一种基于机器视觉的机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的机器人系统。

背景技术

现有的机器人大多为示教再现型机器人，仅能在严格定义的结构化环境中执行预定指令动作，缺乏对环境的感知与应变能力，当机器人在陌生的环境下行进时，容易与障碍物发生碰撞。

现有技术中通过在机器人上设置视觉定位单元，视觉定位单元包括图像数据采集装置和CCD相机构成，CCD相机安装在机器人本体上，图像采集装置为搭载有摄像头的无人机，通过图像数据采集装置对当前环境进行拍摄，获取当前环境的整体图像数据信息，并将当前环境的整体图像数据信息上传至机器人本体的数据处理器中，对图像数据信息进行处理后，规划出行进路线，当机器人本体在当前环境中移动时，通过所述CCD相机采集移动过程中的环境图像信息，并将环境图像信息上传机器人本体的数据处理器中，与规划后的行进路线的图像信息进行对比，从而判断机器人本体是否在规划路线上行进，从而避免机器人在陌生的环境下行进时，与障碍物发生碰撞。

但现有的基于机器视觉的机器人上设置的CCD相机大多固定安装在机器人本体上，CCD相机的拍摄范围较小，无法全面识别四周环境，上传至机器人本体的数据处理器的图像信息与规划的行进路线的图像信息可能存在误差，对机器人的行进造成干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的机器人系统，解决现有技术中的基于机器视觉的机器人上设置的CCD相机大多固定安装在机器人本体上，CCD相机的拍摄范围较小，无法全面识别四周环境，上传至机器人本体的数据处理器的图像信息与规划的行进路线的图像信息可能存在误差，对机器人的行进造成干扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的机器人系统，包括机器人本体、CCD相机、无人机、无人机摄像头和角度调节机构，所述机器人本体上设置有所述CCD相机，所述机器人本体上还设置有搭载平台，所述搭载平台上放置有所述无人机，所述无人机上设置有所述无人机摄像头，所述无人机摄像头和所述CCD相机均与所述机器人本体的数据处理器通信连接；

所述角度调节机构包括转动组件和翻转组件，所述机器人本体的上表面设置有安装座，所述安装座包括座体和转动盘，所述座体的一端与所述机器人本体的上表面拆卸连接，所述座体的另一端设置有放置槽，所述翻转槽的内部设置有所述转动组件，所述转动盘与所述放置槽的端部活动连接，所述转动盘靠近所述放置槽的一端设置有从动齿部，所述转动盘远离所述放置槽的一端设置有翻转框和所述翻转组件，所述翻转框上活动设置有安装臂，所述安装臂远离所述翻转框的一端设置有所述CCD相机，所述安装臂上设置有传动齿轮，所述翻转组件的输出端与所述传动齿轮机械传动，所述转动组件的输出端与所述从动齿部机械传动。

其中，所述转动组件包括第一伺服电机、输出轴和驱动齿轮，所述第一伺服电机安装在所述放置槽的内底部，所述第一伺服电机的输出端设置有所述输出轴，所述输出轴远离所述第一伺服电机的一端设置有所述驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述从动齿部相啮合。

其中，所述安装臂包括臂体、安装板和转轴，所述臂体的一端的两侧均设置有所述转轴，所述臂体的另一端设置有所述安装板，两个所述转轴均与所述翻转框活动连接，靠近所述翻转组件的所述转轴上设置有所述传动齿轮，所述安装板上设置有所述CCD相机。

其中，所述翻转组件包括第二伺服电机、减速器和输出齿轮，所述第二伺服电机与所述转动盘拆卸连接，所述第二伺服电极的输出端设置有所述减速器，所述减速器的输出端设置有所述输出齿轮，所述输出齿轮与所述传动齿轮相啮合。

其中，所述驱动齿轮的齿数小于所述从动齿部的齿数，所述安装座的侧面设置有散热孔，所述散热孔与所述放置槽相对应。

其中，所述基于机器视觉的机器人系统还包括保护单元，所述保护单元包括保护箱和保护壳，所述保护箱罩设在所述第二伺服电机和减速器的外部，所述保护壳罩设在所述输出齿轮和所述传动齿轮的外部。

其中，所述保护壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体分别位于所述输出齿轮的两侧，所述第一壳体靠近所述第二壳体的一侧设置有卡槽，所述第二壳体靠近所述第一壳体的一侧设置有卡合块，所述卡合块与所述卡槽相适配，所述第一壳体和所述第二壳体的底部均设置有安装块，所述安装块与所述转动盘拆卸连接。

本发明的一种基于机器视觉的机器人系统，包括机器人本体、CCD相机、无人机、无人机摄像头和角度调节机构，所述角度调节机构包括转动组件和翻转组件，通过所述无人机上的所述无人机摄像头对当前环境进行拍摄，获取当前环境的整体图像数据信息，并将当前环境的整体图像数据信息上传至所述机器人本体的数据处理器中，对图像数据信息进行处理后，规划出行进路线，当所述机器人本体在行进过程中，利用所述CCD相机采集行进过程中的图像信息时，启动所述转动组件，通过所述从动齿部带动所述转动盘在所述座体上转动，启动所述翻转组件，通过所述传动齿轮，带动所述安装臂在所述翻转框上翻转，从而调节所述安装臂上的所述CCD相机的拍摄范围和拍摄角度，使得所述CCD相机能够更全面的采集四周的环境图像信息，避免上传至所述机器人本体的数据处理器的图像信息与规划的行进路线的图像信息存在误差，对机器人的行进造成干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例的结构示意图。

图2是本发明提供的图1的A处的局部结构放大图。

图3是本发明第一实施例中安装座的内部结构剖视图。

图4是本发明第二实施例的结构示意图。

图5是本发明第二实施例中保护壳的拆分结构示意图。

图6是本发明第三实施例的内部结构剖视图。

101-机器人本体、102-CCD相机、103-无人机、104-无人机摄像头、105-转动组件、106-翻转组件、107-第一伺服电机、108-输出轴、109-驱动齿轮、110-第二伺服电机、111-减速器、112-输出齿轮、113-搭载平台、114-安装座、115-座体、116-转动盘、117-放置槽、118-从动齿部、119-翻转框、120-安装臂、121-传动齿轮、122-臂体、123-安装板、124-转轴、125-散热孔、201-保护箱、202-保护壳、203-第一壳体、204-第二壳体、205-卡槽、206-卡合块、207-安装块、301-电动推杆、302-保护框、303-气缸、304-夹持板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

第一实施例：

请参阅图1至图3，其中图1是基于机器视觉的机器人系统的结构示意图，图2是图1的A处的局部结构放大图，图3是第一实施例中安装座的内部结构剖视图。本发明提供一种基于机器视觉的机器人系统，包括机器人本体101、CCD相机102、无人机103、无人机摄像头104和角度调节机构，所述角度调节机构包括转动组件105和翻转组件106，所述转动组件105包括第一伺服电机107、输出轴108和驱动齿轮109，所述翻转组件106包括第二伺服电机110、减速器111和输出齿轮112。

针对本具体实施方式，所述机器人本体101上设置有所述CCD相机102，所述机器人本体101上还设置有搭载平台113，所述搭载平台113上放置有所述无人机103，所述无人机103上设置有所述无人机摄像头104，所述无人机摄像头104和所述CCD相机102均与所述机器人本体101的数据处理器通信连接，通过所述无人机103上的所述无人机摄像头104对当前环境进行拍摄，获取当前环境的整体图像数据信息，并将当前环境的整体图像数据信息上传至所述机器人本体101的数据处理器中，对图像数据信息进行处理后，规划出行进路线，当所述机器人本体101在当前环境中移动时，通过所述CCD相机102采集移动过程中的环境图像信息，并将环境图像信息上传所述机器人本体101的数据处理器中，与规划后的行进路线的图像信息进行对比，从而判断所述机器人本体101是否在规划路线上行进，从而避免机器人在陌生的环境下行进时，与障碍物发生碰撞。

其中，所述机器人本体101的上表面设置有安装座114，所述安装座114包括座体115和转动盘116，所述座体115的一端与所述机器人本体101的上表面拆卸连接，所述座体115的另一端设置有放置槽117，所述翻转槽的内部设置有所述转动组件105，所述转动盘116与所述放置槽117的端部活动连接，所述转动盘116靠近所述放置槽117的一端设置有从动齿部118，所述转动盘116远离所述放置槽117的一端设置有翻转框119和所述翻转组件106，所述翻转框119上活动设置有安装臂120，所述安装臂120远离所述翻转框119的一端设置有所述CCD相机102，所述安装臂120上设置有传动齿轮121，所述翻转组件106的输出端与所述传动齿轮121机械传动，所述转动组件105的输出端与所述从动齿部118机械传动，当所述机器人本体101在行进过程中，利用所述CCD相机102采集行进过程中的图像信息时，启动所述转动组件105，通过所述从动齿部118带动所述转动盘116在所述座体115上转动，启动所述翻转组件106，通过所述传动齿轮121，带动所述安装臂120在所述翻转框119上翻转，从而调节所述安装臂120上的所述CCD相机102的拍摄范围和拍摄角度，使得所述CCD相机102能够更全面的采集四周的环境图像信息，避免上传至所述机器人本体101的数据处理器的图像信息与规划的行进路线的图像信息存在误差，对机器人的行进造成干扰。

其次，所述第一伺服电机107安装在所述放置槽117的内底部，所述第一伺服电机107的输出端设置有所述输出轴108，所述输出轴108远离所述第一伺服电机107的一端设置有所述驱动齿轮109，所述驱动齿轮109与所述从动齿部118相啮合，启动所述第一伺服电机107，通过所述输出轴108带动所述驱动齿轮109转动，由于所述驱动齿轮109与所述从动齿部118啮合，从而带动所述转动盘116在所述座体115上转动。

同时，所述安装臂120包括臂体122、安装板123和转轴124，所述臂体122的一端的两侧均设置有所述转轴124，所述臂体122的另一端设置有所述安装板123，两个所述转轴124均与所述翻转框119活动连接，靠近所述翻转组件106的所述转轴124上设置有所述传动齿轮121，所述安装板123上设置有所述CCD相机102，在所述臂体122的两侧设置所述转轴124，通过所述转轴124使得所述安装臂120与所述翻转框119活动连接，启动所述翻转组件106，通过传动齿轮121带动所述转轴124转动，从而使得所述臂体122在所述翻转框119上翻转。

另外，所述第二伺服电机110与所述转动盘116拆卸连接，所述第二伺服电极的输出端设置有所述减速器111，所述减速器111的输出端设置有所述输出齿轮112，所述输出齿轮112与所述传动齿轮121相啮合，启动所述第二伺服电机110，利用所述减速器111减缓输出转速后，通过所述输出齿轮112带动所述传动齿轮121转动。

由于，所述驱动齿轮109的齿数小于所述从动齿部118的齿数，使得所述从动齿部118起到减缓所述第一伺服电机107的输出转速的作用，使得所述转动盘116在所述座体115上转动较为缓慢，所述安装座114的侧面设置有散热孔125，所述散热孔125与所述放置槽117相对应，通过所述散热孔125使得所述放置槽117内的空气与外界保持流通，从而带走所述第一伺服电机107工作时产生的热量。

使用本实施例的一种基于机器视觉的机器人系统时，通过所述无人机103上的所述无人机摄像头104对当前环境进行拍摄，获取当前环境的整体图像数据信息，并将当前环境的整体图像数据信息上传至所述机器人本体101的数据处理器中，对图像数据信息进行处理后，规划出行进路线，当所述机器人本体101在当前环境中移动时，通过所述CCD相机102采集移动过程中的环境图像信息，并将环境图像信息上传所述机器人本体101的数据处理器中，与规划后的行进路线的图像信息进行对比，从而判断所述机器人本体101是否在规划路线上行进，从而避免机器人在陌生的环境下行进时，与障碍物发生碰撞，当所述机器人本体101在行进过程中，利用所述CCD相机102采集行进过程中的图像信息时，启动所述转动组件105，通过所述从动齿部118带动所述转动盘116在所述座体115上转动，启动所述翻转组件106，通过所述传动齿轮121，带动所述安装臂120在所述翻转框119上翻转，从而调节所述安装臂120上的所述CCD相机102的拍摄范围和拍摄角度，使得所述CCD相机102能够更全面的采集四周的环境图像信息，避免上传至所述机器人本体101的数据处理器的图像信息与规划的行进路线的图像信息存在误差，对机器人的行进造成干扰。

第二实施例：

在第一实施例的基础上，请参阅图4和图5，图4为第二实施例的基于机器视觉的机器人系统的结构示意图，图5为第二实施例中保护壳的拆分结构示意图。本发明提供一种基于机器视觉的机器人系统还包括保护单元，所述保护单元包括保护箱201和保护壳202，所述保护壳202包括第一壳体203和第二壳体204。

针对本具体实施方式，所述保护箱201罩设在所述第二伺服电机110和减速器111的外部，所述保护壳202罩设在所述输出齿轮112和所述传动齿轮121的外部，利用所述保护箱201保护所述第二伺服电机110和所述减速器111不受外界环境影响，提高所述第二伺服电机110和所述减速器111的使用寿命，利用所述保护壳202保护所述输出齿轮112和所述传动齿轮121的啮合处不受外界环境影响。

其中，所述第一壳体203和所述第二壳体204分别位于所述输出齿轮112的两侧，所述第一壳体203靠近所述第二壳体204的一侧设置有卡槽205，所述第二壳体204靠近所述第一壳体203的一侧设置有卡合块206，所述卡合块206与所述卡槽205相适配，所述第一壳体203和所述第二壳体204的底部均设置有安装块207，所述安装块207与所述转动盘116拆卸连接，将所述第一壳体203和所述第二壳体204分别放置在所述输出齿轮112的两侧，并使得所述卡合块206卡入至所述卡槽205内后，利用螺钉将所述安装块207固定在所述转动盘116上，从而完成所述保护壳202的安装。

使用本实施例的一种基于机器视觉的机器人系统时，所述保护箱201罩设在所述第二伺服电机110和减速器111的外部，利用所述保护箱201保护所述第二伺服电机110和所述减速器111不受外界环境影响，提高所述第二伺服电机110和所述减速器111的使用寿命，将所述第一壳体203和所述第二壳体204分别放置在所述输出齿轮112的两侧，并使得所述卡合块206卡入至所述卡槽205内后，利用螺钉将所述安装块207固定在所述转动盘116上，从而完成所述保护壳202的安装，利用所述保护壳202保护所述输出齿轮112和所述传动齿轮121的啮合处不受外界环境影响。

第三实施例：

在第一实施例的基础上，请参阅图6，图6为第三实施例的基于机器视觉的机器人系统的结构示意图，本发明提供一种基于机器视觉的机器人系统还包括保护机构，所述保护机构包括电动推杆301和保护框302。

针对本具体实施方式，所述电动推杆301的安装端与所述搭载平台113拆卸连接，并位于所述搭载平台113的底部，所述电动推杆301的输出端与所述保护框302的内底部拆卸连接，所述保护框302的围板罩设在所述搭载平台113的外部，当所述无人机103停放在所述搭载平台113上时，所述电动推杆301收缩，从而使得所述保护框302向所述搭载平台113的上表面的方向移动，从而使得所述保护框302的围板罩设在所述搭载平台113的外部，从而避免所述机器人本体101在移动过程中，所述无人机103从所述搭载平台113上滑落，导致所述无人机103损坏。

其中，所述保护框302的外部的两侧均设置气缸303，所述气缸303的输出端贯穿所述保护框302的围板，所述气缸303的输出端设置有夹持板304，当所述保护框302罩设在所述无人机103的外部后，启动所述气缸303，使得所述夹持板304向所述无人机103的方向移动，从而利用所述夹持板304将所述无人机103的机体夹持牢固，避免所述无人机103与所述保护框302的内壁发生碰撞，导致所述无人机103损坏。

使用本实施例的一种基于机器视觉的机器人系统时，当所述无人机103停放在所述搭载平台113上时，所述电动推杆301收缩，从而使得所述保护框302向所述搭载平台113的上表面的方向移动，从而使得所述保护框302的围板罩设在所述搭载平台113的外部，从而避免所述机器人本体101在移动过程中，所述无人机103从所述搭载平台113上滑落，导致所述无人机103损坏，并且由于所述保护框302的外部的两侧均设置气缸303，所述气缸303的输出端贯穿所述保护框302的围板，所述气缸303的输出端设置有夹持板304，当所述保护框302罩设在所述无人机103的外部后，启动所述气缸303，使得所述夹持板304向所述无人机103的方向移动，从而利用所述夹持板304将所述无人机103的机体夹持牢固，避免所述无人机103与所述保护框302的内壁发生碰撞，导致所述无人机103损坏。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。