一種高精度新型仿生眼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人仿生視覺領(lǐng)域，具體地說是一種基于多種動(dòng)物視覺機(jī)理的仿生眼裝置，特別是一種高精度新型仿生眼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感測量技術(shù)、信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及仿生技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺已在農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療、科研及工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。仿生視覺是通過對長期進(jìn)化的動(dòng)物視覺機(jī)理的研究，采用軟硬件控制的方式來模仿各種動(dòng)物的優(yōu)勢視覺特征，從而將機(jī)器視覺更好地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活過程中。本發(fā)明是在對動(dòng)物界中處于食物鏈不同位置的動(dòng)物視覺系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種可以模仿多種動(dòng)物視覺系統(tǒng)的仿生眼機(jī)構(gòu)，具有探測范圍廣，精度高，剛度大，能夠根據(jù)多種動(dòng)物視覺系統(tǒng)的探測機(jī)理自適應(yīng)調(diào)節(jié)兩只“眼睛”的位姿，利用動(dòng)物長期進(jìn)化保留下來的優(yōu)勢特征，從而有效保證探測的快速性及準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)。對科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)都能帶來很大的便利，具有非常重要的研究價(jià)值及現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的是:
[0004]提供一種探測范圍廣，響應(yīng)速度快，精度高，剛度大，可以模仿多種動(dòng)物視覺系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)際情況自主選擇最優(yōu)視覺方式的仿生眼裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案；
[0006]方案一:一種基于tricept機(jī)構(gòu)的新型仿生眼裝置，包括:一 tricept機(jī)構(gòu)、一攝像頭、一陀螺儀，其中:該tricept機(jī)構(gòu)主要由上平臺、下平臺、三條主動(dòng)支鏈組成,該三條主動(dòng)支鏈一端與上平臺連接，另一端與下平臺連接，用以實(shí)現(xiàn)該上平臺的三自由度運(yùn)動(dòng)；該攝像頭及陀螺儀均安裝在上平臺。
[0007]進(jìn)一步地,上述三條主動(dòng)支鏈,每條主動(dòng)支鏈都由萬向鉸鏈、電動(dòng)缸、球鉸鏈以及球鉸鏈固定件組成。
[0008]進(jìn)一步地，還包括一個(gè)被動(dòng)支鏈，該被動(dòng)支鏈由萬向鉸鏈、導(dǎo)向桿以及導(dǎo)向套組成，起約束機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及導(dǎo)向的作用。
[0009]進(jìn)一步地，所述攝像頭通過同軸電纜與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)還接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET輸入端接有陀螺儀，輸出端分別接有第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的另一端還分別接有第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和第三伺服電機(jī)伺服電機(jī)通過同步帶與各自對應(yīng)的電動(dòng)缸連接，用于控制三條主動(dòng)支鏈的電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)。
[0010]方案二: 一種高精度自適應(yīng)目標(biāo)探測的雙目仿生眼裝置，包括:旋轉(zhuǎn)俯仰云臺、雙向滾珠絲杠滑臺、兩個(gè)trie印t仿生眼及計(jì)算機(jī)，其中:該雙向滾珠絲杠滑臺上設(shè)有兩個(gè)滑塊，每個(gè)滑塊上固定一個(gè)tricept仿生眼,該tricept仿生眼包括包括:一 tricept機(jī)構(gòu)、一攝像頭、一陀螺儀，tricept機(jī)構(gòu)主要由上平臺、下平臺、三條主動(dòng)支鏈組成,三條主動(dòng)支鏈一端與上平臺連接，另一端與下平臺連接，用以實(shí)現(xiàn)該上平臺的三自由度運(yùn)動(dòng)；所述攝像頭和陀螺儀均安裝在上平臺；旋轉(zhuǎn)俯仰云臺與雙向滾珠絲杠滑臺固定連接，用以實(shí)現(xiàn)雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)和兩個(gè)tricept仿生眼繞旋轉(zhuǎn)軸的360度轉(zhuǎn)動(dòng)以及俯仰運(yùn)動(dòng)；
[0011]進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)俯仰云臺由旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)座、俯仰電機(jī)和俯仰座構(gòu)成，雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)固定在旋轉(zhuǎn)俯仰云臺的俯仰座上。
[0012]進(jìn)一步地，雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)主要由滾珠絲杠基座、雙向滾珠絲杠以及絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，基座兩端各設(shè)有一個(gè)固定板，雙向滾珠絲杠安裝在兩個(gè)固定板之間，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在其中一個(gè)固定板外側(cè)，絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器與雙向滾珠絲杠連接。
[0013]進(jìn)一步地，在雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的兩個(gè)固定板之間，雙向滾珠絲杠兩側(cè)還各設(shè)有一個(gè)直線光軸，所述的兩個(gè)滑塊穿過光軸，且關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸對稱分布。
[0014]進(jìn)一步地,三條主動(dòng)支鏈,每條主動(dòng)支鏈都由萬向鉸鏈、電動(dòng)缸、球鉸鏈以及球鉸鏈固定件組成。
[0015]進(jìn)一步地，還包括一個(gè)被動(dòng)支鏈，該被動(dòng)支鏈由萬向鉸鏈、導(dǎo)向桿以及導(dǎo)向套組成，起約束機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及導(dǎo)向的作用。
[0016]進(jìn)一步地，兩個(gè)數(shù)字?jǐn)z像頭分別通過同軸電纜與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)還接有三個(gè)控制芯片STM32F104ZET，其中一個(gè)用于控制旋轉(zhuǎn)俯仰云臺上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、俯仰電機(jī)以及雙向滾珠絲杠滑臺上的絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另外兩個(gè)輸入端均接有陀螺儀，輸出端均與三個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，伺服電機(jī)通過同步帶與各自對應(yīng)的電動(dòng)缸連接，用于控制三條主動(dòng)支鏈的電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)。
[0017]基上所述方案一和方案二中，攝像頭采用型號為MR-130USB/W7的高清數(shù)字?jǐn)z像頭，陀螺儀型號為MPU6050。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明從仿生學(xué)角度出發(fā)提出了一種探測范圍廣，響應(yīng)速度快，精度高，剛度大，可以模仿多種動(dòng)物視覺特征的新型仿生眼裝置，通過對生物長期進(jìn)化所保留的優(yōu)勢特征的模仿，從而有效保證探測結(jié)果的準(zhǔn)確性；2.本發(fā)明裝置通過旋轉(zhuǎn)俯仰云臺和雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 “機(jī)器眼睛”的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)和一定的平動(dòng)，大大擴(kuò)展了“機(jī)器眼睛”的搜索范圍和靈活性，適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研、軍工等多種利用機(jī)器視覺的場合，為后續(xù)仿生機(jī)器視覺的研究提供了一種新的思路，具有非常重要的研究價(jià)值及現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1為tricept仿生眼裝置主視圖；
[0021]圖2為tricept仿生眼裝置軸側(cè)圖；
[0022]圖3是基于trie印t機(jī)構(gòu)的新型仿生眼裝置的控制信號流程圖；
[0023]圖4是基于tricept機(jī)構(gòu)的新型仿生眼裝置的運(yùn)動(dòng)控制流程圖；
[0024]圖5是自適應(yīng)目標(biāo)探測的雙目仿生眼裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是旋轉(zhuǎn)俯仰云臺示意圖；
[0026]圖7是雙向滾珠絲杠滑臺示意圖；
[0027]圖8是仿生眼裝置的控制電路原理框圖；
[0028]圖9是仿生眼裝置的運(yùn)動(dòng)控制流程圖；
[0029]圖中標(biāo)號的具體含義為:1為旋轉(zhuǎn)俯仰云臺，2為雙向滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，3為右tricept仿生眼，4為左tricept仿生眼，5為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，6為旋轉(zhuǎn)座，7為俯仰電機(jī)，8為俯仰座，9為絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，10為固定板，11為聯(lián)軸器，12為雙向滾珠絲杠，13為直線光軸，14為滑塊，15為滾珠絲杠基座，16為攝像頭，17為上平臺，18為第一球鉸鏈固定件，19為第一球鉸鏈，20為導(dǎo)向套,21為第一電動(dòng)缸,22為導(dǎo)向桿,23為第二電動(dòng)缸,24為第二伺服電機(jī)，25為第一伺服電機(jī)，26為第二萬向鉸鏈，27為第一萬向鉸鏈，28為第四萬向鉸鏈，29為下平臺，30為第二球鉸鏈固定件，31為第二球鉸鏈，32為第三球鉸鏈固定件，33為第三球鉸鏈，34為陀螺儀，35為第三電動(dòng)缸，36為第三伺服電機(jī)，37為第三萬向鉸鏈。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例一，參見圖1至圖4，圖中所示為一種基于trie印t機(jī)構(gòu)的高精度新型仿生眼裝置，包括tricept機(jī)構(gòu)以及安裝在tricept機(jī)構(gòu)上的攝像頭16和陀螺儀34,其中，tricept機(jī)構(gòu)由上平臺17、下平臺29、三條主動(dòng)支鏈和一條被動(dòng)支鏈構(gòu)成,第一條主動(dòng)支鏈由第一球鉸鏈固定件18、第一球鉸鏈19、第一電動(dòng)缸21和第一萬向鉸鏈27構(gòu)成；第二條主動(dòng)支鏈由第二球鉸鏈固定件30、第二球鉸鏈31、第二電動(dòng)缸23和第二萬向鉸鏈26構(gòu)成；第三條主動(dòng)支鏈由第三球鉸鏈固定件32、第三球鉸鏈33、第三電動(dòng)缸35和第三萬向鉸鏈37構(gòu)成；被動(dòng)支鏈由導(dǎo)向套20、導(dǎo)向桿22和第四萬向鉸鏈28構(gòu)成，起約束機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及導(dǎo)向的作用。這三條主動(dòng)支鏈一端與上平臺17連接，另一端與下平臺29連接，用以實(shí)現(xiàn)該上平臺的三自由度運(yùn)動(dòng)；攝像頭16及陀螺儀34安裝在上平臺17，電動(dòng)缸由伺服電機(jī)通過同步帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步地，攝像頭16通過同軸電纜與計(jì)算機(jī)連接,計(jì)算機(jī)還接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET輸入端接有陀螺儀，輸出端分別接有第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的另一端還分別接有第一伺服電機(jī)25、第二伺服電機(jī)24和第三伺服電機(jī)36，伺服電機(jī)通過同步帶與各自對應(yīng)的電動(dòng)缸連接，用于控制三條主動(dòng)支鏈的電動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中，攝像頭采用型號為MR-130USB/W7的高清數(shù)字?jǐn)z像頭，陀螺儀型號為MPU6050。
[0031]該裝置在使用時(shí)首先需要完成標(biāo)定工作，標(biāo)定是為了獲取攝像頭較為準(zhǔn)確的諸如焦距、畸變參數(shù)等內(nèi)參數(shù)，以減小識別誤差；其次，在當(dāng)前視野范圍內(nèi)搜索目標(biāo)，若目標(biāo)在當(dāng)前視野中則只需微