CN214604459U - 一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，包括二自由度云台，所述二自由度云台上固定安装有摄像机；所述二自由度云台包括有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定连接有第一自由度架，所述第一驱动电机带动所述第一自由度架转动；所述第一自度架上安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定连接有第二自由度架，所述第二驱动电机带动所述第二自由度架转动。本实用新型能够在不增加迷宫机器人上的摄像设备的前提下，保证能有效的获取更大范围内的影像。

Description

一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人

技术领域

本实用新型涉及迷宫机器人视频采集技术领域，具体涉及一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人。

背景技术

在正常的迷宫机器人比赛中，迷宫机器人在迷宫内行走，迷宫机器人需要自动运行的，自动检测墙壁、自动校正车姿、自动转弯，优先走出迷宫的一队获胜。

因此迷宫机器人需要快速获取周围的环境情况，灵活的自行转弯，以加快迷宫机器人的移动速度，但是迷宫机器人本身体型较小，若安装多个视频摄像设备来获取不同角度的视频影像，会增加迷宫机器人的体积，影响迷宫机器人的移动速度和灵活性。因此需要一种在不增加迷宫机器人上的摄像设备的前提下，保证能有效的获取更大范围内的影像。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，能在不增加迷宫机器人上的摄像设备的前提下，保证能有效的获取更大范围内的影像。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，包括二自由度云台，所述二自由度云台上固定安装有摄像机；

所述二自由度云台包括有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定连接有第一自由度架，所述第一驱动电机带动所述第一自由度架转动；

所述第一自由度架上安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机固定连接有第二自由度架，所述第二驱动电机带动所述第二自由度架转动。

进一步的，所述迷宫机器人包括迷宫机器人主体以及控制电路，所述二自由度云台包括有基座；

所述基座顶面固定安装有所述第一驱动电机，所述基座底面与所述迷宫机器人主体固定连接。

进一步的，所述第一驱动电机驱动端远离且垂直于所述基座设置，所述第二驱动电机驱动端垂直于所述第一驱动电机驱动端设置。

进一步的，所述第一自由度架为U型结构。

进一步的，所述第二自由度架为U型结构，所述第二自由度架一端与所述第二驱动电机驱动端连接，另一端与所述第一自由度架活动连接。

进一步的，所述第二自由度架上固定安装有摄像安装架，所述摄像安装架用于安装所述摄像机。

进一步的，所述控制电路包括树莓派、拓展板和电路板，树莓派分别与拓展板、摄像机和电路板电连接，所述拓展板与第一驱动电机和第二驱动电机电连接；

所述摄像机用于拍摄图像；

所述树莓派用于接收摄像数据，并给出信号反馈；

所述电路板用于接收所述树莓派给出信号反馈，并控制迷宫机器人移动；

所述拓展板依据数据处理结果控制第一驱动电机和第二驱动电机动作。

进一步的，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机为舵机。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过使用二自由度云台将摄像机安装在迷宫机器人主体上，因为二自由度云台包括第一驱动电机和第二驱动电机，且第一驱动电机和第二驱动电机电的驱动端相互垂直方向设置，可以带动摄像机在相互垂直的两个方向上转动，使摄像机与迷宫机器人主体之间存在两个自由度。因此，安装在迷宫机器人主体上的摄像机通过第一驱动电机和第二驱动电机动作，可以变换不同的拍摄角度，满足在不增加迷宫机器人上的摄像设备的前提下，摄像机能够获取周围不同角度的影像。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人的整体模块图；

图2是本实用新型的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人的二自由度云台结构的三维图；

图3是本实用新型的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人的迷宫机器人主体三维图

图中：1、基座；2、第一驱动电机；3、第二驱动电机；301、第一自由度架；4、第二自由度架；5、摄像安装架；6、迷宫机器人主体。

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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，包括如图2所示的二自由度云台，和图3所示的迷宫机器人主体6，二自由度云台固定安装在迷宫机器人主体6上，通常是安装在迷宫机器人主体6的上方或正前方，二自由度云台上安装有摄像机，二自由度云台使摄像机相对于迷宫机器人有两个自由度，带动摄像机在两个方向上同时进角度的变换，辅助摄像机获取迷宫机器人周围所有的环境情况并进行录像，摄像机将获取的视频录像传输到树莓派内，树莓派将获取的录像进行处理，并将处理后的图像传输到迷宫机器人电路板内，电路板根据录像的情况，给出反馈信号，控制迷宫机器人直走、转弯和后退等动作。

上述的二自由度云台包括第一驱动电机2和基座1，第一驱动电机2固定安装在基座1在顶面，基座1底面与迷宫机器人主体6固定连接。第一驱动电机2的驱动端远离基座1设置，同时第一驱动电机2的驱动端垂直于基座1设置。当第一驱动电机2转动时，能够带动摄像机在平行于基座1方向上转动，使摄像机获取迷宫机器人同一水平高度上的周围环境的视频影像。

第一驱动电机2的驱动端固定连接有第一自由度架301，第一驱动电机2带动第一自由度架301在平行于基座1方向上转动，第一自由度架301上固定安装有第二驱动电机3，第一驱动电机2会同时带动第二驱动电机3转动。

第二驱动电机3的驱动端与第一驱动电机2的驱动端相互垂直设置，同时，第二驱动电机3的驱动端远离第一自由度架301设置，且第二驱动电机3的驱动端固定连接有第二自由度架4，第二自由度架4上固定安装摄像机。第二驱动电机3动作时，会带动第二自由度架4动作，进而带动摄像机在一个方向上转动，使摄像机相对于第一自由度架301有一个自由度；第一驱动电机2会带动第二驱动电机3在垂直于第二驱动电机3的驱动端方向上转动，使摄像机相对于迷宫机器人有两个自由度。同时两个电机驱动端相互垂直设置，可以在两个相互垂直方向上转动。

所述第一自由度架301为杆状的U型结构，U型的第一自由度架301包覆着第二驱动电机3，且与第二驱动电机3固定安装，第二驱动电机3有三个面与第一自由度架301接触，将第二驱动电机3整体卡在U型第一自由度架301的槽内，即能将第二驱动电机3固定，同时还能减小第一自由度架301与第二驱动电机3整体的体积和重量。有效的减小二自由度云台重量，降低对迷宫机器人重心的影响。

同时包覆在第一驱动电机2外的第一自由度架301还可以用来与第一驱动电的驱动端连接。

第二自由度架4为U型的杆状结构，同时，第二自由度架4一端与第二驱动电机3的驱动端固定连接，另一端与第一自由度架301活动连接，第二驱动电机3带动第二自由度架4上的摄像机在一个方向上转动，U型的杆状结构能够方便在第二自由度架4上固定安装摄像机安装架，摄像机安装在摄像机安装架上。

所述第一驱动电机2和第二驱动电机3可为舵机，因为舵机的转动角度可以保持在驱动当中，方便控制摄像机转动的角度；同时舵机还有结构紧凑，易于安装，控制简单，大扭力，成本低，稳定性好的特点。

如图1所示的迷宫机器人整体模块图，包括树莓派、拓展板、摄像机和电路板，树莓派分别与拓展板、摄像机和电路板电连接，方便相互之间进行数据和信号的传输。

树莓派将控制信号传递给拓展版，拓展板直接与第一驱动电机2和第二驱动电机3电连接，拓展版直接控制第一驱动电机2和第二驱动电机3动作。第一驱动电机2和第二驱动电机3可以在两个方向上改变摄像机的摄影角度，以获得迷宫机器人周围更大范围的视频影像。摄像机将获取的信号传输到树莓派，树莓派给出迷宫机器人动作反馈信号，并将反馈信号传递给电路板，电路板控制迷宫机器人动作。

摄像机与树莓派之间是通过传输线进行连接，摄像机通过传输线将视频数据传输到树莓派内，树莓派将视频进行处理进行处理，在将处理后的数据传输到树莓派内，树莓派根据接收的数据给出动作反馈给电路板，电路板控制迷宫机器人直行或转弯。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

此实施例是将二自由度云台安装在迷宫机器人主体6的正上方，第一驱动电机2驱动端垂直于水平面安装，第二驱动电机3驱动端平行于水平面安装。

开启迷宫机器人，将迷宫机器人放在前方有弯的路口，开启迷宫机器人，树莓派将摄像的反馈传递给电路板，与电路板连接的摄像机开启，同时树莓派将控制信号传递给拓展版，拓展版控制第一驱动电机2和第二驱动电机3动作，摄像机开始摄像，第一驱动电机2和第二驱动电机3变换摄像机的摄影角度，并实时将录像传输到树莓派内；树莓派根据接收到的录像情况给出迷宫机器人动作的反馈，在控制迷宫机器人动作，完成转弯。

二自由度云台上的第一驱动电机2自转，带动摄像机精镜头在水平方向上旋转，使摄像机可以获取到迷宫机器人周围一个竖直角度上一圈的环境影像，第二驱动电机3转动，带动摄像机在竖直方向上转动，使摄像机可以获取迷宫机器人周围不同竖直角度上的环境影像。第二驱动电机3和第一驱动电机2共同动作，可以保证摄像机可以全方位的获取迷宫机器人周围的环境状况。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于，包括二自由度云台，所述二自由度云台上固定安装有摄像机；

所述二自由度云台包括有第一驱动电机(2)，所述第一驱动电机(2)固定连接有第一自由度架(301)，所述第一驱动电机(2)带动所述第一自由度架(301)转动；

所述第一自由度架(301)上安装有第二驱动电机(3)，所述第二驱动电机(3)固定连接有第二自由度架(4)，所述第二驱动电机(3)带动所述第二自由度架(4)转动。

2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述迷宫机器人包括迷宫机器人主体(6)以及控制电路，所述二自由度云台包括有基座(1)；

所述基座(1)顶面固定安装有所述第一驱动电机(2)，所述基座(1)底面与所述迷宫机器人主体(6)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述第一驱动电机(2)驱动端远离且垂直于所述基座(1)设置，所述第二驱动电机(3)驱动端垂直于所述第一驱动电机(2)驱动端设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述第一自由度架(301)为U型结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述第二自由度架(4)为U型结构，所述第二自由度架(4)一端与所述第二驱动电机(3)驱动端连接，另一端与所述第一自由度架(301)活动连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述第二自由度架(4)上固定安装有摄像安装架(5)，所述摄像安装架(5)用于安装所述摄像机。

7.根据权利要求2所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述控制电路包括树莓派、拓展板和电路板，树莓派分别与拓展板、摄像机和电路板电连接，所述拓展板与第一驱动电机(2)和第二驱动电机(3)电连接；

所述摄像机用于拍摄图像；

所述树莓派用于接收摄像数据，并给出信号反馈；

所述电路板用于接收所述树莓派给出信号反馈，并控制迷宫机器人移动；

所述拓展板依据数据处理结果控制第一驱动电机(2)和第二驱动电机(3)动作。

8.根据权利要求1所述的一种基于树莓派具有多角度视觉采集功能的迷宫机器人，其特征在于：所述第一驱动电机(2)和所述第二驱动电机(3)为舵机。

Images