15、艺术扫描电缆机器人与低成本教育机器人的设计与分析

艺术扫描电缆机器人与低成本教育机器人的设计与分析

1. 艺术扫描电缆机器人 CaRISA

1.1 研究背景与目标

在艺术品扫描领域，传统的电缆机器人设计在扫描非平面、空间物体（如绘画和壁画）时存在局限性。为解决这一问题，研究人员提出了用于检查和扫描艺术品的电缆机器人 CaRISA。其目标是提供一种适用于艺术品扫描任务的最优几何设计，能够在现场部署，围绕艺术品进行扫描工作。

1.2 应用要求与规格

• 工作空间要求 ：假设艺术品是三维表面，成像设备需在其上方移动以捕捉整个作品。定位设备要保证光轴与扫描区域法线对齐，这就需要一个 5 自由度的工作空间，包括 3 个平移自由度和 2 个用于平移和倾斜的旋转自由度。工作空间的空间范围取决于绘画尺寸和成像设备的焦距范围，假设为宽 80 厘米、高 60 厘米。平移和倾斜范围需达到 -35° 至 35°。
• 成像设备 ：CaRISA 配备了 Dino - Lite 数字显微镜相机，可在可见光和不可见光（紫外线和红外线）下成像。相机连接到 DinoLite WF - 10 WiFi 流媒体器，通过 USB 供电并实现无线数据传输。相机焦距范围为 22 毫米至 48 毫米，最大视野为 70°，CMOS 芯片分辨率为 1280×1024 像素，图像像素尺寸为 10 微米至 15 微米。
• 设备特性 ：由于要在现场扫描艺术品，设备必须具有移动性、可运输性、可调节性，并能在其占地面积之外进行扫描。

1.3 结构设计