一种用于Cyber空间的机器人位姿识别装置的制作方法

本实用新型涉及一种设备健康管理系统，尤其涉及一种用于Cyber空间的机器人位姿识别装置。

背景技术：

工业机器人位姿检测包含位姿精确度和位姿重复性、多方向位姿准确度变动、距离准确度和距离重复性、位置稳定时间、位置超调量、位姿特性漂移、互换性。并且在其中的多项指标需要各测量负载100％、50％、30％、10％时的值。

目前，比较成熟的检测工业机器人位姿的方法主要有激光跟踪仪法、三坐标机测量法、视觉成像法等。

其中，激光跟踪仪如莱卡AT901搭配特殊附件能够大范围精确检测位姿特性，但是其存在价格高昂、存在检测死角等问题。三坐标机测量法又分便携式检测与固定式检测两种，便携式检测如ROMER绝对臂测量机能够较好地完成测量工作，但是其价格较高、精度只能达到50微米不满足高精度测量的要求，固定式三坐标机测量精度高可以满足精度要求，但是存在效率低、不能进行现场测量等问题。总之，现在的检测方法普遍存在仪器价格高、各自存在局限性等问题。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种用于Cyber空间的机器人位姿识别装置，解决了现有技术中工业机器人位姿检测的价格高昂、存在检测死角、测量效率低的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种用于Cyber空间的机器人位姿识别装置包括机器人本体以及位于机器人本体上方的旋转式摄像头；机器人本体包括顺次连接的机器人臀部、机器人腰部、机器人大臂和机器人小臂，机器人小臂上安装有夹持机构，机器人臀部的两端、机器人腰部的两端、机器人大臂的两端以及机器人小臂的两端分别设置有位姿识别条形码。

进一步地，上述用于Cyber空间的机器人位姿识别装置还包括底座，机器人臀部与底座固定连接。

进一步地，旋转式摄像头包括基座、旋转轴、旋转架、摄像头支座和电机；旋转轴的一端与基座转动连接，旋转轴的另一端与旋转架固定连接，摄像头支座设于旋转架上，摄像头的光学部件设于摄像头支座上，电机设于基座上，且位于旋转轴的内部，电机的输出轴与旋转轴固定连接。

进一步地，电机的输出轴通过相互啮合的外齿轮和内齿轮与旋转轴固定连接。

进一步地，旋转架包括连接部、支撑板和固定板，连接部与旋转轴固定连接，支撑板的一端与连接部的外周面固定连接，支撑板的另一端与固定板固定连接，摄像头支座设于固定板。

进一步地，支撑板和固定板的数量为多个，支撑板和固定板一一对应；或者，支撑板和固定板的数量为多个，每个支撑板对应多个固定板。

进一步地，旋转轴与旋转架可拆卸地连接；旋转架与摄像头支座可拆卸地连接。

进一步地，摄像头支座的形状为半球形，摄像头的光学组件设于半球形的摄像头支座的内部。

进一步地，旋转架与摄像头支座的连接处的形状为圆弧形。

进一步地，旋转架上设置通孔，旋转轴为中空结构，通孔和中空结构的内部构成容纳线缆的空间。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：

本实用新型提供的用于Cyber空间的机器人位姿识别装置，通过旋转式摄像头读取在机器人本体的各关节两端的固定位置上的位姿识别条形码，从而实现机械人本体的位姿识别，测量方便、成本低廉、识别效率高、无需停机识别，既能满足机器人应用领域的实际工程需求，填补技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型提供的用于Cyber空间的机器人位姿识别装置中机器人本体的结构示意图；

图2为本实用新型提供的用于Cyber空间的机器人位姿识别装置中机器人本体的立体图；

图3为本实用新型提供的用于Cyber空间的机器人位姿识别装置中旋转式摄像头的结构示意图。

附图标记：

1-基座；2-旋转轴；3-旋转架；31-连接部；32-支撑板；33-固定板；4-摄像头支座；5-基座；6-机器人臀部；7-机器人腰部；8-机器人大臂；9-机器人小臂。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

实施例一

本实施例提供了一种用于Cyber空间的机器人位姿识别装置，如图1至3所示，包括机器人本体以及位于机器人本体上方的旋转式摄像头；其中，机器人本体包括顺次连接的机器人臀部6、机器人腰部7、机器人大臂8和机器人小臂9，机器人小臂9上安装有夹持机构，机器人臀部6的两端、机器人腰部7的两端、机器人大臂8的两端以及机器人小臂9的两端分别设置有位姿识别条形码。

实施时，位于机器人本体上方的旋转式摄像头可以读取标定在机器人本体的各关节(机器人臀部6、机器人腰部7、机器人大臂8和机器人小臂9)两端的固定位置上的位姿识别条形码，进而通过上位机计算出当前姿态下机器人本体所在的空间位置。

与现有技术相比，本实施例提供的用于Cyber空间的机器人位姿识别装置，通过旋转式摄像头读取在机器人本体的各关节两端的固定位置上的位姿识别条形码，从而实现机械人本体的位姿识别，测量方便、成本低廉、识别效率高、无需停机识别，既能满足机器人应用领域的实际工程需求，填补技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

为了实现上述用于Cyber空间的机器人位姿识别装置的稳定安装，其还可以包括底座5，机器人臀部6通过底座5安装于地面上。

对于旋转式摄像头的结构，具体来说，其包括基座1、旋转轴2、旋转架3、摄像头支座4和电机(图中未示出)；旋转轴2的一端与基座1转动连接，旋转轴2的另一端与旋转架3固定连接，摄像头支座4设于旋转架3上，摄像头的光学部件设于摄像头支座4上，电机设于基座1上，且位于旋转轴2的内部，电机的输出轴与旋转轴2固定连接。当需要调整摄像头角度时，转动旋转轴2，旋转轴2通过转动副与基座1发生相对转动，旋转架3与旋转轴2固定连接，从而两者同步转动，进而带动设于旋转架3上的摄像头支座4和摄像头转动，实现摄像头角度的调整。

为了能够精确地驱动旋转轴2转动，电机的输出轴上可以设置外齿轮，旋转轴2的内部可以设置与上述外齿轮啮合的内齿轮，电机通过相互啮合的外齿轮和内齿轮驱动旋转轴2转动。

对于旋转架3的结构，具体来说，其可以包括连接部31、支撑板32和固定板33，连接部31与旋转轴2固定连接，支撑板32的一端与连接部31的外周面固定连接，支撑板32的另一端与固定板33固定连接，摄像头支座4设于固定板33。

由于支撑板32的端部需要承受固定板33、摄像头支座4以及摄像头的光学组件的重量，为了提高支撑板32的力学强度，支撑板32的表面可以设置加强筋。通过加强筋提高支撑板32的力学强度，可以减小支撑板32在工作过程中的变形，从而提高上述旋转式摄像头的使用寿命以及图像采集的精度。

为了实现多角度拍摄，上述支撑板32和固定板33的数量为多个，两者可以一一对应，当然也可以一个支撑板32对应多个固定板33。可以理解的是，摄像头支座3的数量也可以为多个。

为了控制成本，简化旋转式摄像头的结构，示例性地，支撑板32和固定板33的数量为3个，也就是说，旋转架3的形状为向外发散的三叉形。这是因为，对于常规的摄像头的光学组件，3个光学组件就可以实现无观测死角。

为了避免相邻两个摄像头的光学组件的相互干扰，相邻两个支撑板32之间的夹角可以为120°，也就是说，3个支撑板32均匀分布在连接板31的外周面。

为了能够提高上述旋转式摄像头的通用性，基座1可以与机器视觉装置的机架可拆卸地连接，旋转轴2可以与旋转架3可拆卸地连接，同样地，旋转架3可以与摄像头支座4可拆卸地连接。也就是说，上述旋转式摄像头中，相互固定连接的部件之间均可以可拆卸地连接，这样，可以方便地进行各个部件的更换，提高上述旋转式摄像头的通用性。

考虑到摄像头的光学组件比较敏感，为了保护摄像头的光学组件，上述摄像头支座4的形状可以为半球形，摄像头的光学组件设于半球形的摄像头支座4的内部。将摄像头支座4的形状设置为半球形，可以在不影响光学组件的识别视角的前提下，通过摄像头支座4对光学组件进行保护，从而提高了上述旋转式摄像头的工作稳定性，延长了光学组件的使用寿命。

为了实现摄像头支座4的稳固连接，旋转架3与摄像头支座4的连接处的形状为圆弧形。将旋转架3与摄像头支座4的连接处的形状设置为圆弧形，圆弧形能够与半球形的摄像头支座4更好地贴合，从而能够实现摄像头支座4的稳固连接。

由于摄像头的光学组件通常通过线缆与摄像头的其他部件连接，为了提高上述旋转式摄像头的集成度，旋转架3上可以设置通孔，旋转轴2可以为中空结构，上述通孔和中空结构的内部构成容纳线缆的空间。将线缆设置在旋转轴2的内部，不仅可以提高上述旋转式摄像头的结构紧凑性，还能够避免多根线缆在旋转过程中发生缠绕。

考虑到，在实际应用中，环境亮度的变化(例如，阳光的直射)会对摄像头的光学组件采集的图像精度造成影响，因此，在上述摄像头支座4远离基座1一侧可以设置遮阳部，通过遮阳部，可以避免阳光直接照射摄像头的光学组件，不仅可以提高上述旋转式摄像头的图像采集精度，还能够延长摄像头的光学组件的使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。