[發明專利]一種仿人頸部運動機構

有效

• 申請號: 201510550623.0
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105171750B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 柯顯信;邱本銳;彭笑玥;云亞文
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種仿人機器人頸部運動機構。機器人頸部運動機構是表情機器人研究的一部分，頸部的運動可以使表情機器人更加生動。屬于機器人技術領域。

背景技術

目前已經有很多對仿人機器人頸部結構的研究，現有的機器人頸部的運動一般就是點頭、搖頭、擺頭，然而在搖頭時，搖頭幅度比較小，和人類的真實搖頭存在較大差異；擺頭動作也會比較具有局限性，難以完成人類頸部能夠完成的一些特定動作，如新疆舞等。本次設計的頸部運動可以實現新疆舞的運動，頸部搖頭和擺頭動作可以綜合實現，使脖子的運動更多元化，讓機器人的表達更加生動逼真。

發明內容

本發明的目的在于克服現有機器人頸部運動擬人逼真度差的缺點，提出一種仿人頸部運動機構，是一種能夠逼真的模仿人類頸部，實現點頭、搖頭，以及擺頭以及高難度的新疆舞等動作的運動機構。

為達到上述的目的，本發明的構思是：為了使脖子的運動更多元化，本發明通過電機帶動齒輪傳動來實現整體的搖頭動作；通過電機帶動圓盤夾和頭部支撐盤來實現點頭運動；通過兩個電機左右的驅動連桿，使其實現豐富的擺動姿勢；這樣整個機構就能實現頸部的點頭、搖頭和擺頭動作；分析擺頭連桿、中間桿之間的運動關系，由新疆舞的動作姿態，通過對兩個擺頭電機的控制，來實現新疆舞動作。

根據上述構思，本發明采用如下技術方案：

一種仿人頸部運動機構，包括底座、止推軸承、搖頭軸、大齒輪、螺釘、小齒輪、搖頭電機、點頭電機、頭部支撐盤、圓盤夾、兩個擺頭電機、四個擺頭連桿、下擺桿、上擺桿、搖頭電機架、活動鉸鏈和中間桿；所述搖頭電機通過搖頭電機架和螺釘固定在底座上，搖頭電機的輸出軸與小齒輪連接，小齒輪連接大齒輪；大齒輪通過鍵和搖頭軸連接，搖頭軸與止推軸承配合并安裝在底座上，搖頭軸與頭部支撐盤通過活動鉸鏈連接；所述點頭電機固定在底座上，所述點頭電機通過圓盤夾連接頭部支撐盤；所述中間桿的一端與頭部支撐盤鉸接，中間桿的另一端和下擺桿的一端鉸接，下擺桿的另一端連接上擺桿；所述兩個擺頭電機安裝在頭部支撐盤上，其中一個擺頭電機連接兩根相互鉸接的擺頭連桿的一端，擺頭連桿的另一端鉸接下擺桿，另一個擺頭電機連接另外兩根相互鉸接的擺頭連桿的一端，擺頭連桿的另一端鉸接中間桿。

本發明工作原理：四個電機選用舵機，硬件平臺搭建完成后，利用單片機應用系統及舵機驅動電路板，編制控制程序，控制舵機的啟停，正傳，反轉，協調四個舵機的轉動，從而實現機器人點頭、仰頭，搖頭、擺頭、新疆舞等動作。

與現有技術相比，本發明具有如下顯著優點：

模擬人類頸部，增強仿人機器人的擬人效果；抬頭與點頭角度由點頭電機控制在15^°范圍內，不會出現干涉的情況；左右搖頭的角度在-45^°到45^°之間，能夠實現正常人達到的搖頭動作；擺頭最大角度為90^°，通過分析擺頭連桿、中間桿、四個擺頭連桿之間的運動關系，由新疆舞的動作姿態，通過對兩個擺頭電機的控制，來實現新疆舞動作，運動時看起來不那么僵硬，仿人度更高。

附圖說明

圖1是本機構的總體設計示意圖。

圖2是本機構的底部剖面圖。

圖3是本機構實現搖頭運動示意圖。

圖4是本機構實現點頭、仰頭運動示意圖。

圖5是本機構實現擺頭運動示意圖。

圖6是完成新疆舞動作示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。