一种基于摄像头定位的全自动工业搬运机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种基于摄像头定位的全自动工业搬运机器人。

背景技术：

随着现代科技的飞速发展，机器人在人们的生产生活中发挥着越来越重要的作用，在某些特殊领域可以代替人完成人类不可能完成的任务，例如机器人可以参与救援、排爆、灭火、在危险地带进行搬运作业和消防等，机器人学科涵盖面广，综合了机械电子自动控制、传感器、通信和人工智能等多学科的最新技术。

为了改善机器人的工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作，检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，现有技术大多采用在机器人上安装各类传感器的方式来实现精准控制的目的，例如在机器人上安装触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器等。

又如申请号为201610129776.2的专利申请公开了一种搬运机器人及自动搬运系统，它包括主控模块、驱动模块、行进模块、磁导航传感器模块、地标传感器模块、安全警示模块、操作显示模块、外部扩展模块、电源模块、引导磁条、S极地标磁条、N极地标磁条。该搬运机器人能够实现案子预定路线自动运行依赖于各个传感器的精确度。然而这类传感器类机器人在运行过程中，可能会因为环境的光线以及其它方面的原因，出现传感器误判、采集信息失效等各种因为环境而产生的差错，造成机器人执行错误的指令，从而无法完成工作目标，甚至会造成不可弥补的伤害。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种基于摄像头定位的全自动工业搬运机器人，该机器人通过摄像头进行信号采集，抗干扰能力强，实际运用效果好。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于摄像头定位的全自动工业搬运机器人，包括机器人单体、机械手、图像采集系统和控制系统，所述机械手设置在机器人单体的前部，机器人单体的底部设置有行走机构，所述控制系统包括单片机，所述机械手和行走机构均受控于单片机，机器人单体上设置有立架，所述图像采集系统设置在立架顶端，图像采集系统包括用于采集机器人工作空间内的图像信息的角度可调式摄像头，角度可调式摄像头与单片机通信连接。

所述角度可调式摄像头包括球铰座、摄像头支座和CCD摄像头，所述球铰座设置在立架的顶端，摄像头支座与球铰座相连，摄像头支座可相对于球铰座运动，CCD摄像头设置在摄像头支座上，CCD摄像头与单片机相连，CCD摄像头面向机器人的工作空间。

所述控制系统还包括用于控制行走机构的行走控制模块，行走控制模块包括左转控制分模块、右转控制分模块、直行控制分模块和停止控制分模块。

所述控制系统还包括用于控制机械手动作的机械手控制模块，机械手控制模块包括抓取控制分模块、放置控制分模块。

所述控制系统还包括数字信号处理器，数字信号处理器接收来自CCD摄像头的输出信号，且数字信号处理器通过串行通信线与单片机互相连接。

所述控制系统还包括电压比较器，电压比较器接收来自CCD摄像头的输出信号，且电压比较器与单片机的输入输出端口相连。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：

1、本实用新型中的单片机通过CCD摄像头采集的信息控制机器人的左转、右转、直行、停止以及机械手的抓取物体、放置物体，实现了摄像头与机械人单体的紧密结合，实现了工业化的机械之力与电子智能的紧密配合。

2、本实用新型中的CCD摄像头具有全自动扫描功能，用于扫描机器人的工作环境，通过 CCD摄像头进行信号采集，抗干扰性强，实际运用效果好，采集信息全面，避免了误判，降低了机器人执行错误指令的几率。

3、本实用新型应用股黯然，既可以在高危地带进行作业，如核电站内部的反应堆设施的物品投放和搬运工作，避免了人身安全受到核辐射的威胁，也可以用在反恐作战中，扮演排爆机器人的作用，还可以在未来的智能工厂中扮演搬运工的角色。

附图说明

图1为本实用新型中机器人一种工作状态下的结构简图。

图2为本实用新型中机器人另一种工作状态下的结构简图。

图3为本实用新型中机器人另外一种工作状态下的结构简图。

其中，

1、CCD摄像头 2、立架 3、机器人单体 4、行走机构 5、机械手

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，一种基于摄像头定位的全自动工业搬运机器人，包括机器人单体3、机械手5、图像采集系统和控制系统。所述机械手5设置在机器人单体3的前部，机器人单体3 的底部设置有行走机构4。所述机械手5的结构设计和行走机构4的结构设计均可以采用或借鉴已有技术中的机械手结构和行走机构。所述控制系统包括单片机，所述机械手5和行走机构4均受控于单片机。

所述机器人单体3上设置有立架2。所述图像采集系统设置在立架2顶端，图像采集系统包括用于采集机器人工作空间内的图像信息的角度可调式摄像头，角度可调式摄像头与单片机通信连接。所述单片机根据角度可调式摄像头传输来的图像信息控制机械手5和行走机构4的动作。

所述角度可调式摄像头包括球铰座、摄像头支座和CCD摄像头1，所述球铰座设置在立架2的顶端，摄像头支座与球铰座相连，摄像头支座可相对于球铰座运动，从而扩大了CCD 摄像头1的摄像区域。CCD摄像头1设置在摄像头支座上，CCD摄像头1与单片机相连，CCD 摄像头1面向机器人的工作空间。所述控制系统还包括数字信号处理器，数字信号处理器接收来自CCD摄像头1的输出信号，且数字信号处理器通过串行通信线与单片机互相连接，以便于两者之间实现快速的数据传递。所述CCD摄像头1的采光是主动式，即所谓的分割值变化。首先将CCD摄像头1输出的模拟信号经过数字信号处理器的A/D转换采集到数字信号处理器中，然后对采集到的原始图像数据进行处理，以获得机器人工作空间内的图像信息。然后利用处理得到的图像信息对机器人进行控制。CCD摄像头1连续地扫描图像的上一行，则输出一段连续的电压信号，该电压信号的高低起伏反映了该图像的灰度变化。当扫描完一行后，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平，并保持一段时间。紧接着每个图像信号之后会有一个电压凹槽，此凹槽叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后，跳过一行后，开始扫描新的一行，如此往复，直至扫描完机器人所在的场地的图像和视频信号，接着又会出现一端消隐区，该区域中有若干复合消隐脉冲，其中有一个远于其他的消隐脉冲，称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志。

需要说明的是，所述控制系统还可以包括电压比较器，电压比较器接收来自CCD摄像头 1的输出信号，且电压比较器与单片机的输入输出端口相连。即直接通过电压比较器将CCD 摄像头1采集到的模拟信号变为低数字信号并传输至单片机，这样可以避免由于A/D转换速率所带来的分辨率低的问题。

所述行走机构4可采用现有技术中的行走轮和电机的配合。所述控制系统还包括用于控制行走机构的行走控制模块，行走控制模块包括用于控制实现机器人左转动作的左转控制分模块、用于控制实现机器人右转的右转控制分模块、用于控制实现机器人直行的直行控制分模块和用于控制实现机器人停止的停止控制分模块。单片机通过CCD摄像头1采集到的信息控制电机的正反转，从而实现对机器人左转、右转、直行及停止的控制。

所述机械手5可采用现有技术中的多个舵机和机械爪的配合。所述控制系统还包括用于控制机械手动作的机械手控制模块，机械手控制模块包括用于控制机械手抓取物体的抓取控制分模块以及用于控制机械手放置物体的放置控制分模块。单片机通过CCD摄像头1采集到的信息控制各舵机的旋转角度和机械爪的抓取或释放，从而实现对机械手抓取物体的控制。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。