專利名稱：仿生眼睛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
仿生眼睛屬機器人視覺領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前機器人視覺均由透鏡鏡頭及變焦傳動機械結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。其機械系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)狀態(tài)不理想等因素。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前機器人視覺系統(tǒng)有怕振動、機械傳動形式不理想、靈活機動受限制等不足，仿生眼睛提供了一種新結(jié)構(gòu)、新傳動型式、新理念的視覺系統(tǒng)。其技術(shù)方案采用透明殼體、透鏡、透明彈性殼休、透明液體等替代透鏡、鏡頭功能，以控制液體、彈性膜實施變焦功能，取代變焦機械結(jié)構(gòu)，以探測頭上的“圖像光電轉(zhuǎn)換元件”作為圖像光信號轉(zhuǎn)換成電信號元件，以測量器、傳感器作為反饋信號，構(gòu)成位置反饋、速度反饋電信號結(jié)構(gòu)。
仿生眼睛的技術(shù)特征從以下四個方面闡述(一)視覺主體；(二)變焦控制結(jié)構(gòu)；(三)反饋電信號結(jié)構(gòu)；(四)多視覺主體結(jié)構(gòu)仿生眼睛(復(fù)眼)。
(一)視覺主體由三部分構(gòu)成。視覺主體前部、視覺主本后部和探測頭、探桿、探桿安裝架結(jié)構(gòu)。視覺主體前部結(jié)構(gòu)包括透明殼體(圖1、2)、透鏡殼體(圖5、10)、彈性殼體、透明彈性殼體、透明液體。透明殼體是厚度均勻的透明材料(圖1、2)，透明殼體前部作透鏡結(jié)構(gòu)(圖10)或透鏡組結(jié)構(gòu)(圖5)，具有透鏡或透鏡組結(jié)構(gòu)的透明殼體是透鏡殼體。彈性殼體由前部的透鏡或透鏡組和彈性支持體(3)構(gòu)成(圖4、7)，透明彈性殼體由透鏡和透明彈性支持體(2)構(gòu)成(圖3、19)。視覺主體后部結(jié)構(gòu)包括容積殼體、后容積殼體、探桿槽、彈性片、彈性膜、分隔膜、彈簧、控制液、固定架，透明殼體、透鏡殼體或者是彈性殼體、透明彈性殼體與容積殼體構(gòu)成內(nèi)容積。分隔膜(6)分別與探測頭后面或探桿固定與容積殼體或透明殼體，彈性殼體相固定，分隔膜使內(nèi)容積分離成兩個相互隔絕的容積“I”和“II”?！癐”內(nèi)充以透明液體，“II”內(nèi)充以控制液體。后容積殼體與彈性膜構(gòu)成后容積“III”。后容積內(nèi)充以控制液體，彈性膜對控制液體提供一定的壓力，彈性膜分別與后容積殼體固定與探桿后部固定(圖1)。探測頭由正面、側(cè)面、后面構(gòu)成，正面為主視區(qū)、側(cè)面為非主視區(qū)，探測頭內(nèi)部空腔與探桿內(nèi)部空腔相通，用于輸送探測頭電子元件的線路。探測頭正面安裝圖像光信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換集成元件。探測頭作透明保護(hù)層處理。探測頭非主視區(qū)安裝光電位置傳感器(PSD)或電荷耦合器(CCD)，該傳感器對主視區(qū)以外的物體景物投影實施光電信號轉(zhuǎn)換，完成仿生眼睛對主視角以外運動物體的“感知功能”(相當(dāng)于人眼的余光感知功能)，探測頭與探桿一體，探桿槽是探測頭和探桿移動的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。探測頭有三種透鏡結(jié)構(gòu)(圖6、7、8)一種是探測頭光電信號轉(zhuǎn)換元件上面作透鏡結(jié)構(gòu)(如凝固透明樹脂或膠接光學(xué)玻璃(7))；一種是安裝支持結(jié)構(gòu)在支持結(jié)構(gòu)上加裝透鏡結(jié)構(gòu)(圖7)；一種是在探測頭前安裝透明殼體結(jié)構(gòu)或透鏡殼體結(jié)構(gòu)。探桿安裝架是安裝固定測量器移動元件的結(jié)構(gòu)。測量器的固定元件部分安裝在固定架內(nèi)或安裝口位置。
視覺主體兩種結(jié)構(gòu)型式，一種結(jié)構(gòu)型式是透明殼體(1)和透明液體構(gòu)成透鏡功能，使入射光線折射。透鏡殼體與透明液體構(gòu)成透鏡功能。另一種結(jié)構(gòu)型式(圖3)是透明的彈性殼體和透明液體構(gòu)成透鏡功能；或者是和彈性殼體和透明液體構(gòu)成透鏡功能(圖4、7)。
液體囊(圖3、11)內(nèi)控制液受到活塞的壓力向內(nèi)容積II輸送控制液，內(nèi)容積II液體量增加，產(chǎn)生壓力，壓力通過分隔膜傳遞給透明液體，透明液體傳遞壓力給探測頭，壓力推動探測頭向后運動(圖1)，探桿隨探測頭向后運動，壓縮彈簧，使所產(chǎn)生的壓力與彈簧的壓力(彈力)相等后，探測頭靜止。探測頭與透明殼體或透鏡殼體的距離增加?；蛘邇?nèi)容積II控制液量增加，產(chǎn)生壓力，壓力傳遞給彈性膜、彈性片，使彈性片、彈性膜向后移動。探測頭、探桿與彈性片一體，與彈性片共同向后移動(圖2)，探測頭、探桿向后移動壓縮彈簧，使所產(chǎn)生的壓力與彈簧的壓力(彈力)相等后探測頭靜止。探測頭與透明殼體或透鏡殼體的距離增加。或者內(nèi)容積II控制液量增加，產(chǎn)生壓力，壓力通過分隔膜傳遞給透明液體，壓力使彈性殼體、透明彈性殼體的彈性支持體拉伸變形，產(chǎn)生壓力(彈力)，透鏡或透鏡組(5)向前移動(探測頭、探桿與容積殼體成一體固定，為靜止?fàn)顟B(tài))，該壓力與控制液所產(chǎn)生的壓力相等后，透鏡或透鏡組靜止，探測頭與透鏡或透鏡組的距離增加。液體囊內(nèi)控制液壓力隨活塞的向后移動而減小，內(nèi)容積II控制液壓力減小，該壓力小于彈簧的壓力(彈力)，彈簧所產(chǎn)生的壓力作用于探桿和探測頭，探測頭傳遞彈簧壓力給透明液體，透明液體通過分隔膜傳遞壓力給內(nèi)容積II的控制液。使控制液向液體囊輸送，內(nèi)容積II的控制液量減少，探測頭向前移動。探測頭與透明殼體或透鏡殼體的距離減小(圖1)，至壓力平衡后探測頭靜止?；蛘邇?nèi)容積II的壓力減小，該壓力小于彈簧的壓力，彈簧產(chǎn)生的壓力作用探桿、以及彈性片、彈性膜、探測頭，該壓力傳遞給內(nèi)容積控制液，使控制液向液體囊輸送。內(nèi)容積II內(nèi)探制液量減少，探測頭向前移動與透明殼體或透鏡殼體距減小(圖2)至，壓力平衡后探測頭靜止?；蛘?，內(nèi)容積II控制液壓力減小(圖3)，小于彈性殼體(或透明彈性殼體)的彈性支持體產(chǎn)生的拉伸變形后回復(fù)位置狀態(tài)的壓力(彈力)，該壓力作用透明液體，壓力通過分隔膜傳遞給控制液，使內(nèi)容積II內(nèi)控制液向液體囊輸送，內(nèi)容積II的液體量減少。透鏡或透鏡組向后移動，與探測頭距離減小，至壓力平衡后靜止。探測頭距離的變動，起到了調(diào)整焦距的功能，使或近或遠(yuǎn)的圖像光線投影在探測頭的圖像光電信號轉(zhuǎn)換元件上，或者透鏡、透鏡組的前后移動起到了調(diào)整焦距的功能。內(nèi)容積非透光區(qū)域的殼體內(nèi)壁作吸光涂層和不透光涂層，保持內(nèi)容積的暗室功能。固定架聯(lián)接固定視覺主體的容積殼體，以及安裝彈簧(19)測量器器件等。
(二)變焦控制結(jié)構(gòu)變焦控制結(jié)構(gòu)有2種結(jié)構(gòu)，一種是由輸液管、液體囊、活塞、螺紋桿、氣缸、伺服電動機(或步進(jìn)電動機)構(gòu)成。輸液管聯(lián)通內(nèi)容積II和液體囊，活塞后部是螺紋結(jié)構(gòu)與螺紋桿構(gòu)成螺紋傳動結(jié)構(gòu)，螺紋桿與電動機軸聯(lián)接固定，并可以驅(qū)動活塞在氣缸內(nèi)沿軸向移動?；钊蚯斑\動對液體囊拖加壓力，使液體囊產(chǎn)生壓力液體向內(nèi)容積II輸送，活塞向后移動，使液體囊內(nèi)的液體壓力減小，伺服電動機內(nèi)尾部帶有測量器(編碼器等)。該測量器反饋的電信號是控制反饋電信號，電動機旋轉(zhuǎn)的角度(圈數(shù))與活塞活動的距離成正比，與液體囊輸出的液體量、內(nèi)容積II液體增加量成正比，與探測頭移動距離(或透鏡、透鏡組移動距離)成正比，電動機內(nèi)測量器測得電動機旋轉(zhuǎn)角度值反饋給系統(tǒng)，提供速度、角度電信號。
另一種結(jié)構(gòu)(圖23)是電化學(xué)反應(yīng)控制結(jié)構(gòu)。由聯(lián)通內(nèi)容積II處的輸液管(或復(fù)眼視覺主體的內(nèi)容積導(dǎo)通管)進(jìn)入內(nèi)容積正負(fù)電極電線。內(nèi)容積內(nèi)設(shè)置兩組電極(75、76)，分別與正負(fù)電極電線(73、74)聯(lián)接，作為兩電極組對電化學(xué)反應(yīng)提供電荷、電壓，內(nèi)容積內(nèi)充以控制液后密封電線入口，使之成為封閉的容積，控制液是可通過電荷控制電化學(xué)反應(yīng)量、反應(yīng)速度的電解質(zhì)液體。該電化學(xué)反應(yīng)正向電壓、電量生成氣體成份或反向電壓、電量減少氣體成份的電化學(xué)反應(yīng)形式。通過電極電線控制內(nèi)容積產(chǎn)生的氣體量來控制內(nèi)容積控制液對彈性膜產(chǎn)生的壓力，實現(xiàn)通過電荷電量控制調(diào)整焦距的功能，內(nèi)容積內(nèi)設(shè)置壓力傳感器作為反饋電信號。
多視覺主體結(jié)構(gòu)的外容積的氣體控制形式之一，使用氣壓室結(jié)構(gòu)(圖20)氣壓室的氣壓由彈性膜(61)保持氣壓的恒定(小變化)。
(三)反饋電信號探測頭(探桿)的位置及移動的距離速度由測量器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電信號作為反饋電信號，反饋電信號向系統(tǒng)反饋位置、移動距離參數(shù)。測量器移動部分(20)是光電位置傳感器(PSD)或電荷耦合器(CCD)固定在探桿安裝架上隨探桿一同移動。測量器的固定部分(K)是點光源信號，點光源由激光電子元件或發(fā)光二極管、透鏡等構(gòu)成，測量器可以在使用兩個或兩個以上實現(xiàn)精確測量。彈性殼體結(jié)構(gòu)型式中透鏡、透鏡組的位置及移動距離與內(nèi)容積液體的壓力成正比關(guān)系，與壓力傳感器電信號的強弱成正比關(guān)系，以壓力傳感器的電信號作為透鏡的位置、移動距離、速度的反饋電信號。
(四)多視覺主體結(jié)構(gòu)是具有多視覺主體(二個以上)結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個仿生眼睛(簡稱“復(fù)眼”)，結(jié)構(gòu)包括透明殼體(40)，獨立視覺主體(41)，內(nèi)容積(45)，外容積(44)，視覺主體容積(42)，結(jié)構(gòu)殼體(46)，固定架(32)，密封容積(55)，導(dǎo)通管(53、54)，氣壓室結(jié)構(gòu)，彈性膜(43)，壓力傳感器。獨立視覺主體結(jié)構(gòu)(圖16、17、18)，包括透鏡(48)，基座(50)，密封體(51)，彈性支持體或透明彈性支持體(47)，緊固結(jié)構(gòu)(56)，圖像光信號轉(zhuǎn)換電信號的轉(zhuǎn)換集成元件(52)。視覺主體有兩種結(jié)構(gòu)型式，一種是視覺主體容積內(nèi)充以透明液體(透明液體與外界隔絕，是獨立體積)，前部透明部分與透明殼體相固定(透明膠體固定)，基座與彈性膜(43)相互固定(彈性膠體固定)或相互非固定結(jié)構(gòu)(密封體密封導(dǎo)線G與基座的間隙)，彈性支持體分別與透鏡和基座相互固定。內(nèi)容積中充以控制液體，外容積充以一定壓力的氣體或充以控制液體。內(nèi)容積、外容積分別通過導(dǎo)通管與控制變焦結(jié)構(gòu)的液體囊(或氣壓室結(jié)構(gòu)或大氣)相互聯(lián)通。圖像光電信號轉(zhuǎn)換元件與基座相固定。多視覺主體結(jié)構(gòu)的仿生眼睛變焦控制結(jié)構(gòu)有兩種一種是內(nèi)容積充以控制液體，外容積充以氣體的控制結(jié)構(gòu)；一種是內(nèi)、外容積均充以控制液體的控制結(jié)構(gòu)。內(nèi)容積控制液通過導(dǎo)通管與液體囊相通，變焦控制結(jié)構(gòu)與在前控制結(jié)構(gòu)(圖3)相同。外容積內(nèi)充氣體導(dǎo)通管與氣壓室結(jié)構(gòu)相通，氣壓室(60)進(jìn)氣管(64)接氣體壓縮機秘過濾器，出氣管(65)接導(dǎo)通管向外容積提供壓力氣體。氣體壓力由彈性膜(61)提供。氣壓室設(shè)置壓力傳感器(62)和放氣閥(電磁控制閥)。氣體由氣體壓縮機進(jìn)入氣壓室，對彈性膜作功，彈性膜變形對氣體產(chǎn)生壓力。該壓力由氣體壓縮機和放氣閥控制。氣壓室壓力傳感器產(chǎn)生壓力反饋電信號，反饋給系統(tǒng)，氣壓室結(jié)構(gòu)保持外容積有一個較恒定的氣體壓力值。或者外容積內(nèi)充以一定壓力氣體后，封住導(dǎo)通管保持外容積恒定的氣壓值，或者外容積與大氣相通(通過導(dǎo)通管53)。液體囊控制液受到活塞壓力后向內(nèi)容積輸送控制液，內(nèi)容積控制液量增加，控制液壓力通過彈性膜傳遞給視覺主體容積和外容積，外容積的氣壓受控制液壓力影響變化值較小。透明液體受到控制液的壓力作用于彈性支持體，彈性支持體變形，產(chǎn)生變形壓力抵消控制液的傳遞壓力，基座(50)向透鏡方向移動。當(dāng)彈性支持體變形壓力與內(nèi)容積控制液壓力、外容積氣體壓力相持平時基座靜止。液體囊內(nèi)控制液壓力由活塞移動而減小，內(nèi)容積內(nèi)的壓力減小。視覺主體彈性支持體變形產(chǎn)生的壓力作用于透明液體，并傳遞給控制液和外容積，彈性支持體回復(fù)，基座向背離透鏡方向移以，當(dāng)彈性支持體的變形壓力與內(nèi)容積控制壓力，外容積氣體壓力相持平時基座靜止?；诳刂埔簤毫Φ淖饔孟乱苿樱瑢崿F(xiàn)了變焦功能。外容積內(nèi)充以控制液，該液體通過導(dǎo)通管與液體囊相聯(lián)通。內(nèi)容積聯(lián)通的液體囊由活塞移動壓力增加向內(nèi)容積輸送控制液，內(nèi)容積控制液量增加，通過彈性膜對視覺主體容積和外容積傳遞壓力。外容積聯(lián)通的液體囊由活塞移動壓力減小，外容積向液體囊輸送液體，液體量減少，壓力減小。視覺主體內(nèi)透明液體在內(nèi)容積控制液壓力作用下對彈性支持體產(chǎn)生壓力，彈性支持體變形產(chǎn)生壓力(彈力)，基座向透鏡方向移動。當(dāng)彈性支持體與內(nèi)容積壓力外容積壓力持平時基座靜止。反之，內(nèi)容積壓力減小，液體量減少，外容積壓力增加，液體量增加，彈性支持體變形壓力作用透明液體，回復(fù)變形，基座向背離透鏡方向移動，當(dāng)彈性支持體變形壓力與控制液的壓力持平時，基座靜止?；囊苿訉嵆隽俗兘构δ?。獨立視覺主體的另一種結(jié)構(gòu)型式(圖22)是一個視覺主體容積對應(yīng)一個內(nèi)容積-獨立內(nèi)容積。在結(jié)構(gòu)殼體(46)上設(shè)置與視覺主體對應(yīng)的空腔，空腔內(nèi)膠接固定彈性膜(43)成為一個內(nèi)容積-獨立內(nèi)容積，通過導(dǎo)通管與液體囊相通。導(dǎo)線(G)可以從彈性膜外部通過結(jié)構(gòu)殼體，外容積通過導(dǎo)通管與大氣相通。內(nèi)容積可以是球形或其它形狀，可以是不與空腔固定，自成一個密封容積的結(jié)構(gòu)，控制內(nèi)容積液體的壓力，壓力由彈性膜傳遞給透明液體，壓力傳遞給彈性支持體產(chǎn)生相應(yīng)的變形壓力與控制液壓力相平衡。從而控制基座與透鏡的距離，實現(xiàn)調(diào)焦功能。
多視覺主體結(jié)構(gòu)的仿生眼睛測量物體角度、距離(圖21)。物體(66)的光線由透明殼體、透鏡、透明液體形成的透鏡功能結(jié)構(gòu)(68)折射投影在圖像光電轉(zhuǎn)換元件(69)上某一位置(70)，視覺主體不同的位置的分布所在位置(71)之間形成角度，該角度使物體投影在不同的視覺主體的圖像光電轉(zhuǎn)換元件上的位置不同。該角度使得物體、透鏡功能結(jié)構(gòu)(68)、圖像光電轉(zhuǎn)換器元件上物體的位置之間成角度關(guān)系，角度關(guān)系符合邏輯運算關(guān)系。通過計算可知道物體的距離，單位時間內(nèi)移動的距離。物體遠(yuǎn)去或離近等參數(shù)。從而確定物體的空間位置及狀態(tài)。
本發(fā)明與現(xiàn)行機器人視覺結(jié)構(gòu)相比較具有結(jié)構(gòu)簡單、功能全面等優(yōu)點。透鏡功能以透明液體為主要載體實現(xiàn)其功能，優(yōu)于以透鏡、機械結(jié)構(gòu)組成的透鏡組，以控制液體實現(xiàn)調(diào)整焦距功能，液體傳動及變焦反應(yīng)速度、質(zhì)量優(yōu)于機械結(jié)構(gòu)，該發(fā)明結(jié)構(gòu)獨立，支持“眼睛”自身不依賴機器人頭部而靈活轉(zhuǎn)動，測量物體距離、運動速度更方便容易，在主視角范圍之外對運動物體有感知功能，指導(dǎo)導(dǎo)機器人的動作方向，為機器人的智能化提供了新的條件。表面光滑(曲面)有利于擦拭結(jié)構(gòu)的擦拭，有利于防水、防化等。實現(xiàn)反饋電信號結(jié)構(gòu)，使控制變焦更精確，有利于智能控制形式。復(fù)眼功能強大，單獨完成對運動物體運動的測距、測速等。各視覺主體之間的角度有利于計算系統(tǒng)的運算，符合智能機器人眼睛功能要求。


圖(1)是透明殼體結(jié)構(gòu)視覺主體。透明殼體(1)與容積殼體(14)，分隔膜(6)構(gòu)成內(nèi)容積“I”和“II”，后容積殼體(10)與彈性膜11構(gòu)成后容積III，彈性膜(11)使III內(nèi)的控制液保持一定壓力的作用并對探桿槽起潤滑作用，彈簧(19)對探桿(21)提供壓力，固定架32開有安裝口33，安裝口可以是一個以上，用于固定測量器不移動部件，25是輸液管，“L”是探測頭電子元件的電子線路。
圖(2)是透明殼體結(jié)構(gòu)視覺主體，容積殼體14與彈性片9，彈性膜8固定(膠接或焊接)，彈性片中間的探桿槽與探桿固定成一體。壓力線傳感器35產(chǎn)生反饋彈簧19壓力變化電信號。15是探測頭，31是殼體內(nèi)非透光區(qū)域的不透光涂層，24是探測頭正面，側(cè)面電子元件感受光線的范圍，是視覺主體的視角范圍。
圖(3)是透明彈性殼體結(jié)構(gòu)視覺主體，透鏡(5)與透明彈性支持體(2)通過透明膠體粘接固定。23是探測頭正面電子元件感受光線的范圍(由透鏡和透明液體形成)，是探測頭正面視角范圍，即主視角范圍，13是容積殼體的探桿槽，與探桿成一體固定。壓力傳感器34反饋內(nèi)內(nèi)容積II的壓力變化電信號。氣缸26、電動機M、螺紋桿29、活塞28、液體囊27共同構(gòu)成變焦控制結(jié)構(gòu)。
圖(4)是彈性殼體結(jié)構(gòu)視覺主體，由透鏡組5，彈性支持體3，容積殼體14構(gòu)成內(nèi)容積。
圖(5)是透鏡殼體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說明圖，4是形成透鏡結(jié)構(gòu)的透明殼體(包括透鏡組)。
圖(6)是探測頭作透鏡結(jié)構(gòu)圖，22是圖像光信號轉(zhuǎn)換電信號的電子元件，7是透明材料。
圖(7)是彈性殼體結(jié)構(gòu)圖，探測頭作透鏡結(jié)構(gòu)形式，透鏡7通過支持結(jié)構(gòu)固定在探測頭前部，形成的腔內(nèi)是氣體或液體，透鏡5與彈性支體粘接固定。
圖(8)是探測頭作透鏡結(jié)構(gòu)的另一形式圖。7是透明材料，與透明殼體相同，前部可制成透鏡結(jié)構(gòu)，并與探測頭后面相固定。
圖(9)是分隔膜的固定位置結(jié)構(gòu)圖分隔膜外周與殼體固定(膠接)，設(shè)置加強結(jié)構(gòu)38，中間部分與探測頭后面固定(膠接)，設(shè)置加強結(jié)構(gòu)37，16、17是探測頭的正面、側(cè)面，21是探桿。
圖(10)是透鏡殼體結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)，前部作透鏡結(jié)構(gòu)。
圖(11)是變焦控制結(jié)構(gòu)，液本囊兩端分別與活塞固定(膠接)與氣缸固定，彈簧30提供一定壓力。
圖(12、13)是探桿安裝架與測量器結(jié)構(gòu)關(guān)系圖20是光電位置傳感器(PSD)或電荷耦合器(CCD)與安裝架固定，K是提供點光源的元件，安裝架用于固定測量器隨被測物體一同移動的部件。
圖14是多視覺主體結(jié)構(gòu)仿生眼睛的結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖，透明殼體40獨立視覺主體結(jié)構(gòu)(41)，視覺主體容積42(內(nèi)充以透明液體)，結(jié)構(gòu)殼體與彈性膜43構(gòu)成內(nèi)容積，其內(nèi)控制液由導(dǎo)通管54與液體囊相通。壓力傳感器57檢測外內(nèi)容積和外容積(44)的壓力，產(chǎn)生反饋電信號，密封容積55填充密封材料。外容積導(dǎo)通管53與氣壓室或大氣或控制液相通，32是固定架。
圖15是由三個獨立視覺主體構(gòu)成的多視覺主體結(jié)構(gòu)仿生眼睛(復(fù)眼)。
圖16是獨立視覺主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖透明彈性支持體與透鏡48固定與基座50固定，基座50用于固定圖像光電信號轉(zhuǎn)換元件52，58是固定元件同時起密封作用的樹脂、膠體等材料，51是密封材料，密封電子線路與容積間隙，同時對電線起固定作用。視覺主體前部與透明殼體用透明膠體固定(膠接)，視覺主體后部基座與彈性膜可以不固定，電線G與彈性膜43使用彈性密封材料膠接密封，49是透明膠體。
圖17是視覺主體的彈性支持體與基座外壁固定結(jié)構(gòu)說明，56是加強結(jié)構(gòu)。
圖18是彈性支持體與透鏡(48)固定結(jié)構(gòu)。透鏡與透明殼體由透明膠體固定，47是彈性支持體。
圖19是透明彈性殼體一種結(jié)構(gòu)圖。
圖20是氣壓室結(jié)構(gòu)圖64是進(jìn)氣管，接氣體壓縮機和空氣過濾器，出氣管65與外容積導(dǎo)通管聯(lián)接，進(jìn)氣管或出氣管設(shè)置放氣閥(電磁控制閥)，由氣體壓縮機和放氣閥調(diào)整氣壓室的氣體量。由彈性膜保持氣壓室氣壓值，由壓力傳感器產(chǎn)生的電信號作為氣壓值反饋信號。
圖21是復(fù)眼測量物體位置，狀態(tài)的原理圖66是物體、68是代表透明殼體視覺主體的透鏡，透明液體所形成的透鏡功能結(jié)構(gòu)，69是光電轉(zhuǎn)換元件，70是物體不同的投影位置，71是視覺主體中心線，代表該視覺主體的位置。
圖22是復(fù)眼的一種結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)殼體中部設(shè)置與視覺主體位置相對應(yīng)的空腔結(jié)構(gòu)(59)，用于固定放置彈性膜(43)，彈性膜形成內(nèi)容積，內(nèi)容積可以由帶有導(dǎo)通管的閉合彈性膜(如球形)膠固在空腔內(nèi)，內(nèi)充以控制液，該結(jié)構(gòu)最適合使用電化學(xué)反應(yīng)控制結(jié)構(gòu)。54是內(nèi)容積導(dǎo)通管。55是密封容積，G是光電轉(zhuǎn)換元件的電子線路。
圖23是內(nèi)容積控制液壓力的一種控制結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線74取代導(dǎo)通管結(jié)構(gòu)。內(nèi)容積控制液(72)是可發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的電解質(zhì)容液，75、76是電化學(xué)反應(yīng)的正負(fù)丙組電極，可以是金屬材料參與化學(xué)反應(yīng)，也可以是導(dǎo)電高分子材料。
圖24是變焦控制結(jié)構(gòu)的控制路徑圖H1代表(圖像光電信號轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的)電信號、參數(shù)以及中央處理系統(tǒng)和控制變焦功能的脈沖指令，H2位置控制單元，H3代表速度控制單元，1H4伺服電動機，2H4電動機內(nèi)測量反饋電信號，1H5視覺主體探桿與調(diào)焦結(jié)構(gòu)，2H5視覺主體測量器或壓力傳感器反饋電信號，3H5圖像光電信號轉(zhuǎn)換元件的電信號，H6內(nèi)容積電化學(xué)反應(yīng)控制電量、電壓。
具體實施例方式透明殼體、透鏡殼體的材料，使用透光性好的光學(xué)玻璃或特種玻璃，或透明樹脂等材料。該仿生眼睛前部是外表光滑的殼體結(jié)構(gòu)，便于安裝擦拭或殼體(或帶有加注擦洗液體的結(jié)構(gòu))的裝置。分隔膜、彈性膜、彈性支持體應(yīng)有較好的彈性和抗老化，分隔膜透光或涂有(含有)吸光材料。復(fù)眼結(jié)構(gòu)中的彈性膜的彈性應(yīng)不少于彈性支持體的彈性，膠接使用的膠可以是帶有一定彈性的膠，樹脂等，透明彈性支持體與透鏡與透明殼體的固定使用透明樹脂或透明膠體(如硅酮膠)等。透明液體要求透明度高的液體、膠體(有一定的流動性、形變彈性)材質(zhì)不限。在內(nèi)容積II或復(fù)眼的視覺主體容積某個部位設(shè)置加注孔，加注透明液體至規(guī)定量后，用密封材料封口。容積III的加注方式相同，透明液體適當(dāng)情況下或用氣體代替?？刂埔?非電解質(zhì)部分)要求流動性好，無腐蝕的液體。透明殼體、透鏡殼體與容積殼體、結(jié)構(gòu)殼體采用膠接固定，殼體內(nèi)非透光區(qū)先涂不透明層，再涂吸光層，透明殼體、透鏡殼體的結(jié)構(gòu)造型可有其它變形。容積殼體、結(jié)構(gòu)殼體可有其它結(jié)構(gòu)變形，容積殼體結(jié)構(gòu)殼體材料可以使用高分子材料，非導(dǎo)電材料、輸液管、導(dǎo)通管是可彎曲的軟質(zhì)材料。測量器可選用其它光電或電磁測量方式的測量器，變焦控制結(jié)構(gòu)中對液體囊實施壓力的結(jié)構(gòu)還可以是其它已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)形式，如電磁形成控制液體囊的壓力。
權(quán)利要求
1.一種機器人視覺結(jié)構(gòu)，該視覺結(jié)構(gòu)由視覺主體、變焦控制結(jié)構(gòu)、反饋電信號結(jié)構(gòu)、多視覺主本結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其特征是視覺主體結(jié)構(gòu)的透明殼體、透鏡殼體、彈性殼體、透明彈性殼體、容積殼體、后容積殼體、探桿槽、彈性片、彈性膜、分隔膜、彈簧、固定架、探測頭、探桿、探桿安裝架、探桿槽，充以透明液體的內(nèi)容積I，充以控制液體的內(nèi)容積II，彈性膜構(gòu)成的后容積III、輸液管結(jié)構(gòu)構(gòu)成視覺主體結(jié)構(gòu)；變焦控制結(jié)構(gòu)的液體囊、活塞、螺紋桿、氣缸、伺服電動機結(jié)構(gòu)構(gòu)成的控制結(jié)構(gòu)和由兩組電極、封閉內(nèi)容積、電解質(zhì)液體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的控制結(jié)構(gòu)和氣壓室結(jié)構(gòu)；反饋電信號結(jié)構(gòu)的探桿安裝架、測量器、壓力傳感器結(jié)構(gòu)構(gòu)成的反饋電信號結(jié)構(gòu)，多視覺主體結(jié)構(gòu)的透明殼體、獨立視覺主體、內(nèi)容積、外容積、視覺主體容積、密封容積、結(jié)構(gòu)殼體、彈性膜、導(dǎo)通管、固定架結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多視覺主體結(jié)構(gòu)。
2.一種機器人視覺結(jié)構(gòu)，其特征是控制液體由變焦控制結(jié)構(gòu)控制，增大或減小內(nèi)容積內(nèi)的控制液量和壓力控制探測頭、探桿、透鏡、透鏡組、基座(50)移動位置、距離，實現(xiàn)變焦功能。
3.如權(quán)利要求1所述的機器人視覺結(jié)構(gòu)，其特征是探測頭的三種透鏡結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的機器人視覺結(jié)構(gòu)，其特征是多視覺主體結(jié)構(gòu)的獨立視覺主體，由透鏡、基座、密封體、彈性支持體、透明彈性支持體、緊固結(jié)構(gòu)、光電信號轉(zhuǎn)換元件(52)、視覺主體容積、透明液體和獨立內(nèi)容積結(jié)構(gòu)構(gòu)成的視覺主體。
全文摘要
一種機器人用仿生眼睛，通過以透明液體為主要載體實現(xiàn)透鏡功能，以液體控制變焦，并建立反饋電信號結(jié)構(gòu)，該仿生眼睛符合智能機器人的功能要求。該仿生眼睛包括復(fù)眼結(jié)構(gòu)。該仿生眼睛是現(xiàn)代機器人的理想使用品。
文檔編號B25J11/00GK1534372SQ0310879
公開日2004年10月6日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者李曉晨 申請人:李曉晨