多功能模组化的机器人头颅制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多功能模组化的机器人头颅，包括面罩、眼球、唇片和眼皮，眼球、唇片和眼皮设置在面罩一侧且分别与面罩另一侧的驱动结构连接，该驱动结构包含眼球驱动机构、唇片驱动机构和眼皮驱动机构，眼球驱动机构包括：眼球固定架、第一舵机、第一摆臂和第一连杆；唇片驱动机构包括：第二舵机、第二摆臂和第二连杆；眼皮驱动机构包括：第三舵机、第三摆臂、钢丝绳和约束钢丝绳滑动轨迹的硬质胶管。本方案采用联动连杆设计，使左右眼球转动同步，使唇片上下摆动的幅度刚好符合真人张合的幅度，并通过钢丝绳外部套装硬质胶管的结构解决眼皮眨动，通过钢丝绳的柔韧性和硬质胶管的约束，恰当好处的解决了即要推拉动作，又有微变形量的需求。

Multifunctional modular robot head

【技术实现步骤摘要】
多功能模组化的机器人头颅
本技术涉及机械头颅结构，具体涉及一种多功能模组化的机器人头颅。
技术介绍
目前已有机器人头颅，主要采用一体化设计的结构，然而对于躯干与头颅的接口，每家公司都各有不同，每一个机械头颅必须配备特定的面罩、特定的接口和驱动方式等；目前的机械头颅主要应用于以下几种机器人：1、服务、陪护机器人，这种机械头颅结构设计，一般采用固定模式的卡通外形，只能进行摇头等简单动作，无法实现高仿真模拟动作；2、迎宾机器人，该种头颅结构虽然可以实现部分模拟人的动作功能；但是，其内部采用一体化结构设计，在眼睛的间距与头颅前后配合等方面无法做到按照需要调整。除此之外，对于躯干与头颅的接口，如果采用高仿真躯干，一般采用预埋线或外部走线的方式将头颅与躯干进行对接。现有技术中机械头颅通常具有以下问题：1、结构简单：无法模拟逼真的形体动作，例如无法协同完成张嘴说话、睁开眼睛摄像、点头或摇头、眼珠左右转等一系列人机交流动作；2、内部结构互换性差、无法通用，例如同一个头颅结构，没有办法做到与其它面罩通用，只能以头颅结构来配置面罩，这样无法满足不同长相、神态面貌的外观设计需要，难以达到满足客户定制化的需求，对于躯干与头颅的接口，每家公司也基本都各有不同，互换性和通用性较差，无法达到综合兼容的目的。
技术实现思路
针对上述不足，本技术提供了一种多功能模组化的机器人头颅，通过以下技术方案予以实现：一种多功能模组化的机器人头颅，包括面罩、眼球、唇片和眼皮，眼球、唇片和眼皮设置在面罩一侧且分别与面罩另一侧的驱动结构连接；驱动结构包含眼球驱动机构；为了实现一个动力源(舵机)进行两个动作，节约成本；采用联动连杆设计的眼球驱动机构，使左右眼球转动同步，协调一致；较为具体的，眼球驱动机构包括：眼球固定架、第一舵机、第一摆臂和第一连杆；第一连杆数量为2并由彼此连接的横连杆和纵连杆构成，眼球安装在该眼球固定架上，眼球固定架通过滚花转轴与面罩和纵连杆连接，第一舵机通过转轴与第一摆臂一端转动连接，第一摆臂另一端两侧与横连杆转动连接形成联动连杆。为了使唇片带动硅胶外皮处的下嘴唇一张一合，模仿真人说话神态；上述驱动结构还包含唇片驱动机构，较为具体的，唇片驱动机构包括：第二舵机、第二摆臂和第二连杆，唇片尾端与面罩横向转动链接，唇片中部通过滚花转轴与第二连杆纵向转动链接，第二舵机通过转轴与第二摆臂一端转动连接，第二摆臂的另一端与第二连杆转动连接。为了满足眼皮眨动过程中推动的强度以及拉伸时的微变形量，通过钢丝绳和硬质胶管来实现“悬浮”牵引作用，进而模拟眨眼动作：上述驱动结构还包含眼皮驱动机构，较为具体的，眼皮驱动机构包括：第三舵机、第三摆臂、钢丝绳和约束钢丝绳滑动轨迹的硬质胶管，眼皮为弧形且两侧与面罩横向转动连接，面罩上留有放置硬质胶管的安装孔，钢丝绳穿过该硬质胶管且能沿硬质胶管的内径来回滑动，第三舵机数量为2且分别通过转轴与钢丝绳竖向转动连接，钢丝绳数量为2且分别与眼皮中部连接，由于钢丝绳的柔韧性和胶管合适硬度的约束，从而可以达到“悬浮”牵引作用，即解决了推动时的强度，又解决了拉伸时的微变形量；实际测试中，由于眼球为球状，眼皮需要沿眼球表面翻转实现模拟人眼眨动，因此将硬质胶管设计呈弯曲弧形状，使得眨动更加逼真，较为具体的，硬质胶管露出面罩的一端呈朝向眼皮方向弯曲弧形设置。为了使得机器人头颅与躯干的装配连接简单，装配快速；较为具体的，机器人头颅内部还设有第四舵机、滚花调节螺母和传动螺杆，第四舵机通过转接头带动传动螺杆转动，传动螺杆下方具有横截面为多边形的杆状端部，躯干上对应设有插孔，滚花调节螺母的上半部分与传动螺杆周围螺纹连接、下半部分与躯干上的螺杆螺纹连接。作为方案的拓展，本方案还能增设较多现有机械头颅的功能和部件，较为具体的，面罩表面还设有显示屏、扬声器、开关和充电接口，面罩内还设有WIFI天线、电池、舵机控制板、主控板和散热风扇，主控板接受并处理机器人上各传感器的信号，并发送信号给舵机控制板进而使得相应的舵机工作。为了保证舵机转动带动相应的部件动作时，与真人幅度相近，限制各种舵机的转动角度；较为具体的，第一舵机的转动角度不大于36度，第二舵机的转动角度不大于27度；第三舵机逆时针或顺时针转动角度不大于36度；第四舵机逆时针或顺时针转动角度不大于27度。相对于传统的机械头颅，本方案具有以下有益效果：1、眼球驱动机构中，通过一个第一舵机，带动左右眼球左右同步协调转动，使结构简化，又节约成本，减小空间等优点；2、唇片驱动机构中，通过第二舵机的传动，恰当的结构设计，使唇片上下摆动的幅度刚好符合真人张合的幅度，并且张合的频率也符合真人频率；3、眼皮眨动，我们是通过钢丝绳外部套装硬质胶管的结构来解决的，钢丝绳的柔韧性和硬质胶管的约束，恰当好处的解决了即要推拉动作，又有微变形量的需求；4、头颅与躯干的简单便捷的连接方式，使不需要专业人士就能把头颅固定到躯干上，并且通过头颅内的第四舵机传动，带动头颅左右摇头，这样使该头颅高度智能仿真；5、本方案采用模块化、通用化设计的结构，例如驱动结构中的驱动部分统一使用舵机、转轴、摆臂和连杆等结构来实现驱动，还有滚花转轴等接口结构，可以大幅度降低智能机器人头部制造的综合成本，缩短头部开发的周期。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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技术的一些实施例，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他的附图。图1为机器人头颅总装结构图；图2为机器人头颅爆炸结构图；图3为眼球驱动机构侧视图；图4为眼球驱动机构后视图；图5为第一舵机转动示意图；图6为唇片驱动机构正视图；图7为第二舵机转动示意图；图8为眼皮驱动机构侧视图；图9为第三舵机转动示意图；图10为头颅与躯干接口示意图；图11为第四舵机转动示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本方案提供的多功能模组化机器人头颅、可以模拟人，协同完成多个动作，可以广泛应用于智能迎宾机器人、高仿真机器人、陪护机器人和服务机器等智能机器人领域，例如不仅有张嘴说话、眨眼睛、摇头、眼珠左右看等回应人机交流功能，还可以确保躯干与头颅的电路畅通，接口标准化，从而达到语言与形体动作协调一致，提高人机交流的综合效果。下面结合附图1-11以及实施例来详细说明多功能模组化的机器人头颅的具体结构：实施例：如图1所示为本方案中机器人头颅结构，包括面罩1、眼球2、唇片3和眼皮4，眼球2、唇片3和眼皮4设置在面罩1一侧且分别与面罩1另一侧的驱动结构5连接；驱动结构5包含眼球驱动机构5-1；为了实现一个动力源(舵机)进行两个动作，节约成本；采用联动连杆设计的眼球驱动机构5-1，使左右眼睛转动同步，协调一致；如图3-5所示为眼球驱动机构5-1，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能模组化的机器人头颅，包括面罩、眼球、唇片和眼皮，所述眼球、唇片和眼皮设置在面罩一侧且分别与面罩另一侧的驱动结构连接，其特征在于，该驱动结构包含：眼球驱动机构，所述眼球驱动机构包括：眼球固定架、第一舵机、第一摆臂和第一连杆；所述第一连杆数量为2并由彼此连接的横连杆和纵连杆构成，所述眼球安装在该眼球固定架上，所述眼球固定架通过滚花转轴与面罩和纵连杆连接，所述第一舵机通过转轴与第一摆臂一端转动连接，所述第一摆臂另一端两侧与横连杆转动连接形成联动连杆；唇片驱动机构，所述唇片驱动机构包括：第二舵机、第二摆臂和第二连杆，所述唇片尾端与面罩横向转动链接，所述唇片中部通过滚花转轴与第二连杆纵向转动链接，所述第二舵机通过转轴与第二摆臂一端转动连接，所述第二摆臂的另一端与第二连杆转动连接；眼皮驱动机构，所述眼皮驱动机构包括：第三舵机、第三摆臂、钢丝绳和约束钢丝绳滑动轨迹的硬质胶管，所述眼皮为弧形且两侧与面罩横向转动连接，所述面罩上留有放置硬质胶管的安装孔，所述钢丝绳穿过该硬质胶管且能沿硬质胶管的内径来回滑动，所述第三舵机数量为2且分别通过转轴与钢丝绳竖向转动连接，所述钢丝绳数量为2且分别与眼皮中部连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能模组化的机器人头颅，包括面罩、眼球、唇片和眼皮，所述眼球、唇片和眼皮设置在面罩一侧且分别与面罩另一侧的驱动结构连接，其特征在于，该驱动结构包含：眼球驱动机构，所述眼球驱动机构包括：眼球固定架、第一舵机、第一摆臂和第一连杆；所述第一连杆数量为2并由彼此连接的横连杆和纵连杆构成，所述眼球安装在该眼球固定架上，所述眼球固定架通过滚花转轴与面罩和纵连杆连接，所述第一舵机通过转轴与第一摆臂一端转动连接，所述第一摆臂另一端两侧与横连杆转动连接形成联动连杆；唇片驱动机构，所述唇片驱动机构包括：第二舵机、第二摆臂和第二连杆，所述唇片尾端与面罩横向转动链接，所述唇片中部通过滚花转轴与第二连杆纵向转动链接，所述第二舵机通过转轴与第二摆臂一端转动连接，所述第二摆臂的另一端与第二连杆转动连接；眼皮驱动机构，所述眼皮驱动机构包括：第三舵机、第三摆臂、钢丝绳和约束钢丝绳滑动轨迹的硬质胶管，所述眼皮为弧形且两侧与面罩横向转动连接，所述面罩上留有放置硬质胶管的安装孔，所述钢丝绳穿过该硬质胶管且能沿硬质胶管的内径来回滑动，所述第三舵机数量为2且分别通过转轴与钢丝绳竖向转动连接，所述钢丝绳数量为2且分别与眼皮中部连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍芳，
申请(专利权)人：深圳全智能机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44