全文摘要
本实用新型提供一种机器设备轨迹追踪系统。包括图像传感器、标志物和控制单元；标志物设置在机器设备的待追踪部的表面；图像传感器设置在机器设备的周边；控制单元藕接图像传感器；图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的标志物的图像，并将图像发送给控制单元；控制单元，用于根据获取的图像生成机器设备的运动轨迹。采用本实用新型的技术方案，可以方便实现机器设备的轨迹追踪，简化了轨迹追踪的程序，在某些情况下可以提高机器设备轨迹追踪的精度。
主设计要求
1.一种机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备轨迹追踪系统包括图像传感器、标志物和控制单元；所述标志物设置在机器设备的待追踪部的表面；所述图像传感器设置在所述机器设备的周边；所述控制单元藕接所述图像传感器；所述图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的所述标志物的图像，并将所述图像发送给所述控制单元；所述控制单元，用于根据获取的所述图像生成所述机器设备的运动轨迹。
设计方案
1.一种机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备轨迹追踪系统包括图像传感器、标志物和控制单元；
所述标志物设置在机器设备的待追踪部的表面；
所述图像传感器设置在所述机器设备的周边；
所述控制单元藕接所述图像传感器；
所述图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的所述标志物的图像，并将所述图像发送给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据获取的所述图像生成所述机器设备的运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备轨迹追踪系统还包括闪光器；
所述闪光器，用于向所述标志物投射预设频率的闪光；
所述图像传感器，用于拍摄所述机器设备在所述运动过程中在所述预设频率的闪光下的所述图像。
3.根据权利要求2所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述闪光器设置在所述机器设备上或所述机器设备的周边。
4.根据权利要求2或3所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述闪光器为频闪闪光器。
5.根据权利要求1所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述图像传感器的快门为快速快门；
所述图像传感器，用于拍摄多张连续的所述图像。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备包括自动化设备或仪器设备；其中，所述自动化设备包括机器人。
7.一种机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备轨迹追踪系统包括图像传感器、标志物和控制单元；
所述标志物设置在所述图像传感器的周边，所述标志物的大小与所述机器设备运动范围相对应；
所述图像传感器设置在所述机器设备上；
所述控制单元藕接所述图像传感器；
所述图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的所述标志物的图像，并将所述图像发送给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据获取的所述图像生成所述机器设备的运动轨迹。
8.根据权利要求7所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备轨迹追踪系统还包括闪光器；
所述闪光器，用于向所述标志物投射预设频率的闪光；
所述图像传感器，用于拍摄所述机器设备在所述运动过程中在所述预设频率的闪光下的所述图像。
9.根据权利要求8所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述闪光器设置在所述机器设备上或所述机器设备的周边。
10.根据权利要求8或9所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述闪光器为频闪闪光器。
11.根据权利要求7所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述图像传感器的快门为快速快门；
所述图像传感器，用于拍摄多张连续的所述图像。
12.根据权利要求7、8、9或11所述的机器设备轨迹追踪系统，其特征在于，所述机器设备包括自动化设备或仪器设备；其中，所述自动化设备包括机器人。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及轨迹追踪技术领域，具体涉及一种机器设备轨迹追踪系统。
背景技术
在一些情况下，比如：判断机器设备的末端的实际轨迹与预计轨迹之间的差异，以判断机器设备的精度；或者，根据获取的机器设备的末端的实际运动轨迹控制机器设备执行相应的操作等等，需要对机器设备的末端在运动过程中的轨迹进行追踪。
现有的机器设备的轨迹追踪的方法可以为通过红外采集设备或者激光测距仪器，采集机器设备的运动轨迹。
采用激光测距仪器或者红外采集设备，一方面成本较高，另外在追踪机器设备运动轨迹的过程中，过程繁琐，容易产生误差，造成精度降低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种机器设备轨迹追踪系统。
本实用新型第一方面提供一种机器设备轨迹追踪系统，所述机器设备轨迹追踪系统包括图像传感器、标志物和控制单元；
所述标志物设置在机器设备的待追踪部的表面；
所述图像传感器设置在所述机器设备的周边；
所述控制单元藕接所述图像传感器；
所述图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的所述标志物的图像，并将所述图像发送给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据获取的所述图像生成所述机器设备的运动轨迹。
进一步，所述机器设备轨迹追踪系统还包括闪光器；
所述闪光器，用于向所述标志物投射预设频率的闪光；
所述图像传感器，用于拍摄所述机器设备在所述运动过程中在所述预设频率的闪光下的所述图像。
进一步，所述闪光器设置在所述机器设备上或所述机器设备的周边。
进一步，所述闪光器为频闪闪光器。
进一步，所述图像传感器的快门为快速快门；
所述图像传感器，用于拍摄多张连续的所述图像。
进一步，所述机器设备包括自动化设备或仪器设备；其中，所述自动化设备包括机器人。
本实用新型第二方面提供一种机器设备轨迹追踪系统，所述机器设备轨迹追踪系统包括图像传感器、标志物和控制单元；
所述标志物设置在所述图像传感器的周边，所述标志物的大小与所述机器设备运动范围相对应；
所述图像传感器设置在所述机器设备上；
所述控制单元藕接所述图像传感器；
所述图像传感器，用于拍摄机器设备在运动过程中的所述标志物的图像，并将所述图像发送给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据获取的所述图像生成所述机器设备的运动轨迹。
进一步，所述机器设备轨迹追踪系统还包括闪光器；
所述闪光器，用于向所述标志物投射预设频率的闪光；
所述图像传感器，用于拍摄所述机器设备在所述运动过程中在所述预设频率的闪光下的所述图像。
进一步，所述闪光器设置在所述机器设备上或所述机器设备的周边。
进一步，所述闪光器为频闪闪光器。
进一步，所述图像传感器的快门为快速快门；
所述图像传感器，用于拍摄多张连续的所述图像。
进一步，所述机器设备包括自动化设备或仪器设备；其中，所述自动化设备包括机器人。
采用本实用新型的技术方案，具有如下主要有益效果：
1、由于采用基于图像传感器的机器设备轨迹追踪系统，可以方便实现机器设备的轨迹追踪，简化了轨迹追踪的程序，在某些情况下可以提高机器设备轨迹追踪的精度。
2、由于采用闪光器，根据调整闪光器的频率，可以在很小的预定闪光范围内获得机器设备的清晰的图像，因此即使在机器设备运动过程中，仍然可以很容易获得没有拖尾的清晰的图像。
3、由于图像传感器采用快速快门，因此可以在机器人的运动过程中拍摄多张连续清晰的图像，可以减少机器人在运动过程中拍摄的图像产生拖影模糊的可能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和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实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型提供的机器设备轨迹追踪系统的实施例的第一结构示意图。
图2为本实用新型提供的机器设备轨迹追踪系统的实施例的第二结构示意图。
图3为本实用新型提供的机器设备轨迹追踪系统的实施例的第三结构示意图。
图4为本实用新型提供的机器设备轨迹追踪系统的实施例的第四结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种机器设备轨迹追踪系统10，该机器设备轨迹追踪系统10包括：图像传感器11、控制单元12和标志物13。
机器设备包括但不限于各种自动化设备或仪器设备(比如：跟踪仪、测试仪、测量仪器)等等。自动化设备可以包括但不限于：工业加工、医疗、交通运输、日常消费、教育等等各个领域的自动化设备，其中，机器人被看作是一种高级的自动化设备；具体的，机器人可以包括但不限于：机械手或者人形机器人。
本具体实施例为方便说明，下面以机器人为例进一步详细说明。
在一些实施例中，机器人11可以为多个关节和连杆通过串联或者并联形成的各种类型的机械手，每个关节即是一个驱动单元，比如：四轴机器人、六轴机器人等串联机器人或并联机器人。具体的，机器人的末端可以指机器人的末端关节的输出端；也可以指与末端关节的输出端连接的末端执行器，末端执行器可以是吸盘或者夹爪等等。
标志物设置在机器人的待追踪部的表面。
其中，待追踪部是指在机器人14运动过程中需要对其上进行轨迹追踪的部位。具体的，机器人的待追踪部可以是机器人的末端或者机器人的关节等等。
如图1所述，在一些实施例中，以机器人的末端为待追踪部为例进一步详细说明。
具体的，标志物可以是具有某些特征的图像，或者预先进行编码的编码标记点；标志物可以与机器设备集成为一体，也可以与机器人通过装配、粘贴、印刷等的方式固定在一起。
图像传感器11固定在机器人14的周边，调整图像传感器的视野对应机器人上的标志物的运动范围。
图像传感器11，通过有线或者无线的方式藕接控制单元12。
图像传感器11，用于拍摄机器设备13在运动过程中的标志物13的图像，并将图像发送给所述控制单元12。
图像传感器将拍摄的一张或者多张连续的图像发送给控制单元；有关拍摄的图像在后面实施例中会有进一步详细的说明。
具体的，图像传感器12可以包括：照相机、摄像机、扫描仪或其他带有相关功能的设备(手机、电脑等)等等。图像传感器根据需要可以设计为大于等于1的任意个，图像传感器拍摄的图像可以为2D图像、3D图像或视频等等。有关图像传感器的其它相关描述会在后面实施例有进一步描述。
在一些实施例中，在开始轨迹追踪测量前，需要对图像传感器进行标定，将标定物(比如：标定板)设置在标志物的对应位置处进行标记。
控制单元12通过有线或者无线的方式分别藕接图像传感器11，与图像传感器11进行通信。无线方式可以包括但不限于：3G\/4G、WIFI、蓝牙、WiMAX、Zigbee、UWB(ultrawideband),以及其它现在已知或将来开发的无线连接方式。
控制单元12获取图像传感器11拍摄并发送的标志物的图像；提取图像中的标志物，获取运动过程中的标志物的不同位姿，从而生成机器人的追踪部的运动轨迹，本具体实施例为方便说明，以下简称机器人的运动轨迹；或者根据获取的编码标记点，结合预先的编码信息，获取标志物的不同位姿，从而形成机器人的运动轨迹。
由于采用基于图像传感器的机器设备轨迹追踪系统，可以方便实现机器设备的轨迹追踪，简化了轨迹追踪的程序，在某些情况下可以提高机器设备轨迹追踪的精度。
在一些实施例中，控制单元12，用于控制图像传感器11拍摄图像。
控制单元12可以是独立的计算设备的一部分；或者是图像传感器11的一部分，在本具体实施例中，为方便说明，所述控制单元12以单独的部件展示。
上述控制单元可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。
控制单元可以为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、计算机(Personal Computer,PC)、工业控制计算机(Industrial Personal Computer,IPC)或服务器等等。控制装置根据预先固定的程序，结合人工输入的信息、参数或者外部传感器(比如图像传感器)采集的数据等生成程序指令。
在一个实施例中，图像传感器采用快速快门，因此可以在机器人的运动过程中拍摄多张连续清晰的图像，可以减少机器人在运动过程中拍摄的图像产生拖影模糊的可能。控制单元根据获取的多张连续图像，提取多张连续图像中的每张图像中的标识物的多个不同位姿，将多个标志物的位姿结合，从而生成机器人的轨迹。
具体的，快速快门可以为快门速度为毫秒级别以下(包括毫秒级别)，通过图像传感器拍摄多张连续的图像。
如图2所示，在一些实施例中，所述机器人轨迹追踪系统还包括频闪闪光器15；
所述频闪闪光器是指投射预设闪光频率的闪光器。具体的，将预设闪光频率的闪光投射在标志物上。
拍摄时，在一个深色背景环境下，比如：夜间，或者在一个不透光的房间内。当图像传感器按下快门后，可以在一张图像上，形成多个清晰的以一定规律间隔的标志物的图像。相邻两次闪光之间间隔的时间越长，两个标志物的图像之间间隔的距离越大。
由于采用闪光器，根据调整闪光器的频率，可以在很小的预定闪光范围内获得机器设备的清晰的图像，因此即使在机器设备运动过程中，仍然可以很容易获得没有拖尾的清晰的图像。
在一些实施例中，通过图像传感器拍摄一张或多张连续的图像，将一张或者多张连续图像发送给控制单元，控制单元根据一张或者多张连续图像，可以获取机器人的运动轨迹。
具体的，闪光器可以为频闪闪光灯，或者通过人为控制闪光灯按照一定的频率闪光。
具体的闪光器可以跟图像传感器集成为一体，也可以相对独立。
在一些实施例中，控制单元13也包括闪光器的一部分，用于对闪光器进行闪光控制。
在一些实施例中，预设的闪光频率可以为每秒几十次或者上百次等等。
如图3所示，本实用新型实施例提供一种机器设备轨迹追踪系统20，该机器设备轨迹追踪系统20包括：图像传感器21、控制单元22和标志物23。
图像传感器21设置在机器设备上；
标志物23设置在图像传感器21的周边。
具体的，所述标志物的大小与机器设备运动范围相对应，这样当图像传感器21在机器设备的带动下运动，可以根据图像传感器21拍摄的设置在图像传感器21的周边的标志物的图像，再根据图像传感器和机器设备之间的标定关系，从而获知机器设备上某个待追踪部的位姿，根据运动过程中获取的多个位姿可以生成最终的机器设备的轨迹。
在一些实施例中，在进行轨迹追踪开始前，需要在设置标志物的位置对应设置标定物，预先对图像传感器完成标定。
控制单元藕接所述图像传感器；
图像传感器21，用于拍摄机器设备在运动过程中的标志物的图像，并将图像发送给控制单元。
所述控制单元22，用于根据获取的图像生成机器设备的运动轨迹。
由于采用基于图像传感器的机器设备轨迹追踪系统，可以方便实现机器设备的轨迹追踪，简化了轨迹追踪的程序，在某些情况下可以提高机器设备轨迹追踪的精度。
在一个实施例中，图像传感器采用快速快门，因此可以在机器设备的运动过程中拍摄多张连续清晰的图像，可以减少机器设备在运动过程中拍摄的图像产生拖影模糊的可能。控制单元根据获取的多张连续图像，提取多张连续图像中的每张图像中的标识物的多个不同位姿，将多个标志物的位姿结合，从而生成机器设备的轨迹。
具体的，快速快门可以为快门速度为毫秒级别以下(包括毫秒级别)，通过所述图像传感器拍摄多张连续的所述图像。
如图4所示，在一些实施例中，所述机器设备轨迹追踪系统还包括频闪闪光器15；
所述频闪闪光器是指投射预设闪光频率的闪光器。具体的，将预设闪光频率的闪光投射在标志物上。
拍摄时，在一个深色背景环境下，比如：夜间，或者在一个不透光的房间内。当图像传感器按下快门后，可以在一张图像上，形成多个清晰的以一定规律间隔的标志物的图像。相邻两次闪光之间间隔的时间越长，两个标志物的图像之间间隔的距离越大。
由于采用闪光器，根据调整闪光器的频率，可以在很小的预定闪光范围内获得机器设备的清晰的图像，因此即使在机器设备运动过程中，仍然可以很容易获得没有拖尾的清晰的图像。
在一些实施例中，通过图像传感器拍摄一张或多张连续图像，将一张或者多张连续图像发送给控制单元，控制单元根据一张或者多张连续图像，可以获取机器设备的运动轨迹。
具体的，闪光器可以为电子控制的频闪闪光灯，或者通过人为控制闪光灯按照一定的频率闪光。
具体的闪光器可以跟图像传感器集成为一体，也可以相对独立。
在一些实施例中，控制单元13也包括闪光器的一部分，用于对闪光器进行闪光控制。
在一些实施例中，预设的闪光频率可以为每秒几十次或者上百次等等。
有关机器设备轨迹追踪系统的其它相关描述参见上面的实施例，在此不再重复赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的各个装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的各个装置的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
当元件被表述“固定在”、“固定连接”另一个元件等等类似的用语，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件、与另一个元件预制成一体。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。
本文术语中“和\/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和\/或B,可以表示单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“\/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实用新型的权利要求书和说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“S101”、“S102”“S103”等等(如果存在)是用来区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如：包括了一系列步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或机器人不必限于清楚地列出的那些步骤或者模块，而是包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或机器人固有的其它步骤或模块。
需要说明的是，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的结构和模块并不一定是本实用新型所必须的。
以上对本实用新型实施例所提供的机器设备轨迹追踪系统进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920014195.3
申请日:2019-01-05
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209478200U
授权时间:20191011
主分类号:B25J 9/16
专利分类号:B25J9/16;B25J13/08;B25J19/02
范畴分类:40E;
申请人:鲁班嫡系机器人（深圳）有限公司
第一申请人:鲁班嫡系机器人（深圳）有限公司
申请人地址:518173 广东省深圳市龙岗区横岗街道六约金塘工业区勤富路28号A栋5F
发明人:陈森淼;马麟;何国斌
第一发明人:陈森淼
当前权利人:鲁班嫡系机器人（深圳）有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：机器人论文;