一種人形服務機器人的頭部結構的製作方法

2023-08-05 17:42:31 1

本發明屬於人形服務機器人領域，設計一種能實現眼部、嘴部以及頸部基本動作的人形機器人頭部結構。

背景技術：

機器人的研究和應用大部分集中於工業領域，近年對於服務機器人的研究日益增多，但對服務機器人面部表情的研究還相對較少。

隨著機器人技術的發展，人們生活質量的提高，機器人將不僅限於工業領域的應用，越來越多的機器人將走進人們日常生活，在服務行業發揮作用，如家政，表演，娛樂，教育，迎賓等眾多行業。當機器人走入服務領域時，相比於自動化生產線上飛速作業的工業機器人，相信人們更加喜歡和人類有著相似結構的人形機器人。

心理學研究表明，人類超過60％的信息交流是通過非語言來實現的，如表情，眼神，手勢動作等。當人形服務機器人走近人類生活，為我們身邊的工作提供幫助時，相比於冰冷的機械設備，服務機器人若能實現一些基本的頭部和面部動作，比如眨眼，張口講話，點點頭，搖搖頭等，將更容易獲得人們的喜愛，從而十分有助於服務機器人的推廣。

技術實現要素：

本發明設計了一種人形機器人頭部結構，該頭部結構在外觀尺寸上基本仿人，能夠實現眨眼運動，眼球上下、左右運動，嘴巴的張合，以及點頭、搖頭的動作。此外，機器人的眼球為兩個攝像頭，可將視頻圖像實通過無線網絡實時傳輸給上位機。

本發明採用的技術方案：一種人形服務機器人頭部，它包括眼部1，嘴部2以及頸部3，眼部實現了眼皮的眨動，眼球的上下、左右轉動動作；嘴部實現了嘴巴的張合動作；頸部實現了點頭和搖頭動作。總共實現了6個基本的頭部器官動作，其驅動電機位置的布置如圖1中4，5，6，圖2中7、8，9所示。圖3、圖4及圖5為眼部動作的分解圖。

眼皮的眨動由曲柄導杆機構實現，具體傳動方案如下：電機4驅動曲柄12轉動，曲柄驅動導杆11擺動，實現眼皮粘連處10的轉動，從而實現了雙眼的眨動動作。

眼球的左右運動由平行連杆機構實現，杆件13、15和16保持平行且尺寸長度相同，電機7驅動杆15轉動，杆13，16與眼球固連，在連杆14帶動下，杆13，16轉動角度與速度與杆15保持一致，實現了雙眼球的同步動作。

眼球的上下動作由曲柄搖杆機構實現，電機8驅動曲柄19，連杆18帶動搖杆17擺動，杆17與眼球固連，眼球隨杆17運動，從而實現雙眼球的同步上下運動。

嘴巴的張合動作由電機9轉動完成。

頸部實現的點頭和轉頭由電機5、6轉動實現。

本發明技術特點：本發明結構簡單，緊湊，能實現兩眼眨動，兩眼球上下、左右運動，通過應用連杆機構，眼部各個動作運動分別由一個電機驅動，實現了兩隻眼睛的同步動作。

附圖

圖1為本發明的人形機器人頭部整體結構示意圖(正面)。

圖2為本發明的人形機器人頭部整體結構示意圖(背面)。

圖3為本發明的眨眼運動部分結構示意圖。

圖4為本發明的眼球左右運動結構示意圖。

圖5為本發明的眼球上下運動結構示意圖。

圖1中：1.眼睛部分，2.嘴巴部分，3.頸部部分，4.眼皮眨動電機，5.頸部點頭電機，6.頸部轉頭電機。

圖2中：7.眼球左右轉動電機，8.眼球上下運動電機，9.嘴巴張合電機。

圖3中：10.眼皮粘連處，11.眼皮眨動導杆，12.眼皮眨動曲柄。

圖4中：13.右眼球左右轉動杆，14.左右眼球動作連杆，15.左右眼球動作曲柄，16.左眼球動作轉動杆。

圖5中：17.眼球上下運動搖杆，18.眼球上下運動連杆，19.眼球上下運動曲柄。

具體實施方式

結合實施實例及附圖進一步敘述本發明。

圖1和圖2為人形機器人頭部整體結構，主要包括眼部，嘴部和頸部三個運動部分，圖中，嘴部張合由電機9直接驅動，電機9的旋轉運動帶動下顎作張合運動；頸部上下點頭運動和左右轉頭運動分別由電機5，6直接驅動，由電機的旋轉運動直接帶動頭部的上下點頭和左右轉頭運動。圖3～圖5分別通過連杆機構分別實現眼睛的眨動、眼球的左右、上下的運動。三個部分可以作為單獨模塊實現頭部器官的部分動作，也可以組合使用實現頭部眼、嘴以及頸部的基本動作。