[發(fā)明專利]一種柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置設(shè)計(jì)及控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011644782.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112847444A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱延河;李長樂;趙杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽尚奇機(jī)器人科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J19/02
• 分類號(hào): B25J19/02;B25J9/16
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 張東明

本發(fā)明公開了一種柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置設(shè)計(jì)及控制方法，所述柔性驅(qū)動(dòng)視覺跟蹤控制方法，識(shí)別獲取相機(jī)采集到的圖像；對(duì)相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行與處理，分離出圖像的有效區(qū)域；采用模板匹配方法對(duì)有效區(qū)域進(jìn)行匹配，選出匹配最佳區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)物，獲得中心像素位置坐標(biāo)；得到目標(biāo)物的位置與攝像機(jī)視野內(nèi)像素中心坐標(biāo)的位置偏差，通過三根柔性鋼絲繩并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型求解，得到三根柔性鋼絲繩分別需要伸縮的長度，將其轉(zhuǎn)化為控制三根柔性鋼絲繩的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；本發(fā)明通過三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)三根柔性鋼絲繩產(chǎn)生并聯(lián)運(yùn)動(dòng)，通過攝像機(jī)視野的豎直方向調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤目標(biāo)的視覺跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到配電箱領(lǐng)域，尤其涉及到一種柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置設(shè)計(jì)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著柔性機(jī)械臂技術(shù)的不斷發(fā)展，柔性機(jī)械臂末端視覺跟蹤感知技術(shù)也成為一項(xiàng)研究焦點(diǎn)。視覺跟蹤技術(shù)是機(jī)器視覺技術(shù)中一個(gè)重要的分支，在軍事、工業(yè)、民用等眾多領(lǐng)域都已經(jīng)具備了廣泛的應(yīng)用。視覺跟蹤技術(shù)可以概括為使用圖像處理，模式識(shí)別等技術(shù)對(duì)攝像機(jī)視野中的圖像進(jìn)行序列分析，計(jì)算目標(biāo)在圖像序列中的精確位置。

直接安裝在柔性機(jī)械臂末端位置的視覺跟蹤裝置往往導(dǎo)致了柔性機(jī)械臂承受了額外的負(fù)載力，影響了柔性機(jī)械臂末端的運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)性和靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置，包括攝像機(jī)模組、視覺定位板、球鉸鏈、絲繩末端固定器、柔性視覺跟蹤基座、若干根柔性鋼絲繩、三角支撐板一、三角支撐板二、若干根絲繩套管和若干組柔性鋼絲驅(qū)動(dòng)組件；所述三角支撐板一和三角支撐板二的上下兩端均安裝絲繩套管，所述柔性鋼絲驅(qū)動(dòng)組件分別對(duì)應(yīng)安裝于三角支撐板二的一側(cè)，所述攝像機(jī)模組安裝于視覺定位板上，所述球鉸鏈的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在視覺定位板的底部，另一端安裝于柔性視覺跟蹤基座上，所述絲桿末端固定器安裝于柔性視覺跟蹤基座內(nèi)，所述柔性鋼絲繩的一端固定于視覺定位板上，另一端依次貫穿絲繩末端固定器和絲繩套管纏繞于柔性鋼絲驅(qū)動(dòng)組件。

優(yōu)選的，所述視覺定位板的中部設(shè)置定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝軸承座，所述球鉸鏈的一端與軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

優(yōu)選的，所述攝像機(jī)模組包括視覺攝像機(jī)和攝像機(jī)基座；所述攝像機(jī)基座安裝于視覺定位板中部的定位孔上方，所述視覺攝像機(jī)安裝于攝像機(jī)基座上。

優(yōu)選的，柔性鋼絲驅(qū)動(dòng)組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)軸；所述鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，所述鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有若干鋼絲輪槽。

一種柔性驅(qū)動(dòng)視覺跟蹤控制方法，所述方法包括：

識(shí)別獲取相機(jī)采集到的圖像；

對(duì)相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行與處理，分離出圖像的有效區(qū)域；

采用模板匹配方法對(duì)有效區(qū)域進(jìn)行匹配，選出匹配最佳區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)物，獲得中心像素位置坐標(biāo)；

得到目標(biāo)物的位置與攝像機(jī)視野內(nèi)像素中心坐標(biāo)的位置偏差，通過三根柔性鋼絲繩并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型求解，得到三根柔性鋼絲繩分別需要伸縮的長度，將其轉(zhuǎn)化為控制三根柔性鋼絲繩的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)三根柔性鋼絲繩產(chǎn)生并聯(lián)運(yùn)動(dòng)，通過攝像機(jī)視野的豎直方向調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤目標(biāo)的視覺跟蹤。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與視覺跟蹤裝置的末端固定器分離式的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了視覺跟蹤裝置的便攜性，使其可以作為視覺感知裝置安裝在任意柔性機(jī)械臂的末端處，降低對(duì)機(jī)械臂末端負(fù)載力和干擾。柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置結(jié)構(gòu)采用了三根柔性鋼絲繩并聯(lián)驅(qū)動(dòng)球鉸鏈的方式設(shè)計(jì)，大大降低了視覺跟蹤裝置的重量，具備輕型化的優(yōu)點(diǎn)。柔性驅(qū)動(dòng)的視覺跟蹤裝置通過從末端安裝的攝像機(jī)模塊感知周圍環(huán)境視野，使用視覺識(shí)別技術(shù)獲取所需識(shí)別的目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)目標(biāo)與視野中心的偏差快速實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的視覺跟蹤技術(shù)，控制易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)效果較好。

附圖說明