具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置及控制制造方法及图纸

具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置及控制属于智能服务机器人领域；解决了现有技术中参观者与迎宾机器人眼神交互性差的问题；包括面部机构、眼睑机构、眼珠机构和控制系统；所述眼睑机构和眼珠机构设置于面部机构表面；所述面部机构包括视觉模块、面部框架和语音模块；所述眼睑机构包括眼睑传动机构和眼睑构件；所述眼珠机构包括眼珠传动机构和眼珠构件；所述控制系统采用改进的LBP卷积算法对神经网络进行训练，减少了训练集数量，缩短了识别时间，提高了迎宾机器人模仿参观者眼神的准确性；本发明专利技术能模仿出相应参观者的眼神特征，并发出与眼神特征对应的语音，提升了参观者游玩体验。者游玩体验。者游玩体验。

【技术实现步骤摘要】
具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置及控制


[0001]本专利技术属于智能服务机器人领域，尤其涉及一种具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置及控制。

技术介绍

[0002]由于迎宾机器人能够支持多个场景中使用，因此获得广大用户的青睐，使用迎宾机器人既能够降低人工成本，还能加快工作效率，更能增加趣味性，在满足基本的迎宾功能前提下，人们对迎宾机器人提出了更高的渴望，不仅要求迎宾机器人能表达一些基本的表情，还要求迎宾机器人对人的表情进行模仿，尤其是眼神的模仿。
[0003]本专利技术应用于极地馆迎宾服务领域，极地馆作为展示极地动物为主的参观性场馆，是面对游客尤其是少年开展极地科普活动的重要景点，少年性格活泼好动，眼神灵动，现有技术中极地馆迎宾机器人在实现基本迎宾功能上，可以进行简单的睁眼、闭眼和转眼动作，极地馆迎宾机器人的眼睛动作看起来比较呆板，不具备模仿参观者眼神的功能，智能程度较低，不能根据参观者的眼神特征对极地馆迎宾机器人自身的眼部特征进行调整，从而取悦参观者，提升参观者的游玩体验。

技术实现思路

[0004]目前极地馆迎宾机器人眼睑机构往复运动时，上眼睑和下眼睑接触，导致上眼睑和下眼睑发生疲劳破坏，容易损坏，且只能进行简单的睁眼、闭眼动作，眼珠机构只能实现上下看动作或左右看动作，还不能对参观者的眼神特征进行模仿，本专利技术克服了现有技术上的不足，提供具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置及控制，能抑制上眼睑和下眼睑疲劳破坏发生，眼珠机构既能实现上下看动作，还能实现左右看动作，不但可以实现基本的迎宾功能，为了满足实际迎宾场景对互动实时性的要求，还通过LBP卷积神经网络训练的眼神识别模型识别参观者的眼神特征，极地馆迎宾机器人对参观者的眼神特征进行模仿，并发出与眼神特征对应的语音，提高了人和极地馆迎宾机器人的互动性，给参观者留下了深刻的印象，提升了极地馆的形象。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术的第一目的在于提供一种具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，第二目的在于提供一种具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置的控制方法。
[0006]本专利技术所采取的第一技术方案是：
[0007]具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，包括面部机构、眼睑机构、眼珠机构和控制系统；所述眼睑机构和眼珠机构设置于面部机构表面；
[0008]所述面部机构包括视觉模块、面部框架和语音模块；
[0009]所述眼睑机构包括眼睑传动机构和眼睑构件；
[0010]所述眼珠机构包括眼珠传动机构和眼珠构件；
[0011]所述控制系统主要包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片与视觉模块控制连
接；其中第一芯片与第二芯片通过UART3串口进行通信；
[0012]进一步地，所述面部框架包括面板、第一支撑板、第二支撑板；所述面板与第二支撑板垂直布置并固定连接，所述第二支撑板与第一支撑板垂直布置并固定连接，所述面板端面上加工有一对对称的圆形通孔，用于眼睑构件和眼珠构件的定位，所述面板端面脑门的位置加工有圆形通孔用于视觉模块的定位，所述语音模块布置在第二支撑板上端，所述眼睑机构布置于面板的后端面上，所述眼珠机构通过第一支撑板和第二支撑板固定。
[0013]进一步地，第一芯片与视觉模块按SCCB总线通信协议连接，所述第一芯片的PD6、PD7引脚分别与视觉模块SCL、SDA引脚连接，用来传递参数给视觉模块的控制寄存器；所述第一芯片的PC6、PC7、PC8、PC9、PC11、PB6、PE5、PE6引脚分别与视觉模块的D0
‑
D7引脚连接，用于视觉模块传递经过DSP处理单元处理转换以后的数据给第一芯片；所述第一芯片的PG9引脚与视觉模块的PWDN引脚连接，用于第一芯片控制视觉模块进入低功耗模式；所述第一芯片的PB7、PA4引脚分别与视觉模块的VSYNC、HREF引脚连接，用于帧信号同步、行中断信号控制；所述第一芯片的PA8、PA6引脚分别与视觉模块的XCLK、PCLK引脚连接，用于时钟信号的同步；所述第一芯片的PG15引脚与视觉模块的RESET引脚连接，用于复位视觉模块。
[0014]进一步地，所述眼睑传动机构包括第一舵机、第一带轮、皮带、第二带轮、第一金属轴、第二金属轴、第一金属齿轮、第二金属齿轮；所述眼睑构件包括右上眼睑、右下眼睑、左上眼睑、左下眼睑，所述第一舵机的输出轴与第一带轮固定连接，所述第一带轮与第二带轮通过皮带传动连接，所述第二带轮分别与第一金属轴、第一金属齿轮、左上眼睑和右上眼睑固定连接，所述第一金属轴与面板转动连接，所述第一金属齿轮与第二金属齿轮轮齿啮合，所述第二金属齿轮分别与第二金属轴、右下眼睑和左下眼睑固定连接，所述第二金属轴与面板转动连接。
[0015]进一步地，第一芯片的PB10 UART3_TX、PB11 UART3_RX引脚分别与第二芯片的PB11 UART3_RX、PB10 UART3_TX交叉连接，用于第一芯片与第二芯片之间的数据传输；所述第二芯片的PA0引脚与第一舵机的OUT引脚连接。
[0016]进一步地，所述眼珠传动机构包括第二舵机、第三金属齿轮、第四金属齿轮、左眼底座、第一舵机支架、第三舵机、第三金属轴、第五金属齿轮、第六金属齿轮、第一眼球支架、右眼底座、第二舵机支架、第二眼球支架、第四舵机、第七金属齿轮、第八金属齿轮、第四金属轴、第九金属齿轮、第五舵机、第十金属齿轮；所述眼珠构件包括左眼珠、右眼珠，所述第二舵机的输出轴嵌套在第三金属齿轮的轴孔中传动连接，所述第三金属齿轮与第四金属齿轮轮齿啮合，所述第四金属齿轮与左眼底座固定连接，所述左眼底座分别与第一舵机支架和第一眼球支架固定连接，所述第一舵机支架与第三舵机固定连接，所述第三舵机的输出轴嵌套在第五金属齿轮的轴孔中传动连接，所述第五金属齿轮与第六金属齿轮轮齿啮合，所述第六金属齿轮分别与第三金属轴和左眼珠固定连接，所述第三金属轴与第一眼球支架转动连接，所述第五舵机的输出轴嵌套在第十金属齿轮的轴孔中传动连接，所述第十金属齿轮与第九金属齿轮轮齿啮合，所述第九金属齿轮与右眼底座固定连接，所述右眼底座分别与第二舵机支架和第二眼球支架固定连接，所述第二舵机支架与第四舵机固定连接，所述第四舵机的输出轴嵌套在第七金属齿轮的轴孔中传动连接，所述第七金属齿轮与第八金属齿轮轮齿啮合，所述第八金属齿轮分别与第四金属轴和右眼珠固定连接，所述第四金属轴与第二眼球支架转动连接。
[0017]进一步地，第二芯片的PA1引脚与第二舵机的OUT引脚连接，第二芯片的PA2引脚与第三舵机的OUT引脚连接，第二芯片的PA3引脚与第四舵机的OUT引脚连接，第二芯片的PA4引脚与第五舵机的OUT引脚连接，所述第二芯片的PA10、PA9引脚分别与语音模块的TXD、RXD引脚连接。
[0018]本专利技术所采取的第二技术方案是：
[0019]一种基于所述具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置实现的控制方法，包括以下步骤：
[0020]步骤S1、视觉模块OV2640采集视频信息；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，其特征在于，包括面部机构(1)、眼睑机构(2)、眼珠机构(3)和控制系统(4)；所述眼睑机构(2)和眼珠机构(3)设置于面部机构(1)表面；所述眼睑机构(2)包括眼睑传动机构(2
‑
1)和眼睑构件(2
‑
2)；所述眼珠机构(3)包括眼珠传动机构(3
‑
1)和眼珠构件(3
‑
2)；所述控制系统(4)主要包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片与视觉模块(1
‑
1)控制连接；第二芯片与语音模块(1
‑
3)控制连接；其中第一芯片与第二芯片通过UART3串口进行通信。2.根据权利要求1所述具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，其特征在于，所述面部机构(1)包括视觉模块(1
‑
1)、面部框架(1
‑
2)、语音模块(1
‑
3)；所述面部框架(1
‑
2)包括面板(1
‑
2A)、第一支撑板(1
‑
2B)、第二支撑板(1
‑
2C)；所述面板(1
‑
2A)与第二支撑板(1
‑
2C)垂直布置并固定连接，所述第二支撑板(1
‑
2C)与第一支撑板(1
‑
2B)垂直布置并固定连接，所述面板(1
‑
2A)端面上加工有一对对称的圆形通孔，用于眼睑构件(2
‑
2)和眼珠构件(3
‑
2)的定位，所述面板(1
‑
2A)端面脑门的位置加工有圆形通孔用于视觉模块(1
‑
1)的定位，所述语音模块(1
‑
3)布置在第二支撑板(1
‑
2C)上端，所述眼睑机构(2)布置于面板(1
‑
2A)的后端面上，所述眼珠机构(3)通过第一支撑板(1
‑
2B)和第二支撑板(1
‑
2C)固定。3.根据权利要求1所述具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，其特征在于，所述眼睑传动机构(2
‑
1)包括第一舵机(2
‑
1A)、第一带轮(2
‑
1B)、皮带(2
‑
1C)、第二带轮(2
‑
1D)、第一金属轴(2
‑
1E)、第二金属轴(2
‑
1F)、第一金属齿轮(2
‑
1G)、第二金属齿轮(2
‑
1H)；所述眼睑构件(2
‑
2)包括右上眼睑(2
‑
2A)、右下眼睑(2
‑
2B)、左上眼睑(2
‑
2C)、左下眼睑(2
‑
2D)，所述第一舵机(2
‑
1A)的输出轴与第一带轮(2
‑
1B)固定连接，所述第一带轮(2
‑
1B)与第二带轮(2
‑
1D)通过皮带(2
‑
1C)传动连接，所述第二带轮(2
‑
1D)分别与第一金属轴(2
‑
1E)、第一金属齿轮(2
‑
1G)、左上眼睑(2
‑
2C)和右上眼睑(2
‑
2A)固定连接，所述第一金属轴(2
‑
1E)与面板(1
‑
2A)转动连接，所述第一金属齿轮(2
‑
1G)与第二金属齿轮(2
‑
1H)轮齿啮合，所述第二金属齿轮(2
‑
1H)分别与第二金属轴(2
‑
1F)、右下眼睑(2
‑
2B)和左下眼睑(2
‑
2D)固定连接，所述第二金属轴(2
‑
1F)与面板(1
‑
2A)转动连接。4.根据权利要求1所述具有眼神模仿功能的极地馆迎宾机器人眼部装置，其特征在于，所述眼珠传动机构包括第二舵机(3
‑
1A)、第三金属齿轮(3
‑
1B)、第四金属齿轮(3
‑
1C)、左眼底座(3
‑
1D)、第一舵机支架(3
‑
1E)、第三舵机(3
‑
1F)、第三金属轴(3
‑
1G)、第五金属齿轮(3
‑
1H)、第六金属齿轮(3
‑
1I)、第一眼球支架(3
‑
1J)、右眼底座(3
‑
1K)、第二舵机支架(3
‑
1L)、第二眼球支架(3
‑
1M)、第四舵机(3
‑
1N)、第七金属齿轮(3
‑
1O)、第八金属齿轮(3
‑
1P)、第四金属轴(3
‑
1Q)、第九金属齿轮(3
‑
1R)、第五舵机(3
‑
1S)、第十金属齿轮(3
‑
1T)；所述眼珠构件包括左眼珠(3
‑
2A)、右眼珠(3
‑
2B)，所述第二舵机(3
‑
1A)的输出轴嵌套在第三金属齿轮(3
‑
1B)的轴孔中传动连接，所述第三金属齿轮(3
‑
1B)与第四金属齿轮(3
‑
1C)轮齿啮合，所述第四金属齿轮(3
‑
1C)与左眼底座(3
‑
1D)固定连接，所述左眼底座(3
‑
1D)分别与第一舵机支架(3
‑
1E)和第一眼球支架(3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭冬，王鹏，徐志坚，孙铁成，蒋轶男，吴彪，王选赫，夏志刚，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：