机器人云台转向装置的制作方法

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种用于变电站智能巡检小车机器人的云台转向装置。

背景技术：

目前应用于变电站智能巡检的小车机器人中，常用的云台转向装置主要基于云台旋转电机来控制。需要拍照和/或录像时，会先停下小车机器人底盘，然后转动云台进行拍照和/或录像；或者为了提高效率，小车机器人底盘边运动，边转动云台进行拍照和/或录像。

小车机器人底盘边运动边拍照和/或录像时，传统的控制方案无法在小车底盘转向过程中很好的锁定同一方向拍照和/或录像，即在底盘转向的全过程中较难实现小车机器人云台上相机瞄准被拍摄物的方向，从而导致相机部分信息可能重叠或者丢失等现象，使得视频处理及提取信息过程变复杂，监控电力设备效果变差。

中国专利201621372464.6公开了一种巡检机器人云台，该云台装置包括云台壳体、俯仰电机安装座、俯仰电机、第二谐波减速器、旋转电机骨架、旋转电机、第一谐波减速器，所述旋转电机、第一谐波减速器分别安装在所述旋转电机骨架上，所述旋转电机输出轴与所述第一谐波减速器连接，所述俯仰电机安装座的底部与位于其下方的第一谐波减速器的输出轴连接，所述俯仰电机、第二谐波减速器安装在所述俯仰电机安装座上，所述俯仰电机的输出轴与所述第二谐波减速器连接，所述第二谐波减速器的输出轴与所述云台壳体连接，所述云台壳体可转动地安装在俯仰电机安装座上。该云台装置虽然可以实现旋转及俯仰动作，但是，使用该云台装置的小车机器人无法在小车底盘转向过程中很好的锁定同一方向拍照和/或录像，从而导致相机部分信息可能重叠或者丢失等现象。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种机器人云台转向装置，使得在小车机器人运动过程中，机器人云台上的相机可以对被拍摄物锁定同一方向进行拍照和/或录像。

具体地说，本实用新型是采用以下技术方案实现的：包括相机控制单元、云台控制单元、云台旋转电机、旋转云台及相机，还包括姿态传感器，所述相机控制单元、云台控制单元、云台旋转电机及旋转云台安置在机器人上，姿态传感器和相机固定在旋转云台上，云台旋转电机通过传动装置与旋转云台连接，所述姿态传感器与云台控制单元连接，用于将相机方向信息传递给云台控制单元，相机控制单元分别与相机和云台控制单元连接，用于控制相机拍照和/或录像以及用于将相机锁定方向信息发给云台控制单元，云台控制单元与云台旋转电机连接。

进一步而言，所述姿态传感器通过IIC通信方式将相机方向信息传递给云台控制单元，相机控制单元通过网口与相机连接，相机控制单元通过串口与云台控制单元连接，云台控制单元通过串口与云台旋转电机连接。

进一步而言，所述姿态传感器为三轴加速度计、三轴磁力计及三轴陀螺仪组合的九轴姿态传感器。

进一步而言，所述姿态传感器将相机方向信息传递给云台控制单元的频率高于云台控制单元控制云台旋转电机的频率。

进一步而言，所述姿态传感器将相机方向信息传递给云台控制单元的频率为500Hz，云台控制单元控制云台旋转电机的频率为50Hz。

进一步而言，所述相机控制单元为工控机。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型的机器人云台转向装置，小车机器人底盘转向或者因某些原因偏航时，随小车机器人一起运动的相机可以始终保持正对被拍摄物，从而对被拍摄物锁定同一方向进行拍照和/或录像。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的工作过程示意图。

图中的标号：1——小车机器人巡检道路，2——小车机器人运行轨迹，3——小车机器人底盘指向，4——期望的小车机器人旋转云台上相机的指向，5——被拍摄的某电力设备。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实用新型的一个实施例，为一种机器人云台转向装置。参照图1，该机器人云台转向装置，包括车轮、底盘、工控机、云台控制单元、云台旋转电机、旋转云台、九轴姿态传感器及相机。工控机、云台控制单元、云台旋转电机及旋转云台安置在底盘上，云台旋转电机通过传动装置与旋转云台连接。九轴姿态传感器为三轴加速度计、三轴磁力计及三轴陀螺仪的组合。九轴姿态传感器和相机固定在旋转云台上，所以旋转云台转动时，九轴姿态传感器获取的旋转云台的九轴信息可以用来表示相机的方向信息。

九轴姿态传感器通过IIC通信方式将九轴信息传递给云台控制单元。工控机作为相机控制单元，通过网口与相机连接，用于控制相机进行拍照和/或录像，分析相机采集到的数据。工控机通过串口与云台控制单元连接，用于在需要相机锁定某方向时发送指令给云台控制单元。云台控制单元通过串口与云台旋转电机连接，用于控制云台旋转电机以较高频率控制旋转云台锁定同一方向。

工作时，固定在旋转云台上的九轴传感器实时获取旋转云台的九轴信息，并以较高频率(例如500Hz，可以是其他频率)传递给云台控制单元，该频率高于云台控制单元控制云台旋转电机的频率(例如九轴传感器将九轴信息传递给云台控制单元的频率为500Hz，云台控制单元控制云台旋转电机的频率为50Hz)。

云台控制单元通过业内常用算法解算九轴传感器数据得到用欧拉角表示的旋转云台姿态信息(偏航角、旋转角和俯仰角)，通过偏航角信息表示旋转云台上相机的方向信息。云台控制单元在接收到工控机提出的需求(例如指示旋转云台上相机锁定当前方位信息，或者锁定某一方位信息)后，通过PID算法控制云台旋转电机以较高的频率(例如50Hz，可以是其他频率)使旋转云台锁定同一方向，从而使得相机一定程度上持续保持在指定的方向进行拍照和/或录像。

参照图2，小车机器人沿着巡检道路1进行巡检，在小车机器人底盘运行过程中小车机器人上相机垂直于某电力设备5(如电缆、仪器仪表柜等)进行视频采集和/或照片拍摄。小车机器人底盘沿运行轨迹2进行转向，相应的，小车机器人底盘指向3发生变化，工控机指示小车机器人旋转云台锁定相机持续保持如4所示的指向，即垂直于该电力设备。

相机可以是红外相机或可见光相机。红外相机可以记录整条电缆线的温度情况，方便工控机进行高温信息报警；可见光相机可以拍摄仪器仪表柜中的数据，方便工控机进行模式识别及信息提取)。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。