CN207593803U - 基于弱光环境补光的多传感融合机器人*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***。它包括图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器。本实用新型可在弱光环境下打开补光装置对图像采集装置进行补光，在检测到光线强度低于设定的阈值时，打开补光装置对光线进行补光，保障机器人的视觉***在弱光环境下能正常工作，增强了机器人***在弱光环境下的数据采集能力。

Description

基于弱光环境补光的多传感融合机器人***

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，更为具体地，涉及一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***。

背景技术

机器人已成为当下的热门研究和热门开发技术领域，随着硬件技术的不断发展和软件技术的飞速发展，人类利用设备或装置对视觉(如白光、红外和其他图像)、听觉(声音)、触觉(力)等进行采集，传输，处理和控制的能力不断增强，机器人技术蓬勃发展。

在机器人***中，涉及到对大量传感器信号的采集、检测、传输和处理的问题，现有技术中的解决方案普遍存在技术难度较高，成本较大等问题，限制了机器人***的普及。例如，公开号为CN206242055U的中国专利公开了一种带有视觉伺服***的机器人，其结构包括伺服驱动***、视觉控制***、伺服运动***、运动信息传感器、机器人下身、机器人头部，伺服驱动***装设在机器人头部的内侧，伺服驱动***上设有编码器、伺服电机和伺服驱动器，编码器通过伺服驱动器与伺服电机相连接，机器人头部下端设有机器人下身，机器人下身由驱动双臂、执行双腿和中心腔组成，驱动双臂通过中心腔与执行双腿相连接。该专利能够精确地测定到机器人需要抓取的物品的位置，避免了容易出现抓取失误的问题，同时对机器人图像状态的处理执行效果好、便于对机器人进行控制。但是，该专利的说明书公开的技术方案存在无法解决的问题。例如，不能解决机器人***的融合驱动存在检测信号精度差、技术实现难度大、成本高等问题。在弱光环境下，图像采集装置不能正常工作，无法完成对周围环境的数据采集等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，可实现在弱光环境下打开补光装置对图像采集装置进行补光，在检测到光线强度低于设定的阈值时，打开补光装置对光线进行补光，保障机器人的视觉***在弱光环境下能正常工作，增强了机器人***在弱光环境下的数据采集能力。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，包括：

图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器；

所述的图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，所述的传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在所述的图像采集装置中设置有补光装置，所述的补光装置的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接；

所述的外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，所述的外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，所述的多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，所述的内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，所述多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，所述的主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，所述的第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，所述的主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，所述的第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接；

第一光电编码器安装在所述的第一执行电机上，其输出端与所述的第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在所述的第二执行电机上，其输出端与所述的第二驱动芯片的输入端连接。

进一步地，所述的图像采集装置包括CMOS传感器，所述的CMOS传感器的输出端与所述的传输装置的输入端连接。

进一步地，所述的传输装置包括无线传输装置，所述无线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

进一步地，所述的传输装置包括有线传输装置，所述有线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

进一步地，所述的补光装置包括LED灯光源；所述的LED灯光源，设置在补光装置的内部，其电源接口与所述的开关信号接口连接，所述的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接。

进一步地，所述的无线传输装置包括ZigBee通信装置，所述的ZigBee通信装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

进一步地，所述的外置传感器接口装置包括一个多路复用器；

所述多路复用器的多个输入端与多个外置传感器的输出端连接，所述多路复用器的输出端与所述的主处理器的第一传感信号输入端连接。

进一步地，所述的内置传感器接口装置为二选一的多路开关，或四选一的多路开关，或八选一的多路开关，或十六选一的多路开关。

进一步地，所述的第一驱动芯片为第一LM629运动控制驱动芯片，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第一控制信号输出端连接，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接。

进一步地，所述的第二驱动芯片为第二LM629运动控制驱动芯片，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第二控制信号输出端连接，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、驱动芯片、执行电机、光电编码器和主处理器等，可以实现在弱光环境下打开补光装置对图像采集装置进行补光，而且可通过外接光敏传感器等对光线强度进行检测，在检测到光线强度低于设定的阈值时，打开补光装置对光线进行补光，保障机器人的视觉***在弱光环境下能正常工作，增强了机器人***在弱光环境下的数据采集能力。

(2)本实用新型通过内置传感器接口装置可以检测设置在机器人***内部的开关量传感器、模拟量传感器等，通过外置传感器接口装置可以检测机器人***外接的开关量传感器、模拟量传感器等，从而对机器人***的运动量等参数进行综合、面前地检测，有利于主处理器利用采集的信号进行驱动控制，提高驱动控制精度，同时利用外置传感器接口装置对外接的传感器信号进行多路传输复用，提高数据采集能力，降低数据传输成本，实现机器人***多传感融合驱动。

(3)本实用新型降低了机器人***的驱动控制的实现难度，通过设置的内置传感器接口装置和外置传感器接口装置，增加了数据采集资源，由于对传感器类别进行了区分采集和传输，该结构不仅降低了数据传输成本，而且有助于简化驱动的实现过程，降低复杂度，降低成本，有助于机器人***的推广和普及。

本实用新型的技术效果不限于如上所述。以上技术效果仅仅是示例性说明，本实用新型的其他特征及其作用等将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。本领域技术人员可以根据本申请的说明书直接或间接地知悉其余的技术效果等，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构等。

如图1，一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，包括：

图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器；

所述的图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，所述的传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在所述的图像采集装置中设置有补光装置，所述的补光装置的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接；

所述的外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，所述的外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，所述的多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，所述的内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，所述多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，所述的主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，所述的第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，所述的主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，所述的第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接；

第一光电编码器安装在所述的第一执行电机上，其输出端与所述的第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在所述的第二执行电机上，其输出端与所述的第二驱动芯片的输入端连接。

可选地，所述的图像采集装置包括CMOS传感器，所述的CMOS传感器的输出端与所述的传输装置的输入端连接。

可选地，所述的传输装置包括无线传输装置，所述无线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

可选地，所述的传输装置包括有线传输装置，所述有线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

可选地，所述的补光装置包括LED灯光源；所述的LED灯光源，设置在补光装置的内部，其电源接口与所述的开关信号接口连接，所述的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接。

可选地，所述的无线传输装置包括ZigBee通信装置，所述的ZigBee通信装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

可选地，所述的外置传感器接口装置包括一个多路复用器；

所述多路复用器的多个输入端与多个外置传感器的输出端连接，所述多路复用器的输出端与所述的主处理器的第一传感信号输入端连接。

可选地，所述的内置传感器接口装置为二选一的多路开关，或四选一的多路开关，或八选一的多路开关，或十六选一的多路开关。

可选地，所述的第一驱动芯片为第一LM629运动控制驱动芯片，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第一控制信号输出端连接，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接。

可选地，所述的第二驱动芯片为第二LM629运动控制驱动芯片，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第二控制信号输出端连接，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。

【实施例一】

如图1，本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***进行实施，在该实施例中包括图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器。

图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在图像采集装置中设置有补光装置，补光装置的开关信号接口与主处理器的控制接口连接。

外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。第一光电编码器安装在第一执行电机上，其输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在第二执行电机上，其输出端与第二驱动芯片的输入端连接。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用和以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内，此处不再赘述。

【实施例二】

如图1，本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***进行实施，在该实施例中包括图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器。

图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在图像采集装置中设置有补光装置，补光装置的开关信号接口与主处理器的控制接口连接。

外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。第一光电编码器安装在第一执行电机上，其输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在第二执行电机上，其输出端与第二驱动芯片的输入端连接。

在该实施例中，本领域技术人员可对图像采集装置进行选择性实施，例如，本领域技术人员可以使用CMOS传感器，将CMOS传感器的输出端与传输装置的输入端连接。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内，此处不再赘述。

【实施例三】

如图1，本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***进行实施，在该实施例中包括图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器。

图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在图像采集装置中设置有补光装置，补光装置的开关信号接口与主处理器的控制接口连接。

外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。第一光电编码器安装在第一执行电机上，其输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在第二执行电机上，其输出端与第二驱动芯片的输入端连接。

在该实施例中，本领域技术人员可对传输装置进行选择性实施，例如，本领域技术人员可以使用无线传输装置，将无线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内，此处不再赘述。

【实施例四】

如图1，本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***进行实施，在该实施例中包括图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器。

图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接；在图像采集装置中设置有补光装置，补光装置的开关信号接口与主处理器的控制接口连接。

外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。第一光电编码器安装在第一执行电机上，其输出端与第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在第二执行电机上，其输出端与第二驱动芯片的输入端连接。

在该实施例中，本领域技术人员可对外置传感器接口装置进行选择性实施，例如，本领域技术人员可以使用多路复用器，将多路复用器的多个输入端与多个外置传感器的输出端连接，多路复用器的输出端与主处理器的第一传感信号输入端连接。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内，此处不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型的专利保护范围之内。

特别声明，本实用新型的说明书的题目对本实用新型的权利要求的技术方案不构成任何限制性解释，其仅仅是本实用新型的一种或几种实施例的表述而已。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何限制性解释。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述涉及到的***、装置和构件的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。即本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及隐含披露的任一新的组合。

本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。

Claims (10)

1.一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

图像采集装置、传输装置、补光装置、外置传感器接口装置、内置传感器接口装置、至少两个驱动芯片、至少两个执行电机、至少两个光电编码器和主处理器；

所述的图像采集装置的输出端与传输装置的输入端连接，所述的传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接，在所述的图像采集装置中设置有补光装置，所述的补光装置的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接；

所述的外置传感器接口装置包括多个外置传感器接口和至少一个多路复用输出接口，所述的外置传感器接口连接有至少一个光线传感器，所述的多路复用输出接口与主处理器的第一传感信号输入端连接，所述的内置传感器接口装置包括至少一个多路开关，所述多路开关的输出端与主处理器的第二传感信号输入端连接，所述的主处理器的第一控制信号输出端与第一驱动芯片的输入端连接，所述的第一驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接，所述的主处理器的第二控制信号输出端与第二驱动芯片的输入端连接，所述的第二驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接；

第一光电编码器安装在所述的第一执行电机上，其输出端与所述的第一驱动芯片的输入端连接，第二光电编码器安装在所述的第二执行电机上，其输出端与所述的第二驱动芯片的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的图像采集装置包括CMOS传感器，所述的CMOS传感器的输出端与所述的传输装置的输入端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的传输装置包括无线传输装置，所述无线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的传输装置包括有线传输装置，所述有线传输装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的补光装置包括LED灯光源；所述的LED灯光源，设置在补光装置的内部，其电源接口与所述的开关信号接口连接，所述的开关信号接口与所述的主处理器的控制接口连接。

6.根据权利要求3所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的无线传输装置包括ZigBee通信装置，所述的ZigBee通信装置的输出端与主处理器的通信接口连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的外置传感器接口装置包括一个多路复用器；

所述多路复用器的多个输入端与多个外置传感器的输出端连接，所述多路复用器的输出端与所述的主处理器的第一传感信号输入端连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的内置传感器接口装置为二选一的多路开关，或四选一的多路开关，或八选一的多路开关，或十六选一的多路开关。

9.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的第一驱动芯片为第一LM629运动控制驱动芯片，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第一控制信号输出端连接，所述的第一LM629运动控制驱动芯片的输出端与第一执行电机的输入端连接。

10.根据权利要求1所述的一种基于弱光环境补光的多传感融合机器人***，其特征是，包括：

所述的第二驱动芯片为第二LM629运动控制驱动芯片，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输入端与所述主处理器的第二控制信号输出端连接，所述的第二LM629运动控制驱动芯片的输出端与第二执行电机的输入端连接。