[發(fā)明專利]仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)和機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110235983.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112936308A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鳴暉;駱敏舟;郭發(fā)勇;李濤;劉露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州龍?jiān)粗悄軝C(jī)器人科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J17/00;B25J19/00
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳紅橋

本發(fā)明提供一種仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)和機(jī)器人，其中，頭部結(jié)構(gòu)，包括：面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)、頸部機(jī)構(gòu)與基座，其中，面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)與頸部機(jī)構(gòu)相連接，頸部機(jī)構(gòu)和基座相連接，頸部機(jī)構(gòu)包括基于平行四邊形的差速錐齒輪結(jié)構(gòu)，頸部機(jī)構(gòu)用于而實(shí)現(xiàn)頸部回轉(zhuǎn)、俯仰與側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)包括多連桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和外部硅膠皮膚，面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)面部皺眉頭、眼瞼開(kāi)合、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、嘴巴拉伸與開(kāi)合運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，動(dòng)作靈活，可真實(shí)地模仿人類的擺頭、搖頭與點(diǎn)頭動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)皺眉頭、眼瞼開(kāi)合、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、嘴巴拉伸與開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，使仿人機(jī)器人更加擬人化，從而更容易與人們進(jìn)行人機(jī)交互活動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能機(jī)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)和一種機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人行業(yè)發(fā)展，服務(wù)機(jī)器人也在迅速發(fā)展，人形機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人的一種，其具有與人類相類似的外表特征，需要服務(wù)人們的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的仿人基本動(dòng)作。心理學(xué)研究表明，人類的情感表達(dá)與信息交流超過(guò)60％是由非語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如表情，眼神，頭部動(dòng)作等，其中，頭部動(dòng)作與面部表情占很大一部分比重。因此，在仿人機(jī)器人研究中，頭部動(dòng)作與面部表情實(shí)現(xiàn)是擬人化的重要基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種能易于表達(dá)仿人表情動(dòng)作的機(jī)器人頭部具有重要的意義。

相關(guān)技術(shù)中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在仿人表情機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有大量的研究，但都僅限于實(shí)驗(yàn)室水平，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的表情模仿度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的難以實(shí)現(xiàn)且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的頸部機(jī)構(gòu)采用基于平行四邊形改進(jìn)的差速錐齒輪結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)頸部的回轉(zhuǎn)、俯仰與側(cè)擺耦合運(yùn)動(dòng)，并加強(qiáng)頸部運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，減小齒輪間隙產(chǎn)生的影響，面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)采用仿生設(shè)計(jì)的多連桿機(jī)構(gòu)，使頭部狹小的空間中實(shí)現(xiàn)眼部、眉頭與嘴部的動(dòng)作變化，從而形成各種表情動(dòng)作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，動(dòng)作靈活，可真實(shí)地模仿人類的擺頭、搖頭與點(diǎn)頭動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)皺眉頭、眼瞼開(kāi)合、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、嘴巴拉伸與開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，使仿人機(jī)器人更加擬人化，從而更容易與人們進(jìn)行人機(jī)交互活動(dòng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出了一種仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)，包括：面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)1、頸部機(jī)構(gòu)2與基座3，其中，所述面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)1與所述頸部機(jī)構(gòu)2相連接，所述頸部機(jī)構(gòu)2和所述基座3相連接，所述頸部機(jī)構(gòu)2包括基于平行四邊形的差速錐齒輪結(jié)構(gòu)，所述頸部機(jī)構(gòu)2用于而實(shí)現(xiàn)頸部回轉(zhuǎn)、俯仰與側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，所述面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)1包括多連桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和外部硅膠皮膚，所述面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)1用于實(shí)現(xiàn)面部皺眉頭、眼瞼開(kāi)合、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、嘴巴拉伸與開(kāi)合運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明上述提出的仿人表情機(jī)器人的頭部結(jié)構(gòu)還可以具有如下附加技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述頸部機(jī)構(gòu)2包括頸部俯仰側(cè)擺機(jī)構(gòu)與頸部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中，所述頸部俯仰側(cè)擺機(jī)構(gòu)包括頸部舵機(jī)一201、頸部支撐板一202、頸部支撐板三206、平行四邊形錐齒輪結(jié)構(gòu)208、頸部舵機(jī)二209、小齒輪一2010、大齒輪一2011、大齒輪二2012、小齒輪二2013，所述頸部舵機(jī)一201、所述頸部舵機(jī)二209與所述小齒輪一2010、所述小齒輪二2013通過(guò)傳動(dòng)軸鍵槽連接；所述小齒輪一2010、所述小齒輪二2013分別與所述大齒輪一2011、所述大齒輪二2012嚙合傳動(dòng)；所述大齒輪一2011、大齒輪二2012與所述平行四邊形錐齒輪結(jié)構(gòu)208連接；所述大齒輪一2011、所述大齒輪二2012在極限位置不做齒，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械限位與自鎖功能；所述平行四邊形錐齒輪結(jié)構(gòu)208與所述頸部支撐板一202、頸部支撐板三206固定連接；所述頸部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括頸部舵機(jī)三207、頸部支撐板二203、回轉(zhuǎn)軸204、頭頸連接板205，所述頸部舵機(jī)三207與所述回轉(zhuǎn)軸204固定連接，并且與所述頸部支撐板二203中的圓錐滾子軸承過(guò)渡配合，所述回轉(zhuǎn)軸204與頭頸連接板通過(guò)緊定螺絲夾緊固定，從而與所述面部表情實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)1連接。