CN109559628B - 一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，涉及机器人领域，支撑台上表面的四角处均固定连接有连接柱，连接柱的端部固定连接有连接框，连接框的框内连接有第一移动机构，第一移动机构的移动端与第二移动机构的固定端连接，第二移动机构的移动端与第三移动机构的固定端连接，第三移动机构的移动端与固定体固定连接，固定体通过设在其内部的转动机构与转动体转动连接，转动体通过设在其内部的驱动机构与安装体铰接，安装体的底部可拆卸连接有摄像头；第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构的移动方向两两相互垂直；支撑台的通过转动装置转动连接有观测台；本发明的自由度高，可以更好的采集信息。

Description

一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构

技术领域

本发明涉及了机器人领域，具体为一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构。

背景技术

近年来，随着图像处理与模式识别技术的飞速发展，各大高校都相继开设了与图像处理和机器视觉相关的课程，此类课程既要求学生掌握图像处理的基础理论知识，又要求学生能够利用图像处理方法解决一些实际问题，例如对工件产品进行尺寸测量、分类和识别，产品表面缺陷检测，车牌号码识别，条形码识别等。不论是本科生教学还是研究生教学，目前大多数高校都只停留在基础理论知识的学习上，缺少学生亲自利用图像处理方法解决实际问题的训练环节，更缺乏学生进行创新实验的条件和环境，严重影响了教学的质量和效果，不利于培养学生的实际动手能力和创新思维能力。

然而现有的教学设备总会有这样或那样的问题，如自由度不够，无法全方位、完整的展示出视觉技术，如申请号为CN200710018798.2的机器视觉教学创新实验平台，机箱内部设置有调速电机，调速电机通过传动机构带动机箱上面的检验台底座匀速旋转，使放置在检验台底座上的被测样品与摄像机对齐，机箱的面板上设置调速旋钮，该调速旋钮用于根据测试任务的要求调整电机的转速；在机箱的上方安装有摄像机，摄像机镜头周围安装有环形光源，用于提供拍摄所需光照；摄像机通过固定夹安装在水平支架上，水平支架与垂直支架连接并固定在机箱上，水平支架在垂直支架上上下移动，以调节摄像机的垂直高度，固定夹在水平支架上左右移动，以调节摄像机的水平位置；在检验台底座上刻有若干标记，被测样品放置在标记位置，机箱内部安装有光电传感器，在检验台底座转动过程中，当光电传感器检测到标记位置时，表明被测样品处于摄像机正下方，光电传感器向控制器发出信号启动图像获取程序，由摄像机拍摄被测样品图像并保存；机箱上的电源按钮控制整个系统的供电，包括整个实验平台的启动以及对光电传感器、电机、环形光源和摄像机部件的供电；光电传感器通过计算机并口发送图像采集信号，摄像机通过USB将拍摄到的图像传送至计算机的图像处理单元中；但该装置只拥有竖直面的两个自由度，无法使得摄像头全方位运动，无法全方位的采集信息。

发明内容

为解决装置自由度不够，无法全方位的采集信息等的问题，本发明设计了一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构。

一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，包括支撑台、观测台、连接柱、连接框、移动机构和摄像头，所述移动机构包括第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构，所述支撑台上表面的四角处均固定连接有所述连接柱，所述连接柱的端部固定连接有所述连接框，所述连接框的框内连接有第一移动机构，所述第一移动机构的移动端与所述第二移动机构的固定端连接，所述第二移动机构的移动端与所述第三移动机构的固定端连接，所述第三移动机构的移动端通过调整机构与所述摄像头可拆卸连接；所述调整机构包括固定体、转动体和安装体，所述固定体与所述第三移动机构的移动端固定连接，所述固定体通过设在其内部的转动机构与所述转动体转动连接，所述转动体通过设在其内部的驱动机构与所述安装体铰接，所述安装体的底部可拆卸连接有所述摄像头；所述第一移动机构、所述第二移动机构和所述第三移动机构的移动方向两两相互垂直；所述支撑台的通过转动装置转动连接有所述观测台。

优选的，所述第一移动机构包括电机、丝杆和滑板，所述连接框其中一组相对的框边转动连接有所述丝杆，所述丝杆一端与设在所述连接框上的所述电机的输出轴固定连接，所述滑板与所述丝杆螺纹连接，所述滑板的两端均与另外两个和设有电机的框边相邻的框边滑动连接。

优选的，所述第二移动机构包括连接体、移动电机、传动机构、输出齿轮和齿条，所述滑板的底面沿其长度方向设有凹槽，所述凹槽的槽底设有所述齿条，所述连接体内设有所述移动电机和所述传动机构，所述移动电机通过所述传动机构与转动安装在所述连接体上部的输出齿轮传动连接，所述输出齿轮与所述齿条相啮合，所述连接体上部两侧均固定连接有与所述滑板两侧滑动连接的延伸体，所述滑板位于两个所述延伸体之间。

优选的，所述第三移动机构为液压杆，所述液压杆竖直设置，所述液压杆的缸体固定安装在所述连接体内，所述液压杆的活塞杆的端部固定连接有所述固定体。

优选的，所述摄像头的位于所述安装体底面的中间，其周围设置有补光灯。

优选的，所述转动装置包括转动电机和减速箱，所述转动电机和所述减速箱均设在所述支撑台内，所述转动电机通过所述减速箱与转动安装在所述支撑台上的观测台传动连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的装置的自由度高，具有三个移动自由度和两个转动自由度，可以全方位，无死角的采集信息；本发明的摄像头在移动机构和调整机构的作用下，可以使得摄像头全方位运动；本发明的观测台使得被测物可以移动，该装置可以进行动态的演示；本发明的补光灯提高了信息采集环境，更有利于信息的采集。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的示意图；

图3为本发明的摄像头安装示意图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的连接体安装示意图；

图6为本发明的调整机构安装示意图。

其中，1-支撑台、2-观测台、3-连接柱、4-连接框、5-移动机构、6-摄像头、7-第一移动机构、8-第二移动机构、9-第三移动机构、10-电机、11-丝杆、12-滑板、13-连接体、14-移动电机、15-传动机构、16-输出齿轮、17-齿条、18-延伸体、19-液压杆、20-补光灯、21-转动装置、22-转动电机、23-减速箱、24-固定体、25-转动体、26-安装体。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明。本文的“X轴”、“Y轴”和“Z轴”仅为描述方便，并不代表其实际方位。

实施例

如图1至图6所示，一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，包括支撑台1、观测台2、连接柱3、连接框4、移动机构5和摄像头6，所述移动机构5包括第一移动机构7、第二移动机构8和第三移动机构9，所述支撑台1上表面的四角处均固定连接有所述连接柱3，所述连接柱3的端部固定连接有所述连接框4，所述连接框4的框内连接有第一移动机构7，所述第一移动机构7的移动端与所述第二移动机构8的固定端连接，所述第二移动机构8的移动端与所述第三移动机构9的固定端连接，所述第三移动机构9的移动端通过调整机构与所述摄像头6可拆卸连接；所述调整机构包括固定体24、转动体25和安装体26，所述固定体24与所述第三移动机构9的移动端固定连接，所述固定体24通过设在其内部的转动机构与所述转动体25转动连接，所述转动体25通过设在其内部的驱动机构与所述安装体26铰接，所述安装体26的底部可拆卸连接有所述摄像头6；所述第一移动机构7、所述第二移动机构8和所述第三移动机构9的移动方向两两相互垂直；所述支撑台1的通过转动装置21转动连接有所述观测台2。

所述第一移动机构7包括电机10、丝杆11和滑板12，所述连接框4其中一组相对的框边转动连接有所述丝杆11，所述丝杆11一端与设在所述连接框4上的所述电机10的输出轴固定连接，所述滑板12与所述丝杆11螺纹连接，所述滑板12的两端均与另外两个和设有电机10的框边相邻的框边滑动连接。

所述第二移动机构8包括连接体13、移动电机14、传动机构15、输出齿轮16和齿条17，所述滑板12的底面沿其长度方向设有凹槽，所述凹槽的槽底设有所述齿条17，所述连接体13内设有所述移动电机14和所述传动机构15，所述移动电机14通过所述传动机构15与转动安装在所述连接体13上部的输出齿轮16传动连接，所述输出齿轮16与所述齿条17相啮合，所述连接体13上部两侧均固定连接有与所述滑板12两侧滑动连接的延伸体18，所述滑板12位于两个所述延伸体18之间。

所述第三移动机构9为液压杆19，所述液压杆19竖直设置，所述液压杆19的缸体固定安装在所述连接体13内，所述液压杆19的活塞杆的端部固定连接有所述固定体24。

所述转动装置21包括转动电机22和减速箱23，所述转动电机22和所述减速箱23均设在所述支撑台1内，所述转动电机22通过所述减速箱23与转动安装在所述支撑台1上的观测台2传动连接。

在本实施例中，所述摄像头的位于所述安装体底面的中间，其周围设置有补光灯；所述转动机构包括旋转电机和减速机构，所述旋转电机和所述减速机构均设在所述固定体内，所述旋转电机通过所述减速机构与所述转动体传动连接；所述驱动机构包括驱动电机和传动齿轮组，所述转动体的底部设有通槽，所述安装体的顶部设有与所述通槽铰接的半齿轮凸块，所述驱动电机和所述传动齿轮组均设在所述转动体内，所述驱动电机与所述传动齿轮组传动连接，所述传动齿轮组的输出齿轮与所述半齿轮凸块相啮合；所述摄像头与设在装置内的处理器电连接，所述处理器分别于所述电机、所述移动电机、所述液压杆、所述旋转电机和所述驱动电机信号连接。

工作过程及原理：将被测物放置在观测台上，启动转动装置、移动机构和调整机构，并通过处理器处理；摄像头将采集到的被测物的位置信息发送给处理器，处理器再对其信息进行分析，处理器根据采集到的位置信息和需求制定出摄像头的运动方案，再通过移动机构和调整机构的运动，使得摄像头移动；所述电机工作，带动所述丝杆转动，从而使得滑板移动，进而使摄像头获得沿“Y轴”的移动自由度；所述移动电机工作，通过齿轮齿条啮合，使得连接体移动，从而使得摄像头再次获得沿“X轴”的移动自由度；所述液压杆工作，使得摄像头获得沿“Z轴”的移动自由度；所述旋转电机使得转动体转动，进而使得摄像头获得绕“Z轴”的转动自由度；所述驱动电机工作，使得安装体转动，进而使得摄像头获得一个的转动自由度；两个转动自由度相互垂直。

基上所述，本发明的装置的自由度高，具有三个移动自由度和两个转动自由度，可以全方位，无死角的采集信息；本发明的摄像头在移动机构和调整机构的作用下，可以使得摄像头全方位运动；本发明的观测台使得被测物可以移动，该装置可以进行动态的演示；本发明的补光灯提高了信息采集环境，更有利于信息的采集。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，其特征在于，包括支撑台（1）、观测台（2）、连接柱（3）、连接框（4）、移动机构（5）和摄像头（6），所述移动机构（5）包括第一移动机构（7）、第二移动机构（8）和第三移动机构（9），所述支撑台（1）上表面的四角处均固定连接有所述连接柱（3），所述连接柱（3）的端部固定连接有所述连接框（4），所述连接框（4）的框内连接有第一移动机构（7），所述第一移动机构（7）的移动端与所述第二移动机构（8）的固定端连接，所述第二移动机构（8）的移动端与所述第三移动机构（9）的固定端连接，所述第三移动机构（9）的移动端通过调整机构与所述摄像头（6）可拆卸连接；所述调整机构包括固定体（24）、转动体（25）和安装体（26），所述固定体（24）与所述第三移动机构（9）的移动端固定连接，所述固定体（24）通过设在其内部的转动机构与所述转动体（25）转动连接，所述转动体（25）通过设在其内部的驱动机构与所述安装体（26）铰接，所述安装体（26）的底部可拆卸连接有所述摄像头（6）；所述第一移动机构（7）、所述第二移动机构（8）和所述第三移动机构（9）的移动方向两两相互垂直；所述支撑台（1）的通过转动装置（21）转动连接有所述观测台（2）；

所述第一移动机构（7）包括电机（10）、丝杆（11）和滑板（12），所述连接框（4）其中一组相对的框边转动连接有所述丝杆（11），所述丝杆（11）一端与设在所述连接框（4）上的所述电机（10）的输出轴固定连接，所述滑板（12）与所述丝杆（11）螺纹连接，所述滑板（12）的两端均与另外两个和设有电机（10）的框边相邻的框边滑动连接；

所述第二移动机构（8）包括连接体（13）、移动电机（14）、传动机构（15）、输出齿轮（16）和齿条（17），所述滑板（12）的底面沿其长度方向设有凹槽，所述凹槽的槽底设有所述齿条（17），所述连接体（13）内设有所述移动电机（14）和所述传动机构（15），所述移动电机（14）通过所述传动机构（15）与转动安装在所述连接体（13）上部的输出齿轮（16）传动连接，所述输出齿轮（16）与所述齿条（17）相啮合，所述连接体（13）上部两侧均固定连接有与所述滑板（12）两侧滑动连接的延伸体（18），所述滑板（12）位于两个所述延伸体（18）之间；

所述第三移动机构（9）为液压杆（19），所述液压杆（19）竖直设置，所述液压杆（19）的缸体固定安装在所述连接体（13）内，所述液压杆（19）的活塞杆的端部固定连接有所述固定体（24）。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，其特征在于，所述摄像头（6）的位于所述安装体（26）底面的中间，其周围设置有补光灯（20）。

3.根据权利要求1所述的一种用于机器人视觉技术教学的机器人运动机构，其特征在于，所述转动装置（21）包括转动电机（22）和减速箱（23），所述转动电机（22）和所述减速箱（23）均设在所述支撑台（1）内，所述转动电机（22）通过所述减速箱（23）与转动安装在所述支撑台（1）上的观测台（2）传动连接。