[发明专利]基于球形超声电机的仿生机械眼球

摘要

本发明涉及一种基于球形超声电机的仿生机械眼球。它由一个眼球、三个定子机构和一块基板组成，其中眼球内部装载有微型CMOS摄像头和姿态传感器，每个定子机构都由贴有压电陶瓷片的齿形环状弹性体和产生压紧力的压紧机构组成。眼球分别与三个定子机构的齿形环状弹性体的内齿圆相切线接触，并受各自压紧机构的压紧和对心。同时三个定子机构垂直固定在基板上并呈中央轴回转120°对称分布，眼球与每个定子机构的接触圆所在平面与基板面夹角为65°。本发明结构简单紧凑，响应速度快，控制精度高，机械眼球的视角达到了50°，可应用于各类复杂视觉系统。

主权项

一种基于球形超声电机的仿生机械眼球，包括一个眼球（1）、三个定子机构（2‑A、2‑B、2‑C）和一块基板（3），其特征在于：1）所述眼球（1）由前端盖（4）和球壳体（10）组成眼球壳体，眼球壳体内腔装载有一个CMOS摄像头（6）和一个姿态传感器（9）；前端盖（4）与球壳体（10）通过螺纹连接组成眼球壳体，接缝处平滑过度；所述CMOS摄像头（6）由摄像头底座（7）和摄像头压紧盖（5）压紧固定，姿态传感器（9）固定在姿态传感器底座（8）上，摄像头底座（7）和姿态传感器底座（8）由螺栓紧固，摄像头压紧盖（5）通过螺纹固定到前端盖（4）上；球壳体（10）中央尾部预留的通孔（②）和摄像头底座（7）侧边预留的通槽（③）是为了方便数据线的走线；2） 所述三个定子机构（2‑A、2‑B、2‑C）完全相同，都是由一个振动定子（11）和一个压紧机构组成；所述振动定子（11）的无齿的背面用强力胶黏贴了若干压电陶瓷片（19）的齿形环状弹性体（18），而有齿的正面的内齿圆（⑦）与眼球（1）进行线接触摩擦传动；所述压紧机构包括了弹簧盖（12）、碟形弹簧（13）、弹簧座（14）、压力传感器（15）、定子支座（16）和压紧螺钉（17）各一个，碟形弹簧（13）套在弹簧座（14）上并受弹簧盖（12）压紧，弹簧座（14）穿过弹簧盖（12）与齿形环状弹性体（18）紧固，弹簧盖（12）固定在定子支座（16）上，压力传感器（15）嵌入到定子座里，压力传感器（15）前端圆突台顶住弹簧座（14）用来检测来自齿形环状弹性体（18）的压紧力，压力传感器（15）背部被压紧螺钉（17）压紧并可调节压紧力的大小； 3）所述基板（3）上固定三个定子机构（2‑A、2‑B、2‑C）并使其呈中央轴回转120°对称分布并使定子支座（16）垂直安装到基板（3）上，使得眼球（1）位于基板（3）正中心上方，每个定子机构（2‑A、2‑B、2‑C）的弹性体（18）环形圆所在平面与基板（3）面夹角均为55°~75°，齿形环状弹性体（18）环形（18）齿内圆（⑦）都与眼球（1）紧密接触。