CN208697487U - 一种机器人升降式摄像头组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人升降式摄像头组件，包括多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括用于与机械人主体连接的旋转摆动机构、用于与摄像头连接的摄像头云台以及可伸缩式机械臂，所述可伸缩式机械臂包括主臂壳体和滑动插装在主臂壳体内的副臂壳体，主臂壳体上安装有用于驱动副臂壳体伸缩的驱动伸缩机构；所述旋转摆动机构通过第一扩展接口组件与机械人主体连接，所述摄像头云台通过第二扩展接口组件与摄像头连接。本实用新型在机器人主体的扩展接口组件基础上增加了可升降式拍摄云台，以及标准化的接口，可以同时支持多路摄像头，且实现了更多视角、更多自由度以及更大范围的实时摄影摄像，以满足新型的业务需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及扩展组件技术领域，具体为一种机器人升降式摄像头组件。
背景技术
现有机器人的摄像组件多数直接安装机器人的头部或机器人主体上。摄像头的拍摄范围、角度、自由度受到机器人的活动范围、运动速度、运动方式等各种物理特性的约束。
机器人的传感器中，摄像头非常多。SLAM依靠激光、深度摄像头采用双目摄像头和结构光，但是与使用者，包括本地使用者和遥控使用者来说，控制一个或若干个摄像头的拍摄参数可以获得更多的信息。此类业务非常多，例如视频监控和视频对话，需要用到本地的一个摄像头；大型远程会议，也需要一个摄像头。这些摄像头多数是固定的，或者有左右选择和上下仰角的云台，配合人脸识别和声源定位，可以实现相对智能化的摄像头组件。机器人大多数也具备一个摄像头，但是这些摄像头往往直接嵌入在计算机本体上，有自己固定的位置。换而言之，这些摄像头都像人眼一样和头部位置是固定。如果要查看床底，人需要低头去看。机器人也是如此，而要查看一些比较刁钻的位置，则有各种物理位置上的限制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种机器人升降式摄像头组件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种机器人升降式摄像头组件，包括多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括用于与机械人主体连接的旋转摆动机构、用于与摄像头连接的摄像头云台以及可伸缩式机械臂，所述可伸缩式机械臂包括主臂壳体和滑动插装在主臂壳体内的副臂壳体，主臂壳体的端部延伸有与旋转摆动机构连接的主臂座板，副臂壳体的端部延伸有与摄像头云台连接的副臂座板，主臂壳体上安装有用于驱动副臂壳体伸缩的驱动伸缩机构；所述旋转摆动机构通过第一扩展接口组件与机械人主体连接，所述摄像头云台通过第二扩展接口组件与摄像头连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述驱动伸缩机构包括伸缩驱动电机、伸缩传动丝杠以及螺母座，所述主臂壳体内部转动安装有伸缩传动丝杠，主臂壳体端部外壁安装有伸缩驱动电机，伸缩驱动电机的输出端通过齿轮组件与伸缩传动丝杠端部驱动连接，伸缩传动丝杠上通过螺纹套装有螺母座，螺母座沿着主臂壳体轴向滑动设置在主臂壳体内部，且螺母座与副臂壳体端部固定连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述旋转摆动机构包括第一座板，第一座板上延伸有第一摆动耳板，第一摆动耳板通过转动轴与主臂壳体的主臂座板转动连接，第一摆动耳板上安装有用于驱动主臂壳体相对第一座板摆动的第一摆动驱动装置。
作为本实用新型进一步的方案：所述第一摆动驱动装置包括安装在第一摆动耳板上的第一摆动电机，所述主臂座板上设置有第一齿圈，第一齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第一摆动电机的输出端通过第一齿轮与第一齿圈啮合传动。
作为本实用新型进一步的方案：所述第一扩展接口组件包括安装在机器人主体上的第一母接口和第一公接口，第一公接口通过第一回转支承与第一座板转动连接，所述第一回转支承包括与第一公接口固定的回转外圈以及与第一座板固定的回转内圈，第一座板上安装有第一旋转电机，第一旋转电机的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第一旋转电机的转动轴线与第一摆动电机的转动轴线相垂直。
作为本实用新型进一步的方案：所述摄像头云台包括第二座板，第二座板上延伸有第二摆动耳板，第二摆动耳板通过转动轴与副臂壳体的副臂座板转动连接，第二摆动耳板上安装有用于驱动副臂壳体相对第二座板摆动的第二摆动驱动装置。
作为本实用新型进一步的方案：所述第二摆动驱动装置包括安装在第二摆动耳板上的第二摆动电机，所述副臂座板上设置有第二齿圈，第二齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第二摆动电机的输出端通过第二齿轮与第二齿圈啮合传动。
作为本实用新型进一步的方案：所述第二扩展接口组件包括安装在摄像头底部的第二母接口和第二公接口，第二公接口通过第二回转支承与第二座板转动连接，所述第二回转支承包括与第二公接口固定的回转外圈以及与第二座板固定的回转内圈，第二座板上安装有第二旋转电机，第二旋转电机的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第二旋转电机的转动轴线与第二摆动电机的转动轴线相垂直。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型主要由旋转摆动机构、用摄像头云台以及可伸缩式机械臂组成，结构布置合理，能够实现更多视角、更多自由度以及更大范围的实时摄影摄像，以满足新型的业务需求；摄像头云台通过第二扩展接口组件与摄像头连接，当摄像头模块受到损坏，比如磕碰或者爆炸等原因，还可以立即进行更换，继续工作。
附图说明
图1为一种机器人升降式摄像头组件与机器人主体连接的结构示意图；
图2为一种机器人升降式摄像头组件的结构示意图；
图3为一种机器人升降式摄像头组件中可伸缩式机械臂的结构示意图。
图中：100-机械人主体，1-可伸缩式机械臂，11-主臂壳体，111-主臂座板， 12-副臂壳体，121-副臂座板，13-伸缩传动丝杠，14-螺母座，15-伸缩驱动电机， 16-齿轮组件，2-旋转摆动机构，21-第一座板，22-第一摆动耳板，23-第一旋转电机，24-第一摆动电机，3-摄像头云台，31-第二座板，32-，33-第二旋转电机， 34-第二摆动电机，4-摄像头，41-第二母接口，5-第一公接口，6-第一母接口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～3，本实用新型提供一种技术方案：一种机器人升降式摄像头组件，包括多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括用于与机械人主体100 连接的旋转摆动机构2、用于与摄像头4连接的摄像头云台3以及可伸缩式机械臂1，所述可伸缩式机械臂1包括主臂壳体11和滑动插装在主臂壳体11内的副臂壳体12，主臂壳体11的端部延伸有与旋转摆动机构2连接的主臂座板111，副臂壳体12的端部延伸有与摄像头云台3连接的副臂座板121，主臂壳体11上安装有用于驱动副臂壳体12伸缩的驱动伸缩机构；所述旋转摆动机构2通过第一扩展接口组件与机械人主体100连接，所述摄像头云台3通过第二扩展接口组件与摄像头4连接。
其中，第一扩展接口组件和第二扩展接口组件可采用标准化接口，这样当摄像头4受到损坏，比如磕碰或者爆炸等原因，还可以立即进行更换，继续工作。
所述驱动伸缩机构包括伸缩驱动电机15、伸缩传动丝杠13以及螺母座14，所述主臂壳体11内部转动安装有伸缩传动丝杠13，主臂壳体11端部外壁安装有伸缩驱动电机15，伸缩驱动电机15的输出端通过齿轮组件16与伸缩传动丝杠13端部驱动连接，伸缩传动丝杠13上通过螺纹套装有螺母座14，螺母座14 沿着主臂壳体11轴向滑动设置在主臂壳体11内部，且螺母座14与副臂壳体12 端部固定连接。通过伸缩驱动电机15的正转或反转，即可实现副臂壳体12的伸长或收缩。
所述旋转摆动机构2包括第一座板21，第一座板21上延伸有第一摆动耳板 22，第一摆动耳板22通过转动轴与主臂壳体11的主臂座板111转动连接，第一摆动耳板22上安装有用于驱动主臂壳体11相对第一座板21摆动的第一摆动驱动装置。
所述第一摆动驱动装置包括安装在第一摆动耳板22上的第一摆动电机24，所述主臂座板111上设置有第一齿圈，第一齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第一摆动电机24的输出端通过第一齿轮与第一齿圈啮合传动。通过第一摆动电机24的转动，即可实现驱动主臂壳体11相对机械人主体100的摆动。
所述第一扩展接口组件包括安装在机械人主体100上的第一母接口6和第一公接口5，第一公接口5通过第一回转支承与第一座板21转动连接，所述第一回转支承包括与第一公接口5固定的回转外圈以及与第一座板21固定的回转内圈，第一座板21上安装有第一旋转电机23，第一旋转电机23的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第一旋转电机23的转动轴线与第一摆动电机24的转动轴线相垂直。通过第一旋转电机23的转动，即可实现主臂壳体11相对机械人主体100的旋转。
所述摄像头云台3包括第二座板31，第二座板31上延伸有第二摆动耳板32，第二摆动耳板32通过转动轴与副臂壳体12的副臂座板121转动连接，第二摆动耳板32上安装有用于驱动副臂壳体12相对第二座板31摆动的第二摆动驱动装置。
所述第二摆动驱动装置包括安装在第二摆动耳板32上的第二摆动电机34，所述副臂座板121上设置有第二齿圈，第二齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第二摆动电机34的输出端通过第二齿轮与第二齿圈啮合传动。通过第二摆动电机24的转动，即可实现驱动摄像头4相对副臂壳体12的摆动，即调整摄像头4的倾角。
所述第二扩展接口组件包括安装在摄像头4底部的第二母接口41和第二公接口，第二公接口通过第二回转支承与第二座板31转动连接，所述第二回转支承包括与第二公接口固定的回转外圈以及与第二座板固定的回转内圈，第二座板 31上安装有第二旋转电机33，第二旋转电机33的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第二旋转电机33的转动轴线与第二摆动电机34的转动轴线相垂直。通过第二旋转电机33的转动，即可实现摄像头4相对副臂壳体 12的旋转，即调整摄像头4的旋转角度。
本实用新型设计了一种类似于蜗牛触角的升降式摄像头组件。蜗牛的触角有两个，其位置独立自身躯干，所以触角的活动范围非常大，也就是说它的自由度比较大。所以本实用新型以仿生学的方式提供了本设计：一种增加了多个自由度的升降式摄像头组件，该组件可以是多自由度机械臂的一部分。在其设计上，可采用标准化接口，这样当摄像头模块受到损坏，比如磕碰或者爆炸等原因，还可以立即进行更换继续工作。
本实用新型在机器人主体的扩展接口组件基础上增加了可升降式拍摄云台，以及标准化的接口，可以同时支持多路摄像头(如双摄像头)，且实现了更多视角、更多自由度，更大范围的实时摄影摄像，以满足新型的业务需求，如VR直播、VR/3D建模、全景拍摄、全景直播、排爆、侦察等。
本实用新型目的在于定义一种多自由度摄像头组合，可以通过标准化接口安装在机器人扩展接口上，形成多个拍摄视角、更大拍摄范围的摄像头组合。用于各类新型视频业务。1)该设计需要机器人主体提供扩展接口，该接口提供了所需的机械结构和电气信号；2)通过该接口增加一个多自由度机械臂，可以是两自由度，如旋转伺服电机和基于螺杆的伸缩杆，也可以增加到六自由度；3)该机械臂上增加一个两自由度云台，以实现摄像头的倾角和旋转角度调整；4)机器人扩展接口可以仅仅提供电源和地，摄像头通过无线方式将视频信号发送到机器人本体或局域网中进行处理；5)机器人扩展接口也可以通过USB或者PoE等标准接口以有线方式收集到机器人本体进行处理；6)机器人本体可以自主控制，或者使用者通过网络远程遥控该组件的自由度和拍摄参数。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种机器人升降式摄像头组件，包括多自由度机械臂，其特征在于：所述多自由度机械臂包括用于与机械人主体(100)连接的旋转摆动机构(2)、用于与摄像头(4)连接的摄像头云台(3)以及可伸缩式机械臂(1)，所述可伸缩式机械臂(1)包括主臂壳体(11)和滑动插装在主臂壳体(11)内的副臂壳体(12)，主臂壳体(11)的端部延伸有与旋转摆动机构(2)连接的主臂座板(111)，副臂壳体(12)的端部延伸有与摄像头云台(3)连接的副臂座板(121)，主臂壳体(11)上安装有用于驱动副臂壳体(12)伸缩的驱动伸缩机构；所述旋转摆动机构(2)通过第一扩展接口组件与机械人主体(100)连接，所述摄像头云台(3)通过第二扩展接口组件与摄像头(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述驱动伸缩机构包括伸缩驱动电机(15)、伸缩传动丝杠(13)以及螺母座(14)，所述主臂壳体(11)内部转动安装有伸缩传动丝杠(13)，主臂壳体(11)端部外壁安装有伸缩驱动电机(15)，伸缩驱动电机(15)的输出端通过齿轮组件(16)与伸缩传动丝杠(13)端部驱动连接，伸缩传动丝杠(13)上通过螺纹套装有螺母座(14)，螺母座(14)沿着主臂壳体(11)轴向滑动设置在主臂壳体(11)内部，且螺母座(14)与副臂壳体(12)端部固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述旋转摆动机构(2)包括第一座板(21)，第一座板(21)上延伸有第一摆动耳板(22)，第一摆动耳板(22)通过转动轴与主臂壳体(11)的主臂座板(111)转动连接，第一摆动耳板(22)上安装有用于驱动主臂壳体(11)相对第一座板(21)摆动的第一摆动驱动装置。
4.根据权利要求3所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述第一摆动驱动装置包括安装在第一摆动耳板(22)上的第一摆动电机(24)，所述主臂座板(111)上设置有第一齿圈，第一齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第一摆动电机(24)的输出端通过第一齿轮与第一齿圈啮合传动。
5.根据权利要求3所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述第一扩展接口组件包括安装在机械人主体(100)上的第一母接口(6)和第一公接口(5)，第一公接口(5)通过第一回转支承与第一座板(21)转动连接，所述第一回转支承包括与第一公接口(5)固定的回转外圈以及与第一座板(21) 固定的回转内圈，第一座板(21)上安装有第一旋转电机(23)，第一旋转电机(23)的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第一旋转电机(23)的转动轴线与第一摆动电机(24)的转动轴线相垂直。
6.根据权利要求1所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述摄像头云台(3)包括第二座板(31)，第二座板(31)上延伸有第二摆动耳板(32)，第二摆动耳板(32)通过转动轴与副臂壳体(12)的副臂座板(121)转动连接，第二摆动耳板(32)上安装有用于驱动副臂壳体(12)相对第二座板(31)摆动的第二摆动驱动装置。
7.根据权利要求6所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述第二摆动驱动装置包括安装在第二摆动耳板(32)上的第二摆动电机(34)，所述副臂座板(121)上设置有第二齿圈，第二齿圈的圆心轴线位于转动轴的中心轴线上，第二摆动电机(34)的输出端通过第二齿轮与第二齿圈啮合传动。
8.根据权利要求6所述的一种机器人升降式摄像头组件，其特征在于：所述第二扩展接口组件包括安装在摄像头(4)底部的第二母接口(41)和第二公接口，第二公接口通过第二回转支承与第二座板(31)转动连接，所述第二回转支承包括与第二公接口固定的回转外圈以及与第二座板固定的回转内圈，第二座板(31)上安装有第二旋转电机(33)，第二旋转电机(33)的输出端通过齿轮与回转外圈的圆周外壁的齿圈啮合传动，第二旋转电机(33)的转动轴线与第二摆动电机(34)的转动轴线相垂直。
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