CN104121891B - 基于5摄像头的智能机器人视觉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能机器人技术领域,具体涉及一种智能机器人视觉装置。基于5摄像头的智能机器人视觉装置,其技术方案是:方位电机(2)的输出轴从半球形固定件(1)的顶部穿出与工字形骨架(3)固定连接;俯仰电机(4)布置在工字形骨架(3)的四个象限;广角摄像头(5)分别通过L形支架(7)与俯仰电机(4)的输出轴连接;两个普通摄像头(6)安装在与水平支架(8)的两端组成双目相机,并通过水平支架(8)与剩下的一个俯仰电机(4)的输出轴连接;摄像头、俯仰电机(4)、方位电机(2)通过集线器与控制芯片(9)连接,实现图像数据的取得与传递。本发明使得机器人能够获取三维实时监测周围环境异常信息。
Description
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域,具体涉及一种智能机器人视觉装置。
背景技术
机器人飞速发展的今天,机器人的智能化变得尤为重要。当机器人进行行走的过程中,需要实时获取周边信息,判断异常信息是否存在,选取最佳行走前进的路径。当前,很多文献已经着力于视觉避障、人机交互、信息获取等方面。但是,大多数是单目相机,获取的信息相对较少,无法完成复杂的路径规划和避障等功能。当然,有一些研究已经着力于双目视觉定位、三维重建等避障研究。即使是这样,也不能解决获取信息的实时性问题:机器人无法获取身后、左右信息。
在当前的研究中,有一些把双目的摄像头做反射式全景镜头,虽然可以实现实时信息获取和三维重建。但是,众所周知,这种镜头具有高畸变等问题。而畸变是三维重建中较为破坏的影响因素。
发明内容
本发明的目的是:提供一种基于5摄像头的智能机器人视觉装置,以满足机器人信息获取、人机交互、躲避障碍的功能需求;
本发明的技术方案是:基于5摄像头的智能机器人视觉装置,它包括:半球形固定件、方位电机、工字形骨架、俯仰电机以及摄像头;摄像头包括:3个广角摄像头以及两个普通摄像头;
方位电机安装于半球形固定件内壁,其输出轴从半球形固定件的顶部穿出并与工字形骨架固定连接;
俯仰电机的数量有4个,周向对称的布置在工字形骨架的下端面的四个象限;
3个广角摄像头分别通过3个L形支架与3个俯仰电机的输出轴连接;两个普通摄像头安装在与水平支架的两端组成双目相机,并通过水平支架与剩下的一个俯仰电机的输出轴连接;
摄像头、俯仰电机、方位电机通过集线器与控制芯片连接,实现图像数据的取得与传递。
有益效果是:(1)本发明有效的解决信息实时性和畸变等问题。使得机器人能够获取三维实时监测周围环境异常信息,进而进行三维检测、路径规划、避障等功能;与普通的机器人视觉相比,本发明巧妙的利用了均布式普通摄像头、电机和算法控制组合优势,成功搭建一套机器人全方位智能视觉装置。
(2)本发明具有五个自由度,其中,广角相机和双目相机均匀分布分别具有4个自由度可以观测除了水平位置上下范围内的有效信息,方位电机的设置可实时获取机器人周围的360°信息,满足信息获取实时性的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1的B-B剖视图
图3为图1的轴测图;
图4为本发明的控制算法流程图;
图5、图6为本发明的实验数据分析图;
其中,1-半球形固定件、2-方位电机、3-工字形骨架、4-俯仰电机、5-广角摄像头、6-普通摄像头、7-L形支架、8-水平支架、9-控制芯片。
具体实施方式
参见附图1、2、3,基于5摄像头的智能机器人视觉装置,它包括:半球形固定件1、方位电机2、工字形骨架3、俯仰电机4以及摄像头;摄像头包括:3个广角摄像头5以及两个普通摄像头6;
方位电机2安装于半球形固定件1内壁,其输出轴从半球形固定件1的顶部穿出并与工字形骨架3固定连接;
俯仰电机4的数量有4个,周向对称的布置在在工字形骨架3的下端面的四个象限;工字形骨架3的下端面设有若干安装孔,俯仰电机4通过螺钉安装在工字形骨架3的下端面;
3个广角摄像头5分别通过3个L形支架7与3个俯仰电机4的输出轴连接;两个普通摄像头6安装在与水平支架8的两端组成双目相机,并通过水平支架8与剩下的一个俯仰电机4的输出轴连接;
摄像头、俯仰电机4、方位电机2通过集线器与控制芯片9连接,实现图像数据的取得与传递。
本发明图像数据的取得与传递的过程为:
A.控制芯片9控制方位电机2的360°旋转,控制俯仰电机4上下30°摆动,直至任一广角摄像头5发现目标障碍;
B.广角摄像头5发现目标障碍后,控制芯片9继续调节方位电机2以及俯仰电机4,直至令发现目标障碍的广角摄像头5的中心与目标障碍偏离的像素值小于10,并对此位置进行标定;
C.再次启动方位电机2,令双目相机旋转至标定位置后,采集目标障碍信息,传输至控制芯片9进行三维构建,并将三维构建结果传送至智能机器人。
如图4所示:为本发明的控制算法流程图。本发明启动之后,控制芯片9不断接收摄像头采集的信息,进而对信息进行判断。如果没有目标障碍,则驱动俯仰电机4、方位电机2往复旋转。一旦摄像头接收到目标障碍,利用上述步骤B、C,将双目相机旋转至标定位置采集目标障碍信息。
如图5为步骤B中的调节实验数据:对五种不同的情况,即偏离图像中心的位置(50像素,100像素,150像素,200,像素,240像素)分别进行10次试验。实验结果表明随着偏离图像中心像素增加,调节时间相应增加。
如图6为采用步骤C的方法后最终目标障碍偏离双目相机中心的像素值。实验中表明,所有试验结果能够满足目标同时出现在双目相机的连个相机视野中,从而,能够为后续三维构建提供基础。
Claims (2)
1.基于5摄像头的智能机器人视觉装置,它包括:半球形固定件(1)、方位电机(2)、工字形骨架(3)、俯仰电机(4)以及摄像头;其特征在于:所述摄像头包括:3个广角摄像头(5)以及两个普通摄像头(6);
所述方位电机(2)安装于所述半球形固定件(1)内壁,其输出轴从所述半球形固定件(1)的顶部穿出并与所述工字形骨架(3)固定连接;
所述俯仰电机(4)的数量有4个,周向对称的布置在所述工字形骨架(3)的下端面的四个象限;
3个所述广角摄像头(5)分别通过3个L形支架(7)与3个所述俯仰电机(4)的输出轴连接;两个所述普通摄像头(6)安装在与水平支架(8)的两端组成双目相机,并通过所述水平支架(8)与剩下的一个所述俯仰电机(4)的输出轴连接;
所述摄像头、所述俯仰电机(4)、所述方位电机(2)通过集线器与控制芯片(9)连接,实现图像数据的取得与传递;
所述图像数据的取得与传递的过程为:
A.所述控制芯片(9)控制所述方位电机(2)360°旋转,控制所述俯仰电机(4)上下30°摆动,直至任一所述广角摄像头(5)发现目标障碍;
B.所述广角摄像头(5)发现目标障碍后,所述控制芯片(9)继续调节所述方位电机(2)以及所述俯仰电机(4),直至令发现所述目标障碍的所述广角摄像头(5)的中心与所述目标障碍偏离的像素值小于10,并对此位置进行标定;
C.再次启动所述方位电机(2),令所述双目相机旋转至标定位置后,采集目标障碍信息,传输至所述控制芯片(9)进行三维构建,并将三维构建结果传送至智能机器人。
2.如权利要求1所述的基于5摄像头的智能机器人视觉装置,其特征在于,所述工字形骨架(3)的下端面设有若干安装孔,所述俯仰电机(4)通过螺钉安装在所述工字形骨架(3)的下端面。
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