CN114603573A - 一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座，框架底座内固定有数个牵引电机，牵引电机配设有缠线轮，框架底座上端面中部有穿线通道，框架底座上端面有外导轨环，外导轨环内侧平行设有齿圈，外导轨环上配设有仿肌腱牵引控制机械眼，通过外导轨环和仿肌腱牵引控制机械眼的配合使用，摆脱了现有车体固定式与机械臂移动式摄像头布置方案可靠性与灵活性不能兼得的应用现状，使救灾机器人能够在实现多角度视觉信号采集的同时，满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳与齿圈，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境。

Description

一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台

技术领域

本发明属于救生智能机器人技术领域，尤其涉及一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台。

背景技术

井下煤矿作业环境复杂，在生产过程中往往受到瓦斯、煤尘、火、水、顶板等灾害的威胁，随着我国煤炭行业的大力发展，对于抢险救灾等相关工作的需求增大，而煤矿事故的传统救援模式是要根据事故的类型确定救援方案，救援人员只能通过提升绞车、移动式通风机等设备清除垃圾、向井下通风，逐步推进搜救遇险矿工，人员无法快速进入搜救区域。灾后井下环境的不确定性导致这种救援模式效率低，遇到二次灾害后易发生伤亡事故。因此，将智能机器人用于受灾井下复杂、危险环境中搜索和营救幸存者，是智能机器人领域中一个新兴且重要的技术分支，利用机器人救灾车下井救援也将成为矿难救援的主要方法之一。而其中搜救探测工作非常依赖与之匹配的视觉系统，通过矿难现场的实时图像分析能够得到现场环境的准确信息以开展高效的救援工作。

目前井下救灾车的视觉系统多依赖搭载于救灾车上摄像头的运作，现有救灾车的摄像头布置方式可分为车体固定式与机械臂移动式，按摄像头数目又可分为单目式与多目式。其中单目车体固定式通过将摄像头固定在车体的支撑架或车体内壁上以实现对周围图像的采集，该种方法可探测角度小，其视角多集中于救灾车前方，不能对周围突发的状况进行快速探测。虽然多目车体固定式可以通过环绕分布多个摄像头以缓解上述问题，但该种方式增加了车体机械结构与电路结构的复杂度，不能很好满足井下特殊救灾环境对车体轻量性与可靠性的要求。同时，现有车体固定式的通病在于摄像头仅具有旋转自由度无法自主移动，因此无论单目式还是多目式的摄像头布置方案，在不规则的矿难巷道环境中探测时，均需要救灾车车体移动来辅助摄像头处于特定位置来获取对应的视觉图像信息，因此该种方式不能很好的满足井下救灾对于快速性的要求。机械臂移动式是通过将摄像头固定在搭载于车体的机械臂云台上，实现手眼一体的效果，该种方法虽然可以通过移动机械臂拓宽摄像头探测角度，但由于单次摄像头图传信息在视野角度上的局限性，对机械臂周围环境的探测存在一定的盲区。因此工人在操作位于复杂井下环境中的机械臂时，多会因此而使机械臂与周围碎石等不规则环境因素发生磕碰造成零部件的损伤甚至使机械臂限位卡死，因此现有机械臂移动式不能很好的满足井下特殊救灾环境对于视觉探测可靠性的要求。为此，需要设计出一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，以解决背景技术中，现有的救灾车视觉系统不能在不依靠救灾车本体移动或转动以及机械臂伸展不开的环境下多角度视觉信号采集的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台的具体技术方案如下：

一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座，框架底座内固定有数个牵引电机，牵引电机配设有缠线轮，框架底座上端面中部有穿线通道，框架底座上端面有外导轨环，外导轨环内侧平行设有齿圈，外导轨环上配设有仿肌腱牵引控制机械眼，仿肌腱牵引控制机械眼前端有开口，开口处配设图像输入设备，在仿肌腱牵引控制机械眼上以肌腱的方式固定有牵引绳，牵引绳穿过穿线通道张紧连接于缠线轮，仿肌腱牵引控制机械眼设有齿轮牵引用直流电机，齿轮牵引用直流电机配设有主动齿轮，主动齿轮与齿圈联动，通过外导轨环和仿肌腱牵引控制机械眼的配合使用，摆脱了现有车体固定式与机械臂移动式摄像头布置方案可靠性与灵活性不能兼得的应用现状，使救灾机器人能够在实现多角度视觉信号采集的同时，满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳与齿圈，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境。

进一步的，所述仿肌腱牵引控制机械眼包括仿生眼眶，仿生眼眶呈U型，仿生眼眶内壁两侧相对各设有俯仰轴孔，俯仰轴孔内配设有俯仰轴，两个俯仰轴从两侧水平固定仿生眼，可以为仿生眼提供俯仰动作的转动自由度，仿生眼眶上设有牵引绳穿线孔。

进一步的，所述仿生眼眶下端面设有轨道槽，轨道槽与外导轨环配用，使仿生眼可以作一定角度范围的圆周运动，增大了仿生眼的可探测范围。

进一步的，所述仿肌腱牵引控制机械眼设有两个，外导轨环在两侧相对设有限位部，可以通过两个仿肌腱牵引控制机械眼同时工作获得更大的视角和更精确的位置感知，即采取双目的布置方式，为井下搜救工作带来更多角度的侦测，限位部的设置用于避免两个仿肌腱牵引控制机械眼产生直接接触造成干扰以及损伤。

进一步的，所述仿生眼眶包括左竖板、右竖板和下板，左竖板、右竖板垂直固定于下板，轨道槽设于下板底面，可以通过灵活选用合适的左竖板和右竖板以匹配多种型号尺寸的仿生眼。

进一步的，所述仿生眼包括眼架，眼架内表面后侧中部水平设有滚动轴孔，滚动轴孔内配设有滚动轴，滚动轴的另一端通过设有轴承固定有仿生眼球，眼架的上部和下部相对各设有两个仰俯牵引部，每个仰俯牵引部分别连接一根牵引绳，仰俯牵引部可以为仿生眼提供仰俯动力的施力点。

进一步的，所述眼架包括圆形的外环，外环一侧固定连接有半圆形的后环，后环中部设有滚动轴孔，在滚动轴孔的侧壁贯穿设有滚动轴固定孔，滚动轴固定孔内设有固定件，为滚动轴提供足够的固定支撑。

进一步的，所述仿生眼球包括组成球体的上球壳和下球壳，仿生眼球后端面设有滚动轴避位通道，仿生眼球的上端和下端相对各设有两个滚动牵引部，两个滚动牵引部分别连接一根牵引绳，仿生眼球的左端和右端相对各设有两个偏航牵引部，两个偏航牵引部分别连接一根牵引绳，上球壳和下球壳的内表面中部相对设有偏航轴，两个偏航轴从上下两个端面同轴铰接有转动支架，转动支架后端面设有沉孔，沉孔内配设有轴承，轴承与滚动轴配用，下球壳设有卡槽，卡槽固定图像输入设备，滚动牵引部为仿生眼球提供滚动力的施力点，偏航牵引部为仿生眼球提供左右转动力的施力点。

进一步的，所述外导轨环内侧设有内齿轮盘，齿圈设于内齿轮盘上，内齿轮盘中部设有通孔，内齿轮盘的选用使得齿圈结构固定更为稳固，仿肌腱牵引控制机械眼的移位更加流畅，齿圈不易变形。

进一步的，所述框架底座包括下底座，下底座上端面固定有数根立柱，立柱上方连接固定板，固定板上端面固定外导轨环，固定板中心有穿线孔，下底座上端面环形阵列有12个电机固定支架，电机固定支架上竖直固定牵引电机，缠线轮的高度高于电机固定支架，通孔的上端面设有上法兰凸台，穿线孔的下端面设有下法兰台，上法兰台和下法兰台的法兰面中心都设有法兰孔，上法兰台和下法兰台配用固定，下法兰台的下端面与缠线轮的轮槽高度一致，采取机电分离的设计方法，将机械结构布置在外层，电气结构布置在内层，对于井下救灾诸如煤尘、瓦斯、水汽的恶劣环境有着较强的适用性，因此该结构控制响应快速准确的同时，还可以做到较强的防干扰性，适用于矿难救灾的复杂环境。

相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

1.通过外导轨环和仿肌腱牵引控制机械眼的配合使用，摆脱了现有车体固定式与机械臂移动式摄像头布置方案可靠性与灵活性不能兼得的应用现状，使救灾机器人能够在实现多角度视觉信号采集的同时，满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳与齿圈，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境，本发明作为一个整体，在仿生眼球本身具有三个转动自由度可以多角度范围探测的基础上，增加了一个仿生眼眶，仿生眼眶可以载着仿生眼球通过齿轮啮合传动的方式在框架底座上进行移动，结合摄像头车体固定式可靠性与机械臂移动式灵活性优点的同时，解决了现有摄像头车体固定式布置方案因摄像头仅能转动不能自主移动而需要依赖车体移动的问题，也避免了机械臂移动式因视野盲区而造成操作不便易导致机械臂碰撞损坏零部件甚至限位卡死的问题。

2.本发明中的仿生眼球拥有俯仰、滚动、偏航三个转动自由度，搭配可沿外导轨环作运动的仿生眼眶，能够在不依靠救灾机器人本体移动或转动的情况下，实现对周围环境多角度，大范围，近乎无死角地快速侦测，仿生眼的三个转动自由度之中，将最频繁应用的眼球偏航运动设置为眼球最内侧的运动，该种设计方式减少了设备在该方向上的惯性矩，有效增大了设计使用寿命，设计的结构简单，操作方便，不需要繁琐的机械臂结构，节约成本。

3.本发明中的仿肌腱牵引控制机械眼采取模块化设计，可以十分便利地在外导轨环上进行替换，便于设备日常的使用及维护。该种设计也可以通过增加仿肌腱牵引控制机械眼，即采取双目的布置方式，为井下搜救工作带来更多角度的侦测。

4.本发明其整体采取手眼分离模块化设计，作为救灾机器人上一个可替换的独立模块，其可以有效避免因救灾机器人机械臂受损而造成视觉系统的机械及电气故障，保证了视觉采集的独立性与可靠性。

附图说明

图1是本发明整体结构立体示意图；

图2是本发明中仿生眼的结构示意图；

图3是本发明中仿生眼的爆炸结构示意图；

图4是本发明中仿肌腱牵引控制机械眼的结构立体示意图；

图5是本发明中框架底座的结构立体示意图；

图6是本发明中上法兰台和下法兰台的装配结构的爆炸立体示意图；

图7是本发明中点击固定支架的结构立体示意图；

图8是本发明工作状态示意图。

图中标号说明：1、框架底座；11、外导轨环；111、限位部；12、内齿轮盘；121、齿圈；122、通孔；13、下底座；131、电机固定支架；14、立柱；15、固定板；151、穿线孔；2、牵引电机；21、缠线轮；3、仿肌腱牵引控制机械眼；31、图像输入设备；32、齿轮牵引用直流电机；321、主动齿轮；33、仿生眼眶；332、俯仰轴；333、轨道槽；334、左竖板；335、右竖板；336、下板；34、仿生眼；341、眼架；3411、滚动轴；3412、仰俯牵引部；3413、外环；3414、后环；3415、滚动轴固定孔；3416、固定件；342、仿生眼球；3421、上球壳；3422、下球壳；3423、滚动轴避位通道；3424、滚动牵引部；3425、偏航牵引部；3426、偏航轴；3427、转动支架；4、牵引绳；5、轴承；61、上法兰凸台；62、下法兰凸台；63、法兰孔。

具体实施方式：

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图8所示，设计出一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座1，所述框架底座1内固定有数个牵引电机2，牵引电机2配设有缠线轮21，框架底座1上端面中部有穿线通道，框架底座1上端面有外导轨环11，外导轨环11内侧平行设有齿圈121，外导轨环11上配设有仿肌腱牵引控制机械眼3，仿肌腱牵引控制机械眼3前端有开口，开口处配设图像输入设备31，在仿肌腱牵引控制机械眼3上以肌腱的方式固定有牵引绳4，牵引绳4穿过穿线通道张紧连接于缠线轮21，仿肌腱牵引控制机械眼3设有齿轮牵引用直流电机32，齿轮牵引用直流电机32配设有主动齿轮321，主动齿轮321与齿圈12联动，通过外导轨环11和仿肌腱牵引控制机械眼3的配合使用，能够在实现多角度视觉信号采集的同时，传动机构少，可以满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳4的设置，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境，本发明中的仿肌腱牵引控制机械眼3采取模块化设计，可以十分便利地在外导轨环11上进行替换，便于设备日常的使用及维护。通过外导轨环和仿肌腱牵引控制机械眼的配合使用，摆脱了现有车体固定式与机械臂移动式摄像头布置方案可靠性与灵活性不能兼得的应用现状，使救灾机器人能够在实现多角度视觉信号采集的同时，满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳与齿圈，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境，本发明作为一个整体，在仿生眼球342本身具有三个转动自由度可以多角度范围探测的基础上，增加了一个仿生眼眶33，仿生眼眶33可以载着仿生眼球342通过齿轮啮合传动的方式在框架底座1上进行移动，结合摄像头车体固定式可靠性与机械臂移动式灵活性优点的同时，解决了现有摄像头车体固定式布置方案因摄像头仅能转动不能自主移动而需要依赖车体移动的问题，也避免了机械臂移动式因视野盲区而造成操作不便易导致机械臂碰撞损坏零部件甚至限位卡死的问题，本发明中的仿生眼34及仿生眼眶33采取模块化设计，可以十分便利地在外导轨环11上进行替换，便于设备日常的使用及维护。该种设计也可以通过增加仿生眼34及仿生眼眶33，即采取双目甚至多目的布置方式，为井下搜救工作带来更多角度的侦测。

其中，本文所述仿肌腱牵引控制机械眼3中部件的方位皆默认以图像输入设备31的镜头指向方向为前方。

以上实施方式中，列举出2种实施例实现上述技术方案：

实施例1

本实施例提供一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座1、仿生眼34和仿生眼眶33。仿生眼34前部有开口，内部容纳朝向开口的图像输入设备，本实施例优选摄像头，以实现视觉采集。仿生眼眶33内部装载仿生眼34并为其提供俯仰的转动自由度。框架底座1给仿生眼眶33提供了外导轨环11，使其可以作一定角度范围的圆周运动，增大了仿生眼34的可探测范围。通过仿生眼34在仿生眼眶33中的转动，仿生眼眶33在框架底座1上的移动，本视觉平台能够独立完成对多角度视觉图像的快速采集。仿生眼34包括上球壳3421、下球壳3422、转动支架3427，外环3413、后环3414。上球壳3421与下球壳3422采取卡扣并涂以密封胶的形式固接，转动支架3427位于上球壳3421、下球壳3422的中部，通过偏航轴3426装配，可以使仿生眼34作左右的偏航转动。外环3413与后环3414上下两端固接，后环3414通过位于其中部的滚动轴3411与转动支架3427装配使仿生眼34作滚动转动，外环3413通过两端的俯仰轴332使仿生眼34作俯仰转动。仿生眼眶33包括左竖板334、下板336与右竖板335。其中，左竖板334、右竖板335与下板336通过螺栓连接。框架底座1包括固定板15、牵引电机2、下底座13。固定板15与下底座13采用螺栓连接，下底座13上通过螺栓连接，固定有牵引电机2。仿生眼34的上球壳3421与下球壳3422均为半球形，表面对称分布着四对共八个用以穿牵引绳4的通孔，牵引绳4选用细钢丝绳，内表面底部均设有凸台以固定支撑偏航旋转的偏航轴3426。其中上球壳3421后端开有“T”形槽，用以在仿生眼34偏转时避位滚动轴3411，同时可以卡配连接下球壳3422上的凸板，仿生眼34前端开有给摄像头提供视野的开口，内部设有三个长方体凸台，用以容纳并固定摄像头。下球壳3422后端有凸板用以连接上球壳3421“T”形槽的下半段，内表面开有长方形槽及挡板，用以容纳摄像头的天线及固定摄像头。仿生眼34内部的转动支架3427整体为“C”形，上下端开有对称的通孔，通过法兰、垫片与上球壳3421及下球壳3422内表面凸台中伸出的偏航轴配合。转动支架3427后端开有沉头孔，用以容纳支撑滚动轴3411的两个轴承5，本实施例优选为径向球轴承。仿生眼34的后环3414为半圆弧形，其内表面中部开有槽孔，用以容纳支撑仿生眼34滚动旋转的滚动轴3411。槽孔两侧开有滚动轴固定孔3415，用以容纳固定滚动轴3411的固定件3416，固定件3416本实施例优选为平端紧定螺钉。后环3414上下端各设有包含两通孔的凸台，用以穿引牵引绳4并与外环3413相连接。仿生眼34的外环3413为整圆形，上下端与后环3414一致，各设有包含两通孔的凸台，用以穿引牵引绳4并与后环3414相连接。外环3413的两侧包含有伸出俯仰轴的凸台，与仿生眼眶33通过轴承5相连。仿生眼眶33中左竖板334、右竖板335为对称结构，各有一个用以容纳轴承5及其俯仰轴332的沉头孔以及两个用以连接下板336的螺纹孔。其中下板336底部的圆弧形凸台开有轨道槽，用以与固定板15中的外导轨环11配合。下板336后端开有四个通孔，通过螺栓与齿轮牵引用直流电机32相连接。外导轨环11两侧各设有两个设置有通孔的凸台，以起到限位作用，防止因操作不当而导致两仿生眼眶33在外导轨环11上产生干涉与碰撞。设有内齿轮盘12与齿轮牵引用直流电机32带动的主动齿轮321啮合传动，使仿生眼眶33沿着外导轨环11移动。框架底座1包括下底座13，下底座13上端面固定有数根立柱14，立柱14上方连接固定板15，固定板15上端面固定外导轨环11，固定板15中心有穿线孔151，下底座13上端面环形阵列有12个电机固定支架131，电机固定支架131上竖直固定牵引电机2，缠线轮21的高度高于电机固定支架131，通孔122的上端面设有上法兰凸台61，穿线孔151的下端面设有下法兰台62，上法兰台61和下法兰台62的法兰面中心都设有法兰孔63，上法兰台61和下法兰台62配用固定，下法兰台62的下端面与缠线轮21的轮槽高度一致，采取机电分离的设计方法，将机械结构布置在外层，电气结构布置在内层，对于井下救灾诸如煤尘、瓦斯、水汽的恶劣环境有着较强的适用性，因此该结构控制响应快速准确的同时，还可以做到较强的防干扰性，适用于矿难救灾的复杂环境。仿生眼34通过穿引于上球壳3421、下球壳3422、外环3413与后环3414的牵引绳4牵引控制三个转动自由度，其中位于上球壳3421左右侧的牵引绳4控制仿生眼34的偏航运动，位于上球壳3421上侧与下球壳3422下侧的牵引绳4控制仿生眼34的滚动运动，位于外环3413上下侧的牵引绳4控制仿生眼34的俯仰运动。牵引绳4由上法兰台61集束，经过下法兰台62，连接至固定在牵引电机2的缠线轮21上。

使用时，图像输入设备31的运动动作实施方式如下：

俯仰：启动两个牵引电机2，一个正向转动，一个反向转动，分别通过缠绕在缠线轮21的牵引绳4，控制外环3413的上下两端，一侧收紧表现为拉力，一侧放松表现为无应力，以完成俯仰运动，通过改变直流电机转速可以控制运动的速度。

滚动：启动两个牵引电机2，一个正向转动，一个反向转动，分别通过缠绕在缠线轮21的牵引绳4，控制上球壳3421与下球壳3422，一侧收紧表现为拉力，一侧放松表现为无应力，以完成滚动运动，通过改变直流电机转速可以控制运动的速度。

偏航：启动两个牵引电机2，一个正向转动，一个反向转动，分别通过缠绕在缠线轮21的牵引绳4，控制仿生眼34的两侧，一侧收紧表现为拉力，一侧放松表现为无应力，以完成偏航运动，通过改变直流电机转速可以控制运动的速度。

圆周运动：启动齿轮牵引用直流电机32，齿轮牵引用直流电机32的电机轴带动主动齿轮321转动，主动齿轮321通过与内齿轮盘12的内啮合，使仿生眼眶33沿外导轨环11作圆周运动，通过改变齿轮牵引用直流电机32转速可以控制运动的速度。

有益效果是，本发明中的图像输入设备31的三个转动自由度之中，将最频繁应用的眼球偏航运动设置为仿生眼34最内侧的运动，该种设计方式减少了设备在该方向上的惯性矩，有效增大了设计使用寿命。本发明中的上球壳3421，下球壳3422以及转动支架3427经过几何和结构约束测算，使转动支架3427尽可能接近仿生眼34的旋转中心，该种布置显著降低了仿生眼34的转动惯量，为精准平稳的运动控制创造了有利条件。本发明中的滚动轴3411作为仿生眼34的整体实际承重轴，其与后环3414采取过盈配合装配的同时，采取平端紧定螺钉从后环3414两侧固定。后环3414相应区域进行加厚凸台设计，在不增加过多材料的情况下给承重轴提供了所需的支撑。本发明中的偏航轴3426由于在转动过程中不会承受组件的大部分重量，因此不会产生较大的径向载荷，考虑到此，其装配采取法兰而非转动摩擦较大的轴承与转动支架3427相连接，有利于偏航转动的平稳性。本发明中的仿生眼34内部垫片的运用，有效防止了在仿生眼34运动过程，尤其是偏航运动过程中，法兰的光滑表面与仿生眼34上、下外壳体内部不平整凸台表面的滑动摩擦。仿生眼34拥有俯仰、滚动、偏航三个转动自由度，搭配可延外导轨环11作圆周运动的仿生眼眶33，能够在不依靠救灾机器人本体移动或转动的情况下，实现对周围环境多角度，大范围，近乎无死角地快速侦测。仿生眼34及仿生眼眶33采取模块化设计，可以十分便利地在外导轨环11上进行替换，便于设备日常的使用及维护。该种设计也可以通过增加仿生眼34及仿生眼眶33，即采取双目的布置方式，为井下搜救工作带来更多角度的侦测。仿生眼34通过钢丝绳连接直流电机进行牵引运动，采取机电分离的设计方法，将机械结构布置在外层，电气结构布置在内层，对于井下救灾诸如煤尘、瓦斯、水汽的恶劣环境有着较强的适用性，因此该结构控制响应快速准确的同时，还可以做到较强的防干扰性，适用于矿难救灾的复杂环境。本发明整体采取手眼分离模块化设计，作为救灾机器人上一个可替换的独立模块，其可以有效避免因救灾机器人机械臂受损而造成视觉系统的机械及电气故障，保证了视觉采集的独立性与可靠性。

实施例2

本实施例是提供一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座1，框架底座1包括下底座13，下底座13上端面固定有8根立柱14，立柱14上方连接固定板15，固定板15上端面固定外导轨环11，固定板15中心有穿线孔151，下底座13上端面环形阵列有12个电机固定支架131，电机固定支架131优选为角铁，电机固定支架131上竖直固定牵引电机2，牵引电机2的输出轴位于上方，两个牵引电机2为一组控制仿生眼34的一个运动方向，两组控制仿生眼34的一种转动，12个牵引电机2分成三组，分别控制仿生眼34的一种转动模式，施力运转更为均匀稳定，缠线轮21的高度高于电机固定支架131，通孔122的上端面设有上法兰凸台61，穿线孔151的下端面设有下法兰台62，上法兰台61和下法兰台62的法兰面中心都设有法兰孔63，法兰孔63、穿线孔151和通孔122共同组成了穿线通道，上法兰台61和下法兰台62配用固定，下法兰台62的下端面与缠线轮21的轮槽高度一致，使牵引绳4不易在缠线轮21上脱离，取机电分离的设计方法，将机械结构布置在外层，电气结构布置在内层，对于井下救灾诸如煤尘、瓦斯、水汽的恶劣环境有着较强的适用性，因此该结构控制响应快速准确的同时，还可以做到较强的防干扰性，适用于矿难救灾的复杂环境，牵引电机2配设有缠线轮21，框架底座1上端面中部有穿线通道，框架底座1上端面有外导轨环11，外导轨环11内侧平行设有齿圈121，外导轨环11内侧设有内齿轮盘12，齿圈121设于内齿轮盘上12，内齿轮盘12中部设有通孔122，内齿轮盘12的选用使得齿圈121结构固定更为稳固，仿肌腱牵引控制机械眼3的移位更加流畅，齿圈121不易变形，外导轨环11上配设有仿肌腱牵引控制机械眼3，所述仿肌腱牵引控制机械眼3设有两个，外导轨环11在两侧相对设有限位部111，可以通过两个仿肌腱牵引控制机械眼3同时工作获得更大的视角和更精确的位置感知，即采取双目的布置方式，为井下搜救工作带来更多角度的侦测，限位部111的设置用于避免两个仿肌腱牵引控制机械眼3产生直接接触造成干扰以及损伤，仿肌腱牵引控制机械眼3包括仿生眼眶33，仿生眼眶33呈U型，仿生眼眶33下端面设有轨道槽333，轨道槽333与外导轨环11配用，所述仿生眼眶33包括左竖板334、右竖板335和下板336，左竖板334、右竖板335垂直固定于下板336，轨道槽333设于下板336底面，可以通过灵活选用合适的左竖板334和右竖板335以匹配多种型号尺寸的仿生眼34，仿生眼眶33内壁两侧相对各设有俯仰轴孔，俯仰轴孔内配设有俯仰轴332，两个俯仰轴332从两侧水平固定仿生眼34，仿生眼34包括眼架341，眼架341包括圆形的外环3413，外环3413一侧固定连接有半圆形的后环3414，后环3414中部设有滚动轴孔，在滚动轴孔的侧壁贯穿设有滚动轴固定孔3415，滚动轴固定孔3415内设有固定件3416，固定件3416本实施例优选为销轴，销轴可以为滚动轴3411提供足够的固定支撑，眼架341内表面后侧中部水平设有滚动轴孔，滚动轴孔内配设有滚动轴3411，滚动轴3411通过轴套配合有轴承5，仿生眼球342包括组成球体的上球壳3421和下球壳3422，仿生眼球342后端面设有滚动轴避位通道3423，滚动轴避位通道3423本实施例优选为长腰孔，仿生眼球342的上端和下端相对各设有两个滚动牵引部3424，两个滚动牵引部3424分别连接一根牵引绳4，仿生眼球342的左端和右端相对各设有两个偏航牵引部3425，两个偏航牵引部3425分别连接一根牵引绳4，上球壳3421和下球壳3422的内表面中部相对设有偏航轴3426，两个偏航轴3426从上下两个端面同轴铰接有转动支架3427，转动支架3427后端面设有沉孔，沉孔内配设有上述的轴承5，下球壳3422设有卡槽，卡槽固定图像输入设备31，图像输入设备31本实施例优选为照相机，滚动牵引部3424为仿生眼34球提供滚动力的施力点，偏航牵引部3425为仿生眼球34提供左右转动力的施力点，滚动牵引部3424和偏航牵引部3425都为沉槽，牵引绳4的一端固定于相应的沉槽，眼架341的上部和下部相对各设有两个仰俯牵引部3412，每个仰俯牵引部3412分别连接一根牵引绳4，仰俯牵引部3412优选为沉孔，牵引绳4的一端固定于沉孔，可以为仿生眼34提供俯仰动作的转动自由度，仿生眼眶33上设有牵引绳4穿线孔，用于按需改变牵引绳4的牵拉方向，仿肌腱牵引控制机械眼3前端有开口，开口处配设图像输入设备31，在仿肌腱牵引控制机械眼3上以肌腱的方式固定有牵引绳4，牵引绳4穿过穿线通道张紧连接于缠线轮21，仿肌腱牵引控制机械眼3设有齿轮牵引用直流电机32，齿轮牵引用直流电机32配设有主动齿轮321，主动齿轮321与齿圈12联动，通过外导轨环11和仿肌腱牵引控制机械眼3的配合使用，能够在实现多角度视觉信号采集的同时，满足快速响应，防干扰性强的要求，该装置通过牵引绳4的设置，实现视觉采集的独立性，能够很好地适用于矿难救灾的复杂现场环境。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，包括框架底座（1），其特征在于：所述框架底座（1）内固定有数个牵引电机（2），牵引电机（2）配设有缠线轮（21），框架底座（1）上端面中部有穿线通道，框架底座（1）上端面有外导轨环（11），外导轨环（11）内侧平行设有齿圈（121），外导轨环（11）上配设有仿肌腱牵引控制机械眼（3），仿肌腱牵引控制机械眼（3）前端有开口，开口处配设图像输入设备（31），在仿肌腱牵引控制机械眼（3）上以肌腱的方式固定有牵引绳（4），牵引绳（4）穿过穿线通道张紧连接于缠线轮（21），仿肌腱牵引控制机械眼（3）设有齿轮牵引用直流电机（32），齿轮牵引用直流电机（32）配设有主动齿轮（321），主动齿轮（321）与齿圈（12）联动。

2.根据权利要求1所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿肌腱牵引控制机械眼（3）包括仿生眼眶（33），仿生眼眶（33）呈U型，仿生眼眶（33）内壁两侧相对各设有俯仰轴孔，俯仰轴孔内配设有俯仰轴（332），两个俯仰轴（332）从两侧水平固定仿生眼（34），仿生眼眶（33）上设有牵引绳（4）穿线孔。

3.根据权利要求2所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿生眼眶（33）下端面设有轨道槽（333），轨道槽（333）与外导轨环（11）配用。

4.根据权利要求3所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿肌腱牵引控制机械眼（3）设有两个，外导轨环（11）在两侧相对设有限位部（111）。

5.根据权利要求3所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿生眼眶（33）包括左竖板（334）、右竖板（335）和下板（336），左竖板（334）、右竖板（335）垂直固定于下板（336），轨道槽（333）设于下板（336）底面。

6.根据权利要求2所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿生眼（34）包括眼架（341），眼架（341）内表面后侧中部水平设有滚动轴孔，滚动轴孔内配设有滚动轴（3411），滚动轴（3411）的另一端通过设有轴承（5）固定有仿生眼球（342），眼架（341）的上部和下部相对各设有两个仰俯牵引部（3412），每个仰俯牵引部（3412）分别连接一根牵引绳（4）。

7.根据权利要求6所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述眼架（341）包括圆形的外环（3413），外环（3413）一侧固定连接有半圆形的后环（3414），后环（3414）中部设有滚动轴孔，在滚动轴孔的侧壁贯穿设有滚动轴固定孔（3415），滚动轴固定孔（3415）内设有固定件（3416）。

8.根据权利要求6所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述仿生眼球（342）包括组成球体的上球壳（3421）和下球壳（3422），仿生眼球（342）后端面设有滚动轴避位通道（3423），仿生眼球（342）的上端和下端相对各设有两个滚动牵引部（3424），两个滚动牵引部（3424）分别连接一根牵引绳（4），仿生眼球（342）的左端和右端相对各设有两个偏航牵引部（3425），两个偏航牵引部（3425）分别连接一根牵引绳（4），上球壳（3421）和下球壳（3422）的内表面中部相对设有偏航轴（3426），两个偏航轴（3426）从上下两个端面同轴铰接有转动支架（3427），转动支架（3427）后端面设有沉孔，沉孔内配设有轴承（5），轴承（5）与滚动轴（3411）配用，下球壳（3422）设有卡槽，卡槽固定图像输入设备（31）。

9.根据权利要求1所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述外导轨环（11）内侧设有内齿轮盘（12），齿圈（121）设于内齿轮盘上（12），内齿轮盘（12）中部设有通孔（122）。

10.根据权利要求9所述的仿肌腱牵引控制救灾用机械眼视觉平台，其特征在于，所述框架底座（1）包括下底座（13），下底座（13）上端面固定有数根立柱（14），立柱（14）上方连接固定板（15），固定板（15）上端面固定外导轨环（11），固定板（15）中心有穿线孔（151），下底座（13）上端面环形阵列有12个电机固定支架（131），电机固定支架（131）上竖直固定牵引电机（2），缠线轮（21）的高度高于电机固定支架（131），通孔（122）的上端面设有上法兰凸台（61），穿线孔（151）的下端面设有下法兰台（62），上法兰台（61）和下法兰台（62）的法兰面中心都设有法兰孔（63），上法兰台（61）和下法兰台（62）配用固定，下法兰台（62）的下端面与缠线轮（21）的轮槽高度一致。

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