本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于攝像頭定位的全自動工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，機(jī)器人在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，在某些特殊領(lǐng)域可以代替人完成人類不可能完成的任務(wù)，例如機(jī)器人可以參與救援、排爆、滅火、在危險地帶進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)和消防等，機(jī)器人學(xué)科涵蓋面廣，綜合了機(jī)械電子自動控制、傳感器、通信和人工智能等多學(xué)科的最新技術(shù)。

為了改善機(jī)器人的工作狀況，使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作，檢測作業(yè)對象及環(huán)境或機(jī)器人與它們的關(guān)系，現(xiàn)有技術(shù)大多采用在機(jī)器人上安裝各類傳感器的方式來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的目的，例如在機(jī)器人上安裝觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器等。

又如申請?zhí)枮?01610129776.2的專利申請公開了一種搬運(yùn)機(jī)器人及自動搬運(yùn)系統(tǒng)，它包括主控模塊、驅(qū)動模塊、行進(jìn)模塊、磁導(dǎo)航傳感器模塊、地標(biāo)傳感器模塊、安全警示模塊、操作顯示模塊、外部擴(kuò)展模塊、電源模塊、引導(dǎo)磁條、S極地標(biāo)磁條、N極地標(biāo)磁條。該搬運(yùn)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)案子預(yù)定路線自動運(yùn)行依賴于各個傳感器的精確度。然而這類傳感器類機(jī)器人在運(yùn)行過程中，可能會因?yàn)榄h(huán)境的光線以及其它方面的原因，出現(xiàn)傳感器誤判、采集信息失效等各種因?yàn)榄h(huán)境而產(chǎn)生的差錯，造成機(jī)器人執(zhí)行錯誤的指令，從而無法完成工作目標(biāo)，甚至?xí)斐刹豢蓮浹a(bǔ)的傷害。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為避免上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供了一種基于攝像頭定位的全自動工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人，該機(jī)器人通過攝像頭進(jìn)行信號采集，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)際運(yùn)用效果好。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種基于攝像頭定位的全自動工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人，包括機(jī)器人單體、機(jī)械手、圖像采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述機(jī)械手設(shè)置在機(jī)器人單體的前部，機(jī)器人單體的底部設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)，所述機(jī)械手和行走機(jī)構(gòu)均受控于單片機(jī)，機(jī)器人單體上設(shè)置有立架，所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)置在立架頂端，圖像采集系統(tǒng)包括用于采集機(jī)器人工作空間內(nèi)的圖像信息的角度可調(diào)式攝像頭，角度可調(diào)式攝像頭與單片機(jī)通信連接。

所述角度可調(diào)式攝像頭包括球鉸座、攝像頭支座和CCD攝像頭，所述球鉸座設(shè)置在立架的頂端，攝像頭支座與球鉸座相連，攝像頭支座可相對于球鉸座運(yùn)動，CCD攝像頭設(shè)置在攝像頭支座上，CCD攝像頭與單片機(jī)相連，CCD攝像頭面向機(jī)器人的工作空間。

所述控制系統(tǒng)還包括用于控制行走機(jī)構(gòu)的行走控制模塊，行走控制模塊包括左轉(zhuǎn)控制分模塊、右轉(zhuǎn)控制分模塊、直行控制分模塊和停止控制分模塊。

所述控制系統(tǒng)還包括用于控制機(jī)械手動作的機(jī)械手控制模塊，機(jī)械手控制模塊包括抓取控制分模塊、放置控制分模塊。

所述控制系統(tǒng)還包括數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器接收來自CCD攝像頭的輸出信號，且數(shù)字信號處理器通過串行通信線與單片機(jī)互相連接。

所述控制系統(tǒng)還包括電壓比較器，電壓比較器接收來自CCD攝像頭的輸出信號，且電壓比較器與單片機(jī)的輸入輸出端口相連。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型所取得的有益效果為：

1、本實(shí)用新型中的單片機(jī)通過CCD攝像頭采集的信息控制機(jī)器人的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行、停止以及機(jī)械手的抓取物體、放置物體，實(shí)現(xiàn)了攝像頭與機(jī)械人單體的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的機(jī)械之力與電子智能的緊密配合。

2、本實(shí)用新型中的CCD攝像頭具有全自動掃描功能，用于掃描機(jī)器人的工作環(huán)境，通過 CCD攝像頭進(jìn)行信號采集，抗干擾性強(qiáng)，實(shí)際運(yùn)用效果好，采集信息全面，避免了誤判，降低了機(jī)器人執(zhí)行錯誤指令的幾率。

3、本實(shí)用新型應(yīng)用股黯然，既可以在高危地帶進(jìn)行作業(yè)，如核電站內(nèi)部的反應(yīng)堆設(shè)施的物品投放和搬運(yùn)工作，避免了人身安全受到核輻射的威脅，也可以用在反恐作戰(zhàn)中，扮演排爆機(jī)器人的作用，還可以在未來的智能工廠中扮演搬運(yùn)工的角色。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中機(jī)器人一種工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2為本實(shí)用新型中機(jī)器人另一種工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖3為本實(shí)用新型中機(jī)器人另外一種工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)簡圖。

其中，

1、CCD攝像頭 2、立架 3、機(jī)器人單體 4、行走機(jī)構(gòu) 5、機(jī)械手

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。

如圖1所示，一種基于攝像頭定位的全自動工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人，包括機(jī)器人單體3、機(jī)械手5、圖像采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。所述機(jī)械手5設(shè)置在機(jī)器人單體3的前部，機(jī)器人單體3 的底部設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)4。所述機(jī)械手5的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行走機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均可以采用或借鑒已有技術(shù)中的機(jī)械手結(jié)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)，所述機(jī)械手5和行走機(jī)構(gòu)4均受控于單片機(jī)。

所述機(jī)器人單體3上設(shè)置有立架2。所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)置在立架2頂端，圖像采集系統(tǒng)包括用于采集機(jī)器人工作空間內(nèi)的圖像信息的角度可調(diào)式攝像頭，角度可調(diào)式攝像頭與單片機(jī)通信連接。所述單片機(jī)根據(jù)角度可調(diào)式攝像頭傳輸來的圖像信息控制機(jī)械手5和行走機(jī)構(gòu)4的動作。

所述角度可調(diào)式攝像頭包括球鉸座、攝像頭支座和CCD攝像頭1，所述球鉸座設(shè)置在立架2的頂端，攝像頭支座與球鉸座相連，攝像頭支座可相對于球鉸座運(yùn)動，從而擴(kuò)大了CCD 攝像頭1的攝像區(qū)域。CCD攝像頭1設(shè)置在攝像頭支座上，CCD攝像頭1與單片機(jī)相連，CCD 攝像頭1面向機(jī)器人的工作空間。所述控制系統(tǒng)還包括數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器接收來自CCD攝像頭1的輸出信號，且數(shù)字信號處理器通過串行通信線與單片機(jī)互相連接，以便于兩者之間實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳遞。所述CCD攝像頭1的采光是主動式，即所謂的分割值變化。首先將CCD攝像頭1輸出的模擬信號經(jīng)過數(shù)字信號處理器的A/D轉(zhuǎn)換采集到數(shù)字信號處理器中，然后對采集到的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲得機(jī)器人工作空間內(nèi)的圖像信息。然后利用處理得到的圖像信息對機(jī)器人進(jìn)行控制。CCD攝像頭1連續(xù)地掃描圖像的上一行，則輸出一段連續(xù)的電壓信號，該電壓信號的高低起伏反映了該圖像的灰度變化。當(dāng)掃描完一行后，視頻信號端就輸出一個低于最低視頻信號電壓的電平，并保持一段時間。緊接著每個圖像信號之后會有一個電壓凹槽，此凹槽叫做行同步脈沖，它是掃描換行的標(biāo)志。然后，跳過一行后，開始掃描新的一行，如此往復(fù)，直至掃描完機(jī)器人所在的場地的圖像和視頻信號，接著又會出現(xiàn)一端消隱區(qū)，該區(qū)域中有若干復(fù)合消隱脈沖，其中有一個遠(yuǎn)于其他的消隱脈沖，稱為場同步脈沖，它是掃描換場的標(biāo)志。

需要說明的是，所述控制系統(tǒng)還可以包括電壓比較器，電壓比較器接收來自CCD攝像頭 1的輸出信號，且電壓比較器與單片機(jī)的輸入輸出端口相連。即直接通過電壓比較器將CCD 攝像頭1采集到的模擬信號變?yōu)榈蛿?shù)字信號并傳輸至單片機(jī)，這樣可以避免由于A/D轉(zhuǎn)換速率所帶來的分辨率低的問題。

所述行走機(jī)構(gòu)4可采用現(xiàn)有技術(shù)中的行走輪和電機(jī)的配合。所述控制系統(tǒng)還包括用于控制行走機(jī)構(gòu)的行走控制模塊，行走控制模塊包括用于控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左轉(zhuǎn)動作的左轉(zhuǎn)控制分模塊、用于控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人右轉(zhuǎn)的右轉(zhuǎn)控制分模塊、用于控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人直行的直行控制分模塊和用于控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人停止的停止控制分模塊。單片機(jī)通過CCD攝像頭1采集到的信息控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行及停止的控制。

所述機(jī)械手5可采用現(xiàn)有技術(shù)中的多個舵機(jī)和機(jī)械爪的配合。所述控制系統(tǒng)還包括用于控制機(jī)械手動作的機(jī)械手控制模塊，機(jī)械手控制模塊包括用于控制機(jī)械手抓取物體的抓取控制分模塊以及用于控制機(jī)械手放置物體的放置控制分模塊。單片機(jī)通過CCD攝像頭1采集到的信息控制各舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和機(jī)械爪的抓取或釋放，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手抓取物體的控制。

本實(shí)用新型中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的精神所作的舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。