專利名稱：迎賓機器人的眼部結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人裝置，尤其是一種迎賓機器人的眼部結構。
背景技術：
隨著社會生活水平的提高和機器人技術的發展，迎賓機器人越來越受到各行各業的關注。迎賓機器人有多變且友善的外觀，可以和人類進行良好的音頻視頻互動，具有自主移動定位功能，并且方便搭載各行業專業的儀器設備。具有自主運動能力的迎賓機器人在社會服務業中具有極大的發展應用前景。迎賓機器人必須能與人進行自然、和諧的交互，才能實現其迎賓功能。而要實現與人之間的良好交互，表情溝通便不可避免。當前國際上針對仿人機器人的研究主要集中于機器人感知、仿人多指靈巧手、仿人步態以及自治行為等方面，對機器人的面部和表情的研究相對較少，技術上也相對匱乏。縱覽已有的表情機器人，很多研究者采用仿人皮膚的方式來實現表情，由于技術不夠完善，實現的表情往往達不到預期效果。尤其是機器人的眼部結構方面，存在著結構復雜，表情單一等問題。
發明內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種迎賓機器人的眼部結構，該結構使整個眼部設計結構簡單，控制方便，運動情況較為理想。為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案一種迎賓機器人的眼部結構，包括眼球轉動機構和眼瞼開合機構，所述眼球轉動機構包括第一電機和第二電機，第一電機和第二電機均與曲柄連桿機構的中心連桿連接；曲柄連桿機構的兩端均與眼球相連；所述眼瞼開合機構包括第三電機，第三電機連接一主動齒輪，主動齒輪分別與兩個相同的對稱設置的從動齒輪嚙合，兩個從動齒輪上相同的偏心位置分別鉸接一根第二連桿，兩根第二連桿的另一端分別與各自相對應的第三連桿一端鉸接，兩根第三連桿的另一端分別連接于上下眼瞼上。所述曲柄連桿機構包括兩根分別與兩個眼球連接的第一連桿，兩個第一連桿的兩端分別與中心連桿的兩端鉸接，第一電機通過驅動桿鉸接于中心連桿上，第二電機與由兩個套筒組成的第一滑動副連接，第一滑動副通過第二滑動副與中心連桿相連。迎賓機器人要實現常見的迎賓動作，如打招呼、點頭問候、歡迎、再見等，還可以做眨眼、轉頭、點頭、搖頭等情緒化表情。要實現這些迎賓要求，機器人就要具有搖頭、點頭、眨目艮、眼珠轉動、嘴巴開合等基本動作，將這些基本動作進行合理的編排，便可以組成活潑生動的面部表情。就當前來看，機器人的表情實現方法主要有兩種(I)從機械學的角度分析，人的表情主要依賴于眼睛、眼瞼、嘴巴的運動來實現，如果將這幾個運動得以準確地實現，再配合頸部的運動，就組成了機器人的各種表情，當然也就可以實現與人之間的良好溝通。(2)從仿生學角度出發，采用仿人頭骨、仿人器官、仿人肌肉、仿人皮膚等構成人頭部，用人工肌肉來驅動產生表情。綜合分析這兩種方法，第I種方法較易實現，結構也簡單可靠，但是表情的實現不太逼真；第2種方法可以產生與人類極為相似的面部表情，但需要較高的技術和特有的材料，較難實現。考慮到所設計機器人的卡通形象，本實用新型采用第一種方法。I)眼球轉動機構人的雙眼上下運動都是同向的，而雙眼左右運動多數是同向的，偶爾也會非同向運動，這種現象在日常生活中并不常見，本實用新型的迎賓機器人眼球上下、左右運動均采用同步轉動形式，眼球轉動機構共有2個轉動自由，眼球左右轉動是通過第一電機驅動曲柄連桿機構帶動左右眼球同步轉動；眼球上下轉動是通過第二電機驅動曲柄連桿機構，使整個眼球機構繞著中心連桿上下同步轉動。由于采用了雙四連桿可滑動機構使運動不會產生死點，起到極限位保護的作用。通過眼睛上下、左右運動的合理配合，即可實現眼睛的多重運動，如雙目旋轉等。此外，通過在眼睛內部放置攝像機，使機器人具有表情識別功能，也使機器人能夠更自然地與人交流。2)眼瞼開合機構 人的眼瞼由上、下兩部分組成，其中上眼瞼運動范圍大，下眼瞼運動范圍很小。但鳥類卻是下眼瞼運動，上眼瞼不動。總覽當前的仿人機器人，絕大多數采用單眼瞼機構，即只有上眼瞼。經過具體分析及運動仿真，對比后發現采用上、下雙眼瞼機構不僅使外貌美觀，表情動作的實現也更加活潑生動。考慮所設計機器人的卡通形象，實用新型的眼瞼以擬人形象為主，采用對稱雙眼瞼機構。通過第三電機驅動主動齒輪，帶動上下兩個從動輪，從動輪上的偏心軸推動連桿機構使得上下眼瞼做同步開合運動。采用齒輪系結構，實現上下眼瞼同步開合，節省了驅動；可通過改變上、下眼瞼推桿的長度，使機器人實現眨眼和沉思等表情，而且雙眼瞼機構使表情更自然。本實用新型的有益效果是，本實用新型的眼部機構可視作曲柄連桿機構，因而具有結構簡單、運行平穩的特點，采用了滑動桿解決了死點問題，使運動更加平穩流暢；選用三個小型直流電機作為驅動，啟動平穩、壽命長、噪聲小等優點。整個眼部設計結構簡單，控制方便，運動情況較為理想。
圖I是本實用新型眼球轉動機構結構示意圖；圖2是本實用新型眼瞼開合機構結構示意圖；其中I.眼球,2.第一連桿,3.中心連桿,4.驅動桿,5.第一電機,6.第二滑動畐lj，7.第一滑動副，8.第二電機，9.第三電機，10.主動齒輪，11.從動齒輪，12.第二連桿，13.第三連桿。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖I、圖2所示，一種迎賓機器人的眼部結構，包括眼球轉動機構和眼瞼開合機構，所述眼球轉動機構包括第一電機5和第二電機8,第一電機5和第二電機8均與曲柄連桿機構的中心連桿3連接；曲柄連桿機構的兩端均與眼球I相連；曲柄連桿機構包括兩根分別與兩個眼球I連接的第一連桿2，兩個第一連桿2的兩端分別與中心連桿3的兩端鉸接，第一電機5通過驅動桿4鉸接于中心連桿3上，第二電機8與由兩個套筒組成的第一滑動副7連接，第一滑動副7通過第二滑動副6與中心連桿3相連。眼瞼開合機構包括第三電機9，第三電機9連接一主動齒輪10，主動齒輪10分別與兩個相同的對稱設置的從動齒輪11嚙合，兩個從動齒輪11上相同的偏心位置分別鉸接一根第二連桿12，兩根第二連桿12的另一端分別與各自相對應的第三連桿13 —端鉸接，兩根第三連桿13的另一端分別連接于上下眼瞼上。迎賓機器人要實現常見的迎賓動作，如打招呼、點頭問候、歡迎、再見等，還可以做眨眼、轉頭、點頭、搖頭等情緒化表情。要實現這些迎賓要求，機器人就要具有搖頭、點頭、眨目艮、眼珠轉動、嘴巴開合等基本動作，將這些基本動作進行合理的編排，便可以組成活潑生動的面部表情。就當前來看，機器人的表情實現方法主要有兩種(I)從機械學的角度分析，人的 表情主要依賴于眼睛、眼瞼、嘴巴的運動來實現，如果將這幾個運動得以準確地實現，再配合頸部的運動，就組成了機器人的各種表情，當然也就可以實現與人之間的良好溝通。(2)從仿生學角度出發，采用仿人頭骨、仿人器官、仿人肌肉、仿人皮膚等構成人頭部，用人工肌肉來驅動產生表情。綜合分析這兩種方法，第I種方法較易實現，結構也簡單可靠，但是表情的實現不太逼真；第2種方法可以產生與人類極為相似的面部表情，但需要較高的技術和特有的材料，較難實現。考慮到所設計機器人的卡通形象，本實用新型采用第一種方法。I)眼球轉動機構人的雙眼上下運動都是同向的，而雙眼左右運動多數是同向的，偶爾也會非同向運動，這種現象在日常生活中并不常見，本實用新型的迎賓機器人眼球上下、左右運動均采用同步轉動形式，眼球轉動機構共有2個轉動自由，眼球左右轉動是通過第一電機驅動曲柄連桿機構帶動左右眼球同步轉動；眼球上下轉動是通過第二電機驅動曲柄連桿機構，使整個眼球機構繞著中心連桿上下同步轉動。由于采用了雙四連桿可滑動機構使運動不會產生死點，起到極限位保護的作用。通過眼睛上下、左右運動的合理配合，即可實現眼睛的多重運動，如雙目旋轉等。此外，通過在眼睛內部放置攝像機，使機器人具有表情識別功能，也使機器人能夠更自然地與人交流。2)眼瞼開合機構人的眼瞼由上、下兩部分組成，其中上眼瞼運動范圍大，下眼瞼運動范圍很小。但鳥類卻是下眼瞼運動，上眼瞼不動。總覽當前的仿人機器人，絕大多數采用單眼瞼機構，即只有上眼瞼。經過具體分析及運動仿真，對比后發現采用上、下雙眼瞼機構不僅使外貌美觀，表情動作的實現也更加活潑生動。考慮所設計機器人的卡通形象，實用新型的眼瞼以擬人形象為主，采用對稱雙眼瞼機構。通過第三電機驅動主動齒輪，帶動上下兩個從動輪，從動輪上的偏心軸推動連桿機構使得上下眼瞼做同步開合運動。采用齒輪系結構，實現上下眼瞼同步開合，節省了驅動；可通過改變上、下眼瞼推桿的長度，使機器人實現眨眼和沉思等表情，而且雙眼瞼機構使表情更自然。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
權利要求1.一種迎賓機器人的眼部結構，包括眼球轉動機構和眼瞼開合機構，其特征是，所述眼球轉動機構包括第一電機和第二電機，第一電機和第二電機均與曲柄連桿機構的中心連桿連接；曲柄連桿機構的兩端均與眼球相連；所述眼瞼開合機構包括第三電機，第三電機連接一主動齒輪，主動齒輪分別與兩個相同的對稱設置的從動齒輪嚙合，兩個從動齒輪上相同的偏心位置分別鉸接一根第二連桿，兩根第二連桿的另一端分別與各自相對應的第三連桿一端鉸接，兩根第三連桿的另一端分別連接于上下眼瞼上。
2.如權利要求I所述的迎賓機器人的眼部結構，其特征是，所述曲柄連桿機構包括兩根分別與兩個眼球連接的第一連桿，兩個第一連桿的兩端分別與中心連桿的兩端鉸接，第一電機通過驅動桿鉸接于中心連桿上，第二電機與由兩個套筒組成的第一滑動副連接，第一滑動副通過第二滑動副與中心連桿相連。
專利摘要本實用新型公開了一種迎賓機器人的眼部結構，包括眼球轉動機構和眼瞼開合機構，眼球轉動機構包括第一電機和第二電機，第一電機和第二電機均與曲柄連桿機構的中心連桿連接；曲柄連桿機構的兩端均與眼球相連；眼瞼開合機構包括第三電機，第三電機連接一主動齒輪，主動齒輪分別與兩個相同的對稱設置的從動齒輪嚙合，兩個從動齒輪上相同的偏心位置分別鉸接一根第二連桿，兩根第二連桿的另一端分別與各自相對應的第三連桿一端鉸接，兩根第三連桿的另一端分別連接于上下眼瞼上。整個眼部設計結構簡單，控制方便，運動情況較為理想。
文檔編號A63H31/08GK202506106SQ20122013003
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者任秀華, 呂禹, 張超, 李建勇, 秦順順, 蘇紅魯 申請人:濟南市邢家渡引黃灌溉管理處