[发明专利]仿人面部表情机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种仿人面部表情机器人。

技术背景

自从1954年第一台电子程序可编的工业机器人诞生以来，服役机器人已经超过100万台，当代机器人技术的发展已经进入智能机器人阶段。  仿人机器人的研究开始于上个世纪60年代，发展迅速，目前已成为智能机器人领域的主要研究方向之一。人在进行情感表达时，语言只表达7％的内容，声调也只能表达38％的内容，而55％的内容全由人的表情与动作来表达。可见仿人表情机器人技术的研究在实现人与机器人的交互中起着重要的作用。

仿人机器人发展至今业已取得喜人的成果。对于仿人表情机器人，与人进行交流协作对于设计必须考虑三个重要因素：1)与人外形大小、样貌相似；2)容易控制；3)把大量传感器和驱动装置装入头部中。这就意味着机械结构设计要在有限空间里完成，并为未来配置传感器等其他智能装置预留大量空间。对应的解决方法可以采用先进的人工肌肉作为驱动，人工肌肉具有占用空间少、运动结构多元化等特点。如欧美和日本的一些科研机构及公司所研制的机器人。这些机器人基本完成了在外形上与人相似，但是内部机械结构复杂，重量过大，造价昂贵。驱动大都选择了直流电机和步进电机，在扭矩要求较大的场合必须另外设计减速装置，增加了结构设计复杂性。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种仿人面部表情机器人，内部结构简单，空间利用率大。

为达到上述的墓地，本发明的构思是：

现有的人类面部表情机器人大多结构复杂，造价昂贵，并且不易于控制，本发明就是以较为简单的结构实现现有的人类面部表情机器人所能达到的功能。

本发明不仅使用了独特的结构并且通过对人面部表情运动分析，选用了大量能使得通用零件，如关节轴承、直线滑轨和轴承座的零件，简化了实现表情自由度的数量，设计出与人外形1∶1接近的仿人表情机器人。使得机器人运动更加的平稳，结构更加简单，降低成本，并易于控制，并且由于使用了大量的通用零件使得维护及更新十分简单。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种仿人面部表情机器人，包括本体构架，其特征在于所述本体构架上仿人体面部安装有两个眉毛转动部件、两个眼睑转动部件、两个眼球转动部件以及一个下颌运动部件。所述两个眉毛转动部件分别由连接杆对称的固定于本体构架的上部；所述两个眼睑转动部件分别固定于左右两个对称的支座上，再由所述支座固定在本体构架上；所述两个眼球转动部件通过一个舵机架连接在本体构架上；所述下颌运动部件由另一个舵机架固定于所述本体构架上。

上述每个所述眉毛转动部件的结构：由一个眉毛舵机、一个眉毛舵机臂、一条眉毛组成；所述眉毛与眉毛舵机臂通过螺栓联接，眉毛舵机臂安装在舵机的输出轴上，所述眉毛舵机与所述连杆连接。

上述每个所述眼睑转动部件的结构：由一个眼睑舵机、一个眼睑舵机臂、一个眼睑组成。所述眼睑由螺栓紧固在所述眼睑舵机臂上，所述眼睑舵机臂安装在所述眼睑舵机输出轴上，眼睑舵机由一根连杆固定在所述支座上。

上述眼球转动部件由两部分组成：眼球左右转动部件和眼球上下转动部件。

上述眼球左右转动部件的结构：由一个眼球左右转动舵机、一个眼球左右转动舵机臂、一个左右转动关节轴承、一个眼球部件组成。眼球左右转动舵机通过螺钉与所述舵机架相联，左右转动关节轴承分别连接眼球左右转动舵机臂与眼球部件，眼球部件通过一个轴承座固定在底板上，底板与本体构架固定连接。

上述眼球上下转动部件的结构：由一个眼球上下转动舵机、一个眼球上下转动舵机臂、一个上下转动关节轴承、一个眼球部件组成。所述眼球上下转动舵机通过螺钉与一个舵机架相联，所述舵机架固定在本体构架上，上下转动关节轴承分别连接眼球上下转动舵机臂与眼球部件，眼球部件通过一个轴承座固定在底板上。

上述眼球部件的结构：由一根转轴、一个滑轨、一个滑块、一个眼球组成，所述眼球接在所述转轴上，所述转轴安装在所述轴承座上，通过固定于所述滑块上的一个叉型连接杆与所述转轴相配合。

上述下颌运动部件的结构：由一个下颌舵机、一个下颌舵机臂、一个下颌、一个下颌关节轴承组成。所述下颌舵机通过螺钉与一个下颌舵机架相联，所述下颌舵机架固连在一个下颌支架上，所述关节轴承分别连接所述下颌舵机臂和所述下颌，下颌上端固定在一个轴承座上，轴承座和下颌支架用螺栓固定在一个上板上，上板与本体构架固定连接。

上述的眉毛转动部件的眉毛舵机的型号为Hitec HS-82MG。

上述的眼睑转动部件的眼睑舵机型号为Tower Pro SG-90。