[发明专利]一种应用于地面移动机器人的视觉观测云台

说明书

本发明提供一种应用于地面移动机器人的视觉观测云台，包括升降装置、转动装置、俯仰装置、双目视觉平台和单片机控制系统，所述转动装置安装在升降装置上，所述俯仰装置安装在转动装置上，所述升降装置、转动装置和俯仰装置串联后末端安装双目视觉平台；单片机控制系统控制各装置协同工作，从而控制双目视觉平台的位姿。本发明视觉观测云台整体具有上下直线运动、左右旋转运动、上下俯仰运动三个运动自由度，其结构简单、合理、控制精度高，可应用于地面移动机器人视觉观测任务；同时安装接口灵活，可适应多种移动机器人平台，具有广泛推广价值。

技术领域

本发明涉及视频/图像采集技术领域，特别是涉及一种应用于地面移动机器人的视觉观测云台。

背景技术

为执行地面移动机器人的自主定位导航及避障功能，需实时获取机器人当前所处环境下的环境信息。视觉信息作为内容最丰富的信息来源，成为地面移动机器人智能环境感知的重要组成部分。与空中无人机不同，由于无人机的运动灵敏度较高，故不需要云台具有相关自由度即可简单观测各角度的环境，而地面移动机器人往往体积更大，运动较迟缓，为扩大视野范围，对应的视觉观测云台需要更多运动自由度。故一款适应地面移动机器人搭载能力，且观测范围可调，具备一定运动自由度的视觉观测云台，成为地面移动机器人的重要组成部分。

现有技术主要有无人机用云台和广电传媒用云台。如“CN201480002149”，其结构专门适应无人机的狭小安装空间，无旋转自由度。由于应用条件限制，此类云台不能直接应用于所述地面移动机器人上。再如“CN201410448268”，为适应各种角度的拍摄任务，其结构复杂，体积大，重量重。此类广电传媒用云台由于其复杂的结构和庞大的体积也不适应直接用于地面移动机器人。再如“CN201510251185”，其中视觉观测云台具有旋转和俯仰自由度，却缺少可调节的升降装置即垂直自由度。

故现有结构针对其他特定领域而设计，对地面移动机器人没有可适应性，且其对自由度的设计考量不适用于地面移动机器人的视觉观测任务。其余采用带轮、涡轮或是凸轮传动的视觉观测云台，整体体积大，或运动精度不高，无法直接应用于地面移动机器人上。

发明内容

本发明的主要目的在于针对地面移动机器人这一特殊的应用环境，提供一种应用于地面移动机器人的视觉观测云台，它是一种安装、固定相机的支撑设备，能执行地面移动机器人的视觉观测任务，并具有结构简单、安装方便、定位精度高、与各地面移动机器人平台的安装接口灵活、适应性强的优点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种应用于地面移动机器人的视觉观测云台，包括升降装置、转动装置、俯仰装置、双目视觉平台和单片机控制系统，所述转动装置安装在升降装置上，所述俯仰装置安装在转动装置上，所述升降装置、转动装置和俯仰装置串联后末端安装双目视觉平台；单片机控制系统控制各装置协同工作，从而控制双目视觉平台的位姿。

所述升降装置包括滚珠丝杠传动轴系组件、滚珠丝杠支撑支架组件和升降平台支撑支架组件；所述滚珠丝杠传动轴系组件固定安装于滚珠丝杠支撑支架组件内，滚珠丝杠上安装座和滚珠丝杠上支撑座固连，滚珠丝杠下安装座和滚珠丝杠下支撑座固连，步进电机由四根铜柱固定安装于滚珠丝杠下安装座下方；由下而上地，升降平台支撑支架组件的升降平台固定安装于滚珠丝杠传动轴系组件的丝杠螺母上，升降平台支撑支架组件的四根长光轴穿过滚珠丝杠支撑支架组件的滚珠丝杠上安装座上分布的相应光轴导向孔，能够沿光轴导向孔滑动；单片机控制系统控制步进电机的转动，步进电机驱动丝杠做旋转运动，带动丝杠螺母及其固连的升降平台支撑支架组件沿丝杠做直线升降运动。