[发明专利]一种基于磁悬浮驱动的3-DOF仿生眼运动装置及其运动方法

说明书

本发明属于计算机视觉和仿生机器人领域，涉及一种高精度仿生眼装置，具体涉及一种基于磁悬浮驱动的3‑DOF仿生眼运动装置及其运动方法。本发明基于磁悬浮驱动的3‑DOF仿生眼运动装置包括仿生眼球和驱动仿生眼球转动的三自由度球面并联机构，仿生眼球上固定有摄像装置；三自由度球面并联机构通过磁悬浮驱动仿生眼球转动。本发明采用磁悬浮驱动仿生眼球转动的方式，相对于现有的机械连杆传动方式，机械结构更为简单，且传动精度更高、噪音更小。

技术领域

本发明属于计算机视觉和仿生机器人领域，涉及一种高精度仿生眼装置，具体涉及一种基于磁悬浮驱动的3-DOF仿生眼运动装置及其运动方法。

背景技术

随着计算机视觉和仿生机器人领域的快速发展，能够实现快速、灵活变换视场的视觉平台变得尤其重要。大自然最具艺术性的产物——人眼得到了人们的关注。实现一种类似人眼的视觉平台对于上述领域的研究来说会是一大突破。因此仿生眼装置的研究变得越来越热门。

在现有的仿生眼装置中，大多是由机械传动的方式进行驱动，控制虽然相对简单，但机械结构复杂、传动精度和定位精度不高，无法满足某些高精度运动的需求，而且机械传动会产生较大的噪音。而对于一些柔性驱动的仿生眼机构，则其往往存在刚度不足的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高仿生眼的运动精度、降低运动噪音的基于磁悬浮驱动的3-DOF仿生眼运动装置及其运动方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于磁悬浮驱动的3-DOF仿生眼运动装置，包括仿生眼球和驱动仿生眼球转动的三自由度球面并联机构，仿生眼球上固定有摄像装置，三自由度球面并联机构通过磁悬浮驱动仿生眼球转动。

进一步地，三自由度球面并联机构包括固定于仿生眼球底部的运动平台，运动平台的下方设有圆环状的磁悬浮导轨；运动平台与磁悬浮导轨通过三个弧形驱动杆相连接；三个弧形驱动杆的顶端分别与运动平台固定连接，三个弧形驱动杆的底端分别与磁悬浮导轨磁性配合，磁悬浮导轨内设有控制三个弧形驱动杆运动的磁悬浮控制系统。磁悬浮导轨驱动弧形驱动杆运动，从而带动运动平台转动，并最终带动固定于运动平台上的仿生眼球转动。

进一步地，每个弧形驱动杆与磁悬浮导轨相连接的端部均固定有滑块，滑块与磁悬浮导轨间隙配合，使得滑块在磁力作用下悬浮于磁悬浮导轨上；磁悬浮导轨和滑块的接触面上均开设有凹槽，磁悬浮导轨上的凹槽内固定有导轨磁片，滑块上的凹槽内固定有滑块磁片；磁悬浮控制系统与导轨磁片相连接。

进一步地，运动平台为具有三个顶角的三角连接盘，相邻两个顶角与运动平台中心连线形成的夹角为120°，三个顶角均固定有连接副，设置在三个顶角处的连接副分别与三个弧形驱动杆的顶端转动连接。

进一步地，运动平台的中部设有安装孔，仿生眼球底部设有与安装孔相配合的凸台；所述凸台与安装孔卡接固定。

进一步地，滑块的顶部固定有旋转副，每个滑块均通过其上的旋转副与相应的弧形驱动杆底端转动连接。

进一步地，磁悬浮导轨的纵截面呈“T”型；磁悬浮导轨上的凹槽在磁悬浮导轨的上表面、外侧面和内侧面均呈环形阵列分布；磁悬浮导轨上表面、外侧面和内侧面设置的凹槽数量相同且一一对应。即磁悬浮导轨上同一位置处，设置于磁悬浮导轨内表面、外表面以及上表面的凹槽的中心位于同一平面上，且该平面经过磁悬浮导轨的回转中心。

进一步地，滑块位于磁悬浮导轨凹槽中的导轨磁片上表面与磁悬浮导轨的上表面平齐；位于滑块凹槽中的滑块磁片与滑块表面平齐；使得滑块在磁悬浮导轨上能够自由滑动。