[發明專利]基于串、并聯控制的三自由度仿生眼

有效

• 申請號: 201610846074.6
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106272563B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 陳曉鵬;樊迪;孟非;劉樹明;陳旭;王淼;劉貴林;張陶然;張偉民;劉培志;黃強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J19/04
• 分類號: B25J19/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;李愛英

本發明屬于仿生機器人技術領域，特別涉及一種仿生眼?；诖?、并聯控制的三自由度仿生眼，其技術方案是：基板固定在垂直支架上，垂直支架固定在水平支架上，眼球安裝在基板上，由上四連桿機構實現眼球的左右運動，右四連桿機構實現眼球的上下運動，眼球內部設有第三電機，第三電機用于驅動傳感器沿眼球光軸方向旋轉。本發明通過簡單的連桿并聯機構可以實現仿生眼球的俯仰、方位轉動，實現仿生眼球的沿光軸自旋運動，三個自由度的運動使仿生眼能夠實現更高的定位精度。

技術領域

本發明屬于仿生機器人技術領域，特別涉及一種仿生眼。

背景技術

眼睛是人類重要的器官之一，人類獲得客觀世界信息主要是通過眼睛。對于仿生機器人來說，“眼睛”也是其重要的感知設備，為機器人提供一雙慧眼，能夠提高機器人的自主性和環境適應性。因此研究機器人仿生眼睛是當今機器人領域的研究熱點。

人眼的運動機理以及解剖學表明，人的眼睛近似球形，位于眼眶內。每只人眼有6條肌肉，三個自由度，雙眼不單獨運動，而是在神經控制下進行共軛運動(掃視運動，平滑追蹤)、異向運動(輻輳運動，散開運動)、穩態注視運動(震顫，微掃視，慢漂移)、反射運動(前庭動眼反射，視動反射)等運動，而且人眼在頭部保持不動的情況下通過眼球向各個方向轉動擴大視野。

目前現有的相關專利有：專利201510649137.4中提出了三自由度的雙目仿生機構，以及專利201510446391.4提出了一種三自由度仿生眼睛，采用電機直驅方式傳動。專利200810060006.2是采用人工氣動肌肉牽引的方式來實現仿生眼的三自由度運動。專利201010126955.3提出三自由度球面并聯機構仿生眼睛，其運動空間為錐形，不足是結構復雜，體積大。專利201210551864.3提出了一種具有全景捕捉、定位功能的雙目立體仿生眼機構。專利201420193242.2提出了一種仿生眼球，該專利沒有實現仿生眼的三自由度運動，且仿生眼球不為球形。專利201510455662.2提出了可任意角度注視、三維重建的仿生眼裝置及仿生眼設備，通過旋轉電機、行進電機及轉輪的驅動方式實現仿生眼設備的運動。

發明內容

本發明的目的是：提供一種小體積、簡單化、高定位精度的三自由度仿生眼，實現仿生眼的左右(方位)、上下(俯仰)、沿光軸自旋三個方向大角度范圍無偏心的眼球運動。

本發明的技術方案是：基于串、并聯控制的三自由度仿生眼，它包括：眼球、基板、垂直支架、水平支架，電機驅動部分，上四連桿機構以及右四連桿機構；

眼球為由眼前球、眼后球卡接組成的球形腔體結構；眼前球和眼后球分別卡接在前眼球座和后眼球座上；前眼球座、后眼球座均固定在基板上；眼球內部設有第三電機，第三電機驅動用于采集圖像的傳感器沿眼球光軸方向旋轉；眼后球的外壁中心處設有撥塊；

電機驅動部分包括：第一電機及固定第一電機的第一電機座，第二電機及固定第二電機的第二電機座；

上四連桿機構水平設置在眼球的上方，包括：第一支桿，第一擺環，第一連桿，第一擺桿；第一擺環為與眼球同心的半圓形結構，豎直安裝在眼后球外側；第一擺桿的一端通過鍵固定連接第一電機，另一端通過深溝球軸承與第一連桿的一端鉸接，第一連桿的另一端以及第一支桿的一端分別與第一擺環上圓弧端鉸接，第一支桿的另一端與第一電機座固接，同時第一支桿通過向下延伸的支座固定在基板上；第一擺環的下圓弧端鉸接在基板上；

右四連桿機構豎直設置在眼球的右側，包括：第二支桿，第二擺環，第二連桿，第二擺桿；第二擺環為與眼球同心的半圓形結構，水平安裝在第一擺環外側，且與第一擺環不干涉；第二擺桿的一端通過鍵固定連接第二電機，另一端通過深溝球軸承與第二連桿的一端鉸接，第二連桿的另一端以及第二支桿的一端分別與第二擺環的右圓弧端鉸接，第二支桿的另一端固定在基板上；第二電機座也固定在基板上；第二擺環的左圓弧端與位于眼球左側且固定在基板上的左側板鉸接；