柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著人類科技的快速發(fā)展，人們面臨一些復(fù)雜的環(huán)境場合越來越多，經(jīng)常會遇到情況不明、人員無法接近或高度危險的區(qū)域。如果利用機器人代替人員進入情況不明或者人難以進入的場合去查明現(xiàn)場情況、取回樣本、處理高危險性事件，避免操作人員直接暴露在有毒、核輻射等危險環(huán)境中，則可大大減小人員傷亡，提高保障能力和工作效率。常見的四自由度平臺大都是基于液壓動力，通過剛性結(jié)構(gòu)與平臺相連接，這樣的裝置首先體積大，重量重不符合機器人靈活輕巧的要求；其次由于剛性連接限制了它的自由度，變化量很小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手，其中包括柔性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并通過使用步進電機和渦輪蝸桿減速器為該柔性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供動力，在改變控制開度時更靈活，當(dāng)達(dá)到變化量時可以不再供電。
[0004]其技術(shù)解決方案包括:
[0005]一種柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手，其包括搭載小車、控制柜和底座箱，所述控制柜位于搭載小車的后部，控制柜內(nèi)部設(shè)置有控制機構(gòu)，底座箱內(nèi)設(shè)置有動力機構(gòu)，其特征在于:還包括柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)由所述動力機構(gòu)提供動力，由所述控制機構(gòu)對其動作進行控制；
[0006]所述動力機構(gòu)包括步進電機和渦輪蝸桿減速器，所述步進電機和渦輪蝸桿減速器均設(shè)置在所述底座箱的右側(cè)板內(nèi)側(cè)面上，所述底座箱右側(cè)板的外側(cè)面上安裝有四個彈簧固定法蘭，所述四個彈簧固定法蘭的連線為矩形；所述控制機構(gòu)包括步進電機驅(qū)動器和攝像頭電源；
[0007]所述柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)位于所述底座箱和攝像頭的安裝盤之間，其包括四條彈簧和四條拉繩，其中，每條彈簧的一端均固定于對應(yīng)的彈簧固定法蘭上，另一端均通過球形鉸接連接于所述安裝盤上，所述的四條拉繩分別布設(shè)在所述四條彈簧內(nèi)，每條拉繩均與相應(yīng)彈簧的中心線平行，拉繩的一端連接于所述渦輪蝸桿減速器的推桿上，另一端通過所述的球形鉸接連接于所述安裝盤上。
[0008]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述球形鉸接呈矩形排列布設(shè)于所述安裝盤上。
[0009]作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，所述底座箱的右側(cè)板上設(shè)置有四個拉繩通道孔以及一個電纜及數(shù)據(jù)線通道孔，所述拉繩通道孔呈矩形分布，其周圍設(shè)置有安裝螺孔，用于對所述步進電機安裝法蘭進行固定，所述拉繩通道另一側(cè)設(shè)置有安裝螺孔，用于對所述彈簧固定法蘭進行固定，所述電纜及數(shù)據(jù)線通道孔設(shè)置于所述底座箱右側(cè)板的中心處。
[0010]進一步的，所述攝像頭自帶有安裝法蘭盤，通過所述的安裝法蘭盤將攝像頭固定在所述安裝盤上，所述安裝盤上設(shè)置有電纜通道，攝像頭的電纜及數(shù)據(jù)傳輸線依次通過安裝盤上的電纜通道以及底座箱上的電纜及數(shù)據(jù)線通道孔連接到所述攝像頭電源上。
[0011]進一步的，所述步進電機和渦輪蝸桿減速器均通過前端法蘭安裝在所述底座箱的右側(cè)板內(nèi)側(cè)面上，所述渦輪蝸桿減速器和前端法蘭之間通過關(guān)節(jié)軸承連接。
[0012]進一步的，所述控制柜通過底部螺栓連接固定于搭載小車上，所述的步進電機驅(qū)動器和攝像頭電源均設(shè)置有底座，所述底座上設(shè)置有連接孔，通過螺栓與所述連接孔配合分別對步進電機驅(qū)動器和攝像頭電源進行固定，所述控制柜的側(cè)板上設(shè)置有電源線通道，以使攝像頭的電纜及數(shù)據(jù)傳輸線通過并與攝像頭電源連接。
[0013]進一步的，所述渦輪蝸桿減速器與前端法蘭的連接位置設(shè)置于所述的拉繩通道孔處。
[0014]進一步的，所述控制機構(gòu)還包括微控制器MCU，所述步進電機和渦輪蝸桿減速器均與所述微控器MCU連接，用來控制機械手的轉(zhuǎn)向。
[0015]進一步的，所述底座箱通過螺栓連接固定在搭載小車上。
[0016]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0017]1、本發(fā)明中的柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其包括四條彈簧和位于彈簧內(nèi)的拉繩，攝像頭搭載在有四條彈簧支撐的平臺上，并且四條彈簧對稱布置，可對每一條彈簧實現(xiàn)單獨控制，四條彈簧的不同動作搭配實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向要求，這種攝像頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，探測角度大，整機的穩(wěn)定高，尤其適用于復(fù)雜環(huán)境監(jiān)測場合。
[0018]2、本發(fā)明中各條彈簧的一端均固定于球形鉸接上，球形鉸接實現(xiàn)了攝像頭安裝盤的大范圍轉(zhuǎn)動，使攝像頭更加靈活，增大了攝像頭的探測角度。
[0019]3、本發(fā)明中動力由步進電機提供，并且通過拉繩拉彈簧，使彈簧壓縮變形，步進電機可實現(xiàn)精確控制，每條拉繩的伸縮量都可以控制，使本系統(tǒng)可以提供準(zhǔn)確的探測角度控制。
[0020]4、本發(fā)明中渦輪蝸桿減速器與底座箱連接處采用關(guān)節(jié)軸承，當(dāng)拉繩處于不同角度時電機隨之發(fā)生擺動，減少了系統(tǒng)中不必要的相互作用力，使系統(tǒng)更加靈巧。
[0021]5、本發(fā)明中渦輪蝸桿減速器的使用將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為推桿的直線運動，以便通過拉繩實現(xiàn)彈簧的壓縮，并且渦輪蝸桿減速器本身帶有自鎖功能，拉繩與彈簧的組合實現(xiàn)了柔性系統(tǒng)的各個動作。
[0022]6、本發(fā)明整機小巧，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，機動靈活，安裝維護方便，可實現(xiàn)較大角度的探測，極大的增加了柔性車載攝像頭的應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步清楚、完整的說明:
[0024]圖1為本發(fā)明機械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明渦輪蝸桿減速器的連接圖；
[0026]圖3為本發(fā)明渦輪蝸桿減速器以及推桿的連接圖；
[0027]圖4為本發(fā)明關(guān)節(jié)軸承連接圖；
[0028]圖5為本發(fā)明攝像頭轉(zhuǎn)向機械手大角度探測示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明控制功能圖。
[0030]其中，
[0031 ] 1、攝像頭，101、攝像頭安裝法蘭，102、固定螺釘，2、柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)，201、攝像頭安裝盤，202、球形鉸接，203、彈簧，204、拉繩，205、電纜及數(shù)據(jù)傳輸線，3、底座箱，301、電纜通道，302、彈簧固定法蘭，4、連接法蘭，401、關(guān)節(jié)軸承，402、前端法蘭，403、固定螺釘，5、動力機構(gòu)，501、步進電機，502、連接螺栓，503、電機支撐座，504、連接螺釘，505、蝸桿，506、連接螺釘，507、軸承蓋板，508、圓錐滾子軸承，509、渦輪，510、套筒聯(lián)軸器，511、導(dǎo)向套筒，512、階梯軸，513、螺母，514、導(dǎo)向鍵，515、推桿，516、導(dǎo)向鍵，517、軸承蓋板，518、圓錐滾子軸承，519、固定螺釘，520、軸承蓋板，6、電源線通道，7、控制柜，8、搭載小車。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明提出了一種柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手，為了使本發(fā)明的優(yōu)點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步清楚、完整的說明。
[0033]結(jié)合圖1至圖4所示，本發(fā)明，一種柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手，其包括控制機構(gòu)、動力機構(gòu)5和柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)2，動力機構(gòu)為柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)提供動力，控制機構(gòu)對柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)的動作進行控制。
[0034]該柔性車載攝像頭設(shè)在搭載小車8上，在搭載小車8的后部設(shè)置控制柜7，搭載小車8的前部設(shè)置底座箱3，控制機構(gòu)位于控制柜7內(nèi)，動力機構(gòu)位于底座箱3內(nèi)，其中，控制柜內(nèi)的控制機構(gòu)包括步進電機驅(qū)動器和攝像頭電源，控制柜與搭載小車8之間的固定方式可選擇常規(guī)的螺栓連接；
[0035]動力機構(gòu)5設(shè)置在底座箱3內(nèi)部，動力機構(gòu)5固定于底座箱3右側(cè)板內(nèi)側(cè)，動力機構(gòu)包括步進電機501和渦輪509蝸桿505減速器，步進電機和渦輪蝸桿減速器通過前端法蘭402固定于底座箱右側(cè)板內(nèi)側(cè)，渦輪蝸桿減速器和前端法蘭402之間通過關(guān)節(jié)軸承401連接，步進電機501為攝像頭柔性轉(zhuǎn)向提供動力。
[0036]柔性車載攝像頭轉(zhuǎn)向機械手為四自由度柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)，該柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括四條彈簧203和四條拉繩204，四條彈簧203設(shè)置在底座箱3與攝像頭安裝盤201之間，每一條彈簧203的一端設(shè)置于彈簧固定法蘭302的凸臺上，連接法蘭4通過螺釘固定于底座箱右側(cè)面外側(cè)；每條彈簧的另一端通過球形鉸接202連接于攝像頭安裝盤201的底面，彈簧203與攝像頭安裝盤201之間為球形轉(zhuǎn)動連接，拉繩204設(shè)置渦輪蝸桿減速器與攝像頭安裝盤201之間并且穿過彈簧中心，一端連接于渦輪蝸桿減速器的推桿515上，另一端固定于攝像頭轉(zhuǎn)向盤的球形鉸接202上。
[0037]如圖1所示，底座箱3為長方體結(jié)構(gòu)，底座箱3底板上設(shè)置有四個螺紋孔，底座箱與搭載小車8之間通過螺栓連接固定，底座箱右側(cè)板上設(shè)置四個拉繩通道孔和一個電纜通道301，電纜通道301位于底座箱3右側(cè)板中心，四個拉繩通道通孔呈對稱布置，與四自由度柔性轉(zhuǎn)向機構(gòu)相連。
[0038]如圖1、4所示，在底座箱3右側(cè)板上設(shè)置有四個拉繩通道孔以及一個電纜通道301，拉繩通道