[发明专利]仿人表情机器人的头部结构和机器人

说明书

本发明提供一种仿人表情机器人的头部结构和机器人，其中，头部结构，包括：面部表情实现机构、颈部机构与基座，其中，面部表情实现机构与颈部机构相连接，颈部机构和基座相连接，颈部机构包括基于平行四边形的差速锥齿轮结构，颈部机构用于而实现颈部回转、俯仰与侧摆运动，面部表情实现机构包括多连杆驱动结构和外部硅胶皮肤，面部表情实现机构用于实现面部皱眉头、眼睑开合、眼球转动、嘴巴拉伸与开合运动。本发明结构简单紧凑，动作灵活，可真实地模仿人类的摆头、摇头与点头动作，并实现皱眉头、眼睑开合、眼球转动、嘴巴拉伸与开合运动，使仿人机器人更加拟人化，从而更容易与人们进行人机交互活动。

技术领域

本发明涉及智能机器技术领域，具体涉及一种仿人表情机器人的头部结构和一种机器人。

背景技术

随着机器人行业发展，服务机器人也在迅速发展，人形机器人作为服务机器人的一种，其具有与人类相类似的外表特征，需要服务人们的同时，可以实现一些简单的仿人基本动作。心理学研究表明，人类的情感表达与信息交流超过60％是由非语言来实现的，如表情，眼神，头部动作等，其中，头部动作与面部表情占很大一部分比重。因此，在仿人机器人研究中，头部动作与面部表情实现是拟人化的重要基础，设计一种能易于表达仿人表情动作的机器人头部具有重要的意义。

相关技术中，国内外学者在仿人表情机器人结构设计有大量的研究，但都仅限于实验室水平，结构简单的表情模仿度不高，结构复杂的难以实现且成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种仿人表情机器人的头部结构，本发明的颈部机构采用基于平行四边形改进的差速锥齿轮结构，可实现颈部的回转、俯仰与侧摆耦合运动，并加强颈部运动的平稳性，减小齿轮间隙产生的影响，面部表情实现机构采用仿生设计的多连杆机构，使头部狭小的空间中实现眼部、眉头与嘴部的动作变化，从而形成各种表情动作，结构简单紧凑，动作灵活，可真实地模仿人类的摆头、摇头与点头动作，并实现皱眉头、眼睑开合、眼球转动、嘴巴拉伸与开合运动，使仿人机器人更加拟人化，从而更容易与人们进行人机交互活动。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提出了一种仿人表情机器人的头部结构，包括：面部表情实现机构1、颈部机构2与基座3，其中，所述面部表情实现机构1与所述颈部机构2相连接，所述颈部机构2和所述基座3相连接，所述颈部机构2包括基于平行四边形的差速锥齿轮结构，所述颈部机构2用于而实现颈部回转、俯仰与侧摆运动，所述面部表情实现机构1包括多连杆驱动结构和外部硅胶皮肤，所述面部表情实现机构1用于实现面部皱眉头、眼睑开合、眼球转动、嘴巴拉伸与开合运动。

本发明上述提出的仿人表情机器人的头部结构还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述颈部机构2包括颈部俯仰侧摆机构与颈部回转机构，其中，所述颈部俯仰侧摆机构包括颈部舵机一201、颈部支撑板一202、颈部支撑板三206、平行四边形锥齿轮结构208、颈部舵机二209、小齿轮一2010、大齿轮一2011、大齿轮二2012、小齿轮二2013，所述颈部舵机一201、所述颈部舵机二209与所述小齿轮一2010、所述小齿轮二2013通过传动轴键槽连接；所述小齿轮一2010、所述小齿轮二2013分别与所述大齿轮一2011、所述大齿轮二2012啮合传动；所述大齿轮一2011、大齿轮二2012与所述平行四边形锥齿轮结构208连接；所述大齿轮一2011、所述大齿轮二2012在极限位置不做齿，以实现机械限位与自锁功能；所述平行四边形锥齿轮结构208与所述颈部支撑板一202、颈部支撑板三206固定连接；所述颈部回转机构包括颈部舵机三207、颈部支撑板二203、回转轴204、头颈连接板205，所述颈部舵机三207与所述回转轴204固定连接，并且与所述颈部支撑板二203中的圆锥滚子轴承过渡配合，所述回转轴204与头颈连接板通过紧定螺丝夹紧固定，从而与所述面部表情实现机构1连接。