CN107639638A - 一种基于机器视觉的按键机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉的按键机械臂，包括支撑座、安装在支撑座上的纵向支撑件、悬置在纵向支撑件顶端的伸出杆、以及安装在伸出杆远离纵向支撑件一端的图像采集部件；纵向支撑件可带动伸出杆纵向平移，伸出杆与纵向支撑件之间安装有可带动伸出杆上下摆动的上下摆动部件，纵向支撑件与底座之间设有可带动纵向支撑件左右摆动的左右摆动部件，底座的底部设有可带动底座水平转动的水平转动部件。本发明所提供的基于机器视觉的按键机械臂，可装载在快递小车或其他机器人移动底盘上用于按电梯的楼层按键，成本低，无需对电梯的结构进行任何的改造，该机械臂可以安装在任何的移动平台上，适用范围广，使用效果可靠。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂设备领域，特别是涉及一种基于机器视觉的按键机械臂。
背景技术
随着机器人、自动控制、计算机视觉等技术的日益成熟，机械臂被广泛应用于工业机器人行业中以执行各种操作任务，其中按键机械臂就被应用于电梯楼层按键、开门等任务执行中。
目前，机器人按电梯键的操作技术主要是通过在各楼层的电梯安装蓝牙通讯设备，并在机器人设置相应的设备实现通讯信息传输，让机器人到达指定的楼层。然而，现有技术中，由于需要在各楼层电梯或其他可运用装置中安装通讯设备，其建设或改装的成本都比较高，难度大，而且可移植性低。
因此，如何提高按键机械臂的适用性，降低成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的按键机械臂，该基于机器视觉的按键机械臂能够有效的提高自身的适用性，避免对电梯的改进，适用范围广。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于机器视觉的按键机械臂，包括支撑座、安装在所述支撑座上的纵向支撑件、悬置在所述纵向支撑件顶端的伸出杆、以及安装在所述伸出杆远离所述纵向支撑件一端的图像采集部件；所述纵向支撑件可带动所述伸出杆纵向平移，所述伸出杆与所述纵向支撑件之间安装有可带动所述伸出杆上下摆动的上下摆动部件，所述纵向支撑件与所述底座之间设有可带动所述纵向支撑件左右摆动的左右摆动部件，所述底座的底部设有可带动所述底座水平转动的水平转动部件。
优选的，还包括控制器，用于控制所述图形采集部件获取电梯按键图像信息，并将所述电梯按键图像信息识别处理后，确定指定楼层案件相对于所述伸出杆的位置，并控制所述纵向支撑件调节所述伸出杆的纵向位置，然后通过控制所述水平转动部件调节所述伸出杆的水平位置，然后通过控制所述左右摆动部件实现所述伸出杆对电梯按键的按键动作，同时通过控制所述上下摆动部件与所述纵向支撑件对所述伸出杆的水平高度进行补偿调整。
优选的，所述伸出杆的端部还安装有可发光并可触压按键的LED发光塑料环。
优选的，所述上下摆动部件为蜗轮蜗杆旋转组件，所述水平转动部件为水平电机。
优选的，所述纵向支撑件上安装有丝杆，所述丝杆的顶端与所述伸出杆连接。
优选的，所述纵向支撑件呈U型，并且所述丝杆安装在所述纵向支撑件的内部，所述纵向支撑件的一侧侧壁上设有存储部，所述伸出杆安装在所述纵向支撑件的另一侧侧壁的顶端。
优选的，所述纵向支撑件的侧壁中间还设有镂空部。
优选的，所述伸出杆呈圆柱状，并且所述图像采集部件为安装在所述伸出杆端部凹槽中的摄像头。
优选的，所述底座呈U型板状，并且所述底座的两侧侧板之间转动连接有支撑筒，所述纵向支撑件的底端安装在所述支撑筒的筒臂上。
优选的，所述左右摆动部件包括安装在所述底座侧板内壁上的摆动电机以及安装在所述摆动电机与所述支撑筒之间用于传递动力的摆动皮带。
本发明所提供的基于机器视觉的按键机械臂，包括支撑座、安装在所述支撑座上的纵向支撑件、悬置在所述纵向支撑件顶端的伸出杆、以及安装在所述伸出杆远离所述纵向支撑件一端的图像采集部件；所述纵向支撑件可带动所述伸出杆纵向平移，所述伸出杆与所述纵向支撑件之间安装有可带动所述伸出杆上下摆动的上下摆动部件，所述纵向支撑件与所述底座之间设有可带动所述纵向支撑件左右摆动的左右摆动部件，所述底座的底部设有可带动所述底座水平转动的水平转动部件。该基于机器视觉的按键机械臂，可装载在快递小车或其他机器人移动底盘上用于按电梯的楼层按键，成本低，无需对电梯的结构进行任何的改造，该机械臂可以安装在任何的移动平台上，适用范围广，使用效果可靠。
在一种优选实施方式中，还包括控制器，用于控制所述图形采集部件获取电梯按键图像信息，并将所述电梯按键图像信息识别处理后，确定指定楼层案件相对于所述伸出杆的位置，并控制所述纵向支撑件调节所述伸出杆的纵向位置，然后通过控制所述水平转动部件调节所述伸出杆的水平位置，然后通过控制所述左右摆动部件实现所述伸出杆对电梯按键的按键动作，同时通过控制所述上下摆动部件与所述纵向支撑件对所述伸出杆的水平高度进行补偿调整。上述设置，所述控制器通过所述图形采集部件获取电梯中的按键排列顺序后，对所述伸出杆的位置进行调整，该控制方式可以适用于任何电梯的按键形式，可应用在任意电梯场景中，并且，无需对电梯进行改造，适用性强，可广泛推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的基于机器视觉的按键机械臂一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示按键机械臂的折叠状态示意图；
图3为图1所示按键机械臂在工作时的结构示意图；
图4为图1所示按键机械臂在按键时的结构示意图；
其中：1-伸出杆、2-上下摆动部件、3-丝杆、4-左右摆动部件、5-水平转动部件、6-LED发光塑料环、7-图像采集部件、8-纵向支撑件、9-底座、10-支撑筒。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于机器视觉的按键机械臂，该基于机器视觉的按键机械臂通过自动控制以及机械结构的传动，可以实现对任意形式的电梯按键进行选择，适合广泛推广应用。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的基于机器视觉的按键机械臂一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示按键机械臂的折叠状态示意图；图3为图1所示按键机械臂在工作时的结构示意图；图4为图1所示按键机械臂在按键时的结构示意图。
在该实施方式中，基于机器视觉的按键机械臂包括支撑座，安装在支撑座上的纵向支撑件8，并且纵向支撑件8沿竖直方向放置，悬置在纵向支撑件8顶端的伸出杆1，以及安装在伸出杆1远离纵向支撑件8一端的图像采集部件7，具体的，伸出杆1优选呈圆柱状，并且图像采集部件7为安装在伸出杆1端部凹槽中的摄像头。
更具体的，纵向支撑件8可带动伸出杆1纵向平移，即带动伸出杆1上下移动，当然，纵向支撑件8上安装有丝杆3，丝杆3的顶端与伸出杆1连接，通过丝杆3的移动带动伸出杆1上下移动，进而实现对伸出杆1纵向位置的调整。
进一步，伸出杆1与纵向支撑件8之间安装有可带动伸出杆1上下摆动的上下摆动部件2，具体的，上下摆动部件2可以为蜗轮蜗杆旋转组件，即通过蜗轮蜗杆的配合，实现对伸出杆1摆动角度的调整，伸出杆1悬置在纵向支撑件8的顶部，上下摆动部件2可以带动伸出杆1以纵向支撑件8的顶部为中心，上下摆动，以调整伸出杆1端部的位置。
同时，纵向支撑件8与底座9之间设有可带动纵向支撑件8左右摆动的左右摆动部件4，左右摆动部件4用于带动纵向支撑件8左右摆动，以改变纵向支撑件8顶端的水平位置，进而调整伸出杆1的水平位置。
更进一步，底座9的底部设有可带动底座9水平转动的水平转动部件5，具体的，水平转动部件5可以为水平电机，水平电机通过皮带带动底座9水平转动，进而改变伸出杆1的伸出方向。
该基于机器视觉的按键机械臂，可装载在快递小车或其他机器人移动底盘上用于按电梯的楼层按键，成本低，无需对电梯的结构进行任何的改造，该机械臂可以安装在任何的移动平台上，适用范围广，使用效果可靠。
在上述各实施方式的基础上，还包括控制器，用于控制图形采集部件获取电梯按键图像信息，并将电梯按键图像信息识别处理后，确定指定楼层案件相对于伸出杆1的位置，并控制纵向支撑件8调节伸出杆1的纵向位置，然后通过控制水平转动部件5调节伸出杆1的水平位置，然后通过控制左右摆动部件4实现伸出杆1对电梯按键的按键动作，同时通过控制上下摆动部件2与纵向支撑件8对伸出杆1的水平高度进行补偿调整。
上述设置，控制器通过图形采集部件获取电梯中的按键排列顺序后，对伸出杆1的位置进行调整，该控制方式可以适用于任何电梯的按键形式，可应用在任意电梯场景中，并且，无需对电梯进行改造，适用性强。
在上述各实施方式的基础上，伸出杆1的端部还安装有可发光并可触压按键的LED发光塑料环6，LED发光塑料环6用于触碰电梯按键，并且在黑暗环境中为按键图像识别提供照明。
在上述各实施方式的基础上，纵向支撑件8呈U型，并且丝杆3安装在纵向支撑件8的内部，纵向支撑件8的一侧侧壁上设有存储部，伸出杆1安装在纵向支撑件8的另一侧侧壁的顶端，具体的，设置有存储部的侧壁位于纵向支撑件8靠近伸出杆1的一侧，当该机械臂不在工作状态时，可以将伸出杆1弯折，伸出杆1位于纵向支撑件8的侧壁的存储部中，方便存储，同时，防止对伸出杆1端部的摄像头造成损坏。具体的，存储部可以为设置在纵向支撑件8的侧壁上的中空部分。
优选的，纵向支撑件8的侧壁中间还设有用于镂空部，用于减轻纵向支撑件8的重量，节约成本。
在上述各实施方式的基础上，底座9呈U型板状，并且底座9的两侧侧板之间转动连接有支撑筒10，纵向支撑件8的底端安装在支撑筒10的筒臂上，具体的，支撑筒10的轴向垂直于纵向支撑件8的延伸方向，并且，支撑筒10的两端均转动连接于底座9的两个侧板上，具体可以采用轴承支撑，以降低底座9的两侧侧板与支撑筒10两端之间的摩擦力，提高其转动效果。
在上述各实施方式的基础上，左右摆动部件4包括安装在底座9侧板内壁上的摆动电机以及安装在摆动电机与支撑筒10之间用于传递动力的摆动皮带，具体的，摆动皮带环绕在支撑筒10与摆动电机之间，通过带动支撑筒10的转动，进而实现纵向支撑件8的摆动。
本实施例所提供的按键机械臂，工作过程为：
当机械臂不工作时，伸缩杆处于折叠状态，如图2所示，以涡轮蜗杆旋转组件为轴心，旋转至与丝杆3直线运动结构贴合、平行。
当机器臂工作时，首先涡轮蜗杆旋转组件驱动伸出杆1旋转至与地面平行，此时摄像头在电梯按键装置的前方，摄像头拍下按键的排列后，通过图像识别与处理后得出指定楼层按键相对于机械臂的位置，如图3；
得到指定楼层按键与机械臂的相对位置后，机械臂的伸出杆1先沿着丝杆3做上下移动进行垂直位置的调整，将摄像头直线移动到指定楼层按键的高度Y，然后通过同步带轮旋转结构，即水平转动部件5，对机械臂进行平行于地面的旋转运动，以选定指定楼层按键的水平位置X；
当X与Y位置选定后，进行平行按键操作，由于机械臂需要向前触碰按键，机械臂的位置会发生变化，所以在进行平行按键动作时，机械臂会通过涡轮蜗杆旋转组件，即上下摆动部件2，丝杆3直线运动结构，即丝杆3，垂直面同步带轮旋转结构，即左右摆动部件4的补偿进行平行按键动作；
当进行按键动作时，伸缩杆缓缓接近指定楼层按键，当电梯环境比较昏暗时，LED发光塑料环6会发光照亮前方视野，LED发光塑料环6会与指定楼层按键进行接触并按压按键，此时按电梯的动作完成。
该机械臂的伸出杆1端部通过设置摄像头、具备照明与按压功能的LED发光塑料圈，机械臂通过电机联动平行按电梯按键的方法，使得该机械臂具有良好的适应能力，精度高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的基于机器视觉的按键机械臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，包括支撑座、安装在所述支撑座上的纵向支撑件(8)、悬置在所述纵向支撑件(8)顶端的伸出杆(1)、以及安装在所述伸出杆(1)远离所述纵向支撑件(8)一端的图像采集部件(7)；所述纵向支撑件(8)可带动所述伸出杆(1)纵向平移，所述伸出杆(1)与所述纵向支撑件(8)之间安装有可带动所述伸出杆(1)上下摆动的上下摆动部件(2)，所述纵向支撑件(8)与所述底座(9)之间设有可带动所述纵向支撑件(8)左右摆动的左右摆动部件(4)，所述底座(9)的底部设有可带动所述底座(9)水平转动的水平转动部件(5)。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，还包括控制器，用于控制所述图形采集部件获取电梯按键图像信息，并将所述电梯按键图像信息识别处理后，确定指定楼层案件相对于所述伸出杆(1)的位置，并控制所述纵向支撑件(8)调节所述伸出杆(1)的纵向位置，然后通过控制所述水平转动部件(5)调节所述伸出杆(1)的水平位置，然后通过控制所述左右摆动部件(4)实现所述伸出杆(1)对电梯按键的按键动作，同时通过控制所述上下摆动部件(2)与所述纵向支撑件(8)对所述伸出杆(1)的水平高度进行补偿调整。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述伸出杆(1)的端部还安装有可发光并可触压按键的LED发光塑料环(6)。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述上下摆动部件(2)为蜗轮蜗杆旋转组件，所述水平转动部件(5)为水平电机。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述纵向支撑件(8)上安装有丝杆(3)，所述丝杆(3)的顶端与所述伸出杆(1)连接。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述纵向支撑件(8)呈U型，并且所述丝杆(3)安装在所述纵向支撑件(8)的内部，所述纵向支撑件(8)的一侧侧壁上设有存储部，所述伸出杆(1)安装在所述纵向支撑件(8)的另一侧侧壁的顶端。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述纵向支撑件(8)的侧壁中间还设有镂空部。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述伸出杆(1)呈圆柱状，并且所述图像采集部件(7)为安装在所述伸出杆(1)端部凹槽中的摄像头。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述底座(9)呈U型板状，并且所述底座(9)的两侧侧板之间转动连接有支撑筒(10)，所述纵向支撑件(8)的底端安装在所述支撑筒(10)的筒臂上。
10.根据权利要求9所述的基于机器视觉的按键机械臂，其特征在于，所述左右摆动部件(4)包括安装在所述底座(9)侧板内壁上的摆动电机以及安装在所述摆动电机与所述支撑筒(10)之间用于传递动力的摆动皮带。
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