CN108393935A - 一种三自由度串联仿生眼机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三自由度串联仿生眼机构，属于仿生机器人技术领域，包括：第一电机、第一摆环、第三机架、第二电机、第三电机、眼球后壳、眼球前壳、圆板、视觉单元及第二摆环；第一摆环安装在支撑板与基板之间；第一电机的输出轴与第一摆环固定连接；第二摆环的两端安装在第一摆环上；第二电机固定在第一摆环上，且第二电机的输出轴与第二摆环固定连接；眼球后壳与眼球前壳对接形成仿生眼球；眼球后壳固定在第二摆环内；第三机架固定在眼球后壳内，且第三机架中心的圆孔安装有圆板，圆板上安装有视觉单元；第三电机固定在第三机架上，第三电机的输出轴与圆板固定连接；本发明具有结构简单，噪声小，执行效率高的特点，且仿人程度高。

Description

一种三自由度串联仿生眼机构

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种三自由度串联仿生眼机构。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，用户对仿生眼机器人的更高仿人程度的需求逐渐增大，要求仿生眼机器人具有人体眼睛具有的三个自由度。现在已提出的仿生眼机器人大多结构复杂，噪声大，效率低，而且仿人程度不够，这些都是亟待解决的问题。

对现有的技术文献的检索发现，专利CN206623113U提出了一种可旋转的仿生眼球，通过电机驱动与齿轮传递的方式实现了可圆周旋转的仿生眼球，但是这种传递力矩方式有结构复杂，噪声大的缺点；专利CN106956294A提出了一种三自由度仿生眼，通过三个电机驱动转轮，推动连杆，从而使得摄像机底盘运动，摄像机具有三个自由度，这种机构结构复杂，体积较大，而且仿人程度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种三自由度串联仿生眼机构，具有结构简单，噪声小，执行效率高的特点，且仿人程度高。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种三自由度串联仿生眼机构，包括：第一电机、基板、第一摆环、第三机架、第二电机、第三电机、眼球后壳、支撑板、眼球前壳、圆板、视觉单元及第二摆环；

支撑板的一端固定在基板上，第一摆环安装在支撑板的另一端与基板之间；

第一电机固定在基板的底部，且第一电机的输出轴与第一摆环固定连接，用于驱动第一摆环绕第一电机输出轴的轴向转动；

第二摆环为不封闭的圆环，其两端安装在第一摆环上；第二电机固定在第一摆环上，且第二电机的输出轴与第二摆环固定连接，用于驱动第二摆环绕第二电机输出轴的轴向转动；

眼球后壳和眼球前壳对接形成球缺结构，该球缺结构即为仿生眼球；眼球后壳固定在第二摆环的内圆周面上，且眼球后壳的轴线与第二摆环的轴线垂直；

第三机架固定在眼球后壳与眼球前壳的对接处，且第三机架的中心加工有圆孔，圆板与该圆孔孔轴间隙配合，且圆板的轴向与眼球后壳的轴向一致；圆板的一端安装有视觉单元；第三电机固定在第三机架上，第三电机的输出轴穿过第三机架与圆板的另一端固定连接，第三电机用于驱动圆板绕其轴向转动，进而带动视觉单元转动；

所述第一电机、第二电机和第三电机的轴线两两垂直。

进一步的，所述第一摆环通过固定在同一直径上的两个第一销轴分别与支撑板和基板连接；第一电机的输出轴与第一摆环底部固定的第一销轴固定连接。

进一步的，所述第二摆环的两端通过固定在同一直径上的两个第二销轴与第一摆环连接；第二电机的输出轴与第二摆环一侧的第二销轴固定连接。

进一步的，所述眼球后壳与眼球前壳为卡扣连接。

有益效果：(1)本发明中的第一电机、第二电机及第三电机及其各自传动部分采用串联连接的方式，简化了机构，增加了执行效率；且仿生眼球部分采用眼球前壳与眼球后壳的卡扣式连接形成球形结构，提高了仿人程度。

(2)本发明中的第一电机、第二电机及第三电机的输出轴直接与待转动机构(即第一摆环、第二摆环和圆板)连接，不经过其他联动机构连接，增加了电机的驱动效率，且降低了噪音，整体结构简单，体积小。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的左视剖面图；

其中，1-第一电机，2-第一机架，3-基板，4-第一摆环，5-第三机架，6-第二电机，7-第二机架，8-第三电机，9-眼球后壳，10-支撑板，11-眼球前壳，12-圆板，13-视觉单元，14-第二摆环。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种三自由度串联仿生眼机构，参见附图1，包括：第一电机1、第一机架2、基板3、第一摆环4、第三机架5、第二电机6、第二机架7、第三电机8、眼球后壳9、支撑板10、眼球前壳11、圆板12、视觉单元13及第二摆环14；

L型的支撑板10的一端固定在基板3上端面，第一摆环4安装在支撑板10的另一端与基板3之间；第一摆环4通过固定在同一直径上的两个第一销轴分别与支撑板10和基板3连接，其中，两个所述第一销轴分别与支撑板10和基板3进行孔轴间隙配合，或分别通过轴承安装在支撑板10和基板3上，实现第一销轴与支撑板10和基板3的相对转动；第一电机1通过第一机架2固定在基板3的底部，且第一电机1的输出轴与第一摆环4底部固定的第一销轴固定连接，第一电机1用于驱动第一摆环4绕第一销轴的轴线转动；

参见附图2，第二摆环14为不封闭的圆环，其两端分别通过固定在同一直径上的两个第二销轴与第一摆环4连接，且第二摆环14的第二销轴轴线与第一摆环4的第一销轴轴线垂直，其中，所述第二销轴与第一摆环4进行孔轴间隙配合，或通过轴承安装在第一摆环4上，实现第二销轴与第一摆环4的相对转动；第二电机6通过第二机架7固定在第一摆环4侧面延伸出的凸台上，且第二电机6的输出轴与第二摆环14一侧的第二销轴固定连接，第二电机6用于驱动第二摆环14绕第二销轴的轴线转动；

参见附图3，眼球后壳9为开口的半球形壳体，眼球前壳11为两个平行的平面截取球体得到的壳体，眼球后壳9的开口端与眼球前壳11的大端卡扣式对接形成球缺结构，该球缺结构即为仿生眼球；眼球后壳9固定在第二摆环14的内圆周面上，且眼球后壳9的轴线与第二摆环14的轴线垂直；

第三机架5固定在眼球后壳9的开口端，即位于仿生眼球内，且第三机架5的中心加工有圆孔，圆板12与该圆孔孔轴间隙配合，且圆板12的轴向与眼球后壳9的轴向一致；圆板12的一端安装有视觉单元13；第三电机8固定在第三机架5上，第三电机8的输出轴穿过第三机架5与圆板12的另一端固定连接，第三电机8用于驱动圆板12绕其轴向转动，进而带动视觉单元13转动。

工作原理：设第一摆环4的轴向为x轴，第一销轴的轴向为z轴，第二销轴的轴向为y轴；当第一电机1工作时，驱动第一摆环4绕z轴转动，进而带动第二摆环14、仿生眼球及仿生眼球内的视觉单元13绕z轴转动，为第一自由度；当第二电机6工作时，驱动第二摆环14绕y轴转动，进而带动仿生眼球及仿生眼球内的视觉单元13绕y轴转动，为第二自由度；当第三电机8工作时，驱动圆板12绕其轴向转动，进而带动仿生眼球内的视觉单元13转动，为第三自由度；由于第二摆环14安装在第一摆环4上，圆板12安装在第二摆环14上，实现了第一电机、第二电机、第三电机的串联连接，即实现了三个自由度的串联。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三自由度串联仿生眼机构，其特征在于，包括：第一电机(1)、基板(3)、第一摆环(4)、第三机架(5)、第二电机(6)、第三电机(8)、眼球后壳(9)、支撑板(10)、眼球前壳(11)、圆板(12)、视觉单元(13)及第二摆环(14)；

支撑板(10)的一端固定在基板(3)上，第一摆环(4)安装在支撑板(10)的另一端与基板(3)之间；

第一电机(1)固定在基板(3)的底部，且第一电机(1)的输出轴与第一摆环(4)固定连接，用于驱动第一摆环(4)绕第一电机输出轴的轴向转动；

第二摆环(14)为不封闭的圆环，其两端安装在第一摆环(4)上；第二电机(6)固定在第一摆环(4)上，且第二电机(6)的输出轴与第二摆环(14)固定连接，用于驱动第二摆环(14)绕第二电机输出轴的轴向转动；

眼球后壳(9)和眼球前壳(11)对接形成球缺结构，该球缺结构即为仿生眼球；眼球后壳(9)固定在第二摆环(14)的内圆周面上，且眼球后壳(9)的轴线与第二摆环(14)的轴线垂直；

第三机架(5)固定在眼球后壳(9)与眼球前壳(11)的对接处，且第三机架(5)的中心加工有圆孔，圆板(12)与该圆孔孔轴间隙配合，且圆板(12)的轴向与眼球后壳(9)的轴向一致；圆板(12)的一端安装有视觉单元(13)；第三电机(8)固定在第三机架(5)上，第三电机(8)的输出轴穿过第三机架(5)与圆板(12)的另一端固定连接，第三电机(8)用于驱动圆板(12)绕其轴向转动，进而带动视觉单元(13)转动；

所述第一电机(1)、第二电机(6)和第三电机(8)的轴线两两垂直。

2.如权利要求1所述的一种三自由度串联仿生眼机构，其特征在于，所述第一摆环(4)通过固定在同一直径上的两个第一销轴分别与支撑板(10)和基板(3)连接；第一电机(1)的输出轴与第一摆环(4)底部固定的第一销轴固定连接。

3.如权利要求1所述的一种三自由度串联仿生眼机构，其特征在于，所述第二摆环(14)的两端通过固定在同一直径上的两个第二销轴与第一摆环(4)连接；第二电机(6)的输出轴与第二摆环(14)一侧的第二销轴固定连接。

4.如权利要求1所述的一种三自由度串联仿生眼机构，其特征在于，所述眼球后壳(9)与眼球前壳(11)为卡扣连接。