CN101915975A - 直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构 - Google Patents

直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构。仿人眼球的支撑套管一端固定于眼球体内，中心线通过眼球体球心，在支撑套管上分别安装微型图像传感器和人工晶状体，圆筒状直线运动执行器套置于支撑套管外侧，一端与支撑套管通过定位销固定于眼球体端盖上，另一端装有平面透光镜片，透光镜片与人工晶状体接触。直线位移执行器带动透光镜片，改变人工晶状体形状，自动调焦的功能。本发明具有便于小型化加工，结构紧凑，集成化程度高，并且具有视觉调节功能的优点，是人工假眼以及智能视觉系统理想结构方案，拓展了仿人眼球的应用领域。本发明可用于各种人工假眼、人形机器人、智能监控及稳定跟踪系统。

Description

直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构
技术领域
本发明涉及仿人眼球结构，特别涉及一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构。
背景技术
具有视觉功能的仿人眼球具有体积小、质量轻、运动灵活、集成化程度高、外型美观等优点，在视觉修复、仿人机器人、智能图像处理、眼科研究等交叉学科领域得到广泛应用。
盲人视觉功能的恢复，眼病患者人工假眼的安装，眼科学对人眼运动模型的研究，仿人机器人视觉系统、管道及狭小空间探测、智能跟踪等都具有重要的科学意义，这就需要体积小、运动灵活、集成化程度高、具有视觉功能的仿人眼球。
目前解决视觉障碍的主要手段是通过人工假体替换发生病变的器官，包括：晶状体假体、视网膜假体、视皮层假体和视神经假体，可以解决视力障碍患者部分视觉功能的恢复问题，但仍无法实现人眼球更加全面的功能，人眼具有的睫状肌拉动晶状体变形，调节焦距，使人眼的视网膜对不同景深的目标成清晰图像；现阶段实现视觉功能的人工假眼系统，普遍采用患者佩戴在有摄像头的眼镜的方法，既不美观，亦不方便。传统的机器人视觉系统的结构尺寸较大，灵活程度较低，在对空间狭小、运动灵活等要求相对苛刻环境下应用具有一定困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构。采用圆筒状直线位移执行器带动透光镜片，改变人工晶状体形状，调节焦距。具有便于小型化加工，结构紧凑，集成化程度高，并且具有视觉调节功能的优点，是人工假眼以及智能视觉系统理想结构方案。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构，它包括眼球壳、圆筒状直线运动执行器、透光镜片、人工晶状体、支撑套管、眼球体端盖、微型图像传感器、定位销、紧固螺钉和驱动线圈；眼球壳中心孔内嵌入驱动线圈，圆筒状直线运动执行器安装在眼球壳中心孔内，轴向截面为H形的支撑套管安装在圆筒状直线运动执行器内，眼球壳的一端与眼球体端盖通过紧固螺钉固定连接，位于眼球体端盖一侧的圆筒状直线运动执行器、轴向截面为H形的支撑套管的一端与眼球体端盖的凸缘通过定位销连接，轴向截面为H形的支撑套管中部远离眼球体端盖的挡板上安装微型图像传感器，与微型图像传感器面对的轴向截面为H形的支撑套管端部安装人工晶状体，人工晶状体外侧的圆筒状直线运动执行器端面安装透光镜片。
所述的圆筒状直线运动执行器依次由圆筒状直线运动执行器前套筒、圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒和圆筒状直线运动执行器后套筒组合而成，所述的驱动线圈安装在圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒外侧。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
目前解决视觉障碍的主要手段是通过人工假体替换发生病变的器官，包括：晶状体假体、视网膜假体、视皮层假体和视神经假体，可以解决视力障碍患者部分视觉功能的恢复问题，但仍无法实现人眼球更加全面的功能，人眼具有的睫状肌拉动晶状体变形，调节焦距，使人眼的视网膜对不同景深的目标成清晰图像；现阶段实现视觉功能的人工假眼系统，普遍采用患者佩戴在有摄像头的眼镜的方法，既不美观，亦不方便。传统的机器人视觉系统的结构尺寸较大，灵活程度较低，在对空间狭小、运动灵活等要求相对苛刻环境下应用具有一定困难。本发明采用直线位移执行器带动透光镜片，改变人工晶状体形状，调节焦距。具有便于小型化加工，结构紧凑，集成化程度高，并且具有视觉调节功能的优点，是人工假眼以及智能视觉系统理想结构方案，拓展了仿人眼球的应用领域。本发明可用于各种人工假眼、人形机器人、智能监控及稳定跟踪系统。
附图说明
附图是本发明的结构剖面图。
附图中：1、眼球壳，2、圆筒状直线运动执行器前套筒，3、透光镜片，4、人工晶状体，5、支撑套管，6、圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒，7、圆筒状直线运动执行器后套筒，8、眼球体端盖，9、微型图像传感器，10、定位销，11、紧固螺钉，12、驱动线圈。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
附图所示，本发明包括眼球壳1、圆筒状直线运动执行器、透光镜片3、人工晶状体4、支撑套管5、眼球体端盖8、微型图像传感器9、定位销10、紧固螺钉11和驱动线圈12；眼球壳1中心孔内嵌入驱动线圈12，圆筒状直线运动执行器安装在眼球壳1中心孔内，轴向截面为H形的支撑套管5安装在圆筒状直线运动执行器内，眼球壳1的一端与眼球体端盖8通过紧固螺钉11固定连接，位于眼球体端盖8一侧的圆筒状直线运动执行器、轴向截面为H形的支撑套管5的一端与眼球体端盖8的凸缘通过定位销10连接，轴向截面为H形的支撑套管5中部远离眼球体端盖8的挡板上安装微型图像传感器9，与微型图像传感器9面对的轴向截面为H形的支撑套管5端部安装人工晶状体4，人工晶状体4外侧的圆筒状直线运动执行器端面安装透光镜片3。
所述的圆筒状直线运动执行器依次由圆筒状直线运动执行器前套筒2、圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒6和圆筒状直线运动执行器后套筒7组合而成，所述的驱动线圈安装在圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒6外侧。
所述的微型图像传感器9可根据具体设计要求直接从市场上选购。
本发明的工作原理如下：
改变驱动线圈12的电流，圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒6沿眼球壳1中心孔轴线方向收缩或拉伸，带动圆筒状直线运动执行器前套筒2轴向运动，圆筒状直线运动执行器前套筒2带动透光镜片3轴向移动，透光镜片3压迫人工晶状体4，改变人工晶状体4形状和焦距。
透光镜片3与人工晶状体4接触且压力为0时，圆筒状直线运动执行器为初始长度。自初始长度起，圆筒状直线运动执行器可沿轴线方向收缩，带动透光镜片3向人工晶状体4方向移动，改变人工晶状体4的形状和焦距；圆筒状直线运动执行器收缩后，可沿轴线方向拉伸，带动透光镜片3向远离人工晶状体4的方向移动，改变人工晶状体4的形状和焦距，但拉伸后的最大长度不超过初始长度。

Claims (2)

1.一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构，其特征在于：它包括眼球壳(1)、圆筒状直线运动执行器、透光镜片(3)、人工晶状体(4)、支撑套管(5)、眼球体端盖(8)、微型图像传感器(9)、定位销(10)、紧固螺钉(11)和驱动线圈(12)；眼球壳(1)中心孔内嵌入驱动线圈(12)，圆筒状直线运动执行器安装在眼球壳(1)中心孔内，轴向截面为H形的支撑套管(5)安装在圆筒状直线运动执行器内，眼球壳(1)的一端与眼球体端盖(8)通过紧固螺钉(11)固定连接，位于眼球体端盖(8)一侧的圆筒状直线运动执行器、轴向截面为H形的支撑套管(5)的一端与眼球体端盖(8)的凸缘通过定位销(10)连接，轴向截面为H形的支撑套管(5)中部远离眼球体端盖(8)的挡板上安装微型图像传感器(9)，与微型图像传感器(9)面对的轴向截面为H形的支撑套管(5)端部安装人工晶状体(4)，人工晶状体(4)外侧的圆筒状直线运动执行器端面安装透光镜片(3)。
2.根据权利要求1所述的一种直线执行器驱动可变焦仿人眼球结构，其特征在于：所述的圆筒状直线运动执行器依次由圆筒状直线运动执行器前套筒(2)、圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒(6)和圆筒状直线运动执行器后套筒(7)组合而成，所述的驱动线圈安装在圆筒状直线运动执行器磁致伸缩套筒(6)外侧。
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