本發(fā)明涉及仿生機器人視覺領域，特別是一種三自由度仿生眼。

背景技術：

在感知仿生學領域，有兩個主要的研究方向，一方面是模仿人類對外部環(huán)境的感知，另一方面是模擬人類的想法和運動的感知功能。在對外部環(huán)境的感知中，其本質(zhì)是對生物視覺，嗅覺，觸覺，聽覺等器官的模仿。其中，視覺系統(tǒng)是生物獲得信息的主要手段。典型的視覺仿生系統(tǒng)是仿生眼。

隨著科學技術的發(fā)展，機器人在日常生活中的應用越來越廣泛，仿生眼也成為智能機器人獲取信息的不可或缺的核心組件。由于仿生眼系統(tǒng)體積小，重量輕，可以安裝在各種移動機器人，水下機器人和飛機上，在危險和不適合人類的環(huán)境中進行交通、軍事、防爆、調(diào)查、救災等，因此具有廣闊的應用前景。

對于仿生眼系統(tǒng)來說，簡單、靈活的機構是十分重要的?，F(xiàn)在許多的掃地機器人，服務型機器人上安裝的大多是單自由度攝像頭，往往需要機器人轉(zhuǎn)彎才能獲取新信息，比較生硬。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種三自由度的仿生眼，使機器人更加靈活，加快智能化時代的到來。

為達到上述目的，本發(fā)明的構思是：

三個電機均勻分布在呈等邊三角形分布的基座的三個面上。通過三個電機分別驅(qū)動三個連桿組，推動攝像機底盤的轉(zhuǎn)動，從而使固定在攝像機底盤上的攝像機轉(zhuǎn)動。連桿組由轉(zhuǎn)盤和連桿組成，連桿和攝像機底盤通過球鉸接連接，轉(zhuǎn)盤上有多個圓柱孔，連桿與轉(zhuǎn)盤通過圓柱鉸接，通過連桿與不同圓柱孔的連接，可以使得連桿的行程發(fā)生變化，從而改變攝像機的運動范圍。電機齒輪安裝在電機軸上，位于轉(zhuǎn)盤下面，通過編碼器齒輪和電機齒輪的嚙合，可以用編碼器測得電機轉(zhuǎn)動的角度和速度，并將其反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)攝像頭的閉環(huán)控制。

根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種三自由度仿生眼，包括支撐組，電機組，連桿組三部分，所述支撐組包括基座，攝像機底盤，三個攝像機固定套，攝像機；所述電機組包括三個電機，三個電機齒輪，及對應的三個編碼器和三個編碼器齒輪；所述連桿組包括三個轉(zhuǎn)盤和對應的三個連桿；在所述基座的呈等邊三角形分布的側(cè)面上布置三個電機和三個編碼器，三個電機軸分別與對應的三個電機齒輪連接，三個編碼器軸分別與對應的三個編碼器齒輪連接，所述三個電機齒輪分別與對應的三個編碼器齒輪嚙合；所述三個轉(zhuǎn)盤的中心孔分別與對應的三個電機軸連接，且位于對應的三個電機齒輪的上方；所述三個轉(zhuǎn)盤的中心孔兩側(cè)各有三個連接孔，三個連桿的一端分別與對應的三個轉(zhuǎn)盤的中心孔一側(cè)的三個連接孔的其中一個連接孔通過圓柱鉸接，另一端與攝像機底盤中的呈120°分布的三個支柱通過球鉸連接；攝像機通過三個攝像機固定套固定在攝像機底盤的三個支柱上；通過改變?nèi)齻€連桿與三個轉(zhuǎn)盤的鉸接位置，使得攝像機工作空間變化，通過三個電機相互配合驅(qū)動三個連桿，從而實現(xiàn)攝像頭三自由度轉(zhuǎn)動。

攝像機信號線通過攝像機底盤的中心孔和基座的中心孔連接攝像機和控制系統(tǒng)，通過三對電機齒輪和編碼器齒輪的嚙合，測得三個電機轉(zhuǎn)動的速度和轉(zhuǎn)過的角度，從而準確計算攝像機的位姿，反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)攝像機運動的閉環(huán)控制。

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

1、本發(fā)明機械結(jié)構相對來說比較簡單，控制簡單，體積較小。

2、本發(fā)明三自由度仿生眼可以閉環(huán)控制攝像頭的位姿，可以改變攝像機的工作空間的大小，縮小了盲區(qū)，應用范圍比較廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的軸測圖。

圖2是圖1的前視圖。

圖3是圖1的爆炸視圖。

圖4是圖1的轉(zhuǎn)盤前視圖。

圖5是圖1的右視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例作進一步說明：

參考圖1～圖5，一種三自由度仿生眼，包括支撐組ⅰ，電機組ⅱ，連桿組ⅲ三部分，所述支撐組ⅰ包括基座ⅰ-1，攝像機底盤ⅰ-2，三個攝像機固定套ⅰ-3-1，ⅰ-3-2，ⅰ-3-3，攝像機ⅰ-4；所述電機組ⅱ包括三個電機ⅱ-2-1，ⅱ-2-2，ⅱ-2-3，三個電機齒輪ⅱ-3-1，ⅱ-3-2，ⅱ-3-3，及對應的三個編碼器ⅱ-1-1，ⅱ-1-2，ⅱ-1-3和三個編碼器齒輪ⅱ-4-1，ⅱ-4-2，ⅱ-4-3；所述連桿組包括三個轉(zhuǎn)盤ⅲ-1-1，ⅲ-1-2，ⅲ-1-3和對應的三個連桿ⅲ-2-1，ⅲ-2-2，ⅲ-2-3；在所述基座ⅰ-1的呈等邊三角形分布的側(cè)面上布置三個電機ⅱ-2-1，ⅱ-2-2，ⅱ-2-3和三個編碼器ⅱ-1-1，ⅱ-1-2，ⅱ-1-3，三個電機軸分別與對應的三個電機齒輪ⅱ-3-1，ⅱ-3-2，ⅱ-3-3連接，三個編碼器軸分別與對應的三個編碼器齒輪ⅱ-4-1，ⅱ-4-2，ⅱ-4-3連接，所述三個電機齒輪ⅱ-3-1，ⅱ-3-2，ⅱ-3-3分別與對應的三個編碼器齒輪ⅱ-4-1，ⅱ-4-2，ⅱ-4-3嚙合；所述三個轉(zhuǎn)盤ⅲ-1-1，ⅲ-1-2，ⅲ-1-3的中心孔分別與對應的三個電機軸連接，且位于對應的三個電機齒輪ⅱ-3-1，ⅱ-3-2，ⅱ-3-3的上方；所述三個轉(zhuǎn)盤ⅲ-1-1，ⅲ-1-2，ⅲ-1-3的中心孔兩側(cè)各有三個連接孔，三個連桿ⅲ-2-1，ⅲ-2-2，ⅲ-2-3的一端分別與對應的三個轉(zhuǎn)盤ⅲ-1-1，ⅲ-1-2，ⅲ-1-3的中心孔一側(cè)的三個連接孔的其中一個連接孔通過圓柱鉸接，另一端與攝像機底盤ⅰ-2中的呈120°分布的三個支柱通過球鉸連接；攝像機ⅰ-4通過三個攝像機固定套ⅰ-3-1，ⅰ-3-2，ⅰ-3-3固定在攝像機底盤ⅰ-2的三個支柱上。如圖4所示，轉(zhuǎn)盤中心孔一側(cè)有a、b、c三個連接孔，通過改變?nèi)齻€連桿ⅲ-2-1，ⅲ-2-2，ⅲ-2-3與三個轉(zhuǎn)盤ⅲ-1-1，ⅲ-1-2，ⅲ-1-3的鉸接位置，使得攝像機ⅰ-4工作空間變化，工作空間大小與轉(zhuǎn)盤連接孔的關系為a<b<c。通過三個電機ⅱ-2-1，ⅱ-2-2，ⅱ-2-3相互配合驅(qū)動三個連桿ⅲ-2-1，ⅲ-2-2，ⅲ-2-3，從而實現(xiàn)攝像頭ⅰ-4三自由度轉(zhuǎn)動。

攝像機信號線通過攝像機底盤ⅰ-2的中心孔和基座ⅰ-1的中心孔連接攝像機ⅰ-4和控制系統(tǒng)，通過三對電機齒輪ⅱ-3-1，ⅱ-3-2，ⅱ-3-3和編碼器齒輪ⅱ-4-1，ⅱ-4-2，ⅱ-4-3的嚙合，測得三個電機ⅱ-2-1，ⅱ-2-2，ⅱ-2-3轉(zhuǎn)動的速度和轉(zhuǎn)過的角度，從而準確計算攝像機ⅰ-4的位姿，反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)攝像機ⅰ-4運動的閉環(huán)控制。

技術特征：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及一種三自由度仿生眼，它包括電機組，支撐組，連桿組三部分。通過三個電機驅(qū)動轉(zhuǎn)輪，推動連桿，從而使得攝像機底盤運動，攝像機具有三個自由度。所述連桿與轉(zhuǎn)盤通過圓柱鉸接，連桿與攝像機底盤通過球鉸接連接。通過連桿和轉(zhuǎn)盤不同位置的鉸接，使攝像機工作空間發(fā)生變化。通過三個編碼器齒輪與相應的三個電機齒輪嚙合，測得電機轉(zhuǎn)過的角度和轉(zhuǎn)動速度，計算得到攝像機的位姿，反饋到控制系統(tǒng)，實現(xiàn)攝像頭運動的閉環(huán)控制。本發(fā)明結(jié)構比較簡單，整體占用空間小，可增大工作空間，減小盲角。

技術研發(fā)人員：李恒宇;韓超;宋韜;彭艷;羅均
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發(fā)日：2017.04.27
技術公布日：2017.07.18