[发明专利]一种二自由度并联相机指向机构

说明书

一种二自由度并联相机指向机构，它涉及一种并联相机指向机构。现有在串联形式的Yorick系列主动视觉平台中，偏航关节由于累积误差导致机构整体精度下降；同时并联形式相机指向机构存在因整体尺寸随负载尺寸和运动范围的增大而增大，导致机构整体不紧凑的弊端。本发明包括底座、动平台、相机、第一运动支链和第二运动支链，第一运动支链和第二运动支链分别设置在底座和动平台之间；动平台的两端铰接在U形杆的开口端处，第一旋转电机的输出轴穿过底座与U形杆的底部相连接；第二旋转电机的输出轴与第一旋转电机的输出轴垂直设置，上臂、中臂和下臂从上至下依次设置在U形杆的一侧，相机设置在动平台的顶面上。本发明用于机器视觉领域。

技术领域

本发明涉及一种并联相机指向机构，属于机器视觉领域。

背景技术

相机指向机构作为一种相机姿态调节装置，在机器视觉领域具有广泛的应用：机器眼、仿生眼、双目立体视觉研究或其他相关领域的研究工作。相机指向机构设计时，一般采用串联形式，具有代表性的是英国牛津大学的Yorick系列主动视觉平台。Yorick系列采用小型直流伺服电机，具有运动范围大、体积小巧紧凑的特点。但是，机构整体刚度和承载能力依赖于偏航关节；偏航关节由于累积误差导致机构整体精度进一步下降。并联形式相机指向机构，典型的是瓦拉尔大学研制的“灵巧眼”——一种摄像机指向装置。由于负载布置在旋转中心处，降低各轴的转动惯量而提高动态性能；同时，装置的整体尺寸也将随着于负载尺寸和运动范围的增大而增大，导致机构整体不紧凑。国内高校相继设计了其它形式的单目机构，但也难以摆脱以上缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种二自由度并联相机指向机构，以解决现有串联形式的Yorick系列主动视觉平台中，偏航关节由于累积误差导致机构整体精度下降；同时并联形式相机指向机构存在因整体尺寸随负载尺寸和运动范围的增大而增大，导致机构整体不紧凑的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种二自由度并联相机指向机构，它包括底座、动平台、相机、第一运动支链和第二运动支链，所述第一运动支链和第二运动支链分别设置在底座和动平台之间；

第一运动支链包括第一旋转电机和U形杆，所述第一旋转电机设置在底座上，U形杆设置在底座的上方且其开口端朝向动平台设置，动平台的两端铰接在U形杆的开口端处，所述第一旋转电机的输出轴穿过底座与U形杆的底部相连接；

第二运动支链包括第二旋转电机、上臂、中间轴、中臂和下臂，第二旋转电机设置在底座上，第二旋转电机的输出轴与第一旋转电机的输出轴垂直设置，所述上臂、中间轴、中臂和下臂从上至下依次设置在U形杆的一侧，第二旋转电机的输出轴穿过底座与下臂的一端相连接，下臂的另一端与中臂的下端相铰接，中臂的上端通过中间轴与上臂的一端相铰接，上臂的另一端铰接在动平台上，相机设置在动平台的顶面上。

一种二自由度并联相机指向机构，优选的是，所述U形杆的一个竖直端处加工有U形杆用左侧旋转关节，动平台上加工有与U形杆用左侧旋转关节相配合的动平台用左侧旋转关节，所述U形杆的一个竖直端通过U形杆用左侧旋转关节与动平台的动平台用左侧旋转关节相铰接；所述U形杆的另一个竖直端处加工有U形杆用右侧旋转关节，动平台上加工有与U形杆用右侧旋转关节相配合的动平台用右侧旋转关节，所述U形杆的另一个竖直端通过U形杆用右侧旋转关节与动平台的动平台用右侧旋转关节相铰接。

一种二自由度并联相机指向机构，优选的是，动平台为匚字形板体，匚字形板体的两个侧板之间设置有动平台用中间旋转关节，动平台用中间旋转关节与动平台水平并列设置。

一种二自由度并联相机指向机构，优选的是，上臂靠近动平台的一端通过动平台用中间旋转关节与动平台相铰接，上臂通过中间轴与中臂的上端相铰接。