[发明专利]一种机器人眼球运动装置

摘要

本发明公开了一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分。通过大、小偏心盘电机带动大、小偏心盘的转动，实现传动轴二自由度的移动；通过传动轴电机驱动传动轴自转，实现摄像头具有三自由度；通过相应的编码器分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头的闭环控制。本发明机械结构简单，运动平稳可靠，整体占用空间比较小。本发明可以实时监测和控制摄像头的位姿，极大地扩展了视野，应用范围广。

主权项

一种机器人眼球运动装置，包括动力装置，传动机构和固定支撑机构三部分；其特征在于：所述动力装置包括大偏心盘电机（Ⅰ‑1）、小偏心盘电机（Ⅰ‑2）、传动轴电机（Ⅰ‑3）以及三个安装在相应电机上的编码器（Ⅰ‑1‑1、Ⅰ‑2‑1、Ⅰ‑3‑1）；所述传动机构包括大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）、大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）、大偏心盘（Ⅲ‑5）、小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）、小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）、大偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑6）、小偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑7）、小偏心盘（Ⅲ‑8）、小偏心盘球轴承（Ⅲ‑9）、传动轴（Ⅲ‑10）、传动轴齿轮（Ⅲ‑11）、传动轴电机齿轮（Ⅲ‑12）、下外壳球轴承（Ⅲ‑13）、摄像头（Ⅲ‑14）；所述固定支撑机构包括上外壳盖（Ⅱ‑1）、上外壳（Ⅱ‑2）、三根螺柱（Ⅱ‑3‑1、Ⅱ‑3‑2、Ⅱ‑3‑3）、传动轴电机上固定板（Ⅱ‑7）、传动轴电机下固定板（Ⅱ‑8）、锁紧螺母（Ⅱ‑4）、锁紧螺栓（Ⅱ‑5）、下外壳（Ⅱ‑6）；所述大偏心盘（Ⅲ‑5）通过大偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑6）安装在上外壳（Ⅱ‑2）中，大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）与大偏心盘（Ⅲ‑5）通过螺钉紧固在一起，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）安装在大偏心盘电机（Ⅰ‑1）上，大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3）与大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4）啮合，通过大偏心盘电机（Ⅰ‑1）驱动大偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑3），从而驱动大偏心盘内齿圈（Ⅲ‑4），实现大偏心盘（Ⅲ‑5）偏心轴的转动；所述小偏心盘（Ⅲ‑8）通过小偏心盘滚针轴承（Ⅲ‑7）安装于大偏心盘（Ⅲ‑5）的偏心轴位置，小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）与小偏心盘（Ⅲ‑8）通过螺钉固连，小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）安装在小偏心盘电机（Ⅰ‑2）上，并且与小偏心盘齿轮（Ⅲ‑2）啮合，小偏心盘电机齿轮（Ⅲ‑1）的轴线与大偏心盘（Ⅲ‑5）的轴线重合，实现小偏心盘（Ⅲ‑8）在以大偏心盘（Ⅲ‑5）的轴线为圆心的圆内移动；所述传动轴电机（Ⅰ‑3）通过传动轴电机上固定板（Ⅱ‑7）、传动轴电机下固定板（Ⅱ‑8）、锁紧螺母（Ⅱ‑4）、锁紧螺栓（Ⅱ‑5）固连在传动轴（Ⅲ‑10）上，传动轴电机齿轮（Ⅲ‑12）安装在传动轴电机（Ⅰ‑3）上，并且与传动轴齿轮（Ⅲ‑11）啮合，传动轴齿轮（Ⅲ‑11）与传动轴（Ⅲ‑10）铸造在一起，通过传动轴电机（Ⅰ‑3）间接驱动传动轴（Ⅲ‑10），所述传动轴（Ⅲ‑10）一端与小偏心盘（Ⅲ‑8）的偏心轴处的小偏心盘球轴承（Ⅲ‑9）相连，另一端与下外壳（Ⅱ‑6）中心处的下外壳球轴承（Ⅲ‑13）连接，传动轴（Ⅲ‑10）末端连接摄像头（Ⅲ‑14）；所述大偏心盘电机（Ⅰ‑1）、小偏心盘电机（Ⅰ‑2）通过上外壳盖（Ⅱ‑1）上的凹槽定位，上外壳盖（Ⅱ‑1）通过螺栓与上外壳（Ⅱ‑2）连接定位，上外壳（Ⅱ‑2）与下外壳（Ⅱ‑6）之间通过三根螺柱（Ⅱ‑3‑1、Ⅱ‑3‑2、Ⅱ‑3‑3）定位固定；通过大、小偏心盘电机（Ⅰ‑1、Ⅰ‑2）带动大、小偏心盘（Ⅲ‑5、Ⅲ‑8）的转动，实现传动轴（Ⅲ‑10）二自由度的移动；通过传动轴电机（Ⅰ‑3）驱动传动轴（Ⅲ‑10）自转，实现摄像头（Ⅲ‑14）具有三自由度；通过相应的编码器（Ⅰ‑1‑1、Ⅰ‑2‑1、Ⅰ‑3‑1）分别测得电机转过的角度，精确计算摄像头（Ⅲ‑14）的位置和姿态，反馈给控制系统，从而实现摄像头（Ⅲ‑14）的闭环控制。