一种机器人眼球运动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分。通过大、小偏心盘电机带动大、小偏心盘的转动，实现传动轴二自由度的移动；通过传动轴电机驱动传动轴自转，实现摄像头具有三自由度；通过相应的编码器分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头的闭环控制。本发明专利技术机械结构简单，运动平稳可靠，整体占用空间比较小。本发明专利技术可以实时监测和控制摄像头的位姿，极大地扩展了视野，应用范围广。

Robot eyeball movement device

The invention discloses a robot eyeball movement device, which comprises a power device, a transmission mechanism and a fixed support mechanism three parts. By big and small eccentric motor to drive the large and small eccentric disc rotates, mobile transmission shaft with two degrees of freedom; through the transmission shaft of the motor drive shaft rotation, realize the camera has three degrees of freedom; through the corresponding encoder measured motor turning angle, the accurate calculation of position and attitude of the camera and give feedback the control system, so as to realize the closed-loop control of the camera. The invention has the advantages of simple mechanical structure, stable and reliable movement, and small space occupation. The invention can monitor and control the position and the position of the camera in real time, thereby greatly expanding the field of view and wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人眼球运动装置
本专利技术涉及机器人视觉导航与监测监控领域，特别是一种机器人眼球运动装置。
技术介绍
机器人代替人类在地面/地下、水面/水下、空中/太空进行作业是科技服务人类的典型体现。在这样的非结构环境中，人类感知客观世界80％以上的信息都是通过眼睛获得的，对机器人来说，“眼睛”也毋庸置疑地是一种感知机体。因此，在上述非结构环境中作业的机器人几乎都装有机器视觉系统。但是，由于陆海空机器人（例如：小型无人旋翼飞行器、地面移动侦查/排爆机器人、水下机器人）的运动环境（例如：移动机器人地面颠簸，水下机器人受浪涌、水流干扰）、自身姿态变化和机体振动（例如：旋翼机空中振动）等的影响，使得现有机器人视觉系统难以满足这些振动、颠簸环境中的应用要求，往往会出现跟踪视频图像的跳动、图像模糊以及跟踪目标的丢失等问题。在机器人共性技术的研究中，仿生技术日益受到关注。人眼具有许多特殊的自然功能，如两眼只能注视和跟踪同一目标，能补偿因头部运动引起的视线偏移，能快速切换视线注视的目标，能使视线平滑地跟踪目标，能跟踪高速运动的物体等，这些功能是由眼球运动中不同的运动形式实现的。当今的机器人迫切需要具备人眼诸多特殊功能的机器人眼。有了这样的机器人眼，机器人视觉技术乃至机器人产业将发生一个大的飞跃，对现有的许多产业也将产生深远的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种机器人眼球运动装置。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分；所述动力装置包括大偏心盘电机、小偏心盘电机、传动轴电机以及三个安装在相应电机上的编码器；所述传动机构包括大偏心盘电机齿轮、大偏心盘内齿圈、大偏心盘、小偏心盘电机齿轮、小偏心盘齿轮、大偏心盘滚针轴承、小偏心盘滚针轴承、小偏心盘、小偏心盘球轴承、传动轴、传动轴齿轮、传动轴电机齿轮、下外壳球轴承、摄像头；所述固定支撑机构包括上外壳盖、上外壳、三根螺柱、传动轴电机上固定板、传动轴电机下固定板、锁紧螺母、锁紧螺栓、下外壳；所述大偏心盘通过大偏心盘滚针轴承安装在上外壳中，大偏心盘内齿圈与大偏心盘通过螺钉紧固在一起，大偏心盘电机齿轮安装在大偏心盘电机上，大偏心盘电机齿轮与大偏心盘内齿圈啮合，通过大偏心盘电机驱动大偏心盘电机齿轮，从而驱动大偏心盘内齿圈，实现大偏心盘偏心轴的转动；所述小偏心盘通过小偏心盘滚针轴承安装于大偏心盘的偏心轴位置，小偏心盘齿轮与小偏心盘通过螺钉固连，小偏心盘电机齿轮安装在小偏心盘电机上，并且与小偏心盘齿轮啮合，小偏心盘电机齿轮的轴线与大偏心盘的轴线重合，实现小偏心盘在以大偏心盘的轴线为圆心的圆内移动；所述传动轴电机通过传动轴电机上固定板、传动轴电机下固定板、锁紧螺母、锁紧螺栓固连在传动轴上，传动轴电机齿轮安装在传动轴电机上，并且与传动轴齿轮啮合，传动轴齿轮与传动轴铸造在一起，通过传动轴电机间接驱动传动轴，所述传动轴一端与小偏心盘的偏心轴处的小偏心盘球轴承相连，另一端与下外壳中心处的下外壳球轴承连接，传动轴末端连接摄像头；所述大偏心盘电机、小偏心盘电机通过上外壳盖上的凹槽定位，上外壳盖通过螺栓与上外壳连接定位，上外壳与下外壳之间通过三根螺柱定位固定；通过大、小偏心盘电机带动大、小偏心盘的转动，实现传动轴二自由度的移动；通过传动轴电机驱动传动轴自转，实现摄像头具有三自由度；通过相应的编码器分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头的闭环控制。本专利技术与现有技术相比较，具有显而易见的特点和优点：本专利技术机械结构简单，运动平稳可靠，整体占用空间比较小。本专利技术可以实时监测和控制摄像头的位姿，极大地扩展了视野，应用范围广。附图说明图1是本专利技术一个实施例的轴测图。图2是图1的爆炸视图。图3是图1中上外壳中的齿轮啮合图。图4是图1中传动轴的齿轮啮合图。具体实施方式本专利技术的优选实施例结合附图详述如下：参考图1～图4，一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分；所述动力装置包括大偏心盘电机Ⅰ-1、小偏心盘电机Ⅰ-2、传动轴电机Ⅰ-3以及三个安装在相应电机上的编码器Ⅰ-1-1、Ⅰ-2-1、Ⅰ-3-1；所述传动机构包括大偏心盘电机齿轮Ⅲ-3、大偏心盘内齿圈Ⅲ-4、大偏心盘Ⅲ-5、小偏心盘电机齿轮Ⅲ-1、小偏心盘齿轮Ⅲ-2、大偏心盘滚针轴承Ⅲ-6、小偏心盘滚针轴承Ⅲ-7、小偏心盘Ⅲ-8、小偏心盘球轴承Ⅲ-9、传动轴Ⅲ-10、传动轴齿轮Ⅲ-11、传动轴电机齿轮Ⅲ-12、下外壳球轴承Ⅲ-13、摄像头Ⅲ-14；所述固定支撑机构包括上外壳盖Ⅱ-1、上外壳Ⅱ-2、三根螺柱Ⅱ-3-1、Ⅱ-3-2、Ⅱ-3-3、传动轴电机上固定板Ⅱ-7、传动轴电机下固定板Ⅱ-8、锁紧螺母Ⅱ-4、锁紧螺栓Ⅱ-5、下外壳Ⅱ-6；所述大偏心盘Ⅲ-5通过大偏心盘滚针轴承Ⅲ-6安装在上外壳Ⅱ-2中，大偏心盘内齿圈Ⅲ-4与大偏心盘Ⅲ-5通过螺钉紧固在一起，大偏心盘电机齿轮Ⅲ-3安装在大偏心盘电机Ⅰ-1上，大偏心盘电机齿轮Ⅲ-3与大偏心盘内齿圈Ⅲ-4啮合，通过大偏心盘电机Ⅰ-1驱动大偏心盘电机齿轮Ⅲ-3，从而驱动大偏心盘内齿圈Ⅲ-4，实现大偏心盘Ⅲ-5偏心轴的转动；所述小偏心盘Ⅲ-8通过小偏心盘滚针轴承Ⅲ-7安装于大偏心盘Ⅲ-5的偏心轴位置，小偏心盘齿轮Ⅲ-2与小偏心盘Ⅲ-8通过螺钉固连，小偏心盘电机齿轮Ⅲ-1安装在小偏心盘电机Ⅰ-2上，并且与小偏心盘齿轮Ⅲ-2啮合，小偏心盘电机齿轮Ⅲ-1的轴线与大偏心盘Ⅲ-5的轴线重合，实现小偏心盘Ⅲ-8在以大偏心盘Ⅲ-5的轴线为圆心的圆内移动；所述传动轴电机Ⅰ-3通过传动轴电机上固定板Ⅱ-7、传动轴电机下固定板Ⅱ-8、锁紧螺母Ⅱ-4、锁紧螺栓Ⅱ-5固连在传动轴Ⅲ-10上，传动轴电机齿轮Ⅲ-12安装在传动轴电机Ⅰ-3上，并且与传动轴齿轮Ⅲ-11啮合，传动轴齿轮Ⅲ-11与传动轴Ⅲ-10铸造在一起，通过传动轴电机Ⅰ-3间接驱动传动轴Ⅲ-10，所述传动轴Ⅲ-10一端与小偏心盘Ⅲ-8的偏心轴处的小偏心盘球轴承Ⅲ-9相连，另一端与下外壳Ⅱ-6中心处的下外壳球轴承Ⅲ-13连接，传动轴Ⅲ-10末端连接摄像头Ⅲ-14；所述大偏心盘电机Ⅰ-1、小偏心盘电机Ⅰ-2通过上外壳盖Ⅱ-1上的凹槽定位，上外壳盖Ⅱ-1通过螺栓与上外壳Ⅱ-2连接定位，上外壳Ⅱ-2与下外壳Ⅱ-6之间通过三根螺柱Ⅱ-3-1、Ⅱ-3-2、Ⅱ-3-3定位固定；通过大、小偏心盘电机Ⅰ-1、Ⅰ-2带动大、小偏心盘Ⅲ-5、Ⅲ-8的转动，实现传动轴Ⅲ-10二自由度的移动；通过传动轴电机Ⅰ-3驱动传动轴Ⅲ-10自转，实现摄像头Ⅲ-14具有三自由度；通过相应的编码器Ⅰ-1-1、Ⅰ-2-1、Ⅰ-3-1分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头Ⅲ-14的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头Ⅲ-14的闭环控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分；其特征在于：所述动力装置包括大偏心盘电机（Ⅰ‑1）、小偏心盘电机（Ⅰ‑2）、传动轴电机（Ⅰ‑3）以及三个安装在相应电机上的编码器（Ⅰ‑1‑1、Ⅰ‑2‑1、Ⅰ‑3‑1）；所述传动机构包括大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）、大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）、大偏心盘（Ⅲ‑5）、小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）、小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）、大偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑6）、小偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑7）、小偏心盘（Ⅲ‑8）、小偏心盘球轴承（Ⅲ‑9）、传动轴（Ⅲ‑10）、传动轴齿轮（Ⅲ‑11）、传动轴电机齿轮（Ⅲ‑12）、下外壳球轴承（Ⅲ‑13）、摄像头（Ⅲ‑14）；所述固定支撑机构包括上外壳盖（Ⅱ‑1）、上外壳（Ⅱ‑2）、三根螺柱（Ⅱ‑3‑1、Ⅱ‑3‑2、Ⅱ‑3‑3）、传动轴电机上固定板（Ⅱ‑7）、传动轴电机下固定板（Ⅱ‑8）、锁紧螺母（Ⅱ‑4）、锁紧螺栓（Ⅱ‑5）、下外壳（Ⅱ‑6）；所述大偏心盘（Ⅲ‑5）通过大偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑6）安装在上外壳（Ⅱ‑2）中，大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）与大偏心盘（Ⅲ‑5）通过螺钉紧固在一起，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）安装在大偏心盘电机（Ⅰ‑1）上，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）与大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）啮合，通过大偏心盘电机（Ⅰ‑1）驱动大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3），从而驱动大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4），实现大偏心盘（Ⅲ‑5）偏心轴的转动；所述小偏心盘（Ⅲ‑8）通过小偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑7）安装于大偏心盘（Ⅲ‑5）的偏心轴位置，小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）与小偏心盘（Ⅲ‑8）通过螺钉固连，小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）安装在小偏心盘电机（Ⅰ‑2）上，并且与小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）啮合，小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）的轴线与大偏心盘（Ⅲ‑5）的轴线重合，实现小偏心盘（Ⅲ‑8）在以大偏心盘（Ⅲ‑5）的轴线为圆心的圆内移动；所述传动轴电机（Ⅰ‑3）通过传动轴电机上固定板（Ⅱ‑7）、传动轴电机下固定板（Ⅱ‑8）、锁紧螺母（Ⅱ‑4）、锁紧螺栓（Ⅱ‑5）固连在传动轴（Ⅲ‑10）上，传动轴电机齿轮（Ⅲ‑12）安装在传动轴电机（Ⅰ‑3）上，并且与传动轴齿轮（Ⅲ‑11）啮合，传动轴齿轮（Ⅲ‑11）与传动轴（Ⅲ‑10）铸造在一起，通过传动轴电机（Ⅰ‑3）间接驱动传动轴（Ⅲ‑10），所述传动轴（Ⅲ‑10）一端与小偏心盘（Ⅲ‑8）的偏心轴处的小偏心盘球轴承（Ⅲ‑9）相连，另一端与下外壳（Ⅱ‑6）中心处的下外壳球轴承（Ⅲ‑13）连接，传动轴（Ⅲ‑10）末端连接摄像头（Ⅲ‑14）；所述大偏心盘电机（Ⅰ‑1）、小偏心盘电机（Ⅰ‑2）通过上外壳盖（Ⅱ‑1）上的凹槽定位，上外壳盖（Ⅱ‑1）通过螺栓与上外壳（Ⅱ‑2）连接定位，上外壳（Ⅱ‑2）与下外壳（Ⅱ‑6）之间通过三根螺柱（Ⅱ‑3‑1、Ⅱ‑3‑2、Ⅱ‑3‑3）定位固定；通过大、小偏心盘电机（Ⅰ‑1、Ⅰ‑2）带动大、小偏心盘（Ⅲ‑5、Ⅲ‑8）的转动，实现传动轴（Ⅲ‑10）二自由度的移动；通过传动轴电机（Ⅰ‑3）驱动传动轴（Ⅲ‑10）自转，实现摄像头（Ⅲ‑14）具有三自由度；通过相应的编码器（Ⅰ‑1‑1、Ⅰ‑2‑1、Ⅰ‑3‑1）分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头（Ⅲ‑14）的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头（Ⅲ‑14）的闭环控制。...

【技术特征摘要】
1.一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分；其特征在于：所述动力装置包括大偏心盘电机（Ⅰ-1）、小偏心盘电机（Ⅰ-2）、传动轴电机（Ⅰ-3）以及三个安装在相应电机上的编码器（Ⅰ-1-1、Ⅰ-2-1、Ⅰ-3-1）；所述传动机构包括大偏心盘电机齿轮（Ⅲ-3）、大偏心盘内齿圈（Ⅲ-4）、大偏心盘（Ⅲ-5）、小偏心盘电机齿轮（Ⅲ-1）、小偏心盘齿轮（Ⅲ-2）、大偏心盘滚针轴承（Ⅲ-6）、小偏心盘滚针轴承（Ⅲ-7）、小偏心盘（Ⅲ-8）、小偏心盘球轴承（Ⅲ-9）、传动轴（Ⅲ-10）、传动轴齿轮（Ⅲ-11）、传动轴电机齿轮（Ⅲ-12）、下外壳球轴承（Ⅲ-13）、摄像头（Ⅲ-14）；所述固定支撑机构包括上外壳盖（Ⅱ-1）、上外壳（Ⅱ-2）、三根螺柱（Ⅱ-3-1、Ⅱ-3-2、Ⅱ-3-3）、传动轴电机上固定板（Ⅱ-7）、传动轴电机下固定板（Ⅱ-8）、锁紧螺母（Ⅱ-4）、锁紧螺栓（Ⅱ-5）、下外壳（Ⅱ-6）；所述大偏心盘（Ⅲ-5）通过大偏心盘滚针轴承（Ⅲ-6）安装在上外壳（Ⅱ-2）中，大偏心盘内齿圈（Ⅲ-4）与大偏心盘（Ⅲ-5）通过螺钉紧固在一起，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ-3）安装在大偏心盘电机（Ⅰ-1）上，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ-3）与大偏心盘内齿圈（Ⅲ-4）啮合，通过大偏心盘电机（Ⅰ-1）驱动大偏心盘电机齿轮（Ⅲ-3），从而驱动大偏心盘内齿圈（Ⅲ-4），实现大偏心盘（Ⅲ-5）偏心轴的转动；所述小偏心盘（Ⅲ-8）通过小偏心盘滚针轴承（Ⅲ-7）安装于大偏心盘（Ⅲ-5）的偏心轴位置，小偏心盘齿轮（Ⅲ-2）与小偏心盘（Ⅲ-8）通过螺钉固连，小偏心盘电机齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恒宇，韩超，宋韬，饶进军，彭艳，谢少荣，罗均，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31