本發(fā)明涉及機(jī)器人視覺導(dǎo)航與監(jiān)測(cè)監(jiān)控領(lǐng)域，特別是一種機(jī)器人眼球運(yùn)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

機(jī)器人代替人類在地面/地下、水面/水下、空中/太空進(jìn)行作業(yè)是科技服務(wù)人類的典型體現(xiàn)。在這樣的非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，人類感知客觀世界80％以上的信息都是通過眼睛獲得的，對(duì)機(jī)器人來說，“眼睛”也毋庸置疑地是一種感知機(jī)體。因此，在上述非結(jié)構(gòu)環(huán)境中作業(yè)的機(jī)器人幾乎都裝有機(jī)器視覺系統(tǒng)。但是，由于陸?？諜C(jī)器人（例如：小型無人旋翼飛行器、地面移動(dòng)偵查/排爆機(jī)器人、水下機(jī)器人）的運(yùn)動(dòng)環(huán)境（例如：移動(dòng)機(jī)器人地面顛簸，水下機(jī)器人受浪涌、水流干擾）、自身姿態(tài)變化和機(jī)體振動(dòng)（例如：旋翼機(jī)空中振動(dòng)）等的影響，使得現(xiàn)有機(jī)器人視覺系統(tǒng)難以滿足這些振動(dòng)、顛簸環(huán)境中的應(yīng)用要求，往往會(huì)出現(xiàn)跟蹤視頻圖像的跳動(dòng)、圖像模糊以及跟蹤目標(biāo)的丟失等問題。在機(jī)器人共性技術(shù)的研究中，仿生技術(shù)日益受到關(guān)注。人眼具有許多特殊的自然功能，如兩眼只能注視和跟蹤同一目標(biāo)，能補(bǔ)償因頭部運(yùn)動(dòng)引起的視線偏移，能快速切換視線注視的目標(biāo)，能使視線平滑地跟蹤目標(biāo)，能跟蹤高速運(yùn)動(dòng)的物體等，這些功能是由眼球運(yùn)動(dòng)中不同的運(yùn)動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)今的機(jī)器人迫切需要具備人眼諸多特殊功能的機(jī)器人眼。有了這樣的機(jī)器人眼，機(jī)器人視覺技術(shù)乃至機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將發(fā)生一個(gè)大的飛躍，對(duì)現(xiàn)有的許多產(chǎn)業(yè)也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)器人眼球運(yùn)動(dòng)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種機(jī)器人眼球運(yùn)動(dòng)裝置，包括動(dòng)力裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定支撐機(jī)構(gòu)三部分；所述動(dòng)力裝置包括大偏心盤電機(jī)、小偏心盤電機(jī)、傳動(dòng)軸電機(jī)以及三個(gè)安裝在相應(yīng)電機(jī)上的編碼器；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括大偏心盤電機(jī)齒輪、大偏心盤內(nèi)齒圈、大偏心盤、小偏心盤電機(jī)齒輪、小偏心盤齒輪、大偏心盤滾針軸承、小偏心盤滾針軸承、小偏心盤、小偏心盤球軸承、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)軸齒輪、傳動(dòng)軸電機(jī)齒輪、下外殼球軸承、攝像頭；所述固定支撐機(jī)構(gòu)包括上外殼蓋、上外殼、三根螺柱、傳動(dòng)軸電機(jī)上固定板、傳動(dòng)軸電機(jī)下固定板、鎖緊螺母、鎖緊螺栓、下外殼；所述大偏心盤通過大偏心盤滾針軸承安裝在上外殼中，大偏心盤內(nèi)齒圈與大偏心盤通過螺釘緊固在一起，大偏心盤電機(jī)齒輪安裝在大偏心盤電機(jī)上，大偏心盤電機(jī)齒輪與大偏心盤內(nèi)齒圈嚙合，通過大偏心盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)大偏心盤電機(jī)齒輪，從而驅(qū)動(dòng)大偏心盤內(nèi)齒圈，實(shí)現(xiàn)大偏心盤偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述小偏心盤通過小偏心盤滾針軸承安裝于大偏心盤的偏心軸位置，小偏心盤齒輪與小偏心盤通過螺釘固連，小偏心盤電機(jī)齒輪安裝在小偏心盤電機(jī)上，并且與小偏心盤齒輪嚙合，小偏心盤電機(jī)齒輪的軸線與大偏心盤的軸線重合，實(shí)現(xiàn)小偏心盤在以大偏心盤的軸線為圓心的圓內(nèi)移動(dòng)；所述傳動(dòng)軸電機(jī)通過傳動(dòng)軸電機(jī)上固定板、傳動(dòng)軸電機(jī)下固定板、鎖緊螺母、鎖緊螺栓固連在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸電機(jī)齒輪安裝在傳動(dòng)軸電機(jī)上，并且與傳動(dòng)軸齒輪嚙合，傳動(dòng)軸齒輪與傳動(dòng)軸鑄造在一起，通過傳動(dòng)軸電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)軸一端與小偏心盤的偏心軸處的小偏心盤球軸承相連，另一端與下外殼中心處的下外殼球軸承連接，傳動(dòng)軸末端連接攝像頭；所述大偏心盤電機(jī)、小偏心盤電機(jī)通過上外殼蓋上的凹槽定位，上外殼蓋通過螺栓與上外殼連接定位，上外殼與下外殼之間通過三根螺柱定位固定；通過大、小偏心盤電機(jī)帶動(dòng)大、小偏心盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸二自由度的移動(dòng)；通過傳動(dòng)軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭具有三自由度；通過相應(yīng)的編碼器分別測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度，精確計(jì)算攝像頭的位置和姿態(tài)，反饋給控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)攝像頭的閉環(huán)控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有顯而易見的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，整體占用空間比較小。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制攝像頭的位姿，極大地?cái)U(kuò)展了視野，應(yīng)用范圍廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軸測(cè)圖。

圖2是圖1的爆炸視圖。

圖3是圖1中上外殼中的齒輪嚙合圖。

圖4是圖1中傳動(dòng)軸的齒輪嚙合圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下：

參考圖1～圖4，一種機(jī)器人眼球運(yùn)動(dòng)裝置，包括動(dòng)力裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定支撐機(jī)構(gòu)三部分；所述動(dòng)力裝置包括大偏心盤電機(jī)ⅰ-1、小偏心盤電機(jī)ⅰ-2、傳動(dòng)軸電機(jī)ⅰ-3以及三個(gè)安裝在相應(yīng)電機(jī)上的編碼器ⅰ-1-1、ⅰ-2-1、ⅰ-3-1；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括大偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-3、大偏心盤內(nèi)齒圈ⅲ-4、大偏心盤ⅲ-5、小偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-1、小偏心盤齒輪ⅲ-2、大偏心盤滾針軸承ⅲ-6、小偏心盤滾針軸承ⅲ-7、小偏心盤ⅲ-8、小偏心盤球軸承ⅲ-9、傳動(dòng)軸ⅲ-10、傳動(dòng)軸齒輪ⅲ-11、傳動(dòng)軸電機(jī)齒輪ⅲ-12、下外殼球軸承ⅲ-13、攝像頭ⅲ-14；所述固定支撐機(jī)構(gòu)包括上外殼蓋ⅱ-1、上外殼ⅱ-2、三根螺柱ⅱ-3-1、ⅱ-3-2、ⅱ-3-3、傳動(dòng)軸電機(jī)上固定板ⅱ-7、傳動(dòng)軸電機(jī)下固定板ⅱ-8、鎖緊螺母ⅱ-4、鎖緊螺栓ⅱ-5、下外殼ⅱ-6；所述大偏心盤ⅲ-5通過大偏心盤滾針軸承ⅲ-6安裝在上外殼ⅱ-2中，大偏心盤內(nèi)齒圈ⅲ-4與大偏心盤ⅲ-5通過螺釘緊固在一起，大偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-3安裝在大偏心盤電機(jī)ⅰ-1上，大偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-3與大偏心盤內(nèi)齒圈ⅲ-4嚙合，通過大偏心盤電機(jī)ⅰ-1驅(qū)動(dòng)大偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-3，從而驅(qū)動(dòng)大偏心盤內(nèi)齒圈ⅲ-4，實(shí)現(xiàn)大偏心盤ⅲ-5偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述小偏心盤ⅲ-8通過小偏心盤滾針軸承ⅲ-7安裝于大偏心盤ⅲ-5的偏心軸位置，小偏心盤齒輪ⅲ-2與小偏心盤ⅲ-8通過螺釘固連，小偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-1安裝在小偏心盤電機(jī)ⅰ-2上，并且與小偏心盤齒輪ⅲ-2嚙合，小偏心盤電機(jī)齒輪ⅲ-1的軸線與大偏心盤ⅲ-5的軸線重合，實(shí)現(xiàn)小偏心盤ⅲ-8在以大偏心盤ⅲ-5的軸線為圓心的圓內(nèi)移動(dòng)；所述傳動(dòng)軸電機(jī)ⅰ-3通過傳動(dòng)軸電機(jī)上固定板ⅱ-7、傳動(dòng)軸電機(jī)下固定板ⅱ-8、鎖緊螺母ⅱ-4、鎖緊螺栓ⅱ-5固連在傳動(dòng)軸ⅲ-10上，傳動(dòng)軸電機(jī)齒輪ⅲ-12安裝在傳動(dòng)軸電機(jī)ⅰ-3上，并且與傳動(dòng)軸齒輪ⅲ-11嚙合，傳動(dòng)軸齒輪ⅲ-11與傳動(dòng)軸ⅲ-10鑄造在一起，通過傳動(dòng)軸電機(jī)ⅰ-3間接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸ⅲ-10，所述傳動(dòng)軸ⅲ-10一端與小偏心盤ⅲ-8的偏心軸處的小偏心盤球軸承ⅲ-9相連，另一端與下外殼ⅱ-6中心處的下外殼球軸承ⅲ-13連接，傳動(dòng)軸ⅲ-10末端連接攝像頭ⅲ-14；所述大偏心盤電機(jī)ⅰ-1、小偏心盤電機(jī)ⅰ-2通過上外殼蓋ⅱ-1上的凹槽定位，上外殼蓋ⅱ-1通過螺栓與上外殼ⅱ-2連接定位，上外殼ⅱ-2與下外殼ⅱ-6之間通過三根螺柱ⅱ-3-1、ⅱ-3-2、ⅱ-3-3定位固定；通過大、小偏心盤電機(jī)ⅰ-1、ⅰ-2帶動(dòng)大、小偏心盤ⅲ-5、ⅲ-8的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸ⅲ-10二自由度的移動(dòng)；通過傳動(dòng)軸電機(jī)ⅰ-3驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸ⅲ-10自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭ⅲ-14具有三自由度；通過相應(yīng)的編碼器ⅰ-1-1、ⅰ-2-1、ⅰ-3-1分別測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度，精確計(jì)算攝像頭ⅲ-14的位置和姿態(tài)，反饋給控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)攝像頭ⅲ-14的閉環(huán)控制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)器人眼球運(yùn)動(dòng)裝置，包括動(dòng)力裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定支撐機(jī)構(gòu)三部分。通過大、小偏心盤電機(jī)帶動(dòng)大、小偏心盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸二自由度的移動(dòng)；通過傳動(dòng)軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭具有三自由度；通過相應(yīng)的編碼器分別測(cè)得電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度，精確計(jì)算攝像頭的位置和姿態(tài)，反饋給控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)攝像頭的閉環(huán)控制。本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，整體占用空間比較小。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制攝像頭的位姿，極大地?cái)U(kuò)展了視野，應(yīng)用范圍廣。

技術(shù)研發(fā)人員：李恒宇;韓超;宋韜;饒進(jìn)軍;彭艷;謝少榮;羅均
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.15
技術(shù)公布日：2017.07.28