[发明专利]一种仿人颈部运动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿人机器人颈部运动机构。机器人颈部运动机构是表情机器人研究的一部分，颈部的运动可以使表情机器人更加生动。属于机器人技术领域。

背景技术

目前已经有很多对仿人机器人颈部结构的研究，现有的机器人颈部的运动一般就是点头、摇头、摆头，然而在摇头时，摇头幅度比较小，和人类的真实摇头存在较大差异；摆头动作也会比较具有局限性，难以完成人类颈部能够完成的一些特定动作，如新疆舞等。本次设计的颈部运动可以实现新疆舞的运动，颈部摇头和摆头动作可以综合实现，使脖子的运动更多元化，让机器人的表达更加生动逼真。

发明内容

本发明的目的在于克服现有机器人颈部运动拟人逼真度差的缺点，提出一种仿人颈部运动机构，是一种能够逼真的模仿人类颈部，实现点头、摇头，以及摆头以及高难度的新疆舞等动作的运动机构。

为达到上述的目的，本发明的构思是：为了使脖子的运动更多元化，本发明通过电机带动齿轮传动来实现整体的摇头动作；通过电机带动圆盘夹和头部支撑盘来实现点头运动；通过两个电机左右的驱动连杆，使其实现丰富的摆动姿势；这样整个机构就能实现颈部的点头、摇头和摆头动作；分析摆头连杆、中间杆之间的运动关系，由新疆舞的动作姿态，通过对两个摆头电机的控制，来实现新疆舞动作。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种仿人颈部运动机构，包括底座、止推轴承、摇头轴、大齿轮、螺钉、小齿轮、摇头电机、点头电机、头部支撑盘、圆盘夹、两个摆头电机、四个摆头连杆、下摆杆、上摆杆、摇头电机架、活动铰链和中间杆；所述摇头电机通过摇头电机架和螺钉固定在底座上，摇头电机的输出轴与小齿轮连接，小齿轮连接大齿轮；大齿轮通过键和摇头轴连接，摇头轴与止推轴承配合并安装在底座上，摇头轴与头部支撑盘通过活动铰链连接；所述点头电机固定在底座上，所述点头电机通过圆盘夹连接头部支撑盘；所述中间杆的一端与头部支撑盘铰接，中间杆的另一端和下摆杆的一端铰接，下摆杆的另一端连接上摆杆；所述两个摆头电机安装在头部支撑盘上，其中一个摆头电机连接两根相互铰接的摆头连杆的一端，摆头连杆的另一端铰接下摆杆，另一个摆头电机连接另外两根相互铰接的摆头连杆的一端，摆头连杆的另一端铰接中间杆。

本发明工作原理：四个电机选用舵机，硬件平台搭建完成后，利用单片机应用系统及舵机驱动电路板，编制控制程序，控制舵机的启停，正传，反转，协调四个舵机的转动，从而实现机器人点头、仰头，摇头、摆头、新疆舞等动作。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

模拟人类颈部，增强仿人机器人的拟人效果；抬头与点头角度由点头电机控制在15^°范围内，不会出现干涉的情况；左右摇头的角度在-45^°到45^°之间，能够实现正常人达到的摇头动作；摆头最大角度为90^°，通过分析摆头连杆、中间杆、四个摆头连杆之间的运动关系，由新疆舞的动作姿态，通过对两个摆头电机的控制，来实现新疆舞动作，运动时看起来不那么僵硬，仿人度更高。

附图说明

图1是本机构的总体设计示意图。

图2是本机构的底部剖面图。

图3是本机构实现摇头运动示意图。

图4是本机构实现点头、仰头运动示意图。

图5是本机构实现摆头运动示意图。

图6是完成新疆舞动作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。