隨著信息、處理、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對于機(jī)器能夠僅僅獲取以一些平面的二維視覺信息越來越不滿意，人們設(shè)想借助計算機(jī)的技術(shù)，能使機(jī)器人真正能“看到”精彩的三維世界。計算機(jī)技術(shù)、視覺傳感器技術(shù)、攝像技術(shù)以及立體視覺理論的發(fā)展，利用視覺傳感器來獲取環(huán)境圖像，并用計算機(jī)實現(xiàn)對視覺信息的處理，從而形成立體視覺，逐漸使這一設(shè)想變成現(xiàn)實。

　　摘要：本文參考赫爾姆霍茨模型，利用UG設(shè)計了具有三自由度的雙目立體視覺運(yùn)動平臺，并采用ADAMS軟件對該平臺進(jìn)行了動力學(xué)仿真分析。

　　關(guān)鍵詞：立體視覺;運(yùn)動平臺;ADAMS

　　一、引言

　　本文采用了目前國內(nèi)外進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計時最常用的虛擬樣機(jī)技術(shù)，基于3D數(shù)字化設(shè)計平臺UG，采用赫爾姆霍茨模型作為參考設(shè)計了一種新型的具有三自由度的雙目立體視覺運(yùn)動平臺，如圖1所示。

　　二、運(yùn)動學(xué)仿真驗證立體視覺運(yùn)動平臺的運(yùn)動空間范圍

　　運(yùn)動學(xué)仿真的目的是為了驗證立體視覺運(yùn)動平臺動力模型建模的合理性，檢查運(yùn)動自由度范圍是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)中要求的“眼睛”左右偏航運(yùn)動空間范圍(±60o)、“頭部”俯仰運(yùn)動空間范圍(±45o)。同時通過運(yùn)動學(xué)仿真，還可以檢查視覺運(yùn)動平臺動力模型各個部件的之間有沒有產(chǎn)生運(yùn)動碰撞干涉。本文采用機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件ADAMS對運(yùn)動平臺進(jìn)行運(yùn)動仿真分析[5]。

　　經(jīng)過運(yùn)行運(yùn)動學(xué)仿真，可以得知各個自由度的運(yùn)動空間范圍如下：

　　(一)左偏航極限±60度、右偏航極限±60度、俯仰極限±45度位置，如圖2所示

　　(三)沒有發(fā)生偏航運(yùn)動，仰視極限負(fù)45度位置，如圖4所示

　　偏航和俯仰運(yùn)動各個自由度運(yùn)動范圍曲線圖如圖5，圖6，圖7所示。從上面各個極限位置、偏航和俯仰運(yùn)動各個自由度運(yùn)動空間范圍曲線圖可以觀察到部件之間沒有產(chǎn)生運(yùn)動碰撞干涉現(xiàn)象，各個自由度的運(yùn)動空間范圍達(dá)到了設(shè)計的要求，從仿真結(jié)果也可以看出本運(yùn)動平臺運(yùn)動空間范圍廣，驗證了本視覺運(yùn)動平臺達(dá)到了運(yùn)動功能的要求，說明本立體視覺運(yùn)動平臺的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，這為一般機(jī)器人立體視覺運(yùn)動平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進(jìn)和參考依據(jù)。

　　三、驅(qū)動電機(jī)的輸入扭矩分析

　　要驗證選擇的驅(qū)動電機(jī)的輸入扭矩是否夠，那么要測量俯仰電機(jī)和偏航電機(jī)的扭矩。在立體視覺運(yùn)動平臺中，電機(jī)主要是要克服轉(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)動頭和攝像機(jī)等運(yùn)動部件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。運(yùn)動部件的負(fù)載扭矩在ADAMS中通過測量扭矩的方式測量出來，如下圖8，圖9分別是偏航電機(jī)和俯仰電機(jī)的負(fù)載扭矩。

　　通過圖8和圖9，可以知道偏航和俯仰電機(jī)的負(fù)載是時間連續(xù)曲線。當(dāng)偏航或俯仰運(yùn)動到極限點(diǎn)時，驅(qū)動電機(jī)要進(jìn)行變向運(yùn)行，負(fù)載扭矩的方向也發(fā)生變化而出現(xiàn)突變拐點(diǎn)，拐點(diǎn)的值便是負(fù)載扭矩最大值，可以得知選擇的電機(jī)的扭矩是足夠的。仿真結(jié)果對雙目立體視覺運(yùn)動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

　　四、結(jié)論

　　仿真的結(jié)果驗證了視覺運(yùn)動平臺的俯仰和左右偏航自由度的運(yùn)動空間范圍符合設(shè)計要求。根據(jù)仿真結(jié)果可以看出本運(yùn)動平臺運(yùn)動空間范圍廣，驗證了本視覺運(yùn)動平臺達(dá)到了運(yùn)動功能的要求，說明本立體視覺運(yùn)動平臺的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計是合理的，這為一般機(jī)器人立體視覺運(yùn)動平臺的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進(jìn)和參考依據(jù)。

　　并通過仿真求解出俯仰電機(jī)和左右偏航電機(jī)的負(fù)載扭矩曲線，仿真結(jié)果對雙目立體視覺運(yùn)動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3]朱正德.零部件表面缺陷的機(jī)器視覺檢測模[J].MC現(xiàn)代零部件,2005,(9):68.

　　閱讀期刊：《遙感信息》

　　《遙感信息》(雙月刊)創(chuàng)刊于1986年，由科學(xué)技術(shù)部國家遙感中心、中國測繪科學(xué)研究院主辦。研討的內(nèi)容涉及遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)的新理論、新方法;交流推廣遙感與地理信息系統(tǒng)的新成果;介紹國內(nèi)外發(fā)展動向;普及遙感與地理信息系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)知識。

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