一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构

1.本实用新型涉及一种双目摄像观测机构，具体涉及一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构。


背景技术：

2.我国早期的水坝建筑基本都在建国初期完成，而绝大部分的大坝坝体都是由混凝土组成，随着时间的推移，坝体在水下的部分由于水流的冲击和不断的侵蚀导致整个混凝土结构遭到很大地破坏，难以满足设计时相应的要求，因此水下维修坝体就变成了很重要的工作。
3.相比于人工下潜完成混凝土坝体修复工作，水下机器人在这方面的安全性更高，并且续航性更长。但是对于水下维修机器人来说，孔洞的检测是一个非常重要的部分，尤其是在进行修复的过程中，持续监督孔洞状态是很有必要的。一般的摄像头安装方式会导致机器人视角单一，或者固定摄像头于突出的结构上导致机器人总体体积大而笨重。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于开发一种可应用于水下机器人的多自由度可伸缩双目摄像观测机构，来实现水下机器人的摄像头姿态视角调节和小空间收纳。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.本实用新型包括滑轨部分、杆件部分、防水电机部分和双目摄像头；滑轨部分包括滑轨组件和滑块，杆件部分包括杆件、伸出支架和摆头杆件，防水电机部分包括第一舵机、第二舵机和第三舵机；滑轨组件包括滑轨、底座、电机和丝杠，底座位于滑轨下部，丝杠位于滑轨上部，丝杠水平支撑在底座上，底座上的一端安装有电机，电机的输出轴和丝杠的一端同轴固接，滑块滑动嵌装在滑轨组件上，滑块通过螺纹套装在丝杠上；滑块顶部固定安装有第二舵机，第二舵机一侧的输出轴和伸出支架的后端固定连接；伸出支架的前端固定安装有第一舵机，第一舵机的输出轴和杆件的一端固定连接；杆件的另一端固定安装有第三舵机，第三舵机顶部的输出轴和摆头杆件的后部固定连接；摆头杆件的前部安装有双目摄像头。
7.所述的滑轨组件的底座固定安置在水下机器人的顶部。
8.所述的摆头杆件为几字形结构，摆头杆件的后部为前部顶面向后延长部分，与第三舵机顶部的输出轴固定连接。
9.所述的摆头杆件安装有水下光源、激光探测仪和双目摄像头，摆头杆件的前部顶面两侧安装有水下光源和激光探测仪，前部底面两侧安装有双目摄像头。
10.所述的摆头杆件前部凸起部分凹槽内收纳杆件、第一舵机及伸出支架。
11.所述的杆件及摆头杆件的长度短于伸出支架，伸出支架的长度短于滑轨组件。
12.所述的杆件、伸出支架和摆头杆件在观测机构折叠时，沿同一水平线布置，第一舵
机、第二舵机及第三舵机位于同一水平线上，使摄像头以最小空间收纳。
13.本实用新型的有益效果是：
14.本实用新型所述的多自由度可伸缩双目摄像观测机构可以通过对于防水电机的控制直接调节杆的角度，同时通过滑轨，摄像头设备可以伸出，三者的共同运动表现为多自由度、多角度水下观察摄像头，杆件还集成了激光探测孔洞于机器人的距离，从而为实现水下施工提供可能性。
附图说明
15.图1为本实用新型水下摄像观测机构的结构图；
16.图2为本实用新型水下摄像观测机构的分解视图；
17.图3为本实用新型水下摄像观测机构的非工作状态下的示意图；
18.图4为本实用新型水下摄像观测机构的工作状态下的示意图。
19.图中：1、杆件，2、第一舵机，3、水下光源，4、激光探测仪，5、摄像头，6、滑轨组件，7、滑块8、伸出支架，9、第二舵机，10、第三舵机，11、摆头杆件。
具体实施方式
20.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
21.如图1和图2所示，该观测机构主要包括滑轨部分、杆件部分、防水电机部分和双目摄像头5；滑轨部分包括滑轨组件6和滑块7，杆件部分包括杆件1、伸出支架8和摆头杆件11，防水电机部分包括第一舵机2、第二舵机9和第三舵机10；滑轨组件6包括滑轨、底座、电机和丝杠，底座位于滑轨下部，丝杠位于滑轨上部，丝杠水平支撑在底座上，底座上的一端安装有电机，电机的输出轴和丝杠的一端同轴固接，滑块7滑动嵌装在滑轨组件6上，滑块7通过螺纹套装在丝杠上，当机器人处于工作状态时，电机运行带动输出轴旋转，进而带动丝杠转动，最终带动滑块7沿丝杠方向水平运动；滑块7顶部固定安装有第二舵机9，第二舵机9一侧的输出轴和伸出支架8的后端固定连接，当机器人处于工作状态时，第二舵机9的输出轴带动伸出支架8转动；伸出支架8的前端固定安装有第一舵机2，第一舵机2的输出轴和杆件1的一端固定连接，当机器人处于工作状态时，第一舵机2的输出轴带动杆件1转动；杆件1的另一端固定安装有第三舵机10，第三舵机10顶部的输出轴和摆头杆件11的后部固定连接，摆头杆件11为几字形结构，杆件1及摆头杆件11的长度短于伸出支架8，伸出支架8的长度短于滑轨组件6，摆头杆件11的后部为前部顶面向后延长部分，与第三舵机10顶部的输出轴固定连接，当机器人处于工作状态时，第三舵机10的输出轴带动摆头杆件11转动，第三舵机10能同时控制摆头杆件11的俯仰视角和偏航视角，摆头杆件11能够到达大范围平面内任意位置。摆头杆件11安装有水下光源3、激光探测仪4和双目摄像头5，摆头杆件11的前部顶面两侧安装有水下光源3和激光探测仪4，前部底面两侧安装有双目摄像头5，摆头杆件11前部凸起部分凹槽内收纳杆件1、第一舵机2及伸出支架8。
22.如图3所示，当机器人处于不需要使用摄像头时的非工作状态下，观测机构摄像头通过滑轨组件6的底座固定安置在水下机器人的顶部，杆件1、伸出支架8和摆头杆件11沿同一水平线布置，第一舵机2、第二舵机9及第三舵机10位于同一水平线上，使摄像头以最小空间收纳。
23.如图4所示，当机器人处于工作状态时，滑块7能前后移动提供一个平移自由度，向前带动整个机构伸出机器人，第二舵机9控制伸出支架8绕自身输出轴旋转，第一舵机2控制杆件1绕自身输出轴旋转，第三舵机10控制摆头杆件11绕自身输出轴旋转，第三舵机10能同时控制摆头杆件11的俯仰视角和偏航视角；第一舵机2、第二舵机9与第三舵机10可以控制杆件1、伸出支架8与摆头杆件11的升起和左右摇摆，为摄像头提供三个旋转自由度，摄像头得到了更广的视野范围，到达大范围平面内任意位置，此时水下光源3能够照亮探测区域，激光探测仪可以探测孔洞于机器人的距离。
24.本实用新型能够使水下机器人在行进时使用较小的空间收纳双目摄像头，需获取图像时能够利用防水电机控制杆件伸出从而实现双目摄像头的多自由度移动和视角调整，通过多关节杆件完成伸出收回动作。水下光源、双目摄像头和激光探测仪固定在可以摆头的摆头杆件末端，在机器人不移动的情况下可以提供更广的视角范围，而摄像头的高度和俯仰角由杆件和伸出支架的位置决定。每个杆件单独用防水电机控制。本实用新型旨在利用杆件伸出机构在水下实现小空间的双目摄像头移动，具有功能多、集成度高、体积小、方便携带、灵活性高的特点。


技术特征：
1.一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：包括滑轨部分、杆件部分、防水电机部分和双目摄像头(5)；滑轨部分包括滑轨组件(6)和滑块(7)，杆件部分包括杆件(1)、伸出支架(8)和摆头杆件(11)，防水电机部分包括第一舵机(2)、第二舵机(9)和第三舵机(10)；滑轨组件(6)包括滑轨、底座、电机和丝杠，底座位于滑轨下部，丝杠位于滑轨上部，丝杠水平支撑在底座上，底座上的一端安装有电机，电机的输出轴和丝杠的一端同轴固接，滑块(7)滑动嵌装在滑轨组件(6)上，滑块(7)通过螺纹套装在丝杠上；滑块(7)顶部固定安装有第二舵机(9)，第二舵机(9)一侧的输出轴和伸出支架(8)的后端固定连接；伸出支架(8)的前端固定安装有第一舵机(2)，第一舵机(2)的输出轴和杆件(1)的一端固定连接；杆件(1)的另一端固定安装有第三舵机(10)，第三舵机(10)顶部的输出轴和摆头杆件(11)的后部固定连接；摆头杆件(11)的前部安装有双目摄像头(5)。2.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的滑轨组件(6)的底座固定安置在水下机器人的顶部。3.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的摆头杆件(11)为几字形结构，摆头杆件(11)的后部为前部顶面向后延长部分，与第三舵机(10)顶部的输出轴固定连接。4.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的摆头杆件(11)安装有水下光源(3)、激光探测仪(4)和双目摄像头(5)，摆头杆件(11)的前部顶面两侧安装有水下光源(3)和激光探测仪(4)，前部底面两侧安装有双目摄像头(5)。5.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的摆头杆件(11)前部凸起部分凹槽内收纳杆件(1)、第一舵机(2)及伸出支架(8)。6.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的杆件(1)及摆头杆件(11)的长度短于伸出支架(8)，伸出支架(8)的长度短于滑轨组件(6)。7.根据权利要求1所述的一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构，其特征在于：所述的杆件(1)、伸出支架(8)和摆头杆件(11)在观测机构折叠时，沿同一水平线布置，第一舵机(2)、第二舵机(9)及第三舵机(10)位于同一水平线上，使摄像头以最小空间收纳。

技术总结
本实用新型公开了一种多自由度可伸缩双目摄像观测机构。滑块滑动嵌装在滑轨上；滑块顶部固定安装有第二舵机，第二舵机一侧的输出轴和伸出支架的后端固定连接；伸出支架的前端固定安装有第一舵机，第一舵机的输出轴和杆件的一端固定连接；杆件的另一端固定安装有第三舵机，第三舵机顶部的输出轴和摆头杆件的后部固定连接；摆头杆件的前部安装有双目摄像头。本实用新型利用多自由度可伸缩杆件伸出机构，在水下实现小空间的双目摄像头的多自由度移动和更广的视角调整，摄像头的高度和俯仰角由多个杆件的位置决定，每个杆件单独用防水电机控制。本实用新型具有体积小、方便携带、灵活性高的特点。高的特点。高的特点。


技术研发人员：雷勇 练文聪
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/5/25