CN203171627U - 基于四自由度自动识别的机器人头部结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于四自由度自动识别的机器人头部结构。本实用新型包括回转装置、俯仰装置和控制系统。俯仰装置包括第一角度传感器、摄像头、上下挡片、上下限位保护器、上下控制电机、上下从动齿轮、上下主动齿轮;当上下挡片碰到上下限位保护器时,头部达到极限位置,停止俯仰动作;回转装置包括左右限位保护器、左右控制电机、左右挡片、左右主动齿轮、左右从动齿轮、第二角度传感器;当左右挡片碰到左右限位保护器时,头部达到极限位置,停止回转动作;控制系统以S3C6410芯片为主、CAM_2.0芯片为辅,控制回转装置、俯仰装置。本实用新型扩大了视觉活动和搜索范围,结构简单,闭环控制更稳定,成本降低,易于批量制造。
Description
技术领域
本实用新型属于机械工程技术领域,尤其涉及一种基于四自由度自动识别的机器人头部结构。该结构能提高头部视觉搜索范围及其稳定性,并实现自动识别功能。
背景技术
随着电子计算机科学(包括大规模集成电路、应用软件、计算方法)、图像处理、充电技术,模式识别技术与理论的迅速发展,机器视觉的实际研究与应用日益得到重视,并不断地在许多领域取得初步性的结果。其中视觉系统在机器人上的应用更是增加。
现有的机器人视觉装置在结构上各有各样,且随着使用功能的不同而结构有所不同。但是总的来说存在以下三方面的不足:一是视觉装置的通用性不够,普及难度较大;二是机械结构通常较复杂,体积庞大;三是功能不全,应用十分不便。设计一种功能全面,可靠性高,易于批量制造的机器人视觉头部结构,可得到广泛的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足,提供一种基于四自由度自动识别的机器人头部结构。
本实用新型包括俯仰装置、回转装置和控制系统。
俯仰装置包括第一角度传感器、摄像头、上下挡片、上下限位保护器、上下控制电机、上下从动齿轮、上下主动齿轮;
上下从动齿轮为半齿轮,其齿轮截面上固定有横轴,横轴的两端分别与第一长支架、第二长支架的上端相连接,第一长支架、第二长支架的下端垂直固定在头部底盘的上表面;摄像头固定安装在上下从动齿轮截面上;第一角度传感器固定设置在摄像头一侧;两块上下挡片对称安装在上下主动齿轮表面,两块上下挡片所在的直线与上下主动齿轮轴心所形成的夹角为30度;两个上下限位保护器分别安装在第一短支架和第二短支架上端,第一短支架和第二短支架下端垂直固定在头部底盘的上表面;上下控制电机通过转轴固定在头部底盘的上表面,上下控制电机的输出轴与上下主动齿轮相连接,上下主动齿轮与上下从动齿轮啮合;
所述的回转装置包括左右限位保护器、左右控制电机、左右挡片、左右主动齿轮、左右从动齿轮、第二角度传感器;
左右控制电机设置在头部底盘的上表面,其输出轴穿过头部底盘的通孔,与左右主动齿轮相连接,左右从动齿轮通过转轴固定在头部底盘的下表面和圆盘上表面之间,左右从动齿轮和左右主动齿轮相啮合;两块左右挡片对称安装在圆盘1上表面,两块上下挡片所在的直线与圆盘圆心所形成的夹角为90度;第二角度传感器设置在圆盘下表面,与左右从动齿轮同轴固定;两个左右限位保护器对称安装在头部底盘下表面,两个左右限位保护器所在的直线与头部底盘圆心所形成的夹角为50度。
控制系统包括S3C6410芯片、CAM_2.0芯片、第一电阻RM1、第二电阻RM2、第三电阻RM3、第四电阻RM4、第五电阻RM5、第六电阻RM6、第七电阻RM7、第八电阻RM8、第九电阻RM9、第十电阻RM10、第十一电阻RM11、第十二电阻RM12、第十三电阻RM13、第十四电阻RM14、第十五电阻RM15、第十六电阻RM16;
S3C6410芯片的GPN9脚、GPA2脚、GPA1脚、GPK0脚分别与四个限位保护器相连接,该四个限位保护器中两个为左右限位保护器,两个为上下限位保护器;GPB0脚、GPB1脚同时与左右控制电机相连接,GPB2脚、GPB3脚同时与上下控制电机相连接;X_ADC_AIN0脚与第一角度传感器相连接,X_ADC_AIN3脚与第二角度传感器相连接;GPB5脚通过电阻RM1与芯片CAM_2.0上的2脚CAM_SCL相连,GPF3直接与芯片CAM_2.0上的4脚CAMRSTn相连,GPF1通过电阻RM2与芯片CAM_2.0上的6脚LCAMHREF连接,GPF0通过电阻RM3与芯片CAM_2.0上的8脚LCAMCLK相连,GPF11通过电阻RM4与芯片CAM_2.0上的10脚CAMDATA6相连,GPF9通过电阻RM5与芯片CAM_2.0上的12脚CAMDATA4相连,GPF7通过电阻RM6与芯片CAM_2.0上的14脚CAMDATA2相连,GPF5通过电阻RM7与芯片CAM_2.0上的16脚CAMDATA0相连,GPB6通过电阻RM8与芯片CAM_2.0上的1脚CAM_SDA相连,GPK2通过电阻RM9与芯片CAM_2.0上的3脚CAM_IO相连,GPF2通过电阻RM11与芯片CAM_2.0上的5脚LCAMPCLK连接,GPF4通过电阻RM12与芯片CAM_2.0上的7脚LCAMVSYNC相连,GPF12通过电阻RM13与芯片CAM_2.0上的9脚CAMDATA7相连,GPF10通过电阻RM14与芯片CAM_2.0上的11脚CAMDATA5相连,GPF8通过电阻RM15与芯片CAM_2.0上的13脚CAMDATA3相连,GPF6通过电阻RM16与芯片CAM_2.0上的15脚CAMDATA1相连。
本实用新型控制过程如下:
本实用新型俯仰旋转的范围是-55°<α<+55°,水平面内回转的角度是-110°<β<+110°;第一角度传感器通过AD转换得到头部相对水平面角度 ,动作时间,作为控制系统的输入参数;第二角度传感器通过AD转换得到头部相对铅垂面角度,动作时间,作为控制系统的输入参数;四个限位保护器做位置保护;摄像头获取环境信息判断前方是否有障碍物。
控制系统根据输入参数及限位保护器、摄像头的信息,对左右控制电机和上下控制电机下一步运动作出判断,从而驱动左右从动齿轮和上下从动齿轮运动,带动头部视觉移动;与此同时,第一角度传感器和第二角度传感器记录角度信息、,限位保护器记录极限位置信息,摄像头记录环境信息,为控制系统提供有效信息,形成闭环控制。
本实用新型有益效果如下:
本实用新型利用角度传感器记录角度信息,限位保护器记录极限位置信息,摄像头记录环境信息,为控制系统提供有效参数,形成闭环控制,从而稳定可靠的完成头部视觉装置在水平面内回转扫视、铅垂面内俯仰旋转搜索功能。在扩大头部视觉装置搜索范围的同时,进行自动图像识别,且结构简单,易于形成批量需求和制造,降低制造成本,可得到广泛的应用。
附图说明
图1本实用新型头部结构主视图。
图2本实用新型头部结构左视图。
图3本实用新型俯仰装置结构图。
图4本实用新型回转装置结构图。
图5本实用新型控制系统示意图。
图6本实用新型控制系统部分控制电路图。
图7本实用新型控制系统部分控制电路图。
图中,圆盘1、头部底盘2、左右限位保护器3、第一长支架4、第一角度传感器5、摄像头6、第二长支架7、上下挡片8、上下限位保护器9、上下控制电机10、第一短支架11、左右控制电机12、左右挡片13、左右主动齿轮14、左右从动齿轮15、第二角度传感器16、上下从动齿轮17、上下主动齿轮18、第二短支架19。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示,基于四自由度自动识别的机器人头部结构,包括俯仰装置、回转装置和控制系统。
俯仰装置包括第一角度传感器5、摄像头6、上下挡片8、上下限位保护器9、上下控制电机10、上下从动齿轮17、上下主动齿轮18。
上下从动齿轮17为半齿轮,其齿轮截面上固定有横轴,横轴的两端分别与第一长支架4、第二长支架7的上端相连接,第一长支架4、第二长支架7的下端垂直固定在头部底盘2的上表面;摄像头6固定安装在上下从动齿轮17截面上;第一角度传感器5固定设置在摄像头6一侧;两块上下挡片8对称安装在上下主动齿轮18表面,两块上下挡片8所在的直线与上下主动齿轮18轴心所形成的夹角为30度;两个上下限位保护器9分别安装在第一短支架11和第二短支架19上端,第一短支架11和第二短支架19下端垂直固定在头部底盘2的上表面;上下控制电机10通过转轴固定在头部底盘2的上表面,上下控制电机10的输出轴与上下主动齿轮18相连接,上下主动齿轮18与上下从动齿轮17啮合。
回转装置包括左右限位保护器3、左右控制电机12、左右挡片13、左右主动齿轮14、左右从动齿轮15、第二角度传感器16。
左右控制电机12设置在头部底盘2的上表面,其输出轴穿过头部底盘2的通孔,与左右主动齿轮14相连接,左右从动齿轮15通过转轴固定在头部底盘2的下表面和圆盘1上表面之间,左右从动齿轮15和左右主动齿轮14相啮合;两块左右挡片13对称安装在圆盘1上表面,两块上下挡片8所在的直线与圆盘1圆心所形成的夹角为90度;第二角度传感器16设置在圆盘1下表面,与左右从动齿轮15同轴固定;两个左右限位保护器3对称安装在头部底盘2下表面,两个左右限位保护器3所在的直线与头部底盘2圆心所形成的夹角为50度。
如图7、图8所以,控制系统安装在头部底盘上表面,包括S3C6410芯片、CAM_2.0芯片、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16。
S3C6410芯片的GPN9脚、GPA2脚、GPA1脚、GPK0脚分别与四个限位保护器相连接,该四个限位保护器中两个为左右限位保护器,两个为上下限位保护器;GPB0脚、GPB1脚同时与左右控制电机相连接,GPB2脚、GPB3脚同时与上下控制电机相连接;X_ADC_AIN0脚与第一角度传感器相连接,X_ADC_AIN3脚与第二角度传感器相连接;GPB5脚通过电阻RM1与芯片CAM_2.0上的2脚CAM_SCL相连,GPF3直接与芯片CAM_2.0上的4脚CAMRSTn相连,GPF1通过电阻RM2与芯片CAM_2.0上的6脚LCAMHREF连接,GPF0通过电阻RM3与芯片CAM_2.0上的8脚LCAMCLK相连,GPF11通过电阻RM4与芯片CAM_2.0上的10脚CAMDATA6相连,GPF9通过电阻RM5与芯片CAM_2.0上的12脚CAMDATA4相连,GPF7通过电阻RM6与芯片CAM_2.0上的14脚CAMDATA2相连,GPF5通过电阻RM7与芯片CAM_2.0上的16脚CAMDATA0相连,GPB6通过电阻RM8与芯片CAM_2.0上的1脚CAM_SDA相连,GPK2通过电阻RM9与芯片CAM_2.0上的3脚CAM_IO相连,GPF2通过电阻RM11与芯片CAM_2.0上的5脚LCAMPCLK连接,GPF4通过电阻RM12与芯片CAM_2.0上的7脚LCAMVSYNC相连,GPF12通过电阻RM13与芯片CAM_2.0上的9脚CAMDATA7相连,GPF10通过电阻RM14与芯片CAM_2.0上的11脚CAMDATA5相连,GPF8通过电阻RM15与芯片CAM_2.0上的13脚CAMDATA3相连,GPF6通过电阻RM16与芯片CAM_2.0上的15脚CAMDATA1相连。
如图6所示,本实用新型控制过程如下:
本实用新型俯仰旋转的范围是-55°<α<+55°,水平面内回转的角度是-110°<β<+110°;第一角度传感器通过AD转换得到头部相对水平面角度,动作时间,作为控制系统的输入参数;第二角度传感器通过AD转换得到头部相对铅垂面角度,动作时间,作为控制系统的输入参数;四个限位保护器做位置保护;摄像头获取环境信息判断前方是否有障碍物。
Claims (2)
1. 基于四自由度自动识别的机器人头部结构,包括俯仰装置、回转装置和控制系统;其特征在于:
俯仰装置包括第一角度传感器、摄像头、上下挡片、上下限位保护器、上下控制电机、上下从动齿轮、上下主动齿轮;
上下从动齿轮为半齿轮,其齿轮截面上固定有横轴,横轴的两端分别与第一长支架、第二长支架的上端相连接,第一长支架、第二长支架的下端垂直固定在头部底盘的上表面;摄像头固定安装在上下从动齿轮截面上;第一角度传感器固定设置在摄像头一侧;两块上下挡片对称安装在上下主动齿轮表面,两块上下挡片所在的直线与上下主动齿轮轴心所形成的夹角为30度;两个上下限位保护器分别安装在第一短支架和第二短支架上端,第一短支架和第二短支架下端垂直固定在头部底盘的上表面;上下控制电机通过转轴固定在头部底盘的上表面,上下控制电机的输出轴与上下主动齿轮相连接,上下主动齿轮与上下从动齿轮啮合;
所述的回转装置包括左右限位保护器、左右控制电机、左右挡片、左右主动齿轮、左右从动齿轮、第二角度传感器;
左右控制电机设置在头部底盘的上表面,其输出轴穿过头部底盘的通孔,与左右主动齿轮相连接,左右从动齿轮通过转轴固定在头部底盘的下表面和圆盘上表面之间,左右从动齿轮和左右主动齿轮相啮合;两块左右挡片对称安装在圆盘1上表面,两块上下挡片所在的直线与圆盘圆心所形成的夹角为90度;第二角度传感器设置在圆盘下表面,与左右从动齿轮同轴固定;两个左右限位保护器对称安装在头部底盘下表面,两个左右限位保护器所在的直线与头部底盘圆心所形成的夹角为50度。
2.如权利要求1所述的基于四自由度自动识别的机器人头部结构,其特征在于:
控制系统包括S3C6410芯片、CAM_2.0芯片、第一电阻RM1、第二电阻RM2、第三电阻RM3、第四电阻RM4、第五电阻RM5、第六电阻RM6、第七电阻RM7、第八电阻RM8、第九电阻RM9、第十电阻RM10、第十一电阻RM11、第十二电阻RM12、第十三电阻RM13、第十四电阻RM14、第十五电阻RM15、第十六电阻RM16;
S3C6410芯片的GPN9脚、GPA2脚、GPA1脚、GPK0脚分别与四个限位保护器相连接,该四个限位保护器中两个为左右限位保护器,两个为上下限位保护器;GPB0脚、GPB1脚同时与左右控制电机相连接,GPB2脚、GPB3脚同时与上下控制电机相连接;X_ADC_AIN0脚与第一角度传感器相连接,X_ADC_AIN3脚与第二角度传感器相连接;GPB5脚通过电阻RM1与芯片CAM_2.0上的2脚CAM_SCL相连,GPF3直接与芯片CAM_2.0上的4脚CAMRSTn相连,GPF1通过电阻RM2与芯片CAM_2.0上的6脚LCAMHREF连接,GPF0通过电阻RM3与芯片CAM_2.0上的8脚LCAMCLK相连,GPF11通过电阻RM4与芯片CAM_2.0上的10脚CAMDATA6相连,GPF9通过电阻RM5与芯片CAM_2.0上的12脚CAMDATA4相连,GPF7通过电阻RM6与芯片CAM_2.0上的14脚CAMDATA2相连,GPF5通过电阻RM7与芯片CAM_2.0上的16脚CAMDATA0相连,GPB6通过电阻RM8与芯片CAM_2.0上的1脚CAM_SDA相连,GPK2通过电阻RM9与芯片CAM_2.0上的3脚CAM_IO相连,GPF2通过电阻RM11与芯片CAM_2.0上的5脚LCAMPCLK连接,GPF4通过电阻RM12与芯片CAM_2.0上的7脚LCAMVSYNC相连,GPF12通过电阻RM13与芯片CAM_2.0上的9脚CAMDATA7相连,GPF10通过电阻RM14与芯片CAM_2.0上的11脚CAMDATA5相连,GPF8通过电阻RM15与芯片CAM_2.0上的13脚CAMDATA3相连,GPF6通过电阻RM16与芯片CAM_2.0上的15脚CAMDATA1相连。
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CN 201320063235 Withdrawn - After Issue CN203171627U (zh) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 基于四自由度自动识别的机器人头部结构 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103128739A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-06-05 | 浙江大学 | 一种基于四自由度自动识别的机器人头部结构 |
CN108748177A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 华强方特(深圳)科技有限公司 | 一种仿真机器人 |
CN112276962A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-29 | 惠州华阳通用电子有限公司 | 一种车载机器人可拆卸传动装置 |
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- 2013-01-31 CN CN 201320063235 patent/CN203171627U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
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