一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，包括電機、棘輪驅(qū)動機構(gòu)、相機，所述電機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)連接，所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)通過連接裝置連接，所述電機驅(qū)動所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)帶動所述相機作橫向和縱向的位置變動。通過設(shè)置棘輪驅(qū)動機構(gòu)，利用棘輪的間歇性工作原理來實現(xiàn)對相機的控制，實現(xiàn)相機在橫向和縱向的位置變動。
【專利說明】
一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及欠驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用有欠驅(qū)動系統(tǒng)的機器人視覺系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]欠驅(qū)動機器人是指控制輸入小于系統(tǒng)自由度的機器人，具有重量輕、成本低、能耗低等眾多優(yōu)點，是機器人研究領(lǐng)域的新熱點。欠驅(qū)動機器人系統(tǒng)往往被應(yīng)用于一些結(jié)構(gòu)特別緊湊的系統(tǒng)、系統(tǒng)本身存在運動約束、或有意減少驅(qū)動裝置以增加系統(tǒng)靈巧性的場合，如內(nèi)窺鏡系統(tǒng)需要考慮其結(jié)構(gòu)緊湊性及系統(tǒng)靈活性，又如應(yīng)用于特種機器人上的視覺系統(tǒng)要求其重量、成本和能耗問題，因此研究欠驅(qū)動機器人系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0003]現(xiàn)有市場上的欠驅(qū)動機器人形式多種多樣，能滿足多種用途。但是目前并沒有針對欠驅(qū)動機器人或欠驅(qū)動系統(tǒng)的一種分類，大部分的研究者都是針對具體情況提出一種具有針對性的欠驅(qū)動機構(gòu)，如于2007年10月24日公開的申請?zhí)枮?00710057369.6的中國發(fā)明專利，公開了一種欠驅(qū)動拇指機構(gòu)，用于對假手的改善。而在機器人視覺系統(tǒng)中，欠驅(qū)動的應(yīng)用尚不成熟，需要投入更多的關(guān)注。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型解決的問題是提供一種欠驅(qū)動機器人視覺系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問題，本實用新型揭示了一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，包括電機、棘輪驅(qū)動機構(gòu)、相機，所述電機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)連接，所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)通過連接裝置連接，所述電機驅(qū)動所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)帶動所述相機作橫向和縱向的位置變動。
[0006]優(yōu)選地，所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)包括底板、支架、轉(zhuǎn)動軸、同步帶輪、第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)，所述支架設(shè)置于所述底板上，所述轉(zhuǎn)動軸架設(shè)于所述支架上，所述同步帶輪的一個帶輪套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動軸，所述同步帶輪的另一個帶輪套設(shè)于所述電機的軸，所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的齒輪方向相反。
[0007]優(yōu)選地，所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)分別包括棘輪外部件、棘輪內(nèi)部件、棘輪止動機構(gòu)，所述棘輪外部件為內(nèi)外均設(shè)有齒的圓環(huán)，所述棘輪內(nèi)部件為外壁設(shè)置有棘爪的圓盤，所述棘輪內(nèi)部件設(shè)置于所述棘輪外部件內(nèi)并可帶動所述棘輪外部件轉(zhuǎn)動，所述棘輪止動機構(gòu)設(shè)置于所述棘輪外部件的旁側(cè)用于防止所述棘輪外部件產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)。
[0008]優(yōu)選地，所述棘輪止動機構(gòu)包括外棘爪、外棘爪滑動軸、彈簧，所述外棘爪滑動軸縱向設(shè)置于所述底板，所述外棘爪可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述外棘爪滑動軸，所述外棘爪用于抵住所述第一棘輪機構(gòu)和第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧設(shè)置于所述外棘爪與所述底板之間。
[0009]優(yōu)選地，所述連接裝置包括十字萬向節(jié)、牽引繩、彈簧，所述十字萬向節(jié)通過螺釘設(shè)置于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)之間，所述牽引繩包括第一牽引繩和第二牽引繩，所述第一牽引繩和第二牽引繩的一個自由端分別固定于所述相機，另一個自由端分別固定于所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧的兩個自由端分別固定于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，所述第一牽引繩的一個自由端固定于所述相機橫向中心線的側(cè)邊位置，所述第一牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)橫向位置變動。
[0011]優(yōu)選地，所述第二牽引繩的一個自由端固定于所述相機縱向中心線的頂部位置，所述第二牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)縱向位置變動。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型所揭示的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，包括電機、棘輪驅(qū)動機構(gòu)、相機，所述電機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)連接，所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)通過連接裝置連接，所述電機驅(qū)動所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)帶動所述相機作橫向和縱向的位置變動。通過設(shè)置棘輪驅(qū)動機構(gòu)，利用棘輪的間歇性工作原理來實現(xiàn)對相機的控制，實現(xiàn)相機在橫向和縱向的位置變動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的主視圖；
[0014]圖2是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的俯視圖；
[0015]圖3是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的棘輪驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的立體分解圖；
[0017]圖5是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的第一棘輪機構(gòu)中棘輪止動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是本實用新型優(yōu)選實施例中機器人視覺系統(tǒng)的第二棘輪機構(gòu)中棘輪止動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]本實用新型揭示了一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，包括電機、棘輪驅(qū)動機構(gòu)、相機，所述電機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)連接，所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)通過連接裝置連接，所述電機驅(qū)動所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)帶動所述相機作橫向和縱向的位置變動。
[0020]優(yōu)選地，所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)包括底板，支架、轉(zhuǎn)動軸、同步帶輪、第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)，所述支架設(shè)置于所述底板上，所述轉(zhuǎn)動軸架設(shè)于所述支架上，所述同步帶輪的一個帶輪套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動軸，所述同步帶輪的另一個帶輪套設(shè)于所述電機的軸，所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的齒輪方向相反。
[0021]優(yōu)選地，所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)分別包括棘輪外部件、棘輪內(nèi)部件、棘輪止動機構(gòu)，所述棘輪外部件為內(nèi)外均設(shè)有齒的圓環(huán)，所述棘輪內(nèi)部件為外壁設(shè)置有棘爪的圓盤，所述棘輪內(nèi)部件設(shè)置于所述棘輪外部件內(nèi)并可帶動所述棘輪外部件轉(zhuǎn)動，所述棘輪止動機構(gòu)設(shè)置于所述棘輪外部件的旁側(cè)用于防止所述棘輪外部件產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)。
[0022]優(yōu)選地，所述棘輪止動機構(gòu)包括外棘爪、外棘爪滑動軸、彈簧，所述外棘爪滑動軸縱向設(shè)置于所述底板，所述外棘爪可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述外棘爪滑動軸，所述外棘爪用于抵住所述第一棘輪機構(gòu)和第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧設(shè)置于所述外棘爪與所述底板之間。
[0023]優(yōu)選地，所述連接裝置包括十字萬向節(jié)、牽引繩、彈簧，所述十字萬向節(jié)通過螺釘設(shè)置于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)之間，所述牽引繩包括第一牽引繩和第二牽引繩，所述第一牽引繩和第二牽引繩的一個自由端分別固定于所述相機，另一個自由端分別固定于所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧的兩個自由端分別固定于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)。
[0024]優(yōu)選地，所述第一牽引繩的一個自由端固定于所述相機橫向中心線的側(cè)邊位置，所述第一牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)橫向位置變動。
[0025]優(yōu)選地，所述第二牽引繩的一個自由端固定于所述相機縱向中心線的頂部位置，所述第二牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)縱向位置變動。
[0026]本實用新型所揭示的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，通過設(shè)置棘輪驅(qū)動機構(gòu)，利用棘輪的間歇性工作原理來實現(xiàn)對相機的控制，實現(xiàn)相機在橫向和縱向的位置變動。
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行詳細地描述。
[0028]如圖1、圖2所示，本實用新型揭示了一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，包括電機001、棘輪驅(qū)動機構(gòu)003、相機002，電機001與棘輪驅(qū)動機構(gòu)003連接，相機002與棘輪驅(qū)動機構(gòu)003通過連接裝置004連接，電機001驅(qū)動棘輪驅(qū)動機構(gòu)003帶動相機002作橫向和縱向的位置變動。
[0029]具體地，請結(jié)合圖3，棘輪驅(qū)動機構(gòu)003包括底板25、支架27、轉(zhuǎn)動軸4、同步帶輪3、第一棘輪機構(gòu)6、第二棘輪機構(gòu)7，支架27設(shè)置于底板25上，轉(zhuǎn)動軸4架設(shè)于支架27上，同步帶輪3的一個帶輪套設(shè)于轉(zhuǎn)動軸4，同步帶輪3的另一個帶輪套設(shè)于電機001的軸001-1,第一棘輪機構(gòu)6、第二棘輪機構(gòu)7的齒輪方向相反。
[0030]進一步地，請參考圖4、圖5、圖6，第一棘輪機構(gòu)6包括棘輪外部件61、棘輪內(nèi)部件62、棘輪止動機構(gòu)64，棘輪外部件61為內(nèi)外均設(shè)有齒的圓環(huán)，棘輪內(nèi)部件62為外壁設(shè)置有棘爪63的圓盤，棘輪內(nèi)部件62設(shè)置于棘輪外部件61內(nèi)并可帶動棘輪外部件61轉(zhuǎn)動，棘輪止動機構(gòu)64設(shè)置于棘輪外部件61的旁側(cè)用于防止棘輪外部件61產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)；第二棘輪機構(gòu)7分別包括棘輪外部件71、棘輪內(nèi)部件72、棘輪止動機構(gòu)74，棘輪外部件71為內(nèi)外均設(shè)有齒的圓環(huán)，棘輪內(nèi)部件72為外壁設(shè)置有棘爪73的圓盤，棘輪內(nèi)部件72設(shè)置于棘輪外部件71內(nèi)并可帶動棘輪外部件71轉(zhuǎn)動，棘輪止動機構(gòu)74設(shè)置于棘輪外部件71的旁側(cè)用于防止棘輪外部件71產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)。
[0031]進一步地，棘輪止動機構(gòu)64包括外棘爪614、外棘爪滑動軸613、彈簧615，外棘爪滑動軸613縱向設(shè)置于底板25，外棘爪614可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置于外棘爪滑動軸613，外棘爪614用于抵住第一棘輪機構(gòu)6的棘輪外部件61，彈簧615設(shè)置于外棘爪614與底板25之間，用于使外棘爪614復(fù)位；棘輪止動機構(gòu)74包括外棘爪714、外棘爪滑動軸713、彈簧715，外棘爪滑動軸713縱向設(shè)置于底板25，外棘爪714可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置于外棘爪滑動軸713，外棘爪714用于抵住第二棘輪機構(gòu)7的棘輪外部件71，彈簧715設(shè)置于外棘爪714與底板25之間，用于使外棘爪714復(fù)位。
[0032]連接裝置004包括十字萬向節(jié)11、牽引繩、彈簧21，十字萬向節(jié)11通過螺釘設(shè)置于相機002與棘輪驅(qū)動機構(gòu)003之間，牽引繩包括第一牽引繩8和第二牽引繩9，第一牽引繩8和第二牽引繩9的一個自由端分別固定于相機002，另一個自由端分別固定于第一棘輪機構(gòu)6、第二棘輪機構(gòu)7的棘輪外部件61、71，彈簧21的兩個自由端分別固定于相機002與棘輪驅(qū)動機構(gòu)003。其中，第一牽弓I繩8的一個自由端固定于相機001橫向中心線的側(cè)邊位置，第一牽引繩8拉動相機001實現(xiàn)橫向位置變動。第二牽引繩9的一個自由端固定于相機001縱向中心線的頂部位置，第二牽引繩9拉動相機001實現(xiàn)縱向位置變動。
[0033]本實用新型所揭示的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，運動過程如下:請結(jié)合圖3、圖4，當(dāng)電機001順時針轉(zhuǎn)動，電機001的軸001-1也順時針轉(zhuǎn)動，此時同步帶輪3順時針轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)動軸4順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動軸4帶動棘輪內(nèi)部件62、72順時針轉(zhuǎn)動，由于棘爪63與棘輪外部件61輪齒方向一致，不能帶動棘輪外部件61，因此，第一棘輪機構(gòu)6處于靜止?fàn)顟B(tài)；
[0034]而在第二棘輪機構(gòu)7中，由于棘爪73與棘輪外部件71輪齒方向相對，由此，棘輪內(nèi)部件72驅(qū)動棘輪外部件71順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第二牽引繩9，第二牽引繩9拉動相機002，使十字萬向節(jié)11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)相機002的上下運動；當(dāng)棘輪外部件71轉(zhuǎn)動180°時，到達相機002上下運動的極限位置，電機001停止轉(zhuǎn)動，相機002、十字萬向節(jié)11由彈簧21拉回初始位置。
[0035]當(dāng)電機001逆時針轉(zhuǎn)動，電機001的軸001-1也逆時針轉(zhuǎn)動，此時同步帶輪3逆時針轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)動軸4逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動軸4帶動棘輪內(nèi)部件62、72逆時針轉(zhuǎn)動，由于棘爪73與棘輪外部件71輪齒方向一致，不能帶動棘輪外部件71，因此，第二棘輪機構(gòu)7處于靜止?fàn)顟B(tài)；
[0036]而在第一棘輪機構(gòu)6中，由于棘爪63與棘輪外部件61輪齒方向相對，由此,棘輪內(nèi)部件62驅(qū)動棘輪外部件61順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第一牽引繩8，第一牽引繩8拉動相機002，使十字萬向節(jié)11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)相機002的左右運動；當(dāng)棘輪外部件61轉(zhuǎn)動180°時，到達相機002左右運動的極限位置，電機001停止轉(zhuǎn)動，相機002、十字萬向節(jié)11由彈簧21拉回初始位置。
[0037]本實用新型所揭示的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，通過設(shè)置棘輪驅(qū)動機構(gòu)003，利用棘輪的間歇性工作原理來實現(xiàn)對相機002的控制，實現(xiàn)相機002在橫向和縱向的位置變動。本實用新型所揭示的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉。
[0038]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:包括電機、棘輪驅(qū)動機構(gòu)、相機，所述電機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)連接，所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)通過連接裝置連接，所述電機驅(qū)動所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)帶動所述相機作橫向和縱向的位置變動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)包括底板、支架、轉(zhuǎn)動軸、同步帶輪、第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)，所述支架設(shè)置于所述底板上，所述轉(zhuǎn)動軸架設(shè)于所述支架上，所述同步帶輪的一個帶輪套設(shè)于所述轉(zhuǎn)動軸，所述同步帶輪的另一個帶輪套設(shè)于所述電機的軸，所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的齒輪方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)分別包括棘輪外部件、棘輪內(nèi)部件、棘輪止動機構(gòu)，所述棘輪外部件為內(nèi)外均設(shè)有齒的圓環(huán)，所述棘輪內(nèi)部件為外壁設(shè)置有棘爪的圓盤，所述棘輪內(nèi)部件設(shè)置于所述棘輪外部件內(nèi)并可帶動所述棘輪外部件轉(zhuǎn)動，所述棘輪止動機構(gòu)設(shè)置于所述棘輪外部件的旁側(cè)用于防止所述棘輪外部件產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述棘輪止動機構(gòu)包括外棘爪、外棘爪滑動軸、彈簧，所述外棘爪滑動軸縱向設(shè)置于所述底板，所述外棘爪可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述外棘爪滑動軸，所述外棘爪用于抵住所述第一棘輪機構(gòu)和第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧設(shè)置于所述外棘爪與所述底板之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述連接裝置包括十字萬向節(jié)、牽引繩、彈簧，所述十字萬向節(jié)通過螺釘設(shè)置于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)之間，所述牽引繩包括第一牽引繩和第二牽引繩，所述第一牽引繩和第二牽引繩的一個自由端分別固定于所述相機，另一個自由端分別固定于所述第一棘輪機構(gòu)、第二棘輪機構(gòu)的棘輪外部件，所述彈簧的兩個自由端分別固定于所述相機與所述棘輪驅(qū)動機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述第一牽引繩的一個自由端固定于所述相機橫向中心線的側(cè)邊位置，所述第一牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)橫向位置變動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單電機驅(qū)動的兩自由度機器人視覺系統(tǒng)，其特征在于:所述第二牽引繩的一個自由端固定于所述相機縱向中心線的頂部位置，所述第二牽引繩拉動所述相機實現(xiàn)縱向位置變動。
【文檔編號】B25J19/04GK203993911SQ201420211386
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】陳國棟, 王振華, 李闖, 孫榮川, 林睿, 厲茂海, 任子武, 孫立寧, 王正 申請人:蘇州大學(xué)張家港工業(yè)技術(shù)研究院