CN106625682B - 移动机器人三维摄像头驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人三维摄像头驱动系统，包括设置在移动机器人内部的控制器，与该控制器相连接的三维摄像结构，与三维摄像结构相连接的电源分配电路，以及与该电源分配电路相连接的电源；所述三维摄像结构主要由三维摄像头和伸缩液压泵组成。本发明提供一种移动机器人三维摄像头驱动系统，实现了三维摄像头中各个摄像头可以调距的目的，且在调距过程中不会影响其拍摄画面的品质，很好的提高了产品的使用效果，很好的避免了因画面品质降低而导致的移动机器人自主判断错误的情况发生。

Description

移动机器人三维摄像头驱动系统

技术领域

本发明涉及一种移动机器人用的驱动系统，具体是指一种移动机器人三维摄像头驱动系统。

背景技术

移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

为了进一步提高移动机器人对周边环境的捕捉与判断能力，如今普遍采用在移动机器人上设置三维摄像头的方法。通过三维摄像头采集三围的立体图形来提高移动机器人对周边环境的判断，但是如今的三维摄像头对图像捕捉能力较弱，其主要原因是因为三维摄像头上的多个摄像头的距离较近且为固定距离，无法根据需求对其进行调整。

所以，如今需要一款能够很好的调节各个摄像头直接间距的产品，且该产品在调距时供电需要稳定，以避免其拍摄的画面品质降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种移动机器人三维摄像头驱动系统，实现了三维摄像头中各个摄像头可以调距的目的，且在调距过程中不会影响其拍摄画面的品质，很好的提高了产品的使用效果，很好的避免了因画面品质降低而导致的移动机器人自主判断错误的情况发生。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

移动机器人三维摄像头驱动系统，包括设置在移动机器人内部的控制器，与该控制器相连接的三维摄像结构，与三维摄像结构相连接的电源分配电路，以及与该电源分配电路相连接的电源；所述三维摄像结构主要由三维摄像头和伸缩液压泵组成；三维摄像头又由摄像主体，设置在摄像主体前端的主摄像头，分别设置在该摄像主体左右两侧的两个动力伸缩结构，分别设置在两个动力伸缩结构的端部的辅助主体，分别设置在两个辅助主体上的两个辅摄像头，分别设置在动力伸缩结构和辅助主体之间的两个活动伸缩管，以及同时与主摄像头和辅摄像头相连接的摄像头控制结构组成。

作为优选，所述伸缩液压泵设置在动力伸缩结构内部且与活动伸缩管相连接。

作为优选，所述摄像头控制结构直接与电源分配电路相连接。

进一步的，所述电源分配电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC1，正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R2后与电容C1的负极相连接的电阻R1，正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C2，串接在三极管VT1的集电极与基极之间的电阻R3，P极与电容C2的正极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的电阻R4，N极与三极管VT4的基极相连接、P极与电容C3的负极相连接的二极管D2，一端同时与三极管VT4的发射极和三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D2的P极相连接的电阻R6，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与二极管D2的P极相连接的电容C4，串接在三极管VT6的基极和发射极之间的电阻R5，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的电容C5，与电容C5并联设置的电阻R7，一端与电容C5的负极相连接、另一端与电容C4的负极相连接的电阻R8，串接在三极管VT7的集电极与基极之间的电阻R9，正极与三极管VT7的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT7的集电极相连接、P极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接的二极管D3，正极与三端稳压器IC1的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，正极与电容C7的正极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，N极与二极管D3的P极相连接、P极与电容C8的正极相连接的二极管D4，正极经电阻R10后与电容C8的正极相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9，以及一端与二极管D4的N极相连接、另一端与电容C9的正极相连接的电阻R11组成；其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，三极管VT1的集电极同时与三极管VT2的集电极和电容C1的正极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的基极同时与三极管VT3的集电极、三极管VT4的集电极以及三极管VT6的集电极相连接，三极管VT3的发射极与三极管VT6的发射极相连接，三极管VT2的发射极同时与三极管VT4的集电极和三极管VT6的基极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT7的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，电容C5的正极与电容C4的负极组成该电源分配电路的一个输出端且与伸缩液压泵相连接并输出15V电压，二极管D4的N极与电容C9的负极组成该电源分配电路的另一个输出端且与摄像头控制结构相连接并输出12V电压。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明通过设置伸缩液压泵及其外围结构，使得辅摄像头与主摄像头之间的距离可以根据实际的需求进行改变，大大提高了产品对图像信息的采集效果，进一步促进了移动机器人的使用效果。

(2)本发明还设置有电源分配电路，能够很好的完成对三维摄像头和伸缩液压泵的驱动，避免了伸缩液压泵启停时电路供电产生波动的情况发生，很好的稳定了对三维摄像头的供电，保障了移动机器人对周边环境画面采集的稳定性，进而提高了移动机器人对自身操作的判断效果，进而保证了移动机器人运行的稳定性与功能的完整性，提高了移动机器人的使用效果。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的三维摄像结构的结构图。

图3为本发明的电源分配电路的电路结构图。

附图标记说明：1、摄像主体；2、动力伸缩结构；3、活动伸缩管；4、辅助主体；5、主摄像头；6、辅摄像头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、2所示，本发明包括设置在移动机器人内部的控制器，与该控制器相连接的三维摄像结构，与三维摄像结构相连接的电源分配电路，以及与该电源分配电路相连接的电源。

在研究过程中，电源直接采用的市电电源，其经济性较高，在移动机器人后续投入使用则可以直接选用移动机器人内置的蓄电池作为电源。

所述三维摄像结构主要由三维摄像头和伸缩液压泵组成；三维摄像头又由摄像主体1，设置在摄像主体前端的主摄像头5，分别设置在该摄像主体1左右两侧的两个动力伸缩结构2，分别设置在两个动力伸缩结构2的端部的辅助主体4，分别设置在两个辅助主体4上的两个辅摄像头6，分别设置在动力伸缩结构2和辅助主体4之间的两个活动伸缩管3，以及同时与主摄像头5和辅摄像头6相连接的摄像头控制结构组成。所述伸缩液压泵设置在动力伸缩结构2内部且与活动伸缩管3相连接。所述摄像头控制结构直接与电源分配电路相连接。

该三维摄像头是移动机器人的眼睛，移动机器人通过该三维摄像头捕捉周边环境的画面，并通过控制器来对该画面进行分析与处理，最终通过分析的数据来确定自身的动作。

摄像主体设置在移动机器人上，将动力伸缩结构固定在该摄像主体上并将伸缩液压泵固定在该动力伸缩结构上，则可以很好的保证伸缩液压泵在运行时不会滑落，提高了产品的运行稳定性，保障了产品的正常工作。活动伸缩管与伸缩液压泵相连接，在该伸缩液压泵的控制下可以进行伸长与缩短，进而很好的控制了辅助主体的位置，而为了降低控制器的运算量，两个辅助主体采用同步运动的方式进行工作。而在设置时，辅摄像头与主摄像头之间的设置夹角控制在120°-150°之间。

如图3所示，所述电源分配电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC1，正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R2后与电容C1的负极相连接的电阻R1，正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C2，串接在三极管VT1的集电极与基极之间的电阻R3，P极与电容C2的正极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的电阻R4，N极与三极管VT4的基极相连接、P极与电容C3的负极相连接的二极管D2，一端同时与三极管VT4的发射极和三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D2的P极相连接的电阻R6，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与二极管D2的P极相连接的电容C4，串接在三极管VT6的基极和发射极之间的电阻R5，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的电容C5，与电容C5并联设置的电阻R7，一端与电容C5的负极相连接、另一端与电容C4的负极相连接的电阻R8，串接在三极管VT7的集电极与基极之间的电阻R9，正极与三极管VT7的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT7的集电极相连接、P极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接的二极管D3，正极与三端稳压器IC1的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，正极与电容C7的正极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，N极与二极管D3的P极相连接、P极与电容C8的正极相连接的二极管D4，正极经电阻R10后与电容C8的正极相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9，以及一端与二极管D4的N极相连接、另一端与电容C9的正极相连接的电阻R11组成；其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，三极管VT1的集电极同时与三极管VT2的集电极和电容C1的正极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的基极同时与三极管VT3的集电极、三极管VT4的集电极以及三极管VT6的集电极相连接，三极管VT3的发射极与三极管VT6的发射极相连接，三极管VT2的发射极同时与三极管VT4的集电极和三极管VT6的基极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT7的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，电容C5的正极与电容C4的负极组成该电源分配电路的一个输出端且与伸缩液压泵相连接并输出15V电压，二极管D4的N极与电容C9的负极组成该电源分配电路的另一个输出端且与摄像头控制结构相连接并输出12V电压。

变压器T1、二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2组成一个双端输出电源结构。在研究过程中发现，若在环境复杂程度不高且面积较小的空间中使用，电源则优先采用的220V的市交流电源；而在环境较为复杂或者空间较大的环境中则需要配备相应的移动电源，所以此处的变压器的原边电感线圈和副边电感线圈的匝数比是需要根据实际使用的电源电压来进行调整的，而具体的调整方式则是本领域技术人员的惯用技术手段，在此便不进行赘述。二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2均是由4个1N4001的普通二极管桥接而成的。电源的电流经变压器T1后完成降压与分流，接着再通过二极管桥式整流器U1和二极管桥式整流器U2分别对分流后的两路电流进行整流处理，进而使其能够导出两路直流电以供后续的设备使用。

三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、三极管VT6、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8组成一个摄像头供电稳压电路，该电路直接对摄像头控制结构供电，以保证该摄像头控制结构运行的稳定性。电阻R3、三极管VT1和三极管VT2构成一个复合调整管，为了提高其复合调整的效果，三极管VT1可选用普通的三极管，而三极管VT2则需要选用大功率三极管，且三极管VT2最优的型号为2SC2246，电阻R3的阻值为2KΩ；而三极管VT4和三极管VT5则选用差分管，并与其外围元器件共同组成比较放大器；当该电路的输出电压上升时，三极管VT5的导通率增大，同时三极管VT1基极的电压降低，进而使得三极管VT1和三极管VT2组成的复合调整管的导通程度降低，进而使得输出端的电压能够降回预设的电压值；当输出端的电压值降低时，三极管VT5的导通率降低，三极管VT1基极的电压升高，三极管VT1和三极管VT2组成的复合调整管的导通程度升高，则输出端的电压能够升回预设的电压值；因此，该电路很好的保证了电路的输出电压的稳定性，且二极管D2可以选用稳压二极管，并向三极管VT4提供稳定的3.6V基准电压，电阻R4选用2KΩ的电阻，电阻R6的阻值为1.5KΩ。电容个C1选用容值为2000μF的普通电容，该电容C1设置在二极管桥式整流器U1的两个输出端上，可以很好的对直流电压进行滤波处理，进而降低了输出直流电压的稳定性。电阻R1的阻值为10KΩ，电阻R2的阻值为2KΩ，且电阻R1和电阻R2与二极管D1、电容C2以及三极管VT3共同组成一个短路保护电路；其中，电阻R1和电阻R2的作用是进行分压，根据比例可知，其分压值约为3.5V，在电路正常供电时，三极管VT3保持截止，而当电路短路时则该三极管VT3将会饱和导通，并使得三极管VT1和三极管VT2截断，从而断开了电路对外的供电，达到了短路保护的作用；其中，三极管VT3选用开关三极管，二极管D1则选用型号为1N4148的二极管，电容C2作为缓冲电容其容值为47μF。电容C4的容值为220μF且作为一个缓冲电路，降低了三极管VT3运行时受到的冲击，进一步提高了产品的使用安全性。电阻R7和电阻R8之间的比例可以用于调整该电路输出电压的值，本申请中需要输出15V的电压，所以电阻R7选用510Ω的电阻，电阻R8选用470Ω的电阻。而电容C5则选用容值为10μF的电容，以进一步对输出的直流电压进行滤波，以稳定输出的直流电压。

二极管D3、二极管D4、三端稳压器IC1、滑动变阻器RP1、电容C7、电容C8、电容C9、电阻R9、电阻R10以及电阻R11组成了一个稳压可调电源。二极管D3和二极管D4均选用型号为1N4002的二极管，其主要作用均为保护三端稳压器IC1，二极管D3的设置目的是为了防止输入短路而造成三端稳压器IC1损坏，而二极管D4的设置目的则是为了防止输出短路而造成三端稳压器IC1损坏。滑动变阻器RP1串接在三端稳压器IC1的ADJ管脚上，电阻R10和电阻R11出流经的直流电压与滑动变阻器RP1两端的直流电压相同即为电路的输出电压，在调节滑动变阻器RP1时，可以达到调节电路的输出电压的目的，其中电阻R10的阻值为220Ω，电阻R11的阻值为200Ω，滑动变阻器RP1的最高阻值为10KΩ。电容C7和电容C8均选用10μF的普通电容作为缓冲电容，因为在调节滑动变阻器RP1时，作用在滑动变阻器RP1两端的电压将会有波动，而设置电容C7和电容C8则可以很好的降低该波动对其他元器件的影响，更好的保护了电路的运行安全。电容C9选用220μF的普通电容，其作用是进一步稳定输出电压，并对输出的直流电压进行进一步的滤波处理。另外，该滑动变阻器RP1还可以直接选用电控的电位器，使得控制器可以根据需求调节该电路的输出电压，以使提高伸缩液压泵的选择范围，进而提高了产品的适用范围。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (3)

1.移动机器人三维摄像头驱动系统，其特征在于：包括设置在移动机器人内部的控制器，与该控制器相连接的三维摄像结构，与三维摄像结构相连接的电源分配电路，以及与该电源分配电路相连接的电源；所述三维摄像结构主要由三维摄像头和伸缩液压泵组成；三维摄像头又由摄像主体(1)，设置在摄像主体前端的主摄像头(5)，分别设置在该摄像主体(1)左右两侧的两个动力伸缩结构(2)，分别设置在两个动力伸缩结构(2)的端部的辅助主体(4)，分别设置在两个辅助主体(4)上的两个辅摄像头(6)，分别设置在动力伸缩结构(2)和辅助主体(4)之间的两个活动伸缩管(3)，以及同时与主摄像头(5)和辅摄像头(6)相连接的摄像头控制结构组成；所述电源分配电路由变压器T1，二极管桥式整流器U1，二极管桥式整流器U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，三端稳压器IC1，正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R2后与电容C1的负极相连接的电阻R1，正极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C2，串接在三极管VT1的集电极与基极之间的电阻R3，P极与电容C2的正极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与电容C2的负极相连接的电容C3，一端与三极管VT2的发射极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的电阻R4，N极与三极管VT4的基极相连接、P极与电容C3的负极相连接的二极管D2，一端同时与三极管VT4的发射极和三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D2的P极相连接的电阻R6，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极与二极管D2的P极相连接的电容C4，串接在三极管VT6的基极和发射极之间的电阻R5，正极与三极管VT6的发射极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的电容C5，与电容C5并联设置的电阻R7，一端与电容C5的负极相连接、另一端与电容C4的负极相连接的电阻R8，串接在三极管VT7的集电极与基极之间的电阻R9，正极与三极管VT7的基极相连接、负极与二极管桥式整流器U2的负输出端相连接的电容C6，N极与三极管VT7的集电极相连接、P极与三端稳压器IC1的Vout管脚相连接的二极管D3，正极与三端稳压器IC1的ADJ管脚相连接、负极与电容C6的负极相连接的电容C7，与电容C7并联设置的滑动变阻器RP1，正极与电容C7的正极相连接、负极与电容C7的负极相连接的电容C8，N极与二极管D3的P极相连接、P极与电容C8的正极相连接的二极管D4，正极经电阻R10后与电容C8的正极相连接、负极与电容C8的负极相连接的电容C9，以及一端与二极管D4的N极相连接、另一端与电容C9的正极相连接的电阻R11组成；其中，变压器T1的副边电感线圈L1的同名端与二极管桥式整流器U1的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L1的非同名端与二极管桥式整流器U1的另一个输入端相连接，三极管VT1的集电极同时与三极管VT2的集电极和电容C1的正极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT1的基极同时与三极管VT3的集电极、三极管VT4的集电极以及三极管VT6的集电极相连接，三极管VT3的发射极与三极管VT6的发射极相连接，三极管VT2的发射极同时与三极管VT4的集电极和三极管VT6的基极相连接，变压器T1的副边电感线圈L2的同名端与二极管桥式整流器U2的一个输入端相连接、变压器T1的副边电感线圈L2的非同名端与二极管桥式整流器U2的另一个输入端相连接，二极管桥式整流器U2的正输出端与三极管VT2的集电极相连接，三极管VT7的发射极与三端稳压器IC1的Vin管脚相连接，电容C5的正极与电容C4的负极组成该电源分配电路的一个输出端且与伸缩液压泵相连接并输出15V电压，二极管D4的N极与电容C9的负极组成该电源分配电路的另一个输出端且与摄像头控制结构相连接并输出12V电压。

2.根据权利要求1所述的移动机器人三维摄像头驱动系统，其特征在于：所述伸缩液压泵设置在动力伸缩结构(2)内部且与活动伸缩管(3)相连接。

3.根据权利要求2所述的移动机器人三维摄像头驱动系统，其特征在于：所述摄像头控制结构直接与电源分配电路相连接。