[发明专利]一种气囊驱动的二自由度仿生眼

说明书

本发明属于仿生机器人技术领域，具体公开了一种气囊驱动的二自由度仿生眼，包括半球型仿生眼，半球型仿生眼上设有二自由度驱动机构，二自由度驱动机构包括与半球型仿生眼平面侧相连接的气囊驱动结构，气囊驱动结构远离半球型仿生眼的一端设有固定底板；本发明通过在固定底板上设置三组间隙配合的气囊驱动器对半球型仿生眼的Z轴方向进行位置调节，通过对可伸缩气囊进行充放气动作，对可伸缩气囊的长度进行调节，经过球铰连杆端部的球铰头与球铰底座间的球铰连接，使得半球型仿生眼的具备X轴和Y轴方向上的二自由度运动，从而实现对半球型仿生眼X轴和Y轴的二自由度调节动作。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种气囊驱动的二自由度仿生眼，同时还涉及该气囊驱动的二自由度仿生眼的方法。

背景技术

眼睛是人类获取客观世界信息最重要的器官，有90%以上的信息获取来自于人类的眼睛。眼睛拥有高度发达且完善的系统，能够根据环境的不同，进行自我调整和适应，而这也是人工设备无法比拟的优势。对于智能机器人来说“眼睛”也是一种十分重要的感知设备，智能机器人是集众多领域和研究智慧于一身的高科技产物，它的应用不仅仅是将传统的人工制造业带向智能化自动化，更是向其他行业和领域不断扩展，如医疗、军事、航空、工业测量等方面。随着应用领域的不断扩展，对于机器人的智能化程度要求也越来越高，为机器人配备智能型的机器视觉设备，使得机器人也可以获得和人类一样感知客观世界，获取相应的环境信息，同时也可以识别、跟踪、提取目标物等能力。仿生眼通过模拟人眼的诸多特殊自然功能，从而具备和人眼类似甚至在某些方面高于人眼的机器视觉设备。仿生眼的出现为很多产业和领域，产生了巨大的影响。

仿生眼搭载在机器设备上时，由于设备受到振动、姿态不稳定、环境因素等问题的影响，会影响仿生眼视轴的指向，不利于仿生眼采集图像信息。而仅仅是拥有电子稳像功能的仿生眼，也抵抗不了由于设备运行过程产生的不稳定因素，因此为了获得输出稳定且清晰的图像、视频信息，需要搭建一个稳定的仿生眼系统，将仿生眼的视轴与设备运行中的干扰因素隔离开来，使得仿生眼的视轴稳定在一个固定空间范围内，并且可以根据指令完成对目标物体的实时跟踪功能。由于保证了仿生眼光轴的稳定，从而实现了稳定控制仿生眼系统的图像输出能力。

发明内容

为了解决仿生眼在实际使用时遇到的一系列问题，本发明提供了一种结构简单紧凑、控制方便、驱动方式稳定可靠、运动灵活度高的气囊驱动的二自由度仿生眼，同时提供了相应的方法。

基于上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种气囊驱动的二自由度仿生眼，包括半球型仿生眼，半球型仿生眼上设有二自由度驱动机构，二自由度驱动机构包括与半球型仿生眼平面侧相连接的气囊驱动结构，气囊驱动结构远离半球型仿生眼的一端设有固定底板。

优选地，气囊驱动结构包括三组间隙配合的气囊驱动器；气囊驱动器的一端与半球型仿生眼相连接，另一端与固定底板相连接。

优选地，气囊驱动器包括与半球型仿生眼平面侧相连接的球铰连杆，球铰连杆的端部设有与固定底板相连接的可伸缩气囊，可伸缩气囊上套设有气囊支撑架；气囊支撑架的一端与球铰连杆间隙配合，另一端与固定底板固定连接；可伸缩气囊上设有气管，气管上设有控制气阀；可伸缩气囊包括多个间隙配合的可折叠环形气囊圈，可折叠环形气囊圈通过气囊连接环相连接，气囊连接环间通过气囊伸缩弹簧相连接。

优选地，球铰连杆远离可伸缩气囊的一端设有球铰头，球铰头与设置在半球型仿生眼平面侧上的球铰底座相配合。

优选地，可伸缩气囊之间的夹角均呈120°。

优选地，可伸缩气囊相对半球型仿生眼的球心呈环形分布，可伸缩气囊与半球型仿生眼的球心间隙配合。

优选地，气囊支撑架包括与可伸缩气囊间隙配合的气囊支撑环，气囊支撑环靠近固定底板的一侧均布有多个与固定底板相连接的支撑环连杆。