一种高精度新型仿生眼装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人仿生视觉领域，具体地说是一种基于多种动物视觉机理的仿生眼装置，特别是一种高精度新型仿生眼装置。
【背景技术】
[0002]随着电子技术、控制技术、传感测量技术、信号处理技术、计算机技术及仿生技术的发展，机器视觉已在农业、服务业、医疗、科研及工业生产中得到了广泛应用。仿生视觉是通过对长期进化的动物视觉机理的研究，采用软硬件控制的方式来模仿各种动物的优势视觉特征，从而将机器视觉更好地应用于生产、生活过程中。本发明是在对动物界中处于食物链不同位置的动物视觉系统研究的基础上，提出了一种可以模仿多种动物视觉系统的仿生眼机构，具有探测范围广，精度高，刚度大，能够根据多种动物视觉系统的探测机理自适应调节两只“眼睛”的位姿，利用动物长期进化保留下来的优势特征，从而有效保证探测的快速性及准确性等优点。对科学研究和工业生产都能带来很大的便利，具有非常重要的研究价值及现实意义。
【发明内容】
[0003]本发明的发明目的是:
[0004]提供一种探测范围广，响应速度快，精度高，刚度大，可以模仿多种动物视觉系统，能够根据实际情况自主选择最优视觉方式的仿生眼装置。
[0005]为达到上述目的，本发明采取如下技术方案；
[0006]方案一:一种基于tricept机构的新型仿生眼装置，包括:一 tricept机构、一摄像头、一陀螺仪，其中:该tricept机构主要由上平台、下平台、三条主动支链组成,该三条主动支链一端与上平台连接，另一端与下平台连接，用以实现该上平台的三自由度运动；该摄像头及陀螺仪均安装在上平台。
[0007]进一步地,上述三条主动支链,每条主动支链都由万向铰链、电动缸、球铰链以及球铰链固定件组成。
[0008]进一步地，还包括一个被动支链，该被动支链由万向铰链、导向杆以及导向套组成，起约束机构运动及导向的作用。
[0009]进一步地，所述摄像头通过同轴电缆与计算机连接，计算机还接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET输入端接有陀螺仪，输出端分别接有第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器和第三伺服电机驱动器，第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器和第三伺服电机驱动器的另一端还分别接有第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机伺服电机通过同步带与各自对应的电动缸连接，用于控制三条主动支链的电动缸的运动。
[0010]方案二: 一种高精度自适应目标探测的双目仿生眼装置，包括:旋转俯仰云台、双向滚珠丝杠滑台、两个trie印t仿生眼及计算机，其中:该双向滚珠丝杠滑台上设有两个滑块，每个滑块上固定一个tricept仿生眼,该tricept仿生眼包括包括:一 tricept机构、一摄像头、一陀螺仪，tricept机构主要由上平台、下平台、三条主动支链组成,三条主动支链一端与上平台连接，另一端与下平台连接，用以实现该上平台的三自由度运动；所述摄像头和陀螺仪均安装在上平台；旋转俯仰云台与双向滚珠丝杠滑台固定连接，用以实现双向滚珠丝杠机构和两个tricept仿生眼绕旋转轴的360度转动以及俯仰运动；
[0011]进一步地，旋转俯仰云台由旋转电机、旋转座、俯仰电机和俯仰座构成，双向滚珠丝杠机构固定在旋转俯仰云台的俯仰座上。
[0012]进一步地，双向滚珠丝杠机构主要由滚珠丝杠基座、双向滚珠丝杠以及丝杠驱动电机组成，基座两端各设有一个固定板，双向滚珠丝杠安装在两个固定板之间，丝杠驱动电机安装在其中一个固定板外侧，丝杠驱动电机通过联轴器与双向滚珠丝杠连接。
[0013]进一步地，在双向滚珠丝杠机构的两个固定板之间，双向滚珠丝杠两侧还各设有一个直线光轴，所述的两个滑块穿过光轴，且关于旋转电机转动轴对称分布。
[0014]进一步地,三条主动支链,每条主动支链都由万向铰链、电动缸、球铰链以及球铰链固定件组成。
[0015]进一步地，还包括一个被动支链，该被动支链由万向铰链、导向杆以及导向套组成，起约束机构运动及导向的作用。
[0016]进一步地，两个数字摄像头分别通过同轴电缆与计算机连接，计算机还接有三个控制芯片STM32F104ZET，其中一个用于控制旋转俯仰云台上的旋转电机、俯仰电机以及双向滚珠丝杠滑台上的丝杠驱动电机，另外两个输入端均接有陀螺仪，输出端均与三个伺服电机驱动器相连，伺服电机通过同步带与各自对应的电动缸连接，用于控制三条主动支链的电动缸的运动。
[0017]基上所述方案一和方案二中，摄像头采用型号为MR-130USB/W7的高清数字摄像头，陀螺仪型号为MPU6050。
[0018]本发明的有益效果是:1.本发明从仿生学角度出发提出了一种探测范围广，响应速度快，精度高，刚度大，可以模仿多种动物视觉特征的新型仿生眼装置，通过对生物长期进化所保留的优势特征的模仿，从而有效保证探测结果的准确性；2.本发明装置通过旋转俯仰云台和双向滚珠丝杠机构实现了 “机器眼睛”的灵活转动和一定的平动，大大扩展了“机器眼睛”的搜索范围和灵活性，适用于工业、农业、医疗、科研、军工等多种利用机器视觉的场合，为后续仿生机器视觉的研究提供了一种新的思路，具有非常重要的研究价值及现实意义。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和较佳实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020]图1为tricept仿生眼装置主视图；
[0021]图2为tricept仿生眼装置轴侧图；
[0022]图3是基于trie印t机构的新型仿生眼装置的控制信号流程图；
[0023]图4是基于tricept机构的新型仿生眼装置的运动控制流程图；
[0024]图5是自适应目标探测的双目仿生眼装置结构示意图；
[0025]图6是旋转俯仰云台示意图；
[0026]图7是双向滚珠丝杠滑台示意图；
[0027]图8是仿生眼装置的控制电路原理框图；
[0028]图9是仿生眼装置的运动控制流程图；
[0029]图中标号的具体含义为:1为旋转俯仰云台，2为双向滚珠丝杠机构，3为右tricept仿生眼，4为左tricept仿生眼，5为旋转电机，6为旋转座，7为俯仰电机，8为俯仰座，9为丝杠驱动电机，10为固定板，11为联轴器，12为双向滚珠丝杠，13为直线光轴，14为滑块，15为滚珠丝杠基座，16为摄像头，17为上平台，18为第一球铰链固定件，19为第一球铰链，20为导向套,21为第一电动缸,22为导向杆,23为第二电动缸,24为第二伺服电机，25为第一伺服电机，26为第二万向铰链，27为第一万向铰链，28为第四万向铰链，29为下平台，30为第二球铰链固定件，31为第二球铰链，32为第三球铰链固定件，33为第三球铰链，34为陀螺仪，35为第三电动缸，36为第三伺服电机，37为第三万向铰链。
【具体实施方式】
[0030]实施例一，参见图1至图4，图中所示为一种基于trie印t机构的高精度新型仿生眼装置，包括tricept机构以及安装在tricept机构上的摄像头16和陀螺仪34,其中，tricept机构由上平台17、下平台29、三条主动支链和一条被动支链构成,第一条主动支链由第一球铰链固定件18、第一球铰链19、第一电动缸21和第一万向铰链27构成；第二条主动支链由第二球铰链固定件30、第二球铰链31、第二电动缸23和第二万向铰链26构成；第三条主动支链由第三球铰链固定件32、第三球铰链33、第三电动缸35和第三万向铰链37构成；被动支链由导向套20、导向杆22和第四万向铰链28构成，起约束机构运动及导向的作用。这三条主动支链一端与上平台17连接，另一端与下平台29连接，用以实现该上平台的三自由度运动；摄像头16及陀螺仪34安装在上平台17，电动缸由伺服电机通过同步带进行驱动，进一步地，摄像头16通过同轴电缆与计算机连接,计算机还接有控制芯片STM32F104ZET，控制芯片STM32F104ZET输入端接有陀螺仪，输出端分别接有第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器和第三伺服电机驱动器，第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器和第三伺服电机驱动器的另一端还分别接有第一伺服电机25、第二伺服电机24和第三伺服电机36，伺服电机通过同步带与各自对应的电动缸连接，用于控制三条主动支链的电动缸的运动，本实施例中，摄像头采用型号为MR-130USB/W7的高清数字摄像头，陀螺仪型号为MPU6050。
[0031]该装置在使用时首先需要完成标定工作，标定是为了获取摄像头较为准确的诸如焦距、畸变参数等内参数，以减小识别误差；其次，在当前视野范围内搜索目标，若目标在当前视野中则只需微