[实用新型]仿人表情机器人头部结构及机器人头部控制系统

说明书

本实用新型实施例适用于机器人技术领域，提供了一种仿人表情机器人头部结构及机器人头部控制系统。该仿人表情机器人头部结构包括头骨外壳、用于控制眉毛转动的上层机构、用于控制眼球及眼睑转动的中层机构、以及用于控制嘴巴张合与咧开及舌头吞吐的下层机构；上层机构、中层机构以及下层机构均安装于头骨外壳内，上层机构安装于中层机构的上端，中层机构的下端安装在下层机构的上端。该机器人头部控制系统包括仿人表情机器人头部结构、用于负重表情决策的上位机以及用于负责控制仿人表情机器人头部结构工作的下位机。本实用新型结构紧凑，节省了空间，并且其自由度高、控制简单、造价低廉以及实用性强，能应用于产品二次开发及人机交互研究。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种仿人表情机器人头部结构及机器人头部控制系统。

背景技术

国内仿人表情机器人的研发工作在进入21世纪之后才陆续出现，以哈尔滨工业大学为代表，表情机器人研究在最近十几年发展迅速。仿人头机器人在能够做出基本表情的基础上具有人脸检测、语音情感识别与合成、情感行为决策等能力，能够通过机器视觉、语音交互、情感表达等方式与人进行有效地情感交互。

然而，现有的仿人表情机器人大多结构复杂，造价昂贵，并且控制复杂，其用于展示偏多，实际用途偏少，不具备实用性。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种仿人表情机器人头部结构及机器人头部控制系统，旨在解决现有技术中的仿人表情机器人结构复杂、造价昂贵以及实用性不强的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，提供一种仿人表情机器人头部结构，其包括具有嘴巴的头骨外壳、用于控制眉毛转动的上层机构、用于控制眼球及眼睑转动的中层机构、以及用于控制嘴巴张合与咧开及舌头吞吐的下层机构；

所述上层机构、中层机构以及下层机构均安装于所述头骨外壳内，所述上层机构安装于所述中层机构的上端，所述中层机构的下端安装在所述下层机构的上端；

所述中层机构包括中层支撑架、眼球、上眼睑、下眼睑、第一控制机构、第二控制机构以及第三控制机构；所述上眼睑与下眼睑均可转动地连接于所述中层支撑架的前端，所述第三控制机构的驱动端驱动所述上眼睑与下眼睑相互闭合与张开，所述眼球置于所述上眼睑与下眼睑构成的空间内，所述第二控制机构的驱动端驱动所述眼球上下转动，所述第一控制机构的驱动端驱动所述眼球左右转动。

进一步地，所述第一控制机构包括第一舵机和第一连杆，所述第一舵机安装于所述中层支撑架上，所述第一舵机的舵机臂与所述第一连杆的一端球铰连接，所述第一连杆的另一端与所述眼球的内部侧端球铰连接。

进一步地，所述第二控制机构包括第二舵机和第二连杆，所述第二舵机安装于所述中层支撑架上，所述第二舵机的舵机臂与所述第二连杆的一端球铰连接，所述第二连杆的另一端与所述眼球的内部上端球铰连接。

进一步地，所述第三控制机构包括第三舵机、上眼睑连杆以及下眼睑连杆，所述第三舵机安装于所述中层支撑架上，所述第三舵机的舵机臂均与所述上眼睑连杆及下眼睑连杆的一端球铰连接，所述上眼睑连杆的另一端与所述上眼睑的外部侧端球铰连接，所述下眼睑连杆的另一端与所述下眼睑的外部侧端铰连接。

进一步地，所述眼球的内侧中部通过万向节可转动地连接于所述中层支撑架上。

进一步地，所述上层机构包括上层支撑架、眉毛控制舵机以及眉毛转动件，所述上层支撑架安装在所述中层支撑架上端，所述眉毛控制舵机安装在所述上层支撑架上，所述眉毛控制舵机的输出端与所述眉毛转动件连接。

进一步地，所述下层机构包括下层支撑架、嘴巴张合控制舵机、两个嘴巴咧开件、两个嘴巴裂开控制舵机、舌头件、舌头连杆组件以及舌头吞吐控制舵机；