CN109544596A - 一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构 - Google Patents

一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种人工智能追踪装置。目的是提供一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构；该机构应具有多自由度的调节功能，可有效调整采集位置，以利于双目摄像头移动到最优姿态，从而实现自动追踪。技术方案是：一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：该机构包括通过横向移动机构在底座的左右方向相向运动或相背运动的两个支架、通过前后摆动机构在两个支架上进行前后摆动的两个摆动支架以及相互平行地定位在两个摆动支架上且通过平面转动机构绕定位轴线进行对称摆动的两个载物台；两个载物台分别安装有摄像头。

Description

一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构
技术领域
本发明涉及一种人工智能追踪装置，尤其是基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构。
背景技术
随着人工智能的崛起，各种机器人等先进的智能装置越来越多的出现在我们的生活当中；然而目前大部分人工智能设备都是依靠事先烧录的算法程序控制，基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构还比较少；而且为了能够有多自由度，基本上都是以机械手臂的样式出现。这种机构体积较大，需要的工作空间也比较大，而且对于安装位置、使用场合都有一定的特殊要求，不能适应工作环境的多样化要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构；该机构应具有多自由度的调节功能，可有效调整采集位置，以利于双目摄像头移动到最优姿态，从而实现自动追踪。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：该机构包括通过横向移动机构在底座的左右方向相向运动或相背运动的两个支架、通过前后摆动机构在两个支架上进行前后摆动的两个摆动支架以及相互平行地定位在两个摆动支架上且通过平面转动机构绕定位轴线进行对称摆动的两个载物台；两个载物台分别安装有摄像头。
所述两个支架为与底座连为一体的固定支架以及可在底座的左右方向往复移动的移动支架。
所述横向移动机构包括沿着底座的长度方向设置在底座上且横截面为倒T形的导向槽、设置在移动支架底端且与导向槽插嵌配合的导向滑块以及驱动移动支架的丝杆机构。
所述丝杆机构包括可转动地水平定位在底座上的丝杠以及固定在移动支架上且与丝杠啮合配合的丝杠螺母以及驱动丝杆机构的第一电机；所述丝杠的一端可转动地定位在固定支架上，另一端通过丝杠尾座可活动地定位在底座上远离固定支架的一侧。
所述前后摆动机构包括可摆动地定位在两个支架上且与丝杠平行布置的伸缩传动轴、分别固定在伸缩传动轴两端的两个摆动支架以及通过摆动齿轮组驱使两个摆动支架摆动的第二电机。
所述平面转动机构包括可转动地竖直定位在每个左右摆动支架上且顶端安装着载物台的转轴、两端分别可转动地定位在左右摆动支架上且与伸缩传动轴平行布置的短伸缩传动轴、分别在转轴端部与两个短伸缩传动轴之间传递动力的两对齿轮组以及通过主动齿轮驱动两对齿轮组的驱动机构。
所述伸缩传动轴由三根依次穿插连接的异型管组成，每个异型管的外圆周面上均有沿着母线往外对称突出的两个凸条；短伸缩传动轴均为三根穿插连接的异型管组成，每个异型管的外圆周面上均有沿着母线往外对称突出的两个凸条。
所述导向槽的横截面为倒T形；所述移动支架的底端为与导向槽横截面相适合的导向滑块。
所述两对齿轮组为两对螺旋齿轮组；主动齿轮为主动螺旋齿轮。
两个驱动机构均为通过带轮组件进行传动的电机。
本发明的工作原理是：横向移动机构可在电机正转和反转的带动下，驱使移动支架左右横向移动；前后摆动装置可在电机的带动下，通过带动伸缩传动轴的转动，实现绕伸缩传动轴轴线的前后摆动；载有双目摄像头的载物台，可在平面转动机构的传动下进行绕转轴轴线的转动；三个机构的运动结合能够实现载物台平面全方位的转动。以上各机构可在控制器控制下协调配合运动，使摄像头调节至合适的位置进行信息采集。
本发明的有益效果是：本发明具有多自由度的调节功能，可有效调整采集位置，从而获得所需角度及位置的信息，满足人工智能视觉追踪的需要。本发明还具有结构紧凑、占用空间小，安装方便容易的特点。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明中底座的立体结构示意图。
图3为本发明中丝杆机构的结构示意图。
图4为本发明中导向槽的横截面结构示意图。
图5为本发明中前后摆动机构的立体结构示意图。
图6为本发明中平面转动机构立体结构示意图。
图7为本发明中三个电机的安装支架的立体结构示意图。
图8为本发明中伸缩传动轴与摆动支架的伸缩传动轴孔配合关系示意图。
图9为本发明中摆动支架的立体结构示意图。
图10为本发明中伸缩传动轴的横截面结构示意图。
具体实施方式
为实现本发明的技术手段，创作特征，达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体结构，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明主要分为如下几个部分：底座3、横向移动机构、前后摆动机构、平面转动机构、载物台8。底座的侧边设有四个安装台3-1(可以根据不同的安装条件，选择安装距离)，还通过安装板3-7连有一个电机安装架11；底座的左端固定着一个丝杠尾座3-3，底座的右端则竖直设置有与底座连为一体的固定支架3-8。
横向移动装置中：横截面为倒T形的导向槽3-2布置在底座的表面并且沿着底座的长度方向(即图1的左右方向)设置；移动支架4底端设置有可与导向槽相配合的导向滑块4-1，丝杆机构驱动着移动支架沿着导向槽滑移。丝杆机构中：丝杠1的左端通过轴承可转动地安装在丝杠尾座上；丝杠的右端可转动地安装在固定支架上(图中可见通过轴承4-5安装在下轴孔3-61中)；丝杠的右端端部还穿过固定支架后固定(通过键装配固定)一带轮4-6。移动支架上的螺孔(即丝杠螺母)则与丝杠啮合配合，并在丝杠的驱动下沿着导向槽滑移。由图可知：导向槽的横截面为倒T形，导向滑块的形状与导向槽相适合，可防止移动支架移动时滑出导向槽。第一电机15通过带轮组件(带轮组件包括电机轴上的小带轮、带轮4-6以及与小带轮和带轮配合的传送带)驱动丝杠。
前后摆动机构中，伸缩传动轴2由三根穿插连接的异型管组成(图10为伸缩传动轴的横截面结构)，异型管都是在外圆周面上沿着母线方向延伸并往外径方向对称突出两个凸条2-1。伸缩传动轴2的两端可摆动地定位在两个支架(固定支架及移动支架；伸缩传动轴的两端部位没有凸条，可在移动支架的轴孔4-2以及固定支架的中轴孔3-62中转动)上并且与丝杠相互平行布置；两个摆动支架5分别固定在伸缩传动轴的两端(位于固定支架与移动支架的之间)，摆动支架上开设有与伸缩传动轴外圆周相配合的伸缩传动轴孔5-4。伸缩传动轴的右端还从固定支架中延伸出来后又固定一带轮5-2；安装在电机安装架上的第二电机13，其输出轴上的带轮通过传动带与大带轮啮合，即可通过驱动伸缩传动轴使摆动支架摆动。另外，在固定支架的顶部制作有圆弧顶3-4和左右的两个架肩3-5，移动支架的顶部制作有圆形顶4-4和左右的两个臂肩4-3；两个摆动支架上则分别制作有与圆弧顶及圆形顶配合的制动锲槽5-3，以避免发生干涉。由图可知：摆动支架前后摆动超过一定幅度(或第二电机断电)时，摆动支架的前后边缘将与架肩3-5与臂肩4-3相碰；因而架肩3-5与臂肩4-3可将摆动支架的摆动限制在一定范围内(限定范围根据需要确定)。
所述平面转动机构中，转轴6可转动地竖直定位(由图可知通过轴承6—2定位)在每个左右摆动支架的平面上，并且转轴顶端安装着载物台8；载物台上可设置摄像头或其它需要的部件(载物台上开有长形的安装孔，以便于安装各种规格的摄像机)；两个左右摆动支架上分别固定(垂直于摆动支架的平面固定)一支撑架6-1，短伸缩传动轴9的两端则分别可转动地一一定位在一支撑架6-1上(短伸缩传动轴分别通过轴承可转动地定位在支撑架上)并且短伸缩传动轴与伸缩传动轴平行布置；短伸缩传动轴的结构与伸缩传动轴类同(不再细述)；两对齿轮组7分别在转轴与短伸缩传动轴之间传递动力(每对齿轮组中的两个相啮合的齿轮7-1分别固定在转轴与短伸缩传动轴上)，驱动机构通过主动齿轮7-2驱动两对齿轮组(图可知：其中一个左右摆动支架上还固定第三个支撑架，主动齿轮的转轴也可通过轴承可转动地定位在第三个支撑架上；该左右摆动支架固定在转轴上的齿轮，除了与短伸缩传动轴上齿轮啮合外，还与主动齿轮啮合)。主动齿轮的转轴右端固定着传动带轮12，安装在电机安装架上的第三电机10，其输出轴上的带轮通过传动带与传动带轮啮合；启动第三电机即可驱动载物台绕转轴6轴线转动。
作为优选，所述两对齿轮组为两对螺旋齿轮组；主动齿轮为主动螺旋齿轮。
此外，还可在电机安装架上安装控制器14，该控制器与电源、三个电机和两个载物台上的双目摄像头(本机构中未体现出双目摄像头)电连接，以便于实现调节和控制。
本发明的工作原理是：首先，启动第一电机，该电机通过带轮组件带动丝杠转动，丝杠推动移动支架沿着导向槽滑移，通过该电机的正转和反转可实现移动支架横向来回移动，在此过程中伸缩传动轴会相应的伸缩；其次，第二电机启动，带动前后摆动机构的大带轮，带动伸缩传动轴在一定角度范围内转动，同时两个支架的架肩和臂肩也使得两个摆动架只能在一定范围内的摆动。工作时，第二电机在控制器的控制下，只能转动一定的角度，前后摆动架可以停在任意位置；非工作状态时，摆动支架受到固定支架的架肩以及移动支架的臂肩托持而定位。最后，平面转动机构在第三电机的带动下转动，与传动带轮同轴的锥齿轮通过啮合传动以及伸缩传动轴的传动使得左右摆动支架随之转动，从而实现两个载物台同轴对称地转动。
三个电机的转动靠控制器控制，三个电机可同时转动，也可间歇性转动，需要控制器根据实际需要和摄像头反馈的信息控制三个电机的转动，从而需要进行各机构协调配合，实现智能驱动。

Claims (10)

1.一种基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：该机构包括通过横向移动机构在底座(3)的左右方向相向运动或相背运动的两个支架、通过前后摆动机构在两个支架上进行前后摆动的两个摆动支架以及相互平行地定位在两个摆动支架上且通过平面转动机构绕定位轴线进行对称摆动的两个载物台(8)；两个载物台分别安装有摄像头。
2.根据权利要求1基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述两个支架为与底座连为一体的固定支架(3-8)以及可在底座的左右方向往复移动的移动支架(4)。
3.根据权利要求2基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述横向移动机构包括沿着底座的长度方向设置在底座上且横截面为倒T形的导向槽(3-2)、设置在移动支架底端且与导向槽插嵌配合的导向滑块(4-1)以及驱动移动支架的丝杆机构。
4.根据权利要求3基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述丝杆机构包括可转动地水平定位在底座上的丝杠(1)以及固定在移动支架上且与丝杠啮合配合的丝杠螺母以及驱动丝杆机构的第一电机(15)；所述丝杠的一端可转动地定位在固定支架上，另一端通过丝杠尾座(3-3)可活动地定位在底座上远离固定支架的一侧。
5.根据权利要求4基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述前后摆动机构包括可摆动地定位在两个支架上且与丝杠平行布置的伸缩传动轴(2)、分别固定在伸缩传动轴两端的两个摆动支架(5)以及通过摆动齿轮组驱使两个摆动支架摆动的第二电机(13)。
6.根据权利要求5基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述平面转动机构包括可转动地竖直定位在每个左右摆动支架上且顶端安装着载物台的转轴(6)、两端分别可转动地定位在左右摆动支架上且与伸缩传动轴平行布置的短伸缩传动轴(9)、分别在转轴端部与两个短伸缩传动轴之间传递动力的两对齿轮组以及通过主动齿轮驱动两对齿轮组的驱动机构。
7.根据权利要求6基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述伸缩传动轴由三根依次穿插连接的异型管组成，每个异型管的外圆周面上均有沿着母线往外对称突出的两个凸条；短伸缩传动轴均为三根穿插连接的异型管组成，每个异型管的外圆周面上均有沿着母线往外对称突出的两个凸条。
8.根据权利要求7基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述导向槽的横截面为倒T形；所述移动支架的底端为与导向槽横截面相适合的导向滑块。
9.根据权利要求8基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：所述两对齿轮组为两对螺旋齿轮组；主动齿轮为主动螺旋齿轮。
10.根据权利要求9基于视觉反馈的人工智能双目视觉追踪机构，其特征在于：两个驱动机构均为通过带轮组件进行传动的电机。
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