多运动控制点表情机器人的机械结构制造技术

本发明专利技术公开一种多运动控制点表情机器人的机械结构，包括机器人的脸部结构、机器人的颈部结构、颈部安装底板、支撑底座和头部支撑立柱，脸部结构和颈部结构通过头部支撑立柱连接成为一个整体，颈部结构安装在颈部安装底板上，然后将颈部安装底板通过螺钉固定在支撑底座上。优点：本发明专利技术结构，整个面部机构设计有多个运动控制点，可以实现眼睑的开合，眼球的左右运动，眼球的上下运动，眼球的旋转运动，嘴唇和嘴角的运动，脸颊的运动，嘴巴的张合，舌头的伸缩，眼球结构中设计有摄像头用于实现人脸识别功能；颈部机构由舵机驱动，颈部机构可以实现颈部的左右旋转、颈部左右摆动、前后摆动以及颈部侧摆运动。及颈部侧摆运动。及颈部侧摆运动。

【技术实现步骤摘要】
多运动控制点表情机器人的机械结构


[0001]本专利技术涉及一种能通过眼部、脸部和嘴部、颈部运动实现面部多种表情的仿生机器人，具体为一种多运动控制点表情机器人的机械结构。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化和出生率降低，劳动力逐渐减少促进了智能服务型机器人的研究。为了扩大服务机器人的应用场景，所研究的服务型机器人不仅外观上要与人相似，更重要的是要与人类有情感交流，而感情表达中最重要的则是面部表情。
[0003]目前，现有的仿人面表情机器人表情驱动点少，导致机器人做出的表情不够逼真，远不及人类呈现的表情丰富。其次现有的仿人面部表情机器人没有视觉、听觉等感知功能导致机器人情感决策不足，不能感知人类的表情、动作和行为，从而不能通过人类的表情、动作和行为做出相应的表情反馈，以至于面部表情机器人不能与人类进行社交。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是，针对
技术介绍
中的问题，提出一种多运动控制点表情机器人的机械结构，用来解决仿真机器人表情不够逼真，情感决策不足的技术问题；采用的技术方案是：一种多运动控制点表情机器人的机械结构，包括脸部结构、颈部结构以及连接脸部结构与颈部结构的头部支撑立柱，颈部结构安装在颈部安装底板上；脸部结构包括眉毛驱动机构、眼部驱动机构和嘴部驱动机构，眉毛驱动机构和眼部驱动机构均设置在眼部安装底板上，眼部安装底板设置在嘴部驱动机构上，嘴部驱动机构设置在头部支撑立柱上。
[0005]对本专利技术技术方案的优选，多运动控制点表情机器人的机械结构还包括肩膀外壳和脸部结构外壳，肩膀外壳设置在颈部安装底板上，脸部结构外壳设置眼部安装底板上。肩膀外壳用于支撑肩膀外皮，脸部结构外壳安装在脸部结构外面用于支撑脸部硅胶外皮。
[0006]对本专利技术技术方案的优选，脸部结构外壳由四部分组成：头骨外壳顶部、头骨外壳脸部、头骨外壳下颚和头骨外壳背部，头骨外壳背部安装在眼部安装底板上，头骨外壳顶部和头骨外壳脸部安装在头骨外壳背部上，头骨外壳下颚设置在由两台下颚驱动舵机直接驱动实现嘴巴的张合，两台下颚驱动舵机设置在嘴部驱动机构上。
[0007]对本专利技术技术方案的优选，嘴部驱动机构整体通过嘴部框架设置在头部支撑立柱上，嘴部驱动机构内的下齿设置在头骨外壳下颚上，嘴部驱动机构内的上齿设置在嘴部框架上，嘴部驱动机构内的两侧脸颊各设置一个运动控制点，由舵机带动驱动连杆运动，驱动连杆上安装有表皮连接磁铁，表皮连接磁铁带动表皮运动；嘴部驱动机构内的舌头部件设置在嘴部框架上，舌头做伸缩和上下运动；嘴部驱动机构内的嘴唇嘴角运动包括四个运动控制点，分别为两侧嘴角各一个控制点以及上嘴唇两个控制点，四个运动控制点均由舵机带动驱动连杆运动，在四个驱动连杆的端头处均设置表皮连接磁铁。
[0008]对本专利技术技术方案的优选，眉毛驱动机构包括对称设置在两个眉毛单元，两个眉毛单元均设置在眉毛支架上，眉毛支架设置在眼部安装底板上；每个眉毛单元均由两台眉
毛驱动舵机驱动两个第一磁铁吸合机器人外皮上的眉毛点。
[0009]对本专利技术技术方案的优选，两台眉毛驱动舵机上下布置在眉毛支架上，两台眉毛驱动舵机的舵机盘分别铰接上眉毛驱动杆和下眉毛驱动杆，两个第一磁铁分别设置在上眉毛驱动杆和下眉毛驱动杆的另一端。
[0010]对本专利技术技术方案的优选，在上眉毛驱动杆和下眉毛驱动杆上均垂直向外延伸设置眉毛驱动加长杆，第一磁铁设置在眉毛驱动加长杆的端部。
[0011]对本专利技术技术方案的优选，眼部驱动机构整体通过眼部安装底座与眼部安装底板连接，眼部驱动机构内的每个眼睑分别由一台舵机单独驱动，实现眼睑开合以及眨眼；眼部驱动机构内的两个眼球运动是同步运动，两个眼球内部都安装有一个摄像头，实现人脸识别；两个眼球左右同步运动由平行四边形机构实现，两个眼球的上下运动采用曲柄滑块机构；两个眼球的上下运动和左右运动机构为联动结构。
[0012]对本专利技术技术方案的优选，每只眼睛均包括两个眼睑，两个眼睑左右两侧铰接使上下眼睑成为一个半球形，两个眼睑铰接处再与眼部安装底座上的支撑结构铰接；眼睑驱动舵机的舵机盘通过眼睑连杆铰接眼睑；眼球运动包括眼球左右运动舵机、两个眼球、两个眼球安装架、两个眼球安装叉、眼球安装主支架、眼球安装连杆、眼球上下运动舵机、眼部上下驱动杆和眼部滑动轴，两个眼球分别设置在两个眼球安装架上，两两个眼球安装叉分别固定在两个眼球安装架上，并且两个眼球安装叉同时铰接在眼球安装连杆的两端，眼球安装主支架的两端分别铰接两个眼球安装架，眼球左右运动舵机设置在眼球左右转动舵机安装架上，眼球左右运动舵机的舵机盘铰接眼球安装连杆；眼球上下运动舵机的舵机盘与眼部上下驱动杆固定连接，眼部上下驱动杆上开设供眼部滑动轴插入的滑动槽，眼部滑动轴设置在眼球左右转动舵机安装架上，眼球左右转动舵机安装架与眼部安装底座上的支撑结构铰接。
[0013]对本专利技术技术方案的优选，颈部结构包括颈部左右旋转机构和颈部侧摆机构，颈部左右旋转机构由双轴舵机驱动做旋转运动，进行摇头运动；颈部侧摆机构由两台舵机带动差数机构运动，进行前后、左右以及侧摆运动，颈部左右旋转机构设置在颈部侧摆机构上且跟随颈部侧摆机构一起进行运动。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：本专利技术，整个面部机构设计有多个运动控制点，可以实现眼睑的开合，眼球的左右运动，眼球的上下运动，眼球的旋转运动，嘴唇和嘴角的运动，脸颊的运动，嘴巴的张合，舌头的伸缩，眼球结构中设计有摄像头用于实现人脸识别功能；颈部机构由舵机驱动，颈部机构可以实现颈部的左右旋转、颈部左右摆动、前后摆动以及颈部侧摆运动。
附图说明
[0015]图1是本实施例的整体结构示意图。
[0016]图2是本实施例的机器人的结构组成示意图。
[0017]图3是脸部结构与头部支撑立柱的装配结构示意图一。
[0018]图4是脸部结构与头部支撑立柱的装配结构示意图二。
[0019]图5是脸部结构外壳的结构示意图。
[0020]图6是眉毛驱动机构的立体结构示意图。
[0021]图7是眼部驱动机构的立体结构示意图第一视角图。
[0022]图8是眼部驱动机构的立体结构示意图第二视角图。
[0023]图9是眼部驱动机构的爆炸视图（图中隐藏了舵机）。
[0024]图10是嘴部驱动机构的立体结构示意图。
[0025]图11是嘴部驱动机构的主视图。
[0026]图12是嘴部驱动机构的舌头运动的安装示意图。
[0027]图13是嘴部驱动机构的爆炸视图。
[0028]图14是颈部结构、颈部安装底板、支撑底座和肩膀外壳的组装结构外形示意图。
[0029]图15是图14的爆炸视图。
[0030]图16是颈部左右旋转机构的结构示意图。
[0031]图17是颈部侧摆机构和颈部安装底板的安装示意图（图中隐藏了一个颈部圆形支撑架）。
[0032]图18是颈部侧摆机构在颈部安装底板上摆动的某一状态示意图。
[0033]图19本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，包括脸部结构（1）、颈部结构（2）以及连接脸部结构（1）与颈部结构（2）的头部支撑立柱（6），颈部结构（2）安装在颈部安装底板（4）上；脸部结构（1）包括眉毛驱动机构（101）、眼部驱动机构（102）和嘴部驱动机构（103），眉毛驱动机构（101）和眼部驱动机构（102）均设置在眼部安装底板（108）上，眼部安装底板（108）设置在嘴部驱动机构（103）上，嘴部驱动机构（103）设置在头部支撑立柱（6）上。2.根据权利要求1所述的多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，多运动控制点表情机器人的机械结构还包括肩膀外壳（3）和脸部结构外壳，肩膀外壳（3）设置在颈部安装底板（4）上，脸部结构外壳设置眼部安装底板（108）上。3.根据权利要求2所述的多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，脸部结构外壳由四部分组成：头骨外壳顶部（104）、头骨外壳脸部（105）、头骨外壳下颚（106）和头骨外壳背部（107），头骨外壳背部（107）安装在眼部安装底板（108）上，头骨外壳顶部（104）和头骨外壳脸部（105）安装在头骨外壳背部（107）上，头骨外壳下颚（106）设置在两台下颚驱动舵机（10301）上并由下颚驱动舵机（10301）直接驱动实现嘴巴的张合，两台下颚驱动舵机（10301）设置在嘴部驱动机构（103）上。4.根据权利要求3所述的多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，嘴部驱动机构（103）整体通过嘴部框架设置在头部支撑立柱（6）上，嘴部驱动机构（103）内的下齿（10308）设置在头骨外壳下颚（106）上，嘴部驱动机构（103）内的上齿（10307）设置在嘴部框架上，嘴部驱动机构（103）内的两侧脸颊各设置一个运动控制点，由舵机带动驱动连杆运动，驱动连杆上安装有表皮连接磁铁，表皮连接磁铁带动表皮运动；嘴部驱动机构（103）内的舌头部件设置在嘴部框架上，舌头（10324）做伸缩和上下运动；嘴部驱动机构（103）内的嘴唇嘴角运动包括四个运动控制点，分别为两侧嘴角各一个控制点以及上嘴唇两个控制点，四个运动控制点均由舵机带动驱动连杆运动，在四个驱动连杆的端头处均设置表皮连接磁铁。5.根据权利要求1所述的多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，眉毛驱动机构（101）包括对称设置的两个眉毛单元，两个眉毛单元均设置在眉毛支架上，眉毛支架设置在眼部安装底板（108）上；每个眉毛单元均由两台眉毛驱动舵机（10101）驱动两个第一磁铁吸合机器人外皮上的眉毛点。6.根据权利要求5所述的多运动控制点表情机器人的机械结构，其特征在于，两台眉毛驱动舵机（10101）上下布置在眉毛支架上，两台眉毛驱动舵机（10101）的舵机盘分别铰接上眉毛驱动杆（10108）和下眉毛驱动杆（10105），两个第一磁铁分别设置在上...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴振东，鄢志彬，周瑞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：