一種高精度新型仿生眼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人仿生視覺領(lǐng)域，具體地說是一種基于多種動物視覺機理的仿生眼裝置，特別是一種高精度新型仿生眼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感測量技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)及仿生技術(shù)的發(fā)展，機器視覺已在農(nóng)業(yè)、服務業(yè)、醫(yī)療、科研及工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。仿生視覺是通過對長期進化的動物視覺機理的研究，采用軟硬件控制的方式來模仿各種動物的優(yōu)勢視覺特征，從而將機器視覺更好地應用于生產(chǎn)、生活過程中。本發(fā)明是在對動物界中處于食物鏈不同位置的動物視覺系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種可以模仿多種動物視覺系統(tǒng)的仿生眼機構(gòu)，具有探測范圍廣，精度高，剛度大，能夠根據(jù)多種動物視覺系統(tǒng)的探測機理自適應調(diào)節(jié)兩只“眼睛”的位姿，利用動物長期進化保留下來的優(yōu)勢特征，從而有效保證探測的快速性及準確性等優(yōu)點。對科學研究和工業(yè)生產(chǎn)都能帶來很大的便利，具有非常重要的研究價值及現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的是:
[0004]提供一種探測范圍廣，響應速度快，精度高，剛度大，可以模仿多種動物視覺系統(tǒng)，能夠根據(jù)實際情況自主選擇最優(yōu)視覺方式的仿生眼裝置。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案；
[0006]方案一:一種基于tricept機構(gòu)的新型仿生眼裝置，包括:一 tricept機構(gòu)、一攝像頭、一陀螺儀，其中:該tricept機構(gòu)主要由上平臺、下平臺、三條主動支鏈組成,該三條主動支鏈一端與上平臺連接，另一端與下平臺連接，用以實現(xiàn)該上平臺的三自由度運動；該攝像頭及陀螺儀均安裝在上平臺。
[0007]進一步地,上述三條主動支鏈,每條主動支鏈都由萬向鉸鏈、電動缸、球鉸鏈以及球鉸鏈固定件組成。
[0008]進一步地，還包括一個被動支鏈，該被動支鏈由萬向鉸鏈、導向桿以及導向套組成，起約束機構(gòu)運動及導向的作用。
[0009]進一步地，所述攝像頭通過同軸電纜與計算機連接，計算機還接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET輸入端接有陀螺儀，輸出端分別接有第一伺服電機驅(qū)動器、第二伺服電機驅(qū)動器和第三伺服電機驅(qū)動器，第一伺服電機驅(qū)動器、第二伺服電機驅(qū)動器和第三伺服電機驅(qū)動器的另一端還分別接有第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機伺服電機通過同步帶與各自對應的電動缸連接，用于控制三條主動支鏈的電動缸的運動。
[0010]方案二: 一種高精度自適應目標探測的雙目仿生眼裝置，包括:旋轉(zhuǎn)俯仰云臺、雙向滾珠絲杠滑臺、兩個trie印t仿生眼及計算機，其中:該雙向滾珠絲杠滑臺上設(shè)有兩個滑塊，每個滑塊上固定一個tricept仿生眼,該tricept仿生眼包括包括:一 tricept機構(gòu)、一攝像頭、一陀螺儀，tricept機構(gòu)主要由上平臺、下平臺、三條主動支鏈組成,三條主動支鏈一端與上平臺連接，另一端與下平臺連接，用以實現(xiàn)該上平臺的三自由度運動；所述攝像頭和陀螺儀均安裝在上平臺；旋轉(zhuǎn)俯仰云臺與雙向滾珠絲杠滑臺固定連接，用以實現(xiàn)雙向滾珠絲杠機構(gòu)和兩個tricept仿生眼繞旋轉(zhuǎn)軸的360度轉(zhuǎn)動以及俯仰運動；
[0011]進一步地，旋轉(zhuǎn)俯仰云臺由旋轉(zhuǎn)電機、旋轉(zhuǎn)座、俯仰電機和俯仰座構(gòu)成，雙向滾珠絲杠機構(gòu)固定在旋轉(zhuǎn)俯仰云臺的俯仰座上。
[0012]進一步地，雙向滾珠絲杠機構(gòu)主要由滾珠絲杠基座、雙向滾珠絲杠以及絲杠驅(qū)動電機組成，基座兩端各設(shè)有一個固定板，雙向滾珠絲杠安裝在兩個固定板之間，絲杠驅(qū)動電機安裝在其中一個固定板外側(cè)，絲杠驅(qū)動電機通過聯(lián)軸器與雙向滾珠絲杠連接。
[0013]進一步地，在雙向滾珠絲杠機構(gòu)的兩個固定板之間，雙向滾珠絲杠兩側(cè)還各設(shè)有一個直線光軸，所述的兩個滑塊穿過光軸，且關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)動軸對稱分布。
[0014]進一步地,三條主動支鏈,每條主動支鏈都由萬向鉸鏈、電動缸、球鉸鏈以及球鉸鏈固定件組成。
[0015]進一步地，還包括一個被動支鏈，該被動支鏈由萬向鉸鏈、導向桿以及導向套組成，起約束機構(gòu)運動及導向的作用。
[0016]進一步地，兩個數(shù)字攝像頭分別通過同軸電纜與計算機連接，計算機還接有三個控制芯片STM32F104ZET，其中一個用于控制旋轉(zhuǎn)俯仰云臺上的旋轉(zhuǎn)電機、俯仰電機以及雙向滾珠絲杠滑臺上的絲杠驅(qū)動電機，另外兩個輸入端均接有陀螺儀，輸出端均與三個伺服電機驅(qū)動器相連，伺服電機通過同步帶與各自對應的電動缸連接，用于控制三條主動支鏈的電動缸的運動。
[0017]基上所述方案一和方案二中，攝像頭采用型號為MR-130USB/W7的高清數(shù)字攝像頭，陀螺儀型號為MPU6050。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:1.本發(fā)明從仿生學角度出發(fā)提出了一種探測范圍廣，響應速度快，精度高，剛度大，可以模仿多種動物視覺特征的新型仿生眼裝置，通過對生物長期進化所保留的優(yōu)勢特征的模仿，從而有效保證探測結(jié)果的準確性；2.本發(fā)明裝置通過旋轉(zhuǎn)俯仰云臺和雙向滾珠絲杠機構(gòu)實現(xiàn)了 “機器眼睛”的靈活轉(zhuǎn)動和一定的平動，大大擴展了“機器眼睛”的搜索范圍和靈活性，適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科研、軍工等多種利用機器視覺的場合，為后續(xù)仿生機器視覺的研究提供了一種新的思路，具有非常重要的研究價值及現(xiàn)實意義。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和較佳實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]圖1為tricept仿生眼裝置主視圖；
[0021]圖2為tricept仿生眼裝置軸側(cè)圖；
[0022]圖3是基于trie印t機構(gòu)的新型仿生眼裝置的控制信號流程圖；
[0023]圖4是基于tricept機構(gòu)的新型仿生眼裝置的運動控制流程圖；
[0024]圖5是自適應目標探測的雙目仿生眼裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是旋轉(zhuǎn)俯仰云臺示意圖；
[0026]圖7是雙向滾珠絲杠滑臺示意圖；
[0027]圖8是仿生眼裝置的控制電路原理框圖；
[0028]圖9是仿生眼裝置的運動控制流程圖；
[0029]圖中標號的具體含義為:1為旋轉(zhuǎn)俯仰云臺，2為雙向滾珠絲杠機構(gòu)，3為右tricept仿生眼，4為左tricept仿生眼，5為旋轉(zhuǎn)電機，6為旋轉(zhuǎn)座，7為俯仰電機，8為俯仰座，9為絲杠驅(qū)動電機，10為固定板，11為聯(lián)軸器，12為雙向滾珠絲杠，13為直線光軸，14為滑塊，15為滾珠絲杠基座，16為攝像頭，17為上平臺，18為第一球鉸鏈固定件，19為第一球鉸鏈，20為導向套,21為第一電動缸,22為導向桿,23為第二電動缸,24為第二伺服電機，25為第一伺服電機，26為第二萬向鉸鏈，27為第一萬向鉸鏈，28為第四萬向鉸鏈，29為下平臺，30為第二球鉸鏈固定件，31為第二球鉸鏈，32為第三球鉸鏈固定件，33為第三球鉸鏈，34為陀螺儀，35為第三電動缸，36為第三伺服電機，37為第三萬向鉸鏈。
【具體實施方式】
[0030]實施例一，參見圖1至圖4，圖中所示為一種基于trie印t機構(gòu)的高精度新型仿生眼裝置，包括tricept機構(gòu)以及安裝在tricept機構(gòu)上的攝像頭16和陀螺儀34,其中，tricept機構(gòu)由上平臺17、下平臺29、三條主動支鏈和一條被動支鏈構(gòu)成,第一條主動支鏈由第一球鉸鏈固定件18、第一球鉸鏈19、第一電動缸21和第一萬向鉸鏈27構(gòu)成；第二條主動支鏈由第二球鉸鏈固定件30、第二球鉸鏈31、第二電動缸23和第二萬向鉸鏈26構(gòu)成；第三條主動支鏈由第三球鉸鏈固定件32、第三球鉸鏈33、第三電動缸35和第三萬向鉸鏈37構(gòu)成；被動支鏈由導向套20、導向桿22和第四萬向鉸鏈28構(gòu)成，起約束機構(gòu)運動及導向的作用。這三條主動支鏈一端與上平臺17連接，另一端與下平臺29連接，用以實現(xiàn)該上平臺的三自由度運動；攝像頭16及陀螺儀34安裝在上平臺17，電動缸由伺服電機通過同步帶進行驅(qū)動，進一步地，攝像頭16通過同軸電纜與計算機連接,計算機還接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET輸入端接有陀螺儀，輸出端分別接有第一伺服電機驅(qū)動器、第二伺服電機驅(qū)動器和第三伺服電機驅(qū)動器，第一伺服電機驅(qū)動器、第二伺服電機驅(qū)動器和第三伺服電機驅(qū)動器的另一端還分別接有第一伺服電機25、第二伺服電機24和第三伺服電機36，伺服電機通過同步帶與各自對應的電動缸連接，用于控制三條主動支鏈的電動缸的運動，本實施例中，攝像頭采用型號為MR-130USB/W7的高清數(shù)字攝像頭，陀螺儀型號為MPU6050。
[0031]該裝置在使用時首先需要完成標定工作，標定是為了獲取攝像頭較為準確的諸如焦距、畸變參數(shù)等內(nèi)參數(shù)，以減小識別誤差；其次，在當前視野范圍內(nèi)搜索目標，若目標在當前視野中則只需微