[发明专利]一种柔性驱动的视觉跟踪装置设计及控制方法

说明书

本发明公开了一种柔性驱动的视觉跟踪装置设计及控制方法，所述柔性驱动视觉跟踪控制方法，识别获取相机采集到的图像；对相机获取的图像进行与处理，分离出图像的有效区域；采用模板匹配方法对有效区域进行匹配，选出匹配最佳区域为目标物，获得中心像素位置坐标；得到目标物的位置与摄像机视野内像素中心坐标的位置偏差，通过三根柔性钢丝绳并联运动学模型求解，得到三根柔性钢丝绳分别需要伸缩的长度，将其转化为控制三根柔性钢丝绳的驱动电机转动的角度；本发明通过三个驱动电机带动三根柔性钢丝绳产生并联运动，通过摄像机视野的竖直方向调节，实现对跟踪目标的视觉跟踪。

技术领域

本发明涉及到配电箱领域，尤其涉及到一种柔性驱动的视觉跟踪装置设计及控制方法。

背景技术

随着柔性机械臂技术的不断发展，柔性机械臂末端视觉跟踪感知技术也成为一项研究焦点。视觉跟踪技术是机器视觉技术中一个重要的分支，在军事、工业、民用等众多领域都已经具备了广泛的应用。视觉跟踪技术可以概括为使用图像处理，模式识别等技术对摄像机视野中的图像进行序列分析，计算目标在图像序列中的精确位置。

直接安装在柔性机械臂末端位置的视觉跟踪装置往往导致了柔性机械臂承受了额外的负载力，影响了柔性机械臂末端的运动精准性和灵活性。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种柔性驱动的视觉跟踪装置，包括摄像机模组、视觉定位板、球铰链、丝绳末端固定器、柔性视觉跟踪基座、若干根柔性钢丝绳、三角支撑板一、三角支撑板二、若干根丝绳套管和若干组柔性钢丝驱动组件；所述三角支撑板一和三角支撑板二的上下两端均安装丝绳套管，所述柔性钢丝驱动组件分别对应安装于三角支撑板二的一侧，所述摄像机模组安装于视觉定位板上，所述球铰链的一端转动连接在视觉定位板的底部，另一端安装于柔性视觉跟踪基座上，所述丝杆末端固定器安装于柔性视觉跟踪基座内，所述柔性钢丝绳的一端固定于视觉定位板上，另一端依次贯穿丝绳末端固定器和丝绳套管缠绕于柔性钢丝驱动组件。

优选的，所述视觉定位板的中部设置定位孔，所述定位孔内安装轴承座，所述球铰链的一端与轴承座转动连接。

优选的，所述摄像机模组包括视觉摄像机和摄像机基座；所述摄像机基座安装于视觉定位板中部的定位孔上方，所述视觉摄像机安装于摄像机基座上。

优选的，柔性钢丝驱动组件包括驱动电机和钢丝绳转动轴；所述钢丝绳转动轴安装于驱动电机的输出轴上，所述钢丝绳转动轴上设有若干钢丝轮槽。

一种柔性驱动视觉跟踪控制方法，所述方法包括：

识别获取相机采集到的图像；

对相机获取的图像进行与处理，分离出图像的有效区域；

采用模板匹配方法对有效区域进行匹配，选出匹配最佳区域为目标物，获得中心像素位置坐标；

得到目标物的位置与摄像机视野内像素中心坐标的位置偏差，通过三根柔性钢丝绳并联运动学模型求解，得到三根柔性钢丝绳分别需要伸缩的长度，将其转化为控制三根柔性钢丝绳的驱动电机转动的角度，使三个驱动电机带动三根柔性钢丝绳产生并联运动，通过摄像机视野的竖直方向调节，实现对跟踪目标的视觉跟踪。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过设计驱动电机与视觉跟踪装置的末端固定器分离式的结构，实现了视觉跟踪装置的便携性，使其可以作为视觉感知装置安装在任意柔性机械臂的末端处，降低对机械臂末端负载力和干扰。柔性驱动的视觉跟踪装置结构采用了三根柔性钢丝绳并联驱动球铰链的方式设计，大大降低了视觉跟踪装置的重量，具备轻型化的优点。柔性驱动的视觉跟踪装置通过从末端安装的摄像机模块感知周围环境视野，使用视觉识别技术获取所需识别的目标，通过调节目标与视野中心的偏差快速实现了目标的视觉跟踪技术，控制易于实现，运动效果较好。

附图说明