[发明专利]基于柔性并联驱动的仿生人眼结构

说明书

技术领域

本发明涉及并联机器人、气动技术、柔性冗余驱动和仿生技术，尤其是涉及一种基于柔性并联驱动的仿生人眼结构。

背景技术

人类感知客观世界有90％以上的信息是通过眼睛。对机器人来说，“眼睛”也是一种重要的感知设备。在当今机器人系统的诸多共性技术的研究当中，仿生技术一直受到很大关注，这是由于人和许多动物体具有许多特殊的自然功能，这些功能是经过长时间进化而来。当今的机器人迫切需要具备和人类等生物感官一样完备的信息获取系统，仿生人眼结构就是其中最重要的一个组成部分。人眼本身具有许多特殊并且实用的功能：人通过双眼实现了立体视觉，可以获得深度信息、重建三维场景、可以对立体世界进行感知；双眼只能注视和跟踪同一目标，能补偿因头部运动引起的视线偏离，能快速切换视线注释的目标，能够使视线平滑的跟踪目标，能跟踪高速运动的物体等，这些功能都是由于眼球运动中不同的运动形式实现的。充分利用人眼运动的这些特点，并且集成机械学、电子学、计算机视觉、医学、生理学以及脑科学等相关学科的技术，对人眼进行信息采集、神经反应和运动控制等方面的模拟，进而将这些成果应用到机器人领域当中，并将产生革命性的成果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柔性并联驱动的仿生人眼结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

它包括仿生眼球，嵌入式CMOS图像传感器，六组每组分别由一条人工气动肌肉和装在人工气动肌肉前后两端的腱组成的仿生人眼外肌，非完整球支撑面，仿生总腱环，底座，上滑车和下滑车；仿生人眼中六组仿生人眼外肌为上直肌、下直肌、左直肌、右直肌、上斜肌和下斜肌分别对应真实人眼中的四条直肌和两条斜肌，其中四组直肌仿生人眼外肌通过腱的一端分别等分固定在仿生眼球上，仿生眼球与非完整球支撑面大端形成球面副，上斜肌和下斜肌通过腱的一端分别穿过在非完整球支撑上固定的上滑车和下滑车固定在仿生眼球上，六组仿生人眼外肌通过腱的另一端汇聚并穿过仿生总腱环分别固定在仿生眼球后面的底座处，所述的仿生眼球由嵌入式CMOS图像传感器和微型镜头组成，其数据传输与供电线路穿过仿生眼球通过仿生总腱环与外界联接，仿生眼球模仿人眼实现空间三个自由度的旋转。

所述的腱材料为柔性不可拉伸且易于弯曲的材料，在仿生眼球和底座上均固定于点。

所述的非完整球面支撑为空心圆锥形状，大端有四个均匀分布包络仿生眼球的手爪，在手爪上安装有上滑车和下滑车，小端固定在底座处。

本发明具有的有益效果是：

本发明完全模仿真实人眼运动方式的结构，采用柔性驱动方式充分利用人工气动肌肉，即具有与人类肌肉接近的力-位移特性和收缩率，和腱驱动在多孔道结构中易于弯曲的特点，实现了与真实人眼结构和特性的模仿，为进一步研究和模仿人眼运动形式提供了一种可靠的研究平台。本发明可实现仿生人眼结构在空间三自由度转动，并可应用于各种仿生机器人、医学人工假眼、智能视频监控系统等。

附图说明

图1是仿生人眼轴侧图。

图2是仿生人眼后视图。

图3是仿生人眼正视图。

图4是仿生人眼左视图。

图5是图4的A-A剖面图。

图中：1、仿生眼球；2、CMOS图像传感器；3、上直肌；4、下直肌；5、左直肌；6、右直肌；7、上斜肌；8、下斜肌；9、非完整球支撑基体；10、仿生总腱环；11、底座；12、上滑车；13、下滑车；14、数据传输与供电线路。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明它包括仿生眼球1，嵌入式CMOS图像传感器2，六组每组分别由一条人工气动肌肉和装在人工气动肌肉前后两端的腱组成的仿生人眼外肌，非完整球支撑面9，仿生总腱环10，底座11，上滑车12和下滑车13；仿生人眼中六组仿生人眼外肌为上直肌3、下直肌4、左直肌5、右直肌6、上斜肌7和下斜肌8分别对应真实人眼中的四条直肌和两条斜肌，其中四组直肌仿生人眼外肌通过腱的一端分别等分固定在仿生眼球上，仿生眼球1与非完整球支撑面9大端形成球面副，上斜肌7和下斜肌8通过腱的一端分别穿过在非完整球支撑9上的上滑车12和下滑车13固定在仿生眼球上，六组仿生人眼外肌通过腱的另一端汇聚并穿过仿生总腱环10分别固定在仿生眼球1后面的底座11处，所述的仿生眼球1由嵌入式CMOS图像传感器2和微型镜头组成，其数据传输与供电线路14穿过仿生眼球1通过仿生总腱环10与外界联接，仿生眼球1模仿人眼实现空间三个自由度的旋转。