本發(fā)明屬于智能仿生機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種九自由度雙目仿生眼。

背景技術(shù)：

眼睛是人類與外部環(huán)境進(jìn)行交互的最重要的器官之一，人類感知外部環(huán)境有90％以上的信息是通過眼睛獲得的。“眼睛”對于仿生機(jī)器人而言，也是最重要的感知設(shè)備之一，對仿生眼的研究，能夠提高智能仿生機(jī)器人的自主性和環(huán)境適應(yīng)性，促進(jìn)智能仿生機(jī)器人核心視覺技術(shù)的發(fā)展，因此研究仿生眼是智能仿生機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。

人體解剖學(xué)、生理學(xué)研究表明，每只人眼有六條肌肉，三個自由度，人類的雙眼在大腦的控制下統(tǒng)一、協(xié)調(diào)地進(jìn)行掃視、平滑追蹤、異向、前庭動眼反射、視動反射，穩(wěn)態(tài)注視等運動。人類頸部的肌肉繁多，按功能控制頭部運動的肌肉主要有：胸鎖乳突肌、前斜角肌、中斜角肌、后斜角肌、小斜角肌、斜方肌、頭半棘肌、頸半棘肌、頭最長肌、頭夾肌，頸夾肌等，整體實現(xiàn)頭部俯仰、歪頭、左右旋轉(zhuǎn)三個自由度的運動。

目前的仿生眼機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)全場景的視覺信息獲取的很少，專利CN200910248719.6中提出了一種仿人眼和人頸的視覺裝置，該裝置的仿人眼機(jī)構(gòu)由左、右CCD攝像機(jī)組成，且只有左右旋轉(zhuǎn)一個自由度；該裝置的仿人頸機(jī)構(gòu)只有左右旋轉(zhuǎn)和俯仰兩個自由度，而且這兩個自由度均通過電機(jī)與蝸桿蝸輪的傳動來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。專利CN201110308977.6提出服務(wù)機(jī)器人廣角式雙目視覺識別與定位裝置，該裝置的雙目視覺仍由左、右兩個攝像機(jī)組成，且只有左右旋轉(zhuǎn)一個自由度；該裝置的頭部只有左右旋轉(zhuǎn)和俯仰兩個自由度。專利CN201220166296.0提出了一種仿生機(jī)器人眼球運動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的左右兩個眼球和眼球連接架固定在一起，分別通過兩個胡克鉸和機(jī)架連接，通過電動推桿的驅(qū)動實現(xiàn)兩眼球上下同步轉(zhuǎn)動；通過電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)滑塊的直線運動，進(jìn)而實現(xiàn)兩眼球左右同步轉(zhuǎn)動；該機(jī)構(gòu)的每個眼球只有兩個自由度，且兩眼球只能同步轉(zhuǎn)動，不能實現(xiàn)異向運動；該機(jī)構(gòu)不具有頸部。專利CN201210551864.3提出了一種具有全景捕捉、定位功能的雙目立體仿生眼機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的每個眼球有三個自由度，頸部只有左右旋轉(zhuǎn)一個自由度，并未提出具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及傳動方式。專利CN201510649137.4提出了一種三自由度雙目仿生眼機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的頸部只有左右旋轉(zhuǎn)一個自由度。

因此，研究一種能夠?qū)崿F(xiàn)全場景的視覺信息獲取的仿生眼機(jī)構(gòu)非常重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：針對上述現(xiàn)有仿生眼機(jī)構(gòu)的不足之處，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)全場景的視覺信息獲取的九自由度雙目仿生眼。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種九自由度雙目仿生眼，它包括：由左眼球機(jī)構(gòu)、右眼球機(jī)構(gòu)組成的雙目仿生眼以及用于帶動雙目仿生眼運動的頸部機(jī)構(gòu)；

左眼球機(jī)構(gòu)包括：眼球、安裝在眼球內(nèi)且可自旋轉(zhuǎn)的攝像頭，用于控制眼球左右運動的第一電機(jī)以及用于控制眼球上下運動的第二電機(jī)；左眼球機(jī)構(gòu)安裝在支架上；

右眼球機(jī)構(gòu)與左眼球機(jī)構(gòu)的構(gòu)成相同，右眼球機(jī)構(gòu)與左眼球機(jī)構(gòu)以鏡像對稱的方式安裝在支架的兩端；

頸部機(jī)構(gòu)包括：輸出軸互成垂直狀態(tài)的第一頸部電機(jī)、第二頸部電機(jī)以及第三頸部電機(jī)；第三頸部電機(jī)的輸出軸豎直設(shè)置，用于帶動雙目仿生眼繞其輸出軸做旋轉(zhuǎn)運動，第一頸部電機(jī)用于帶動雙目仿生眼做上下俯仰運動；第二頸部電機(jī)用于帶動雙目仿生眼做左右擺動運動。

有益效果：利用本發(fā)明，小范圍的視野調(diào)整可通過兩個三自由度仿生眼球進(jìn)行調(diào)整，大范圍的場景切換可通過三自由度頸部關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)全場景的視覺信息獲取。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的三維示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的左視圖；

圖4為本發(fā)明的后視圖。

具體實施方式

參見附圖，一種九自由度雙目仿生眼，它包括：由左眼球機(jī)構(gòu)I、右眼球機(jī)構(gòu)II構(gòu)成的雙目仿生眼以及頸部機(jī)構(gòu)Ⅲ；

左眼球機(jī)構(gòu)I具有三個自由度，它包括：安裝在眼球內(nèi)且可自旋轉(zhuǎn)的攝像頭59，用于控制眼球左右運動的第一電機(jī)12以及用于控制眼球上下運動的第二電機(jī)15；左眼球機(jī)構(gòu)I安裝在支架39上；

右眼球機(jī)構(gòu)II與左眼球機(jī)構(gòu)I的構(gòu)成相同，以鏡像對稱的方式安裝在支架39上；

頸部機(jī)構(gòu)Ⅲ具有三個自由度，它包括：輸出軸互成垂直狀態(tài)的第一頸部電機(jī)41、第二頸部電機(jī)47以及第三頸部電機(jī)56；第三頸部電機(jī)56豎直設(shè)置，用于帶動雙目仿生眼做旋轉(zhuǎn)運動，第一頸部電機(jī)41用于帶動雙目仿生眼做上下俯仰運動；第二頸部電機(jī)47用于帶動雙目仿生眼做左右擺動運動。

進(jìn)一步的，為使本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，可將雙目仿生眼以及頸部機(jī)構(gòu)Ⅲ設(shè)計為如下形式：

左眼球機(jī)構(gòu)I與右眼球機(jī)構(gòu)II中的眼球由眼前球10和眼后球9組成；眼前球10固定在第一眼球座8上，眼后球9固定在第二眼球座7上；第一眼球座8以及第二眼球座7安裝在基板1上；第一擺環(huán)5的左右兩端分別通過軸承安裝在第二支桿3、第三支桿4上，第二擺環(huán)6的上下兩端分別通過軸承安裝在第一支桿2、基板1上；眼后球9背部中心處設(shè)有撥塊11；第一擺環(huán)5中部設(shè)置有水平滑槽，第二擺環(huán)6中部設(shè)有豎直滑槽，且二者呈十字交叉；撥塊11位于第一擺環(huán)5與第二擺環(huán)6交叉處的滑槽內(nèi)；第一電機(jī)12的輸出軸與第二擺環(huán)6連接，通過第二擺環(huán)6帶動撥塊11在第一擺環(huán)5的水平滑槽內(nèi)運動，進(jìn)而帶動眼球左右運動；第二電機(jī)15的輸出軸與第一擺環(huán)5連接；通過第一擺環(huán)5帶動撥塊11在第二擺環(huán)6的豎直滑槽內(nèi)運動，進(jìn)而帶動眼球上下運動；第一支桿2、第二支桿3、第三支桿4均固定在基板1上；基板1安裝在支架39上。

頸部機(jī)構(gòu)Ⅲ中的第一頸部電機(jī)41通過軸承安裝在中心支架40的上方，第一頸部電機(jī)41的輸出軸與支架39連接；第二頸部電機(jī)47通過軸承安裝在擺動支架53上，第二頸部電機(jī)47的輸出軸與中心支架40連接；第三頸部電機(jī)56固定在肩支架61上，第三頸部電機(jī)56的輸出軸與擺動支架53連接。

再進(jìn)一步的，為使本發(fā)明各自由度位置可控，在第一電機(jī)12處設(shè)有用于檢測位置的第一眼球霍爾盤13，與第一眼球霍爾盤13相配合的、用于限位的第一磁鐵螺柱18安裝在第二擺環(huán)6上側(cè)；第二電機(jī)15處設(shè)有用于檢測位置的第二眼球霍爾盤16，與第二眼球霍爾盤16相配合的、用于限位的第二磁鐵螺柱19安裝在第一擺環(huán)5左側(cè)；

第一頸部電機(jī)41、所述第二頸部電機(jī)47、所述第三頸部電機(jī)56處分別配套的設(shè)有用于定位的第一頸部霍爾盤46、第二頸部霍爾盤52、第三頸部霍爾盤58；更具體的，第一頸部霍爾盤46、第二頸部霍爾盤52固定在中心支架40上，第三頸部霍爾盤58固定在肩支架61上。

綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。