[发明专利]移动机器人视觉系统防抖装置与防抖补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人用视觉系统防抖装置与防抖补偿控制方法，属于机器人 应用领域。

背景技术

机器人视觉是一门新兴的发展迅速的学科，八十年代以来，机器人视觉的 研究已经历了从实验室走向实际应用的发展阶段。但与此同时，机器人视觉系 统也出现了不少问题。机器人的移动过程中也经常会遇到路面不平等抖动现 象，其视觉系统中所拍摄到的图像亦无法避免运动模糊现象。

针对运动模糊问题，通常采用较高的快门速度可以减轻这种震动所导致的 照片模糊，但在曝光时间较长的拍摄中，比如在阴天或者傍晚时，拍的画面都 比较虚，这是由于光线较弱的环境下而要比较长的快门时间，在这种情况下， 震动所带来的图像模糊问题几乎不可避免。为了缓解这个问题，使摄影者轻松 拍出清晰得照片，相机生产厂家纷纷开发了减轻防抖得技术，称为“防抖” (Anti-Shake简称AS)或图像稳定(Image Stabilization简称IS)技术。

目前，已经有一些具备防抖功能的摄像机已经被研制出来，包括以佳能、 松下为首的光学防抖技术，以奥林巴斯、尼康为首的电子防抖技术，还有柯尼 卡美能达独家的机身防抖技术，但它们都不是针对移动机器人用的，也不是用 机械的方法去实施达到的。经文献检索发现，专利公告号为1096622，专利号 为94101806，名称为防止图象抖动的摄象机。该摄象机包含检测摄象机抖动 的抖动检测装置，获得校正量的计算装置和校正摄象机体的抖动的校正装置。 但是该摄象机只能检测极其微小的抖动，校正装置也是通过镜头变焦来实现 的，其抖动环境与移动机器人不一样，校正方式也无法适用于移动机器人。专 利公告号为1610387，专利号为200410087084，名称为图像拾取设备及其照相 机抖动校正方法。该发明涉及图像拾取设备及其照相机抖动校正方法，是通过 图像拾取装置拾取一个对象的图像，以此来确定照相机抖动分量，从而来校正 相机的抖动。该发明的不足之处是在抖动图像出来之后才开始校正的，不能达 到一次性输出清晰图像的效果。另外。专利公告号为1812501，专利号为 200610001684，名称为摄像装置及其摄像方法。该摄像装置是根据快门速度改 变摇摄控制，从而提供适于拍摄条件的防抖动效果。该装置的适用条件是相对 稳定的摇摄条件，很难适用于移动机器人所面对的复杂的无规则的抖动环境。 民用摄像机和照相机内部抖动系统仅能补偿低频和小抖动量情况下的抖动，而 面向轮式、履带式、腿式等移动机器人的视觉系统均属于工业视觉摄像装置， 其装置内、外无抖动措施，而带有工业视觉系统的移动机器人在不平整地面或 野外移动时因震动导致视觉装置抖动成像不清晰，来自地面的抖动可能是中低 频，也有高频情况。而且抖动幅度有小有大，因此，上述专利中提及的防抖方 法均不能解决移动机器人在不平整路面或野外环境下的复杂无规则的抖动主 动补偿与控制问题。

发明内容

本发明的目的是针对移动机器人的抖动情况，通过机械和控制手段从根本 上实时地消除机器人视觉系统的抖动，以达到视觉系统运动的平稳，一次性输 出较清晰图像的效果；进而提供了一种移动机器人视觉系统防抖装置与防抖补 偿控制方法。

本发明为达到上述发明目的所采用的技术方案包括视觉系统防抖装置和 防抖补偿控制方法两部分：

本发明所述视觉系统防抖装置由防抖机构、传感器系统和防抖控制系统三 部分构成；所述防抖机构由左右移动单元、上下移动单元、俯仰单元、偏摆单 元和基座构成，上下移动单元、左右移动单元、俯仰单元和偏摆单元均设置在 基座上；所述传感器系统包括倾角传感器、第一振动传感器和第二振动传感器， 倾角传感器、第一振动传感器和第二振动传感器均安装在基座上；所述防抖控 制系统主要包括控制系统硬件和控制系统软件，用来实现视觉系统的防抖；

上下移动单元由上下驱动电机、上下移动单元传动机构、上下运动导向轴、 固定块、滑块和上下运动同步带构成；上下移动单元传动机构包括上下运动绳 轮、上下运动换向轮、第一上下运动同步带轮和第二上下运动同步带轮；驱动 电机通过上下移动单元传动机构驱动与同步带固连的固定块及滑块一起沿导 向轴上下运动；上下移动单元设置在安装有两个视觉传感器的架体的下方，滑 块与架体连接以实现两个视觉传感器相对基座同时上下移动；