一种仿人机器人嘴部机构制造技术

本实用新型专利技术涉及智能机器人的技术领域，更具体地，涉及一种仿人机器人嘴部机构，包括嘴唇模型、上颚支撑板以及下巴模型，嘴唇模型、上颚支撑板均设于下巴模型的上方；嘴唇模型包括上唇、下唇以及嘴角，上唇设于下唇的上方，嘴角连接于上唇和下唇之间；上唇连接有上唇驱动机构，下唇连接有下唇驱动机构，嘴角连接有嘴角驱动机构，下巴模型连接有驱动下巴模型旋转的下巴驱动机构。本实用新型专利技术采用连杆结构驱动嘴唇模型，在上唇驱动机构、下唇驱动机构、嘴角驱动机构和下巴驱动机构的共同作用下，嘴角驱动机构可干涉上下唇驱动点，下巴驱动机构可干涉嘴角驱动点，驱动嘴唇模型的六个驱动点实现说话等较为复杂的口型运动，且具有较高的口型变化频率。

A mouth mechanism of humanoid robot

【技术实现步骤摘要】
一种仿人机器人嘴部机构
本技术涉及智能机器人的
，更具体地，涉及一种仿人机器人嘴部机构。
技术介绍
仿人机器人的头部动作主要包括眼部、嘴部和脖子等，其中嘴部动作在仿人机器人的语音表达中必不可少。目前，大部分的仿人机器人的嘴唇只有下巴运动机构，只能做出简单的嘴唇张合动作，而不能做出说话口型，复现人类口型动作的逼真度较低。尽管有申请人研制出能够复现说话口型的仿人机器人，然而嘴唇控制机构均存在口型变化速度较慢和变化幅度较小等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿人机器人嘴部机构，能够实现说话口型的动作，具有较高的口型变化频率，实现复杂的说话口型动作。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提供一种仿人机器人嘴部机构，包括嘴唇模型、上颚支撑板以及下巴模型，所述嘴唇模型、上颚支撑板均设于下巴模型的上方；所述嘴唇模型包括上唇、下唇以及嘴角，所述上唇设于下唇的上方，所述嘴角连接于上唇和下唇之间；所述上唇连接有上唇驱动机构，所述下唇连接有下唇驱动机构，所述嘴角连接有嘴角驱动机构，所述下巴模型连接有驱动下巴模型旋转的下巴驱动机构，所述上唇驱动机构、嘴角机构设于上颚支撑板上，所述下唇驱动机构、下巴驱动机构设于上颚支撑板和下巴模型之间。本技术的仿人机器人嘴部机构，采用嘴唇模型模拟真实嘴唇，便于观察嘴唇模型的实际运动效果；将仿人机器人的口型动作拆分为上唇、下唇、嘴角和下巴四大运动控制区域，四大运动控制区域分别由上唇驱动机构、下唇驱动机构、嘴角驱动机构及下巴驱动机构控制，具备较高的口型变化频率，能够实现复杂的说话口型动作。进一步地，所述上唇设有与上唇驱动机构连接的上唇驱动点，下唇设有与下唇驱动机构连接的下唇驱动点，嘴角设有与嘴角驱动机构连接的嘴角驱动点。本技术的上唇驱动点、下唇驱动点、嘴角驱动点均为两组，且分别连接于同一上唇驱动机构、下唇驱动机构、嘴角驱动机构，由单个驱动机构控制两个驱动点同步运动的方式，减小各驱动机构的占用体积。进一步地，所述上唇驱动机构包括顺次连接的第一舵机、第一舵盘、第一连杆、第一传动杆以及第一连接杆，所述第一连杆、第一传动杆以及第一连接杆均为两组，两组第一连杆对称连接于第一舵盘，且两组第一连杆均向内转动，所述第一传动杆与第一连接杆铰接，两组第一传动杆靠近第一连接杆的一端设有相对设置的第一弯曲段，所述第一连接杆连接于上唇驱动点。两组第一连杆分别连接在第一舵盘的两个凸台上，两个凸台对称布置从而保证两组第一连杆和第一传动杆的旋转角度相同；在舵机和舵盘的带动下，在第一连杆、第一传动杆、第一连接杆的传动作用下，带动上唇驱动点动作。进一步地，所述第一传动杆包括与第一连杆连接的第一主动杆以及与第一连接杆连接的第一从动杆：其中一组第一传动杆的第一主动杆和第一从动杆连接；另一组第一传动杆的第一主动杆连接有第一换向齿轮、第一从动杆连接有第二换向齿轮，所述第一换向齿轮和第二换向齿轮啮合。其中一组第一主动杆和第一从动杆在连接部分设置通孔，通过在两者通孔上拧入螺钉的方式将两者连接保证第一主动杆和第一从动杆同步转动；另外一组第一主动杆和第一从动杆之间连接第一换向齿轮和第二换向齿轮，实现两组第一连接杆同步带动两组上唇驱动点同步运动。另外，本技术的第一从动杆与第一连接杆通过铰链的方式连接，故而上唇驱动点在嘴角驱动机构的干涉下可实现横向运动。进一步地，所述第一舵机通过第一固定板固装于上颚支撑板，两组第一主动杆通过第一固定架固装于上颚支撑板，两组第一从动杆通过第二固定架固装于上颚支撑板。第一固定架和第二固定架用于固定第一主动杆、第一从动杆的旋转中心，保证上唇驱动机构动作的平稳性。进一步地，所述下唇驱动机构与上唇驱动机构的结构相同，包括顺次连接的第二舵机、第二舵盘、第二连杆、第二传动杆以及第二连接杆，所述第二连杆、第二传动杆以及第二连接杆均为两组，两组第二连杆对称设于第二舵盘，且两组第二连杆均向内转动，所述第二连接杆连接于下唇驱动点；所述第二连杆与第一连杆错开设置。第二连杆与第一连杆的布置相反，且第一连杆和第二连杆均向内运动，避免过多占用外部空间；同时可对下唇驱动机构的厚度、长度等进行调整，以适应下巴模型的尺寸和结构。进一步地，所述嘴角驱动机构包括顺次连接的第三舵机、舵盘、第三万向节、第四万向节、第三传动杆以及第三连接杆，所述第三万向节、第四万向节、第三传动杆以及第三连接杆均为对称设置的两组，所述第三连接杆连接于嘴角驱动点。第三舵机采用双输出舵机，驱动两组第三万向节、第四万向节、第三传动杆运动，带动第三连接杆驱动嘴角驱动点动作。进一步地，所述舵盘包括连接于第三舵机正向输出轴的第三舵盘、连接于第三舵机反向输出轴的第四舵盘，所述第三舵机反向输出轴与第四舵盘间连接有D型轴。由于第三舵机反向输出轴和正向输出轴的结构不同，采用D型轴连接反向输出轴和第四舵盘，第三舵盘的凸台上设有环形凹槽与第三万向节的销孔连接，在中间杆的两端均设有环形凹槽分别与第三万向节、第四万向节连接；在第三主动杆的端部同样设有环形凹槽与第四万向节连接。进一步地，所述第三万向节和第四万向节之间连接有中间杆，所述第三传动杆包括与第四万向节连接的第三主动杆以及与第三连接杆连接的第三从动杆，所述第三从动杆与第三连接杆通过铰链连接。第三主动杆与第三从动杆嵌合，在连接部分设置通孔，在通孔部分拧上螺钉等固定件让第三主动杆、第三从动杆同步转动，也可在第三从动杆上设置一凸台防止第三从动杆的串动；第三从动杆再通过铰链的连接方式与第三连接杆连接，第三连接杆通过胶水或者螺丝与嘴角驱动点连接，嘴角驱动点的动作可干涉上唇驱动点、下唇驱动点的动作。进一步地，所述下巴驱动机构包括第四舵机以及连接于第四舵机输出轴的法兰联轴器，所述法兰联轴器通过第一连接件与下巴模型连接。下巴模型具备下巴外形，增加口型动作的逼真度。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术将仿人机器人的口型动作拆分为上唇、下唇、嘴角和下巴四大运动控制区域，四大运动控制区域分别由上唇驱动机构、下唇驱动机构、嘴角驱动机构及下巴驱动机构控制，具备较高的口型变化频率，能够实现复杂的说话口型动作；本技术采用连杆结构控制驱动点，赋予嘴部机构较高的口型变化频率；采用铰接的方式连接各驱动点，赋予驱动点更好的灵活性；本技术采用单个舵机同时控制两个驱动点同步运动的方式，能够有效降低嘴部机构的体积，改善嘴部机构的适用性。附图说明图1为仿人机器人嘴部机构结构示意图；图2为嘴唇模型的结构示意图；图3为上颚支撑板的结构示意图。图4为上唇驱动机构的示意图；图5为上唇驱动机构的运动原理图；图6为下唇驱动机构的示意图；图7为下唇驱动机构的运动原理图；图8为嘴角驱动机构的示意图；图9为图8中A局部的结构示意图；图10为图8中B局部的结构示意图；图11为嘴角驱动机构的运动原理图；图12为下巴驱动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿人机器人嘴部机构，包括嘴唇模型(1)、上颚支撑板(2)以及下巴模型(3)，所述嘴唇模型(1)、上颚支撑板(2)均设于下巴模型(3)的上方；其特征在于，所述嘴唇模型(1)包括上唇(11)、下唇(12)以及嘴角(13)，所述上唇(11)设于下唇(12)的上方，所述嘴角(13)连接于上唇(11)和下唇(12)之间；所述上唇(11)连接有上唇驱动机构(4)，所述下唇(12)连接有下唇驱动机构(5)，所述嘴角(13)连接有嘴角驱动机构(6)，所述下巴模型(3)连接有驱动下巴模型(3)旋转的下巴驱动机构(7)，所述上唇驱动机构(4)、嘴角(13)机构设于上颚支撑板(2)上，所述下唇驱动机构(5)、下巴驱动机构(7)设于上颚支撑板(2)和下巴模型(3)之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿人机器人嘴部机构，包括嘴唇模型(1)、上颚支撑板(2)以及下巴模型(3)，所述嘴唇模型(1)、上颚支撑板(2)均设于下巴模型(3)的上方；其特征在于，所述嘴唇模型(1)包括上唇(11)、下唇(12)以及嘴角(13)，所述上唇(11)设于下唇(12)的上方，所述嘴角(13)连接于上唇(11)和下唇(12)之间；所述上唇(11)连接有上唇驱动机构(4)，所述下唇(12)连接有下唇驱动机构(5)，所述嘴角(13)连接有嘴角驱动机构(6)，所述下巴模型(3)连接有驱动下巴模型(3)旋转的下巴驱动机构(7)，所述上唇驱动机构(4)、嘴角(13)机构设于上颚支撑板(2)上，所述下唇驱动机构(5)、下巴驱动机构(7)设于上颚支撑板(2)和下巴模型(3)之间。


2.根据权利要求1所述的仿人机器人嘴部机构，其特征在于，所述上唇(11)设有与上唇驱动机构(4)连接的上唇驱动点(14)，所述下唇(12)设有与下唇驱动机构(5)连接的下唇驱动点(15)，所述嘴角(13)设有与嘴角驱动机构(6)连接的嘴角驱动点(16)。


3.根据权利要求2所述的仿人机器人嘴部机构，其特征在于，所述上唇驱动机构(4)包括顺次连接的第一舵机(41)、第一舵盘(42)、第一连杆(43)、第一传动杆以及第一连接杆(46)，所述第一连杆(43)、第一传动杆以及第一连接杆(46)均为两组，两组第一连杆(43)对称连接于第一舵盘(42)，且两组第一连杆(43)均向内转动，所述第一传动杆与第一连接杆(46)铰接，两组第一传动杆靠近第一连接杆(46)的一端设有相对设置的第一弯曲段，所述第一连接杆(46)连接于上唇驱动点(14)。


4.根据权利要求3所述的仿人机器人嘴部机构，其特征在于，所述第一传动杆包括与第一连杆(43)连接的第一主动杆(44)以及与第一连接杆(46)连接的第一从动杆(45)：其中一组第一传动杆的第一主动杆(44)和第一从动杆(45)连接；另一组第一传动杆的第一主动杆(44)连接有第一换向齿轮(47)、第一从动杆(45)连接有第二换向齿轮(48)，所述第一换向齿轮(47)和第二换向齿轮(48)啮合。


5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华谋，朱海飞，向彬彬，许崇铭，黄沁知，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44