本文介绍了基于球形超声电机（SUSM）的仿生眼的设计和仿真。仿生眼作为自主机器人视觉系统的核心部件，具备复杂的运动能力对于实现目标跟踪、图像稳定和前庭动眼发射等视觉性能至关重要。研究者罗均、黄潮炯等提出了一种基于SUSM的仿生眼，它具有三个旋转自由度（3-DOF），能够实现类似人眼的灵活快速运动。球形超声电机（SUSM）作为仿生眼的驱动机制，具有体积小、响应快、定位精度高、低速下扭矩大和强磁场兼容性好的优点。本文探讨了如何利用球形超声电机解决机器人在工作过程中视觉不稳定的难题，并通过虚拟样机仿真来分析旋转速度、扭矩和响应性，初步验证了其机械设计的合理性和有效性。
仿生眼的设计和仿真研究对于提升自主机器人的检测技术水平具有显著的意义。人眼的灵活运动能力，使得它能采集超过80%的信息感知。因此，对于具有视觉能力的自主机器人，尤其是仿生机器人来说，拥有一双类似于人类的“仿生眼”至关重要。SUSM驱动的仿生眼拥有三个旋转自由度，可以通过摩擦力驱动三个环形定子产生的扭矩，并且通过特殊设计的螺旋弹簧的预压力来实现定子对球形转子的预压力，从而驱动转子旋转。这种设计使得仿生眼能够进行精确和灵活的运动，同时也适用于需要高稳定性的图像采集环境。
由于SUSM具有优秀的特性，它可以被应用于具有多个自由度的机器人眼中，配合额外的稳定机制，以获得更优的图像质量和分辨率。而在机器人的眼动控制领域，以往的研究主要集中在传统电机驱动上，这些方案往往体积庞大、响应慢、定位精度有限，不能完全满足快速和精准的眼动控制要求。而球形超声电机的出现，不仅解决了传统电机的问题，还带来了新的可能性。
从机械工程的角度来看，SUSM的设计和仿生眼的构造无疑提供了一种全新的研究方向。其紧凑的设计对于机器人设计非常重要，因为它不仅减少了整体所需的空间，还保持了高性能的运动和控制能力。此外，SUSM的高扭矩输出在低速下尤其有用，这在需要稳定和精确控制的场合中是必需的。仿真结果表明，通过优化定子与转子之间的摩擦力和弹簧预压力，可以实现仿生眼的平滑运动和精确定位。
本文的研究表明，基于SUSM的仿生眼在机器人的视觉系统中具备潜在的应用价值，可以在机器人进行复杂任务时提供稳定和准确的视觉信息。通过进一步的研究和改进，这种仿生眼有望在工业机器人、医疗机器人和探索机器人等领域得到广泛的应用。未来的研究可以集中在提高SUSM的耐用性和可靠性，以及在实际机器人应用中优化仿生眼的设计，以适应不同的工作环境和任务需求。
