一种三自由度视觉识别系统的制作方法

本实用新型涉及高空清洗作业技术领域，尤其涉及一种三自由度视觉识别系统。

背景技术：

目前，现有的高层建筑外表面清洗机器人大多都是仿真实高空蜘蛛人清洗模式而演化出来的，其中的视觉识别系统是依靠摄像头来完成。摄像头简单固定地安装在机器人的前端上。

现有技术中摄像头虽然能够识别工作面以及非工作面，但是由于其固定安装，驱动方式不灵活，会存在识别不精确，难以完成复杂工况下的信息采集要求。

而且现有的机器人对工作面倾斜角度(平面)的测量、曲率的空间变化的识别以及对高层幕墙清洁机器人的越障能力的提升有限，不利于高层幕墙清洁机器人在复杂工况下工作。其中，所述括号内的“平面”是指高层外墙清洗时竖直面。

因此，针对以上不足，需要提供了一种双滚刷向心力清洗装置。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种三自由度视觉识别系统以解决现有技术中清洗机器人的摄像头驱动方式不灵活、识别不精确、信息收集能力不足及难以满足高层幕墙清洁工况要求的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三自由度视觉识别系统，其包括舵机固定架、第一自由度舵机、第二自由度舵机、第三自由度舵机、第一固定板、第二固定板、第三固定板及设置在第二固定板和/或第三固定板上的识别采集单元；

所述第一自由度舵机固定在舵机固定架上，所述第一固定板由所述第一自由度舵机驱动，且相对所述舵机固定架旋转式运动；

所述第二自由度舵机固定在所述第一固定板上，所述第二固定板由所述第二自由度舵机驱动，且相对所述第一固定板折叠式运动；

所述第三自由度舵机固定在所述第二固定板上，所述第三固定板由所述第三自由度舵机驱动，且相对所述第二固定板折叠式运动。

其中，所述第二固定板与所述第一固定板铰接。

其中，所述第三固定板与所述第二固定板铰接。

其中，所述第一固定板为半圆形，所述舵机固定架具有容纳第一自由度舵机和所述第一固定板的半圆形开口腔体。

其中，所述识别采集单元包括摄像头，所述摄像头设置在所述第三固定板上。

其中，所述识别采集单元还包括超声波测距单元，所述超声波测距单元设置在所述第二固定板上，用于收集工作面曲率信息。

其中，还包括控制单元，所述第一自由度舵机、第二自由度舵机、第三自由度舵机分别与所述控制单元连接。

其中，所述摄像头、超声波测距单元分别与所述控制单元连接，在控制单元的控制下进行识别和信息搜集工作。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的三自由度视觉识别系统中，第一固定板在第一自由度舵机的驱动下而相对舵机固定架转动，进而带动第二自由度舵机、第二固定板、第三自由度舵机、第三固定板及识别采集单元整体的转动；第二固定板由第二自由度舵机驱动而折叠式运动，进而带动第三自由度舵机、第三固定板及识别采集单元整体的折叠式运动；第三固定板由第三自由度舵机驱动，进而带动第三固定板上识别采集单元整体的折叠式运动；这样就实现了第三固定板上识别采集单元在三维空间内的自由运动，从而可以全面地识别清洗机器人的工作面和非工作面，识别更精确，也可以完成复杂工况下的信息采集要求，满足高层外墙的清洗作业。

通过摄像头及超声波测距单元的配合工作，可提高现有高层幕墙清洁机器人的工作面识别效率、搜集工作面和非工作面的倾斜角度(平面)、曲率在空间变化的精准度，为三维建模提供准确的信息，装配有本实用新型装置的机器人能够高效的识别工作面、精准的测量工作面的倾斜角度(平面)、曲率在空间的变化，大大的提高了机器人的工作效率，使得机器人能够精准的越过障碍物，更加接近实用，本实用新型装置结构简单、轻巧灵活、工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型实施例三自由度视觉识别系统打开状态的第一种立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例三自由度视觉识别系统打开状态的第二种立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例三自由度视觉识别系统打开状态的背部的结构示意图。

图中，1：第一自由度舵机；2：第二自由度舵机；3：第三自由度舵机；4：摄像头；5：超声波测距单元；6：舵机固定架；7：第三固定板；8：第二固定板；9：第一固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的三自由度视觉识别系统包括舵机固定架6、第一自由度舵机1、第二自由度舵机2、第三自由度舵机3、第一固定板9、第二固定板8、第三固定板7及设置在第二固定板8和/或第三固定板7上的识别采集单元，也即可以在第二固定板8上设置识别采集单元，也可在第三固定板7上设置识别采集单元，还可以在第二固定板8和第三固定板7上同时设置识别采集单元；识别采集单元可以为摄像头4或超声波传感器。

所述第一自由度舵机1固定在舵机固定架6上，第一固定板9由第一自由度舵机1驱动，且相对舵机固定架6旋转式运动；

第二自由度舵机2固定在第一固定板9上，第二固定板8由第二自由度舵机2驱动，且相对第一固定板9折叠式运动；

第三自由度舵机3固定在第二固定板8上，第三固定板7由第三自由度舵机3驱动，且相对第二固定板8折叠式运动。

上述实施例中，第一固定板9在第一自由度舵机1的驱动下而相对舵机固定架6转动，进而带动第二自由度舵机2、第二固定板8、第三自由度舵机3、第三固定板7及识别采集单元整体的转动；第二固定板8由第二自由度舵机2驱动而折叠式运动，进而带动第三自由度舵机3、第三固定板7及识别采集单元整体的折叠式运动；第三固定板7由第三自由度舵机3驱动，进而带动第三固定板7上识别采集单元整体的折叠式运动；这样就实现了第三固定板7上识别采集单元在三维空间内的自由运动，从而可以全面地识别清洗机器人的工作面和非工作面，识别更精确，也可以完成复杂工况下的信息采集要求，满足高层外墙的清洗作业。

具体地，第二固定板8与第一固定板9铰接；第三固定板7与第二固定板8铰接；采用铰接方式，简单有效，方便第二自由度舵机2和第三自由度舵机3对相应驱动板的驱动。

具体地，第一固定板9为半圆形，舵机固定架6具有容纳第一自由度舵机1和第一固定板9的半圆形开口腔体。半圆形的开口腔体在满足容纳要求的同时也便于半圆形第一固定板9的转动作业；半圆形第一固定板9在满足转动作业的同时，其直边也便于与第二固定板8铰接。

具体地，识别采集单元包括摄像头4，摄像头4设置在第三固定板7上，用于取景和工作面的尺寸信息；识别采集单元还包括超声波测距单元5，具体可为超声波传感器，超声波测距单元5设置在第二固定板8上，收集工作面曲率和工作面(平面)倾斜角度的相关信息。

在机器人进行工作前，摄像头4要完成机器人工作环境的工作面以及非工作面的信息收集工作，作为工作面识别的基本数据库。

当机器人进入工作状态时，第二自由度舵机2开始工作，摄像头4和超声波测距单元5从舵机固定架6的半圆形开口腔体中伸出，然后摄像头4开始取景，并与基本数据库中的数据进行对比：若为工作面，此时第三自由度舵机3开始工作，摄像头4随着第三自由度舵机3的转动而转动，同时收集工作面空间尺寸的相关信息并将收集的信息与基本数据库的信息进行对比，为机器人下一步的运动方式的选取提供数据支撑；当摄像头4转到一定角度时，此时超声模块，即超声波测距单元5开始工作，收集工作面曲率以及倾斜角度(平面)的相关信息，为机器人的越障以及姿态调整提供信息；若为非工作面时，相关机构的运动与工作面相同。

优选地，还包括控制单元，第一自由度舵机1、第二自由度舵机2、第三自由度舵机3分别与控制单元连接，在控制单元的控制下，第一自由度舵机1、第二自由度舵机2、第三自由度舵机3工作。

具体地，所述摄像头4、超声波测距单元5分别与控制单元连接，在控制单元的控制下进行识别和信息搜集工作。

综上所述，本实用新型提供的三自由度视觉识别系统，通过三个舵机的配合驱动，摄像头4在三维空间内的自由运动，从而可以全面地识别清洗机器人的工作面和非工作面，识别更精确，也可以完成复杂工况下的信息采集要求；通过摄像头4和超声测距单元，不仅能够有效地识别工作面，且可收集工作面和非工作面的倾斜角度(平面)、曲率的空间分布的相关信息，还能根据收集到的这些信息进行三维空间建模，极大地提高了高层幕墙机器人的清洁速度节约了时间成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。