[发明专利]基于5摄像头的智能机器人视觉装置

说明书

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种智能机器人视觉装置。

背景技术

机器人飞速发展的今天，机器人的智能化变得尤为重要。当机器人进行行走的过程中，需要实时获取周边信息，判断异常信息是否存在，选取最佳行走前进的路径。当前，很多文献已经着力于视觉避障、人机交互、信息获取等方面。但是，大多数是单目相机，获取的信息相对较少，无法完成复杂的路径规划和避障等功能。当然，有一些研究已经着力于双目视觉定位、三维重建等避障研究。即使是这样，也不能解决获取信息的实时性问题：机器人无法获取身后、左右信息。

在当前的研究中，有一些把双目的摄像头做反射式全景镜头，虽然可以实现实时信息获取和三维重建。但是，众所周知，这种镜头具有高畸变等问题。而畸变是三维重建中较为破坏的影响因素。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于5摄像头的智能机器人视觉装置，以满足机器人信息获取、人机交互、躲避障碍的功能需求；

本发明的技术方案是：基于5摄像头的智能机器人视觉装置，它包括：半球形固定件、方位电机、工字形骨架、俯仰电机以及摄像头；摄像头包括：3个广角摄像头以及两个普通摄像头；

方位电机安装于半球形固定件内壁，其输出轴从半球形固定件的顶部穿出并与工字形骨架固定连接；

俯仰电机的数量有4个，周向对称的布置在工字形骨架的下端面的四个象限；

3个广角摄像头分别通过3个L形支架与3个俯仰电机的输出轴连接；两个普通摄像头安装在与水平支架的两端组成双目相机，并通过水平支架与剩下的一个俯仰电机的输出轴连接；

摄像头、俯仰电机、方位电机通过集线器与控制芯片连接，实现图像数据的取得与传递。

有益效果是：(1)本发明有效的解决信息实时性和畸变等问题。使得机器人能够获取三维实时监测周围环境异常信息，进而进行三维检测、路径规划、避障等功能；与普通的机器人视觉相比，本发明巧妙的利用了均布式普通摄像头、电机和算法控制组合优势，成功搭建一套机器人全方位智能视觉装置。

(2)本发明具有五个自由度，其中，广角相机和双目相机均匀分布分别具有4个自由度可以观测除了水平位置上下范围内的有效信息，方位电机的设置可实时获取机器人周围的360°信息，满足信息获取实时性的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的B-B剖视图

图3为图1的轴测图；

图4为本发明的控制算法流程图；

图5、图6为本发明的实验数据分析图；

其中，1-半球形固定件、2-方位电机、3-工字形骨架、4-俯仰电机、5-广角摄像头、6-普通摄像头、7-L形支架、8-水平支架、9-控制芯片。

具体实施方式

参见附图1、2、3，基于5摄像头的智能机器人视觉装置，它包括：半球形固定件1、方位电机2、工字形骨架3、俯仰电机4以及摄像头；摄像头包括：3个广角摄像头5以及两个普通摄像头6；

方位电机2安装于半球形固定件1内壁，其输出轴从半球形固定件1的顶部穿出并与工字形骨架3固定连接；

俯仰电机4的数量有4个，周向对称的布置在在工字形骨架3的下端面的四个象限；工字形骨架3的下端面设有若干安装孔，俯仰电机4通过螺钉安装在工字形骨架3的下端面；

3个广角摄像头5分别通过3个L形支架7与3个俯仰电机4的输出轴连接；两个普通摄像头6安装在与水平支架8的两端组成双目相机，并通过水平支架8与剩下的一个俯仰电机4的输出轴连接；

摄像头、俯仰电机4、方位电机2通过集线器与控制芯片9连接，实现图像数据的取得与传递。

本发明图像数据的取得与传递的过程为：

A.控制芯片9控制方位电机2的360°旋转，控制俯仰电机4上下30°摆动，直至任一广角摄像头5发现目标障碍；

B.广角摄像头5发现目标障碍后，控制芯片9继续调节方位电机2以及俯仰电机4，直至令发现目标障碍的广角摄像头5的中心与目标障碍偏离的像素值小于10，并对此位置进行标定；

C.再次启动方位电机2，令双目相机旋转至标定位置后，采集目标障碍信息，传输至控制芯片9进行三维构建，并将三维构建结果传送至智能机器人。