专利摘要

本实用新型公开了一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，包括镜头、相机和位移传感器。其中镜头或相机为可移动部件，可沿着镜头光轴的方向运动，位移传感器用于测定可移动部件的位置信息。通过移动镜头或相机改变该成像系统的像距，使该视觉装置聚焦到环境不同的深度位置，并利用相机采集聚焦在环境不同深度位置的多聚焦图像，通过图像处理可实现机器人三维环境感知。本实用新型是一种能够实现机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其原理属于单目被动视觉，具有结构简单、硬件成本低、系统标定工作量小等优点。

权利要求

1.一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，安装于机器人平台上， 其特征在于，包括镜头(1)、相机(2)和位移传感器(3)；所述镜头(1)和相机(2)位于同一方 向，镜头(1)和相机(2)构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器(3)固 定于机器人平台上，用于测定镜头(1)或相机(2)运动的位移。

2.如权利要求1所述的用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其特征 在于，所述镜头(1)是定焦镜头或变焦镜头。

3.如权利要求1所述的用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，其特征 在于，所述的镜头(1)或者相机(2)相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统 光轴方向。

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人视觉领域，具体涉及一种用于机器人三维环境感知的单目 多聚焦立体视觉装置。

背景技术

视觉技术是机器人感知环境的重要手段。目前机器人多采用单目结构光视觉装 置、双目视觉装置或多目视觉装置实现三维环境感知。单目结构光视觉装置采用主动视觉 技术，将结构光投射到环境中，通过结构光的变形或者飞行时间等方式进行三维场景重建。 双目视觉装置或多目视觉装置采用两台或多台相机在不同的位置拍摄同一幅场景，通过计 算空间点在不同图像中的视差进行三维场景重建。但目前用于机器人三维环境感知的立体 视觉装置仍存在结构复杂、硬件成本高、系统标定复杂等缺点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有机器人立体视觉装置存在的结构复 杂、硬件成本高、系统标定工作量大等不足，提供一种具有结构简单、硬件成本低、系统标定 工作量小等优点的机器人单目多聚焦立体视觉装置。

针对上述问题，本实用新型提出了以下技术方案：

一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，安装于机器人平台上 的前方位置，其特征在于，包括镜头、相机和位移传感器；所述镜头位于相机的前方，镜头和 相机构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器固定于机器人平台上，用 于测定镜头或相机运动的位移。

进一步地，所述镜头是定焦镜头或变焦镜头。

进一步地，所述的镜头或者相机相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成 像系统光轴方向。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1、本实用新型由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，不需要发射结构光 的激光器和其他相机，因此结构简单、硬件成本低；

2、本实用新型由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，是一种最简视觉系 统，因此系统标定的工作量小；

3、本实用新型采用位移传感器测定可移动部件镜头或相机的位移，该位移是成像 系统的关键参数，可移动部件位移的测定为机器人三维环境感知提供了充分的信息，有利 于机器人进行三维环境感知。

附图说明

图1是本实用新型用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置的示意 图；

图2是本实用新型第一种较优的实施方式的示意图；

图3是本实用新型第二种较优的实施方式的示意图；

图4是本实用新型第三种较优的实施方式的示意图；

图5是本实用新型第四种较优的实施方式的示意图；

图6是本实用新型第五种较优的实施方式的示意图。

图中，1.镜头，2.相机，3.位移传感器，4.第一转接板，5.滑块，6.直线导轨，7.机器 人平台，8.第二转接板，9.第二滑块，10.长度可伸缩的对焦环。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型公开了一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，如 图1所示，包括镜头1、相机2和位移传感器3；所述镜头1与相机2位于同一方向，所述镜头1位 于相机2的前方，镜头1和相机2构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感 器3固定于机器人平台上，用于测定镜头1或相机2运动的位移。

本实施例中，所述镜头1是定焦镜头或变焦镜头，对于变焦镜头，在机器人进行三 维环境感知时其物理焦距保持不变。

本实施例中，所述的镜头1或者相机2相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿 着成像系统光轴方向，用于改变成像系统的像距。

本实施例中，机器人在进行三维环境感知时，通过移动可移动部件镜头1或相机2 改变成像系统的像距，使该视觉装置聚焦到环境不同的深度位置，并利用相机采集聚焦在 环境不同深度位置的多聚焦图像，机器人通过图像处理实现三维环境感知。

在第一种较优的实施方式中，如图2所示，镜头1为可移动部件，镜头1通过第一转 接板4与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接，直线导轨6固定在机器人平台7上；相机2通 过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第一转接 板4固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。

在第二种较优的实施方式中，如图3所示，镜头1通过第一转接板4固定在机器人平 台7上；相机2为可移动部件，相机2通过第二转接板8与安装在直线导轨6上的滑块5固定连 接，直线导轨6固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第二转接 板8固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。

在第三种较优的实施方式中，如图4所示，镜头1和相机2均为可移动部件，镜头1通 过第一转接板4与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接；相机2通过第二转接板8与安装在 直线导轨6上的第二滑块9固定连接；直线导轨6固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线 位移传感器，该传感器上有两个滑片，其中一个滑片与第一转接板4固定连接，另外一个滑 片与第二转接板8固定连接，该直线位移传感器的滑轨固定在机器人平台7上。

在第四种较优的实施方式中，镜头1带有对焦环，如图5所示，镜头1与相机2直接连 接，或当镜头1与相机2连接的接口不匹配时，镜头1与相机2通过镜头转接环连接；相机2通 过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3为角位移传感器，其转子与镜头1上的 对焦环同步转动，其底座固定在机器人平台7上。

在第五种较优的实施方式中，如图6所示，镜头1通过长度可伸缩的对焦环10与相 机2直接连接；相机2通过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3与可伸缩的对焦 环10相连，用于测定可伸缩的对焦环10的伸缩距离。

在第六种较优的实施方式中，可用其他方式代替位移传感器3测定可移动部件镜 头1或相机2的位移，如采用步进电机驱动可移动部件镜头1或相机2，将驱动步进电机的脉 冲数换算成可移动部件镜头1或相机2的位移。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施方式，并非对本实用新型作任何限制，凡是 根据本实用新型技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化， 均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。