CN208409883U - 机器人3d视觉采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种机器人3D视觉采集电路；包括DSP主控板、驱动电机、摄像头、毫米波雷达传感器和Zigbee无线通信电路；所述毫米波雷达传感器固定设置在摄像头的转动云台上；所述DSP主控板通过连接控制总线与驱动电机相连接；所述驱动电机与摄像头的转动云台相连接，所述驱动电机用于驱动摄像头转动；所述DSP主控板通过连接信号采集总线分别与摄像头和毫米波雷达传感器相连接；所述DSP主控板的通信接口通过连接Zigbee无线通信电路与上位机连接；通过毫米波雷达传感器采集周围物体的位置和运动方向，并结合摄像头拍摄的图像；采用DSP主控板连接Zigbee无线通信电路的形式，将采集的图像和周围物体的位置发送至上位机，实现机器人3D视觉图像的采集。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人视觉采集控制技术领域，特别涉及一种机器人3D视觉采集电路。
背景技术
随着机器人技术发展及其应用领域的不断拓宽，机器人对于视觉方面有了越来越高的要求，对于能实现自由移动的机器人，3D视觉能力直接决定了机器人的智能化程度，直接影响机器人的行动。然而现有的机器人视觉采集电路普遍采用红外传感器或激光测距传感器和摄像头相结合的形式来判断，但是激光测距传感器和红外传感器受环境影响较大，当出现恶劣天气或者机器人处在黑暗环境时，无法准确识别周围环境的，造成较大的视觉偏差，并且进一步对于机器人运动时或者周围出现了运动的物体，机器人需要避让时，采用红外传感器和激光测距传感器只能采集运动物体当时所处位置，不能判断运动物体的运动方向；无法促使机器人根据运动方向及时作出避让。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种机器人3D视觉采集电路，通过毫米波雷达传感器采集周围物体的位置和运动方向，并结合摄像头拍摄的图像；采用DSP主控板连接Zigbee无线通信电路的形式，将采集的图像和周围物体的位置发送至上位机，实现机器人3D视觉图像的采集。
为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种机器人3D视觉采集电路，包括DSP主控板、驱动电机、摄像头、毫米波雷达传感器和Zigbee无线通信电路；所述毫米波雷达传感器固定设置在摄像头的转动云台上；所述DSP主控板通过连接控制总线与驱动电机相连接；所述驱动电机与摄像头的转动云台相连接，所述驱动电机用于驱动摄像头转动；所述DSP主控板通过连接信号采集总线分别与摄像头和毫米波雷达传感器相连接；所述DSP主控板的通信接口通过连接Zigbee无线通信电路与上位机连接；
所述DSP主控板包括DSP主控芯片、FLASH存储器和SRAM存储器；所述DSP主控芯片的数据接口分别连接SRAM存储器的数据输入接口和FLASH存储器的数据输入接口；所述DSP主控芯片的IO接口连接Zigbee无线通信电路的输入端；所述Zigbee无线通信电路的输出端与上位机连接。
优选的，所述Zigbee无线通信电路包括PIC控制器和无线收发器；所述PIC控制器的输入端与DSP主控芯片的IO接口相连接；所述PIC控制器的输出端连接无线收发器的输入端；所述无线收发器的输出端通过连接天线与上位机通信。
进一步，所述摄像头的转动云台上设有转位分度器；所述转位分度器与DSP主控板连接，所述转位分度器用于采集摄像头云台的转动角度并将采集的转动角度信号发送至DSP主控板。
进一步，所述毫米波雷达传感器的型号为ARS408；所述毫米波雷达传感器的输出端连接AD转换器的输入端；所述AD转换器的输出端连接DSP主控芯片的信号输入管脚。
进一步，所述DSP芯片的型号为TMS320C5402，所述PIC控制器的型号为PIC18LF4620；所述DSP芯片与PIC控制器之间采用并行端口方式连接。
进一步，所述摄像头的型号为PTC06，所述摄像头通过UART串口与DSP芯片连接。
进一步，所述无线收发器的型号为CC2420；所述无线收发器的输入端通过SPI总线与PIC控制器相连接；所述无线收发器的输出端连接射频天线。
根据本实用新型实施例提供的一种机器人3D视觉采集电路，相比于现有的机器人视觉采集电路，通过毫米波雷达传感器采集周围物体的位置和运动速度，并结合摄像头拍摄的图像；采用DSP主控板连接Zigbee无线通信电路的形式，将采集的图像和周围物体的位置发送至上位机，实现机器人3D视觉图像的采集。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型实施例提供的一种机器人3D视觉采集电路的电路的电路连接结构图；
图2为本实用新型实施例提供的一种机器人3D视觉采集电路的电路的Zigbee无线通信电路的电路原理图；
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型实施例的一种机器人3D视觉采集电路，包括DSP主控板、驱动电机、摄像头、毫米波雷达传感器和Zigbee无线通信电路；毫米波雷达传感器固定设置在摄像头的转动云台上；DSP主控板通过连接控制总线与驱动电机相连接；驱动电机与摄像头的转动云台相连接，驱动电机用于驱动摄像头转动；DSP主控板通过连接信号采集总线分别与摄像头和毫米波雷达传感器相连接；DSP主控板的通信接口通过连接Zigbee无线通信电路与上位机连接。
DSP主控板包括DSP主控芯片、FLASH存储器和SRAM存储器；DSP主控芯片的数据接口分别连接SRAM存储器的数据输入接口和FLASH存储器的数据输入接口；DSP主控芯片的IO接口连接Zigbee无线通信电路的输入端；Zigbee无线通信电路的输出端与上位机连接。
进一步，摄像头的型号为PTC06，摄像头通过UART串口与DSP芯片连接。在本实施例中，DSP主控板通过Zigbee无线通信电路接收上位机发送的控制信号，DSP主控板根据接收到的控制信号控制驱动电机动作，驱动电机接收到控制信号之后，控制摄像头的转动云台进行转动，转动云台在转动过程中带动摄像头运动，摄像头拍摄对应角度的环境图像，并将所拍摄的图像信号发送至DSP主控板，由于毫米波雷达传感器固定设置在摄像头的转动云台上，因此毫米波雷达传感器对应采集摄像头对应角度的物体的位置信号；DSP主控板接收摄像头发送的图像信号和毫米雷达传感器发送的位置信号，通过DSP主控芯片对进行图像信号以及位置信号发送至FLASH存储器进行初步存储，DSP主控芯片调取存储的图像信号和位置信号，并将调取的处理后的图像信号和位置信号发送至SRAM存储器缓存，DSP主控芯片利用Zigbee无线通信电路将SRAM存储器中缓存的图像信号和位置信号发送至上位机。由上位机进行3D视觉演示。
在本实施例中，通过毫米波雷达传感器使用多普勒效应原理，测量得出不同距离的目标物体的速度。毫米波雷达传感器向所对的目标发射微波信号，然后分析反射回来的信号的频率变化，发射频率和反射回来的频率的差异，可以精确测量出目标相对于雷达的运动速度等信息。
实施例2，如图2所示，本实施例对Zigbee无线通信电路进行进一步扩展，在本实施例中Zigbee无线通信电路包括PIC控制器和无线收发器；PIC控制器的输入端与DSP主控芯片的IO接口相连接；PIC控制器的输出端连接无线收发器的输入端；无线收发器的输出端通过连接天线与上位机通信。进一步，DSP芯片的型号为TMS320C5402，PIC控制器的型号为PIC18LF4620；它具有64K字节FLASH存储器，1024K的EEPROM存储器；支持SPI通信；DSP芯片与PIC控制器之间采用并行端口方式连接。进一步，无线收发器的型号为CC2420；无线收发器的输入端通过SPI总线与PIC控制器相连接；无线收发器的输出端连接射频天线。
在本实施例中，为保证数据快速传输DSP芯片与PIC控制器之间，通过HIP1-8管脚共计8位IO口进行并行数据传输，PIC控制器与无线收发器进行SPI串口通信，PIC控制器作为SPI主器件，而无线收发器作为SPI从器件，通过CC2420实现物理层数据无线收发以及数据校验；同理，当用户通过上位机对机器人视觉采集电路，进行控制；利用上位机输入控制指令，在本实施例中，上位机可以采用PC电脑实现；用户在PC端输入摄像头转动角度的控制指令，PC将该控制指令射频天线发送至无线收发器中，无线收发器将该控制指令发送至DSP主控板中，具体为将控制指令通过PIC控制器发送至DSP芯片中，DSP芯根据该控制指令控制驱动电机，与上述实施例中的控制过程一致。
实施例3，本实施例对DSP控制摄像头转动角度进行进一步扩展；在本实施例中摄像头的转动云台上设有转位分度器；转位分度器与DSP主控板连接，转位分度器用于采集摄像头云台的转动角度并将采集的转动角度信号发送至DSP主控板；因此本实施例中上位机可以只作为接收端，对于摄像头拍摄角度的控制，可以通过DSP主控板和转为分度器相结合，自动实现，具体为开始时，DSP主控板中预设转动角度值，DSP主控板控制驱动电机，进行转动，转动平台转动时，转位分度器开始计数，计算转动平台转动的角度，并将转动平台转动的角度发送至DSP主控板，DSP主控板根据接收到的转动角度，是否与预设的转动角度值是否一致，确定是否停止转动。
需要说明的是，本实用新型中，所有实施例中DSP芯片、PIC控制器、无线收发器、毫米波雷达传感器的型号的举例，不限于上述举例，还可以为其他方式，在此不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (7)
1.一种机器人3D视觉采集电路，其特征在于，包括DSP主控板、驱动电机、摄像头、毫米波雷达传感器和Zigbee无线通信电路；所述毫米波雷达传感器固定设置在摄像头的转动云台上；所述DSP主控板通过连接控制总线与驱动电机相连接；所述驱动电机与摄像头的转动云台相连接，所述驱动电机用于驱动摄像头转动；所述DSP主控板通过连接信号采集总线分别与摄像头和毫米波雷达传感器相连接；所述DSP主控板的通信接口通过连接Zigbee无线通信电路与上位机连接；
所述DSP主控板包括DSP主控芯片、FLASH存储器和SRAM存储器；所述DSP主控芯片的数据接口分别连接SRAM存储器的数据输入接口和FLASH存储器的数据输入接口；所述DSP主控芯片的IO接口连接Zigbee无线通信电路的输入端；所述Zigbee无线通信电路的输出端与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述Zigbee无线通信电路包括PIC控制器和无线收发器；所述PIC控制器的输入端与DSP主控芯片的IO接口相连接；所述PIC控制器的输出端连接无线收发器的输入端；所述无线收发器的输出端通过连接天线与上位机通信。
3.根据权利要求2所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述摄像头的转动云台上设有转位分度器；所述转位分度器与DSP主控板连接，所述转位分度器用于采集摄像头云台的转动角度并将采集的转动角度信号发送至DSP主控板。
4.根据权利要求2所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述毫米波雷达传感器的型号为ARS408；所述毫米波雷达传感器的输出端连接AD转换器的输入端；所述AD转换器的输出端连接DSP主控芯片的信号输入管脚。
5.根据权利要求2所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述DSP芯片的型号为TMS320C5402，所述PIC控制器的型号为PIC18LF4620；所述DSP芯片与PIC控制器之间采用并行端口方式连接。
6.根据权利要求2所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述摄像头的型号为PTC06，所述摄像头通过UART串口与DSP芯片连接。
7.根据权利要求2所述的机器人3D视觉采集电路，其特征在于，所述无线收发器的型号为CC2420；所述无线收发器的输入端通过SPI总线与PIC控制器相连接；所述无线收发器的输出端连接射频天线。
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