一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的制作方法

本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼涉及一种观察视角广、眼球转动快速灵活的机器眼，用于仿生机器人领域。

背景技术

眼睛是心灵的窗口，人类感知客观世界的大部分信息都是通过眼睛，把类似于人类视觉的功能赋予机器人有着极其重要的意义，能够提高对外部世界的认知和适应环境的能力，目前大部分传统的机器人只是仅仅安装了单一摄像头，不能够像真实的人眼一样灵活的转动，给人十分生硬的感觉，并且获得全面的信息非常不方便。因此，研究一种像人眼一般灵活的仿生眼是迫切需要的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明设计了一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼，该机器眼不仅转动灵活，而且可以根据需求实时调整眼球转动，改变观察角度，扩大了视角范围。

本发明的目的是这样实现的：

一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼由眼球固定座(2)、仿生眼球(1)、扩大视角导引环(10)、驱动模块(5)、柔性牵引索(17)、导引轮(7)和张力传感器(6)组成。

所述眼球固定座(2)上方固定环(4)内侧安装两副滚动轴承(14)，锁环(3)置于固定环(4)正上方，锁环(3)控制固定环(4)开闭状态，眼球固定座(2)后方固定挡板(8)。

所述仿生眼球(1)包括眼球体(11)，内置机器视觉模块(12)及人工固定瞳孔(13)。眼球体(11)空腔内固定机器视觉模块(12)，眼球体(11)置于带有两副滚动轴承(14)的固定环(4)内，眼球体(11)后端中心位置固定两根十字交叉焊接的柔性牵引索(17)，机器视觉模块(12)置于人工固定瞳孔(13)中，眼球体(11)，机器视觉模块(12)及人工固定瞳孔(13)共同组成球形转动副。

所述扩大视角导引环(10)通过固定轴(24)固定在固定环(4)后端，四个扩大视角导引环(10)呈十字排列，柔性牵引索(17)由上端扩大视角导引环(10)绕入通过眼球体(11)后端中心位置，由下端扩大视角导引环(10)绕出，左右扩大视角导引环(10)也亦如此。

所述驱动模块(5)包括四个驱动伺服电机(15)和绕线盘(16)，每个驱动伺服电机(15)的输出轴通过螺纹与四个绕线盘(16)依次连接，所述四个驱动伺服电机(15)固定在挡板(8)上。

所述柔性牵引索(17)末端分别缠绕在所述四个绕线盘(13)上，每根柔性牵引索(17)放置两个张力传感器(6)，两根柔性牵引索(17)呈十字交叉方式，交点通过焊接固定。

所述导引轮(7)依次固定在四个驱动伺服电机(12)出线端前部，在柔性牵引索(17)的两侧平行放置两个导引轮(7)，通过螺纹与导引轮固定座(20)连接，所述导引轮(7)固定在挡板(8)上。

所述张力传感器(6)包括测力传感器(18)和智能数显仪(19)，测力传感器(18)前端有滑轮组(23)，柔性牵引索(17)由上端滑轮(20)底部沟槽绕过到中间滑轮(21)上部沟槽再绕过到下端滑轮(22)底部沟槽绕出，所述张力传感器(6)固定在挡板(8)上。

上述一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼，所述驱动伺服电机(15)控制柔性牵引索(17)，实现仿生眼球(1)的上下左右转动。驱动伺服电机(15)通过柔性牵引索(17)两端的张力传感器(6)的张力反馈，进行精确放线，实现装置刚度可调节，提高仿生眼球(1)的定位精度。

本发明的有益效果：

第一、设计仿生眼球通过四个伺服电机驱动柔性牵引索控制转动，与现有的弹簧控制方式比较，转动自然灵活，更好的获得外部环境信息；

第二、由于柔性牵引索收放采用张力反馈控制，使装置的力分布合理，刚度可调节，具有更高的定位精度。

附图说明

图1是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的结构示意图；

图2是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的仿生眼球结构示意图；

图3是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的圆环示意图；

图4是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的柔性牵引索控制结构示意图；

图5是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的张力传感器结构示意图；

图6是本发明一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼的扩大视角导引环连接结构示意图；

图中：1仿生眼球、2眼球固定座、3锁环、4固定环、5驱动模块、6张力传感器、7导引轮、8挡板、9导轮固定座、10扩大视角导引环、11眼球体、12机器视觉模块、13人工固定瞳孔、14滚动轴承、15驱动伺服电机、16绕线盘、17柔性牵引索、18测力传感器、19智能数显仪、20上端滑轮、21中间滑轮、22下端滑轮、23滑轮组、24固定轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼，结构示意图如图1所示。该机器眼由眼球固定座(2)、仿生眼球(1)、扩大视角导引环(10)、驱动模块(5)、柔性牵引索(17)、导引轮(7)和张力传感器(6)组成。

所述眼球固定座的结构示意图如图1所示。眼球固定座(2)上方固定环(4)内侧安装两副滚动轴承(14)，锁环(3)置于固定环(4)正上方，锁环(3)控制固定环(4)开闭状态，眼球固定座(2)后方固定挡板(8)。

所述仿生眼球(1)的结构示意图如图2所示。仿生眼球(1)包括眼球体(11)，内置机器视觉模块(12)及人工固定瞳孔(13)。眼球体(11)空腔内固定机器视觉模块(12)，眼球体(11)置于带有两副滚动轴承(14)的固定环(4)内，眼球体(11)后端中心位置固定两根十字交叉焊接的柔性牵引索(17)，机器视觉模块(12)置于人工固定瞳孔(13)中，眼球体(11)，机器视觉模块(12)及人工固定瞳孔(13)共同组成球形转动副。

所述扩大视角导引环(10)的结构示意图如图3所示。所述扩大视角导引环(10)通过固定轴(24)固定在固定环(4)后端，四个扩大视角导引环(10)呈十字排列，柔性牵引索(17)由上端扩大视角导引环(10)绕入通过眼球体(11)后端中心位置，由下端扩大视角导引环(10)绕出，左右扩大视角导引环(10)也亦如此。

所述驱动模块(5)的结构示意图如图4所示。驱动模块(5)包括四个驱动伺服电机(15)和绕线盘(16)，每个驱动伺服电机(15)的输出轴通过螺纹与四个绕线盘(16)依次连接，所述四个驱动伺服电机(15)固定在挡板(8)上。

所述柔性牵引索(14)的结构示意图如图4所示。柔性牵引索(17)末端分别缠绕在所述四个绕线盘(13)上，每根柔性牵引索(17)放置两个张力传感器(6)，两根柔性牵引索(17)呈十字交叉方式，交点通过焊接固定。

所述导引轮(7)的结构示意图如图4所示。导引轮(7)依次固定在四个驱动伺服电机(12)出线端前部，在柔性牵引索(17)的两侧平行放置两个导引轮(7)，通过螺纹与导引轮固定座(20)连接，所述导引轮(7)固定在挡板(8)上。

所述张力传感器(6)的结构示意图如图5所示。张力传感器(6)包括测力传感器(18)和智能数显仪(19)，测力传感器(18)前端有滑轮组(23)，柔性牵引索(17)由上端滑轮(20)底部沟槽绕过到中间滑轮(21)上部沟槽再绕过到下端滑轮(22)底部沟槽绕出，所述张力传感器(6)固定在挡板(8)上。

具体实施例二

本实施例的一种伺服电机驱动柔索牵引大视角仿生眼，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述机器视觉模块(12)的圆形形状，仿生眼球(1)中心位置确定后，柔性牵引索(17)的张力为零点。

这种结构限定，给出了实现机器眼视角范围广、转动灵活、定位精准的具体实施方式。