本發(fā)明涉及微型機(jī)器人，具體涉及一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、厘米級(jí)微型機(jī)器人為長度、寬度、高度均不超過10厘米，且長、寬和高未同時(shí)小于1cm的機(jī)器人。厘米級(jí)微型機(jī)器人視覺系統(tǒng)主要是通過集成cmos圖像傳感器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)電信號(hào)生成圖像數(shù)據(jù)，然后通過串口帶線傳輸或者藍(lán)牙、wifi模塊等方式無線傳輸獲取圖像信息，最后將視覺系統(tǒng)固定在微型機(jī)器人機(jī)身，實(shí)現(xiàn)微型機(jī)器人探測(cè)等任務(wù)。

2、厘米級(jí)微型機(jī)器人的進(jìn)一步微型化是其發(fā)展趨勢(shì)，其中主要是包括其視覺裝置的微型化，現(xiàn)有的厘米級(jí)微型機(jī)器人視覺裝置的尺寸較大、重量較重導(dǎo)致微型機(jī)器人功耗增大，從而減少續(xù)航時(shí)間。例如：中央民族大學(xué)設(shè)計(jì)了一款面向水上行走機(jī)器人的微型視覺傳感系統(tǒng)[樊艷明.面向水上行走機(jī)器人的微型視覺傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[d].中央民族大學(xué),2016.]，總體尺寸較大，為4×5cm，控制板材質(zhì)采用fr-4基板，機(jī)器人總重量高達(dá)18g；上海交通大學(xué)趙燕等設(shè)計(jì)了一款機(jī)載于微型仿生撲翼飛行器的單目視覺系統(tǒng)[趙燕,張衛(wèi)平,郭傾城,等.微型仿生撲翼飛行器機(jī)載單目視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[j].半導(dǎo)體光電,2023,44(2):257-264.]，采用fr-4基板，總體尺寸為2.2×2.3cm，重量3g。

3、鑒于此，亟需研發(fā)一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置及其制備方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于厘米級(jí)微型機(jī)器人的視覺裝置的尺寸較大、重量較重問題，本發(fā)明提供一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置及其制備方法。

2、本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，包括：第一fpc板和插接連接第一fpc板的第二fpc板，所述第一fpc板和第二fpc板均位于機(jī)器人機(jī)身上，所述第一fpc板具有至少2層導(dǎo)電層，第二fpc板具有至少4層導(dǎo)電層，所述第一fpc板上具有圖像采集裝置和照明裝置，第二fpc板上具有wifi驅(qū)動(dòng)模塊，所述圖像采集裝置用于拍攝信息、將拍攝的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸至wifi驅(qū)動(dòng)模塊，所述照明裝置用于為所述圖像采集裝置照明；所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊用于將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以無線信號(hào)形式發(fā)送到圖像接收模塊。

4、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一fpc板的正面和背面中的一面具有插頭，另一面設(shè)有玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)層，所述玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)層對(duì)應(yīng)所述插頭設(shè)置，通過所述插頭實(shí)現(xiàn)和第二fpc板的插接。

5、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述圖像采集裝置位于第一fpc板的正面，所述第一fpc板的背面設(shè)有鋼片補(bǔ)強(qiáng)層，所述鋼片補(bǔ)強(qiáng)層對(duì)應(yīng)所述圖像采集裝置設(shè)置。

6、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一fpc板具有2層導(dǎo)電層，一一對(duì)應(yīng)第一fpc板的正面和背面，所述圖像采集裝置集成在第一fpc板正面，所述照明裝置集成在第一fpc板背面。

7、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述照明裝置為環(huán)形燈，所述環(huán)形燈包括若干led燈，環(huán)形燈套在微距鏡頭上。

8、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第二fpc板中導(dǎo)電層的數(shù)量為4，第二fpc板中的4層所述導(dǎo)電層從上至下順次設(shè)置。

9、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一fpc板和第二fpc板的基材均采用聚酰亞胺，銅均采用無膠電解銅，銅厚0.5oz。

10、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一fpc板和第二fpc板均滿足：導(dǎo)線寬度在[0.076mm，0.381mm]范圍內(nèi)，過孔直徑在[0.2mm，0.3mm]范圍內(nèi)，過孔孔徑在[0.12mm，0.18mm]范圍內(nèi)，導(dǎo)線間隙在[0.25mm，0.26mm]范圍內(nèi)。

11、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述圖像接收模塊采用圖像放大模塊，所述圖像放大模塊用于獲得無線信號(hào)形式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并據(jù)此進(jìn)行插值計(jì)算以放大圖像分辨率得到放大后的圖像。

12、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊包括wifi模塊、供電電路、開關(guān)控制電路、穩(wěn)壓電路、電源管理電路；所述wifi模塊連接圖像采集裝置，所述wifi模塊用于控制圖像采集裝置拍攝、將圖像采集裝置的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以無線信號(hào)形式發(fā)送到圖像放大模塊；所述供電電路連接wifi模塊和外接第一供電端；所述開關(guān)控制電路外連接第二供電端和所述供電電路，用于調(diào)節(jié)電壓并輸出第一電壓至穩(wěn)壓電路和輸出第三電壓至圖像采集裝置和wifi模塊，用于控制圖像采集裝置和wifi模塊上電流的通斷；所述穩(wěn)壓電路用于將第一電壓穩(wěn)壓到第二電壓并將第二電壓輸出至wifi模塊和電源管理電路；所述電源管理電路用于將第二電壓轉(zhuǎn)換到第四電壓并將第四電壓輸出至照明裝置。

13、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述wifi模塊中燒錄圖像采集算法與圖像處理算法，所述圖像采集算法用于采集數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，所述圖像處理算法用于壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。

14、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊用于控制照明裝置的照明。

15、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊和圖像采集裝置通過插接的方式實(shí)現(xiàn)電氣連接。

16、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述圖像采集裝置包括圖像傳感器、適配圖像傳感器的微距鏡頭、連接圖像傳感器的插頭，所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊包括模塊接口，插頭能夠插接在模塊接口實(shí)現(xiàn)wifi模塊和圖像采集裝置的電氣連接。

17、第二方面，本發(fā)明提供一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置的制備方法，所述無線視覺裝置為第一方面所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，所述制備方法包括：

18、取一fpc軟板制備第一fpc板；

19、取另一fpc軟板制備第二fpc板；

20、插接連接第一fpc板的第二fpc板。

21、本發(fā)明的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，通過具有圖像采集裝置和照明裝置的第一fpc板、具有wifi驅(qū)動(dòng)模塊的第二fpc板作為電路板，并將第一fpc板設(shè)計(jì)為具有至少2層導(dǎo)電層，將第二fpc板設(shè)計(jì)為具有至少4層導(dǎo)電層，如此設(shè)計(jì)，使得無線視覺裝置質(zhì)量輕、尺寸小、便于檢修，同時(shí)保證了信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

技術(shù)特征：

1.一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，包括：第一fpc板和插接連接第一fpc板的第二fpc板，所述第一fpc板和第二fpc板均位于機(jī)器人機(jī)身上，所述第一fpc板具有至少2層導(dǎo)電層，第二fpc板具有至少4層導(dǎo)電層，所述第一fpc板上具有圖像采集裝置和照明裝置，第二fpc板上具有wifi驅(qū)動(dòng)模塊，所述圖像采集裝置用于拍攝信息、將拍攝的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸至wifi驅(qū)動(dòng)模塊，所述照明裝置用于為所述圖像采集裝置照明；所述wifi驅(qū)動(dòng)模塊用于將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以無線信號(hào)形式發(fā)送到圖像接收模塊。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述第一fpc板的正面和背面中的一面具有插頭，另一面設(shè)有玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)層，所述玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)層對(duì)應(yīng)所述插頭設(shè)置，通過所述插頭實(shí)現(xiàn)和第二fpc板的插接。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置位于第一fpc板的正面，所述第一fpc板的背面設(shè)有鋼片補(bǔ)強(qiáng)層，所述鋼片補(bǔ)強(qiáng)層對(duì)應(yīng)所述圖像采集裝置設(shè)置。

4.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述第一fpc板具有2層導(dǎo)電層，一一對(duì)應(yīng)第一fpc板的正面和背面，所述圖像采集裝置集成在第一fpc板正面，所述照明裝置集成在第一fpc板背面。

5.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述照明裝置為環(huán)形燈，所述環(huán)形燈包括若干led燈，環(huán)形燈套在微距鏡頭上。

6.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述第二fpc板中導(dǎo)電層的數(shù)量為4，第二fpc板中的4層所述導(dǎo)電層從上至下順次設(shè)置。

7.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述第一fpc板和第二fpc板的基材均采用聚酰亞胺，銅均采用無膠電解銅，銅厚0.5oz。

8.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述第一fpc板和第二fpc板均滿足：導(dǎo)線寬度在[0.076mm，0.381mm]范圍內(nèi)，過孔直徑在[0.2mm，0.3mm]范圍內(nèi)，過孔孔徑在[0.12mm，0.18mm]范圍內(nèi)，導(dǎo)線間隙在[0.25mm，0.26mm]范圍內(nèi)。

9.如權(quán)利要求1所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，其特征在于，所述圖像接收模塊采用圖像放大模塊，所述圖像放大模塊用于獲得無線信號(hào)形式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并據(jù)此進(jìn)行插值計(jì)算以放大圖像分辨率得到放大后的圖像。

10.一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置的制備方法，其特征在于，所述無線視覺裝置為權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置，所述制備方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于厘米級(jí)微型機(jī)器人的無線視覺裝置及其制備方法，所述裝置包括第一FPC板和插接連接第一FPC板的第二FPC板，所述第一FPC板和第二FPC板均位于機(jī)器人機(jī)身上，第一FPC板具有至少2層導(dǎo)電層，第二FPC板具有至少4層導(dǎo)電層，第一FPC板上具有圖像采集裝置和照明裝置，第二FPC板上具有WiFi驅(qū)動(dòng)模塊，所述圖像采集裝置用于拍攝信息、將拍攝的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸至WiFi驅(qū)動(dòng)模塊，所述照明裝置用于為所述圖像采集裝置照明；所述WiFi驅(qū)動(dòng)模塊用于將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以無線信號(hào)形式發(fā)送到圖像接收模塊。本發(fā)明裝置質(zhì)量輕、尺寸小、便于檢修，同時(shí)保證了信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

技術(shù)研發(fā)人員：冷佳明,閆峰,閆曉軍,劉志偉,曾躍,劉碩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6