如图2所示，本发明中的第一移动夹紧臂32a及第二移动夹紧臂32b均包括依次连接的夹紧爪总成、第一伸缩段321、旋转伸缩驱动机构及第二伸缩段322，夹紧爪总成包括夹紧爪323及夹紧爪驱动机构。其中，旋转伸缩驱动机构用于驱动第一伸缩段321相对第二伸缩段322摆动并驱动第一伸缩段321及第二伸缩段322进行伸缩操作，夹紧爪驱动机构与用于驱动夹紧爪323进行抓紧及松开操作。
72.相应地，根据手部动作信息生成移动控制信息的方法如下：（1）将全握拳信息转换为夹紧爪的抓紧信息；（2）将五指张开信息转换为夹紧爪的松开信息；（3）将食指单独张开信息转换为第一伸缩段的伸长信息；
（4）将食指及中指同时张开信息转换为第二伸缩段的伸长信息；（5）将拇指单独张开信息转换为第一伸缩段的收缩信息；（6）将拇指及尾指同时张开信息转换为第二伸缩段的收缩信息；（7）将上臂与下臂角度间的角度信息转换为第一伸缩段与第二伸缩段间的角度信息。
73.因此，通过对手部动作信息的转换，可是机械手准确地模拟用户的手部动作，从而完成移动操作。
74.s107，根据用户输入的定位信息，以控制限位单元驱动机械手进行定位。
75.如图3所示，当机械手攀3爬到位后，可通过定位信息控制机械手3的固定限位臂31a及活动限位臂31b同时抓紧目标物体以进行定位操作，进一步保障机械手3的安全性，从而为巡检操作或下一次的移动操作提供安全保障。
76.因此，通过本发明可借助全局视频图像、局部视频图像相结合，为用户提供远距离的场景观察；同时，还借助感应技术实现机械手的移动及定位控制，便于对条状结构体（如，树木、大型钢结构框架等）的巡检及针对性视频检查。
77.参见图9，图9显示了本发明机械手系统的控制方法的第二实施例流程图，其包括：s201，实时获取无人机采集的目标对象的全局视频图像，并显示全局视频图像。
78.s202，获取用户输入的标记信息。
79.s203，根据标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手及目标物体的位置。
80.s204，获取摄像设备采集的机械手可移动路径上的局部视频图像，并显示局部视频图像。
81.s205，识别局部视频图像中的障碍物体。
82.需要说明的是，针对条状结构体（如，树木、大型钢结构框架等）其内部结构往往是较为复杂的，用户单纯通过观看局部视频图像的方式，无法快速地确定机械手的移动路径。与图8所述的第一实施例不同的是，本实施例中，可采用路径规划算法，绕过机械手与目标物体之间的障碍物，顺利地到达目标物体所对应的位置。
83.s206，根据机械手的移动范围及障碍物体的位置信息确定目标移动节点。
84.需说明的是，当所述机械手与目标物体之间的障碍物较多时，机械手无法直接移动至目标物体时，可通过构建目标移动节点的方式，在机械手与目标物体之间选择一个障碍物作为目标移动节点，通过目标移动节点的中转作用，快速地构建机械手与目标物体之间的路径联系。
85.s207，根据目标移动节点构建对应的移动参考路径，移动参考路径内不存在障碍物体。
86.例如，当机械手与目标物体之间可直接移动时，则移动参考路径为直线，且移动参考路径内不存在障碍物体；又如，机械手与目标物体之间需通过目标移动节点a及目标移动节点b进行中转时，则移动参考路径为折线，且机械手
‑
目标移动节点a、目标移动节点a
‑
目标移动节点b、目标移动节点b
‑
目标物体的路径内不存在其他障碍物体。
87.s208，在局部视频图像中显示移动参考路径。
88.需要说明的是，移动参考路径作为参考路径可有效地指导用户根据移动参考路径
进行移动控制，合理性更强。然而，用户也可以根据自身习惯进行移动。
89.s209，获取动作采集装置采集的用户的手部动作信息。
90.s210，根据手部动作信息生成移动控制信息，以控制移动夹紧单元驱动机械手进行移动。
91.s211，根据用户输入的定位信息，以控制限位单元驱动机械手进行定位。
92.因此，本发明引入路径规划算法，精准地实现路径规划，大大地方便了用户的实际操作，提升用户体验。
93.参见图10，图10显示了本发明机械手系统的控制方法的第三实施例流程图，其包括：s301，实时获取无人机采集的目标对象的全局视频图像，并显示全局视频图像。
94.s302，获取用户输入的标记信息。
95.s303，根据标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手及目标物体的位置。
96.s304，获取摄像设备采集的机械手可移动路径上的局部视频图像，并显示局部视频图像。
97.s305，获取动作采集装置采集的用户的手部动作信息。
98.s306，根据手部动作信息生成移动控制信息，以控制移动夹紧单元驱动机械手进行移动。
99.s307，根据用户输入的定位信息，以控制限位单元驱动机械手进行定位。
100.s308，根据用户输入的锯切信息，以控制锯切单元对目标物体进行锯切工作。
101.本实施例中，可将机械手应用于树木的修剪上。如图3
‑
6所示，为了实现修剪功能，可在机械手上设置锯切单元，同时，活动限位臂31b包括活动限位臂本体312、弹性连接座313、活动套314、铰接座315、第二限位爪316及弹性驱动机构及第二限位驱动机构。
102.当机械手3的固定限位臂31a及活动限位臂31b同时抓紧待锯切的目标物体时，可通过锯切单元锯切目标物体，操作方便。
103.s309，当锯切单元完成锯切时，控制第二限位驱动机构驱动活动限位臂释放目标物体，同时控制弹性驱动机构驱动活动限位臂推动目标物体。
104.需要说明的是，本发明通过第二限位驱动机构及弹性驱动机构的同时作用，可在释放被锯断的目标物体的同时，沿一定的角度推动目标物体，使目标物体沿特定方向分离，不会倒向机械手，保证机械手的安全使用。
105.因此，本发明结合结构独特的机械手，使得切割功能的顺利实现，并有效保证机械手的安全，实用性极强。
106.参见图11，图11显示了本发明机械手系统的控制方法的第四实施例流程图，其包括：s401，实时获取无人机采集的目标对象的全局视频图像，并显示全局视频图像。
107.s402，获取用户输入的标记信息。
108.s403，根据标记信息在全局视频图像中跟踪标记机械手及目标物体的位置。
109.s404，将机械手设于升降装置上。
110.需要说明的是，当机械手及目标物体之间的距离约有5m，且机械手及目标物体之间不存在遮挡的障碍物时，则可先通过其它设备将机械手提升至特定位置，以减少机械手
与目标物体之间的距离。
111.相应地，本实施例中，机械手系统还包括升降装置5（参见图7）及检测设备，机械手可分离地设于升降装置上。
112.s405，驱动升降装置上升以运载机械手，升降装置上升过程中：当未获取到检测设备采集的障碍物体信息时，控制升降装置保持上升状态；当获取到检测设备采集的障碍物体信息时，控制升降装置停止上升状态。
113.通过检测设备的应用，可实时监测升降装置上升路径上的障碍物，避免障碍物与升降装置及机械手发生碰撞，保证升降装置及机械手的安全。同时，通过检测设备的监测，可将机械手最大程度地运送至最接近目标物体的安全外置，便于机械手进行后续移动，提升巡检效率。
114.s406，获取摄像设备采集的机械手可移动路径上的局部视频图像，并显示局部视频图像。
115.s407，获取动作采集装置采集的用户的手部动作信息。
116.s408，根据手部动作信息生成移动控制信息，以控制移动夹紧单元驱动机械手进行移动。
117.s409，根据用户输入的定位信息，以控制限位单元驱动机械手进行定位。
118.因此，本发明可通过设置升降装置，最大限定地提升巡检效率，保障巡检安全。
119.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。