[發明專利]仿人眼球運動機構

有效

• 申請號: 200910198226.6
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101711922A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 柯顯信;唐文彬;陳玉亮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A63H3/40
• 分類號: A63H3/40;A63H29/00;A63H31/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種機器人運動機構，具體地說，是一種仿人眼球運動機構。

技術背景

現有涉及仿人面部表情機器人中，日本早稻田大學研制的WE4機器人在眼睛處裝有兩個彩色CCD數碼相機。美國汗森機器人技術公司與韓國科學技術院(KAIST)合作制作了機器人“愛因斯坦”，頭部一共有31個自由度，用于實現臉部表情28個自由度，頸部有3個自由度。日本明治大學的“Kansei”機器人，能模仿人類36種面部表情，韓國開發的EveR-1面部表情機器人可以做出喜怒哀樂的表情。這些面部表情機器人的設計都是側重于面部表情的設計，眼睛的運動相對都比較簡單，有的是只左右運動。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號為CN?101219279A發明名稱為：仿人機器人眼球靈活轉動的運動機構，該運動機構蝸輪安裝在豎直安放的傳動軸下端且與蝸桿相連，傳動軸上端連接在導軌后端的孔內，滑塊套在導軌上，傳動架后端安裝在滑塊上表面上，傳動架前端兩邊各與一個小支架后端相連，小支架安放在大支架的第一軸承上，第一同步帶輪安裝在每個小支架的后半部分，第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪連接，第二同步帶輪安裝一個短軸上，該短軸一端安裝在支撐座的第二軸承內，另一端連接眼球一邊，眼球的另一邊連接另一短軸的一端，該短軸的另一端安裝在另一個支撐座的第二軸承內。該運動機構的不足之處在于機構比較復雜，在眼球處直接設計了驅動機構，外形上不能與人相像。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種仿人眼球運動機構，內部結構簡單，空間利用率大。

為達到上述的目的，本發明的構思是：為了實現眼球的上下左右轉動，設計了一個帶關節軸承的眼球連接桿，兩個相互垂直的轉動半圓形軸，轉動軸中間是帶矩形穿槽的半圓形板條，從而可以使眼球的上下左右轉動互不干涉。采用兩個驅動舵機分別驅動兩個轉動軸，這樣的結構設計使驅動舵機的數量減少到最少，而且容易控制。不僅可以實現眼球的上下或左右單獨轉動，又可以實現上下和左右一起轉動，能逼真地模仿人眼運動。

根據上述發明構思，本發明通過以下技術方案實現的；一種仿人眼球運動機構，包括一個本體機架，其特征在于所述的本體機架上方安裝了一個眼球連接桿支架和一個轉動軸下支架。在所述的眼球連接桿支架上通過一個雙頭螺柱與一個眼球連接桿相聯接，在所述的眼球連接桿的前端固連一個眼球，并且眼球連接桿分別穿過一個水平轉動半圓形軸和一個垂直轉動半圓形軸的中間矩形穿槽。所述的轉動軸下支架和一個轉動軸上支架通過螺栓相互聯接。在所述的轉動軸上支架上固定一個垂直驅動舵機機架，在所述垂直驅動舵機機架上安裝一個垂直驅動舵機，所述的垂直驅動舵機通過一個垂直驅動聯軸器驅動所述的垂直轉動半圓形軸。通過螺釘將一個水平驅動舵機支架分別固定在轉動軸上支架和轉動軸下支架上，在所述的水平驅動舵機支架上安裝一個水平驅動舵機，所述的水平驅動舵機通過一個水平驅動聯軸器驅動所述的水平轉動半圓形軸。

所述的眼球連接桿上自帶有一個關節軸承，雙頭螺柱穿過關節軸承與眼球連接桿支架相聯，使得眼球連接桿可以實現上下左右自由擺動。

所述的水平轉動軸一端有鍵槽，所述的水平驅動聯軸器通過鍵槽與水平轉動半圓形軸相聯。在水平轉動軸中間是帶矩形穿槽的半圓形板條，眼球連接桿就穿過該矩形穿槽。

所述的垂直轉動軸一端有鍵槽，所述的垂直驅動聯軸器通過鍵槽與垂直轉動半圓形軸相聯。在垂直轉動軸的另一端是階梯軸，通過階梯軸將垂直轉動軸固定在本體機架上，在垂直轉動半圓形軸中間是帶矩形穿槽的半圓形板條，眼球連接桿就穿過該矩形穿槽。

本發明中，水平驅動舵機帶動水平轉動軸轉動，水平轉動半圓形軸帶動位于其矩形穿槽內的眼球連接桿繞關節球軸承上下擺動，從而實現了眼球的上下轉動；垂直驅動舵機帶動垂直轉動半圓形軸轉動，垂直轉動軸帶動位于其矩形穿槽內的眼球連接桿繞關節球軸承左右轉動，從而實現了眼球的左右擺動；眼球的上下，左右轉動互不干涉，上下左右可以一起運動；眼球轉動的角度可以通過控制驅動舵機的轉角來控制。