CN109436254A - 一种基于仿生视觉的水下机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于仿生视觉的水下机器人，包括机器人舱体装置、仿生视觉装置和动力装置，其特征在于，所述仿生视觉装置设置在所述机器人舱体装置内部，所述仿生视觉装置包括两个左右对称并成20°～130°夹角布置的广角相机，所述动力装置设置在所述机器人舱体装置外部，所述动力装置包括两个动力向上的电机和两个动力向后的电机，所述动力装置中的两个动力向上的电机成左右对称的设在所述舱体装置中间位置，所述的动力装置中两个动力向后的电机成左右对称的设在所述舱体装置尾部。本发明具有成本低、易于维护的优点，仿生视觉装置可以增大相机视野范围，在两个相机视野重叠区可以获取环境深度信息，提高机器人水下探测能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下机器人设备，特别是一种基于仿生视觉的水下机器人，属于机器人领域。
背景技术
在过去十年左右的时间里，使用自主水下机器人进行水下环境检测取得了很大的进展。与此同时，微型廉价低功耗的水下机器人受到越来越多的关注，因为它们更容易管理，对环境影响更小。目前在水下机器人中，常用的测量传感器主要是声纳设备，但这种设备成本高，维护难，相比较而言，视觉测量越来越多的应用在水下机器人中，传统的视觉测量主要依靠单目相机、双目相机和结构光相机，这些相机成本低，维护简单，但也有自己的局限性，单目相机丢失环境的深度信息，并且视野范围有限，而双目相机和结构光相机虽然可以获取环境的深度信息，但视野范围依旧有限。在生物界，对大雁的视觉解剖发现，两个单目相机按照大雁眼睛那样成一定夹角左右布置，可构成仿生视觉，仿生视觉的视野范围大，视野重叠区可获取环境的深度信息，将这种仿生视觉应用在水下机器人中，可突破传统视觉测量给水下机器人带来的局限性，提高水下机器人的探测能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种视野范围大，可获取环境的深度信息的仿生视觉装置，并用于水下机器人。
为了解决上述技术问题，具体地，本发明的技术方案如下：
一种基于仿生视觉的水下机器人，包括机器人舱体装置、仿生视觉装置和动力装置，其特征在于，所述仿生视觉装置设置在所述机器人舱体装置内部，所述仿生视觉装置包括两个左右对称并成20°～130°夹角布置的广角相机，所述动力装置设置在所述机器人舱体装置外部，所述动力装置包括两个动力向上的电机和两个动力向后的电机。
进一步地，所述动力装置中的两个动力向上的电机成左右对称的设在所述舱体装置中间位置，所述的动力装置中两个动力向后的电机成左右对称的设在所述舱体装置尾部。
进一步地，所述机器人舱体装置包括透明半球罩、第一固定螺钉、固定环、法兰固定环、圆柱形舱体、后圆形挡板、固定销钉、隔物板、第一橡胶圈和第二橡胶圈，其特征在于，所述透明半球罩有个平面边唇，所述固定环和所述半球罩边唇一侧接触，所述半球罩边唇另一侧和所述法兰固定环接触。
进一步地，所述半球罩边唇、固定环和法兰固定环设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉固定在一起。
进一步地，所述法兰固定环在和所述半球罩边唇接触的平面有第一凹槽，所述第一凹槽装有所述第一橡胶圈，所述法兰固定环和所述圆柱形舱体接触平面有两个第二凹槽，所述第二凹槽各装有一条所述第二橡胶圈。
进一步地，所述法兰固定环和所述圆柱形舱体过盈配合固定在一起，在所述圆柱形舱体的前后装有两个相同的法兰固定环，在所述圆柱形舱体的后端，所述法兰固定环和所述后圆形挡板平面接触，所述后圆形挡板的另一侧和所述固定环平面接触，所述法兰固定环、后圆形挡板和固定环设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉固定在一起，所述法兰固定环在和所述后圆形挡板接触的平面有第三凹槽，所述第三凹槽装有所述第一橡胶圈，所述隔物板在所述圆柱形舱体内和所述前后的法兰固定环接触，和所述圆柱形舱体内表面接触，通过在所述法兰固定环上的所述固定销钉固定在所述圆柱形舱体内，所述隔物板上在靠近所述透明半球罩一侧设置有两个螺纹孔。
进一步地，所述仿生视觉装置，设置在所述隔物板的所述两个螺纹孔处。
本发明和现有技术相比有如下优点：成本低、易于维护，仿生视觉装置可以增大相机视野范围，在两个相机视野重叠区可以获取环境深度信息，提高机器人水下探测能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的轴测图
图2是本发明的左视图
图3是本发明的舱体剖视图
图4是本发明的隔物板安装剖视图
图5是本发明的有相机的轴测图
图6是本发明的有相机的正视图
图7是本发明的仿生视野示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种基于仿生视觉的水下机器人，包括机器人舱体装置、仿生视觉装置和动力装置，其特征在于，所述仿生视觉装置设置在所述机器人舱体装置内部，所述仿生视觉装置包括两个左右对称并成20°～130°夹角布置的广角相机，所述动力装置设置在所述机器人舱体装置外部，所述动力装置包括两个动力向上的电机和两个动力向后的电机。所述动力装置中的两个动力向上的电机成左右对称的设在所述舱体装置中间位置，所述的动力装置中两个动力向后的电机成左右对称的设在所述舱体装置尾部。
在本实施例中，根据图1、图2、图3所示，机器人舱体装置包括透明半球罩(1)、第一固定螺钉(2)、固定环(3-1)、固定环(3-2)、法兰固定环(4-1)、法兰固定环(4-2)、圆柱形舱体(5)、后圆形挡板(6)、第一橡胶圈(13)、固定销钉(14)、隔物板(15)和第二橡胶圈(16)，透明半球罩(1)有个平面边唇，固定环(3-1)和透明半球罩(1)边唇一侧接触，透明半球罩(1)边唇另一侧和法兰固定环(4-1)接触。透明半球罩(1)边唇、固定环(3-1)和法兰固定环(4-1)设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉(2)固定在一起。
法兰固定环(4-1)在和所述透明半球罩(1)边唇接触的平面有第一凹槽，所述第一凹槽装有所述第一橡胶圈(13)，用于防水密封，所述法兰固定环(4-1)和圆柱形舱体(5)接触平面有两个第二凹槽，第二凹槽各装有一条所述第二橡胶圈(16)，用于防水密封。法兰固定环(4-1)和圆柱形舱体(5)过盈配合固定在一起，在圆柱形舱体(5)的后端装有和法兰固定环(4-1)相同的法兰固定环(4-2)。
在圆柱形舱体(5)的后端，法兰固定环(4-2)和后圆形挡板(6)平面接触，后圆形挡板(6)的另一侧和固定环(3-2)平面接触，法兰固定环(4-2)、后圆形挡板(6)和固定环(3-2)设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉(2)固定在一起，法兰固定环(4-2)在和后圆形挡板(6)接触的平面有第三凹槽，第三凹槽装有第一橡胶圈(13)，用于防水密封。
隔物板(15)在圆柱形舱体(5)内一端与法兰固定环(4-1)接触，另一端与法兰固定环(4-2)接触，和圆柱形舱体(5)内表面接触，通过在法兰固定环(4-1)和法兰固定环(4-2)上的固定销钉(14)固定在圆柱形舱体(5)内，隔物板(15)上在靠近透明半球罩(1)一侧设置有两个螺纹孔。
在本实施例中，根据图1、图2所示，动力装置包括前电机支架(7-1)、前电机支架(7-2)、电机(8-1)、电机(8-2)、螺旋桨(9)、第二固定螺钉(10)、后电机支架(11-1)、后电机支架(11-2)、固定螺栓(12)，在圆柱形舱体(5)外面中间部分装有左右对称的前电机支架(7-1)和前电机支架(7-2)，前电机支架(7-1)和前电机支架(7-2)通过固定螺栓(12)固定在一起，可组成圆环固定在所述圆柱形舱体(5)上，前电机支架(7-1)和前电机支架(7-2)上分别通过第二固定螺钉(10)固定有一个电机(8-1)，电机(8-1)上固定有螺旋桨(9)，两个电机(8-1)的动力方向向上，可产生向上向下的动力，实现机器人的上浮下沉和翻滚功能。
在圆柱形舱体(5)外面后面部分装有左右对称后电机支架(11-1)和后电机支架(11-2)，后电机支架(11-1)和后电机支架(11-2)通过固定螺栓(12)固定在一起，可组成圆环固定在圆柱形舱体(5)上，后电机支架(11-1)和后电机支架(11-2)上分别通过所述第二固定螺钉(10)分别固定有一个电机(8-2)，电机(8-2)上固定有螺旋桨(9)，两个电机(8-2)的动力方向向后，可产生向前向后的动力，实现机器人的前进后退和偏航的功能。
在本实施例中，根据图5、图6、图7所示，仿生视觉装置包括相机支架(17)、相机(18)、第三固定螺钉(19)和第四固定螺钉(20)，在圆柱形舱体(5)内部前端，相机支架(17)通过第四固定螺钉(20)固定在上下两个隔物板(15)中间，固定位置在隔物板(15)上两个螺纹孔处，相机支架(17)上通过固定螺钉(19)固定有两个相机(18)，两个相机左右对称并成20°～130°夹角布置，形成仿生视觉，如图7所示，区域(A)是单个相机的视野，区域(B)是两个相机视野重叠区，在区域(B)的视野重叠区内可根据视差关系提取外界的深度信息，区域(C)是机器人最终的视野。具体实施时，两个相机夹角根据实际需求进行调整。
Claims (7)
1.一种基于仿生视觉的水下机器人，包括机器人舱体装置、仿生视觉装置和动力装置，其特征在于，所述仿生视觉装置设置在所述机器人舱体装置内部，所述仿生视觉装置包括两个左右对称并成20°～130°夹角布置的广角相机，所述动力装置设置在所述机器人舱体装置外部，所述动力装置包括两个动力向上的电机和两个动力向后的电机。
2.根据权利要求1所述的基于仿生视觉的水下机器人，其特征在于，所述动力装置中的两个动力向上的电机成左右对称的设在所述舱体装置中间位置，所述的动力装置中两个动力向后的电机成左右对称的设在所述舱体装置尾部。
3.根据权利要求1所述的一种基于仿生视觉的水下机器人，所述机器人舱体装置包括透明半球罩、第一固定螺钉、固定环、法兰固定环、圆柱形舱体、后圆形挡板、固定销钉、隔物板、第一橡胶圈和第二橡胶圈，其特征在于，所述透明半球罩有个平面边唇，所述固定环和所述半球罩边唇一侧接触，所述半球罩边唇另一侧和所述法兰固定环接触。
4.根据权利要求3所述的一种基于仿生视觉的水下机器人，其特征在于，所述半球罩边唇、固定环和法兰固定环设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉固定在一起。
5.根据权利要求3所述的一种基于仿生视觉的水下机器人，其特征在于，所述法兰固定环在和所述半球罩边唇接触的平面有第一凹槽，所述第一凹槽装有所述第一橡胶圈，所述法兰固定环和所述圆柱形舱体接触平面有两个第二凹槽，所述第二凹槽各装有一条所述第二橡胶圈。
6.根据权利要求3所述的一种基于仿生视觉的水下机器人，其特征在于，所述法兰固定环和所述圆柱形舱体过盈配合固定在一起，在所述圆柱形舱体的前后装有两个相同的法兰固定环，在所述圆柱形舱体的后端，所述法兰固定环和所述后圆形挡板平面接触，所述后圆形挡板的另一侧和所述固定环平面接触，所述法兰固定环、后圆形挡板和固定环设置有螺纹孔，三者同时通过所述第一固定螺钉固定在一起，所述法兰固定环在和所述后圆形挡板接触的平面有第三凹槽，所述第三凹槽装有所述第一橡胶圈，所述隔物板在所述圆柱形舱体内和所述前后的法兰固定环接触，和所述圆柱形舱体内表面接触，通过在所述法兰固定环上的所述固定销钉固定在所述圆柱形舱体内，所述隔物板上在靠近所述透明半球罩一侧设置有两个螺纹孔。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种基于仿生视觉的水下机器人，其特征在于，所述仿生视觉装置，设置在所述隔物板的所述两个螺纹孔处。
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