專利名稱：臉部表情控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制裝置，且特別是涉及一種臉部表情控制裝置。
背景技術：
具有真人外型與觸感的仿真機械頭顱的技術，最早是由日本東京理科大學的Hara與Kobayashi所提出，他們使用氣壓式致動器來控制以硅橡膠制作而成的人工臉皮，此臉皮具備柔軟度以及彈性，并可通過拉動臉皮后方的19個控制點，來變化出六種基本表情(驚訝、驚恐、悲傷、生氣、高興與厭惡)，其中控制點的選擇，則是根據Ekman所提出的表情動作編碼系統，而選擇使用了 14個足以組成6種基本表情的表情控制單元，且根據定義，人臉的表情共可由44組表情控制單元來組成，也就是說表情控制單元的數量將會決定表情可變化的多寡。自此許多的研究人員均以此為基礎，陸續發表了許多與機械頭顱相關的技術，其等包含使用記憶合金、馬達與EVA (electroactive polymers)等方式來控制臉皮變化的技術，其中仍是以馬達來驅動臉皮做表情變化的方式最常被使用，其主要原因是馬達具有較快的反應速度同時使用電力做為動力，而不需要使用其他的輔助機器(例如空氣壓縮機)。已知有發展仿真機械頭頡相關制品的公司包含日本的K0K0R0、美國的Hansonrobotic與WowWee以及中國的西安超人等公司，各個公司所開發的機械頭頡依照用途不同，所具有的自由度(表情的可變度)也有所不同，不過頭顱可展現的表情變化度，主要取決于致動器使用的多寡。另外與機器頭顱有關的專利包含有美國專利公報7113848號與日本專利公報第200235440號。在前者所揭露的技術中，揭露由多個設置于殼內的致動器、與致動器連接的連桿以及與連桿連接的外表皮所構成的具有展現表情功能的人臉。而后者則揭露利用在表皮內側于特定位置設置具有彈性的扣環，此扣環經由特殊連接劑與表皮相互連接的具有表情展現功能的人臉。回顧目前已知的專利、文獻以及產品，可以發現具有表情展示功能的機械頭顱，不論是使用何種方是來達成臉皮的變化，如果要讓臉皮可以展現出多個表情，往往需要用到許多(如12-20個)馬達、氣壓致動器、電驅動記憶合金等等裝置，來改變臉皮上的控制點以達到創造不同表情的功能。在既有機器頭顱上所使用的該多個大量致動器(馬達、氣壓致動器、電驅動記憶合金)，每一個都以可改變一個控制點的位置(單一自由度)的方式運作，因此為了讓機械頭顱能有足夠的表情類型(喜怒哀樂等)，必須使用至少12個以上的馬達來分別牽動不同的控制點，結果不但讓頭顱的制造成本高居不下、機構設計和維護的難度增高、更重要的讓商品的可靠度降低，這些因素是具表情功能的機器頭顱到現在還沒成為一項普遍的產品的主要障礙。
發明內容
從目前已知的專利、文獻以及產品中，可以發現具有表情展示功能的機械裝置往往需要用到許多致動器來驅動臉皮以達到表情變化的功能。而為了讓機械頭顱能夠有更多的表情展現，往往會使用更多的致動器來達成目標，以致于整體裝置的制造成本變得相當高且復雜。有鑒于此，發明人提出一簡化裝置，其可在不降低表情種類數目以及擬真性的前提下，達到以最少量的致動器來進行表情的變換的效果。本發明提出一種臉部表情控制裝置，其包括一框架、一轉動元件、多個推動桿、一致動器以及一連動組件。致動器會驅動轉動元件轉動，并通過轉動元件與推動桿之間的相對移動，而使長度相同的推動桿對應抵靠轉動兀件的多個表情控制結構，其中每一表情控制結構可為相對于轉動元件表面的凹陷或是突起，且表情控制結構的頂端相對于表面的距離也不完全相同，所以推動桿抵頂表情控制結構時，突出于轉動元件的表面的長度也不完全相同，進而帶動連動組件的控制桿轉動，因而與控制桿連動的臉皮的控制點，會受到牽動而使臉皮有了表情的變化。基于上述說明，本發明臉部表情控制裝置是利用在其表情選擇組件的轉動元件上，所設置的多列高度或深度不同的表情控制結構，而在配合表情控制結構與推動桿的情況下，進一步搭配推移組件的運動來推移或拉回臉部表情控制裝置，進而達成使用較少數量的致動器而讓使用此臉部表情控制裝置的機械頭顱可呈現多種表情變化。為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。
圖1為機械頭顱的臉皮自頭骨上取下的示意圖；圖2為設置于頭骨內的臉部表情控制裝置的示意圖；圖3為圖2的臉部表情控制裝置的分解示意圖；圖4A 圖4C為表情控制結構的可能實施方式示意圖；圖5為圖2的臉部表情控制裝置的另一視角的不意圖；圖6為將連動組件與臉部表情控制裝置組裝在一起的示意圖；圖7為推移組件推移臉部表情控制裝置的示意圖；圖8為圖7的轉動元件及連動組件的示意圖；圖9為本發明第一實施例的轉動元件的示意圖；圖10及圖11為對應不同列的表情控制結構，而有不同的控制桿被拉動而旋轉的示意圖；圖12為本發明第二實施例的框架、轉動元件及致動器的示意圖；圖13為本發明第三實施例的示意圖；圖14為本發明第四實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖；圖15為本發明第五實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖；圖16為本發明第六實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖。主要元件符號說明110:頭骨130:臉部表情控制裝置132:主體座132a:第一側壁
132b:第二側壁132c:組裝槽132d:滑槽1342:框架1342a:第三側壁1342b:第四側壁1342c:開孔1344、1344'、2344:轉動元件1344a:表面1344a'、1344a":邊1344bU344b;、2344b:表情控制結構1344c:轉軸1344d:套筒1344e:第一套環1344f:第二套環1344g:凸部1346、2346、3346:推動桿1346a:第二扣合結構2346a:連桿1348:致動器136:推移組件136a:致動器136b:連桿組136c:第一連桿136d:第二連桿138:連動組件138a、338a、438a:控制桿138b:限位環138c:彈簧138d:第一組裝板138e:旋轉軸138f:第一拉線138g:第二拉線138h:第二組裝板140:扣環150:限位板338b:穿線孔338c:第一扣合結構438c:齒輪
3346a:齒條A1、A2:軸向
具體實施例方式由先前技術的內容可以知道，以現有的技術來說，若要讓機器人具有豐富的表情，則勢必需要在臉皮上設定很多的控制點，因而對應驅動控制點的致動器的使用數量便無法有效減少。受限于現有的技術，便無法有效地降低成本，造成目前可以呈現多樣表情的機器人并無法普遍地被使用。相對地，如果減少致動器的使用數量，雖然可以減少臉皮的控制點也，但是機器人的表情變化就會較少而略顯呆板。有鑒于此，本發明提供了一種臉部表情控制裝置。在此臉部表情裝置的轉動元件上，設置多列高度或深度不同的表情控制結構，并搭配推動桿的作動，便可以僅使用一個轉動元件來帶動臉皮的多個控制點，進而呈現多樣的表情。換言之，本發明即是以較少數量的致動器來控制多個控制點，進而讓機械頭顱具有豐富且擬真的可變化表情。以下將說明本發明的臉部表情控制裝置的結構及其可能應用的方式。[第一實施例]圖1為機械頭顱的臉皮自頭骨上取下的示意圖，而圖2為設置于頭骨內的臉部表情控制裝置的示意圖。請同時參考圖1及圖2，機械頭顱包括一頭骨110、一臉皮(未繪示)、一臉部表情控制裝置130、一主體座132以及一推移組件136，其中頭骨110具有用以放置臉部表情控制裝置130的一顱腔(未標示)，而主體座132設置在顱腔內且臉皮(未繪示)覆蓋于頭骨110外，而臉部表情控制裝置130組裝于主體座132并與臉皮(未繪示)連接，且推移組件136位于頭骨110的相對后方，而推移組件136會推動臉部表情控制裝置130以牽扯臉皮(未繪示)的表情控制點，而讓機械頭顱做出表情。圖3為圖2的臉部表情控制裝置的分解示意圖。請同時參考圖2及圖3，本實施例的主體座132包括一對第一側壁132a以及一第二側壁132b，該多個第一側壁132a大致互相平行，第二側壁132b連接于該多個第一側壁132a之間，而上述的臉部表情控制裝置130組裝于主體座132上，且推移組件136組裝于第二側壁132b上。此外，每一第一側壁132a上均具有一組裝槽132c，且兩個組裝槽132c的位置互相對應，而使得臉部表情控制裝置130可移動地組裝于組裝槽132c內。臉部表情控制裝置130包括一框架1342、一轉動元件1344、多個推動桿1346以及一致動器1348。框架1342包括一對第三側壁1342a以及一第四側壁1342b，其中該多個第三側壁1342a大致互相平行，而第四側壁1342b相對于第二側壁132b，而連接于該多個第三側壁1342a之間，且第四側壁1342b具有多個開孔1342c。轉動元件1344樞接于框架1342的第三側壁1342a，并且位于第三側壁1342a、第四側壁1342b以及第二側壁132b共同圍成的空間內。此臉部表情控制裝置130會受推移組件136推移而相對于主體座132移動。轉動元件1344具有至少一表面1344a以及多列表情控制結構1344b，其中多列表情控制結構1344b排列于上述的表面1344a上,且每一表情控制結構1344b的頂端至表面1344a的距離并不完全相同。詳言之，轉動元件1344包括一轉軸1344c、一套筒1344d、一第一套環1344e以及一對第二套環1344f，其中套筒1344d套設于轉軸1344c上，且套筒1344d可隨實際需求而為圓柱體或多角柱體。以本實施例而言，套筒1344d為圓柱體，而表面1344a及表情控制結構1344b均設置于套筒1344d上。在其他未繪示的實施例中，套筒1344d可為多角柱體，因此轉動元件1344便會具有多個相連在一起的表面，且每一個表面上可依照需求設置有一列以上的表情控制結構1344b。此外，在圖2及圖3中的表情控制結構1344b，例如為朝向轉軸1344c的方向凹陷于表面1344a內的凹洞(如圖4A示)，而本領域具通常知識者也可以依照實際需求，將使表情控制結構1344b設計為朝向相對遠離轉軸1344c的方向而突出于表面1344a的突起(如圖4B示)，或是凹洞及突起的混合組合(如圖4C示)，上述的方式皆可以達到設置表情控制結構1344b的目的及功效。承上所述，第一套環1344e套設于轉軸1344c上并位于套筒1344d旁，其中第一套環1344e與固定于框架1342上的致動器1348接觸，以在致動器1348作動時，使得第一套環1344e受致動器1348帶動而讓轉軸1344c轉動。第二套環1344f套設于轉軸1344c上并位于套筒1344d的兩側。主體座132更具有一對滑槽132d，且滑槽132d與組裝槽132c的部分重合，每一第二套環1344f都具有一凸部1344g，且凸部1344g對應位于滑槽132d中。此滑槽132d可以是形成于組裝板150上，且組裝板150對應于組裝槽132c的位置，而組裝于主體座132的第一側壁132a上。此外，數個推動桿1346排成一列，并對應穿過框架1342的第四側壁1342b的多個開孔1342c，進而對應抵靠于轉動元件1344的表面1344a上的其中一列表情控制結構1344b。附帶一提，上述的每一列的表情控制結構1344b的數量可以為相同或不同，其中本實施例是使每一列的表情控制結構1344b的數量為相同；而推動桿1346的數量可以因應需求而小于或等于每一列的表情控制結構1344b的數量。換言之,轉動元件1344的套筒1344d可以是模塊化制作，因此每一列的表情控制結構1344b的數量可以是在設計時便已設定好的。因應于每一款機械頭顱的表情數量需求，可以改變推動桿1346的數量。舉例而言，若需要表情較為豐富多樣化的機械頭顱時，可以使推動桿1346的數量最多是等于每一列的表情控制結構1344b的數量；若是機械頭顱所要呈現的表情變化相對少，亦即需要牽動臉皮(未繪示)的控制點較少，便可以使推動桿1346的數量小于每一列的表情控制結構1344b的數量。又，不論表情控制結構1344b是凹陷于表面1344a的凹洞或是突出于表面1344a的突起，任兩相鄰的表情控制結構1344b的頂端至表面1344a的距離并不完全相同，以使臉皮(未繪示)可呈現的表情更為豐富多樣化。詳細而言，即是任兩相鄰的表情控制結構1344b可同為突起(或凹洞)，且兩相鄰的突起(或凹洞)的頂端至表面1344a的距離可為相同或不同。此外，任兩相鄰的表情控制結構1344b也可以為一突起及一凹洞，且突起的頂端至表面1344a的距離與凹洞的頂端至表面1344a的距離也可為相同或不同。圖5為圖2的臉部表情控制裝置的另一視角的不意圖。請同時參考圖2、圖3及圖5，推移組件136配置于主體座132的第二側壁132b上，并位于頭骨110 (如圖1示)的相對后側，且推移組件136與臉部表情控制裝置130相連，同時通過臉部表情控制裝置130與滑槽132d之間的配合，推移組件136可以推動臉部表情控制裝置130相對主體座132移動。詳言之，推移組件136包括一致動器136a以及一連桿組136b,其中致動器136a為一馬達，且設置于第二側壁132b上，而連桿組136b包括一第一連桿136c以及一第二連桿136d，第一連桿136c樞設于臉部表情控制裝置130的第三側壁1342a之間，而第二連桿136d的一末端則連接于致動器136a，第二連桿136d的另一末端連接于第一連桿136c，且當致動器136a作動時，第二連桿136d會推動或拉回第一連桿136c，以使臉部表情控制裝置130經由凸部1344g與滑槽132d的配合，而能夠相對主體座132來回移動，其中本實施例的第二連桿136d是由兩個桿件相連而構成的，而在其他未繪示的實施例中，第二連桿136d也可以僅由一個桿件構成。請繼續參考圖2及圖3，連動組件138配置于主體座132上，并且位于頭骨110 (如圖1示)的相對前側，且臉部表情控制裝置130位于推移組件136及連動組件138之間，其中連動組件138包括多個控制桿138a，且控制桿138a的軸向Al與推動桿1346的軸向A2互相垂直，且控制桿138a會帶動推動桿1346與臉皮(未繪示)之間的連動，所以控制桿138a的移動會帶動臉皮(未繪示)以呈現表情。于本實施例中，是在臉皮(未繪示)內設置與控制桿138a相連的扣環140 (參見圖1)來帶動臉皮。圖6為將連動組件與臉部表情控制裝置組裝在一起的示意圖。請同時參考圖3及圖6，詳細而言，連動組件138包括上述的多個控制桿138a、多個限位環138b、多個彈簧138c、一第一組裝板138d、一旋轉軸138e、多條第一拉線138f、多條第二拉線138g以及一第二組裝板138h。限位環138b對應套設于推動桿1346上，以限制推動桿1346相對于第四側壁1342b的深度，而彈簧138c對應套設于推動桿1346相對遠離轉動元件1344的一端上，且抵靠在組裝于框架1342的第一組裝板138d以及限位環138b之間。旋轉軸138e樞設于框架1342的兩個第三側壁1342a之間，而控制桿138a穿設于旋轉軸138e上，且控制桿138a往方向Al延伸的末端，可以旋轉軸138e為軸心而轉動。第二組裝板138h位于框架1342與第一組裝板138d之間，且推動桿1346穿過此第二組裝板138h。每一條第一拉線138f的一末端對應固定在其中一控制桿138a上，然后穿過第二組裝板138h而使其的另一末端固定在限位環138b上。如此，其將可依據推動桿1346突出于轉動元件1344的表面1344a的長度，而使第一拉線138f得以拉動相對應的控制桿138a使其轉動。每一條第二拉線138g的末端對應固定在其中一個控制桿138a上，且另一末端可設置有扣環140 (參見圖1)，而扣環140進一步扣合于臉皮(未繪示)內部的扣環(未繪示)上，進而使第二拉線138g可依據控制桿138a轉動的角度，而拉動臉皮(未繪示)上的控制點。以下將針對此臉部表情控制裝置130如何作動以牽動臉皮(未繪示)的表情詳加說明。請同時參考圖3、圖5及圖6，當推移組件136并未作動時，第一連桿136c相對靠近主體座132的第二側壁132b，而臉部表情控制裝置130的推動桿1346相對遠離連動組件138的一端，并與轉動元件1344相隔一段距離，此時連動組件138的控制桿138a并未受到帶動，因此所有的控制桿138a的軸向Al是與推動桿1346的軸向A2互相垂直。附帶一提的是，也可以使轉動元件1344的表面1344a的一部分，并未設置有此表情控制結構1344b，而推動桿1346抵靠于表面1344a。此外,在機械頭頡并未有表情時,上述所提及的控制桿138a的軸向Al是與推動桿1346的軸向A2互相垂直，僅為其中一種實施方式而已，在其他的實施例中，控制桿138a與推動桿1346的起始位置可以是軸向Al與軸向A2不互相垂直。圖7為推移組件推移臉部表情控制裝置的示意圖，而圖8為圖7的轉動元件及連動組件的示意圖，且圖7及圖8為不同的視角。請同時參考圖3、圖6、圖7及圖8，當臉部表情控制裝置130作動時，轉動元件1344會受到致動器1348驅動第一套環1344e而轉動。之后，其中一列表情控制結構1344b與推動桿1346相對應，此時會因推移組件136的致動器136a作動，而使第一連桿136c帶動第二連桿136d以推移臉部表情控制裝置130往前，并使第二套環1344f的凸部1344g會對應地在組裝槽132c中滑動，而推動桿1346對應抵靠于轉動元件1344的表情控制結構1344b上。因為同一列的表情控制結構1344b的頂端至表面1344a的距離并不完全相同，因此推動桿1346突出于轉動元件1344的表面1344a的長度也不相同，且推動桿1346更突出于第一組裝板138d之外，且在此同時，第一拉線138f 會受到推動桿1346的拉動，進而帶動控制桿138a以旋轉軸138e為軸心而轉動，其中控制桿138a的轉動角度與表情控制結構1344b的頂端至表面1344a的距離有關，而第二拉線138g會受控制桿138a的轉動影響，進而讓位于第二拉線138g末端的扣環140牽動臉皮(未繪示)上相對應的控制點，而使臉皮(未繪示)被拉動以呈現表情。當推移組件136將臉部表情控制裝置130時拉回至原始位置后，因為推動桿1346的移動而改變限位環138b與第一組裝板138d之間的距離而被壓縮的彈簧138c，將通過其本身的彈性恢復力而推動限位環138b，同時使推動桿1346回復至原本的位置。圖9為本實施例的轉動元件的示意圖，而圖10及圖11為對應于不同列的表情控制結構，而有不同的控制桿被拉動而旋轉的示意圖。請參考圖9，不同列的表情控制結構1344b會使得臉皮(未繪示)有不同的表情呈現，例如在上述圖7及圖8中的推動桿1346例如對應插入圖 9中，標注為al的那一列表情控制結構1344b內以呈現一種表情。然而，當推動桿1346對應插入標注a2或a3的其他列表情控制結構1344b內時，控制桿138a被拉動的情況如圖10或圖11所示以呈現另一種表情。由上述內容可知，在本實施例的臉部表情控制裝置130中，僅需要一個致動器1348便能使轉動元件1344轉動，進而使得推動桿1346因應所抵靠的表情控制結構1344b，再搭配推移組件136推移臉部表情控制裝置130，以帶動連動組件138牽動臉皮(未繪示)來呈現表情變化，其中表情變化的控制點的數量，是依據推動桿1346的數量以及轉動元件1344上的表情控制結構1344b的數量來決定。此外，每一列的表情控制結構1344b的數量可以依照需求而改變，所以可以增加表情控制結構1344b的數量，而使臉皮(未繪示)輕易呈現更為豐富且多樣化而擬人化的表情。相比較于現有的機械頭顱的臉皮需要使用數量較多的致動器來控制臉部的多個控制點，因此現有的機械頭顱需要較昂貴的成本，而本實施例的機械頭顱中可使用較少的致動器的數量，便可以控制臉部的多個控制點，因此其在應用上不但具有表情變化組合的多樣性而使得機械頭顱的表情更為擬真，還可以有效地降低制作成本。[第二實施例]圖12為本發明第二實施例的框架、轉動元件及致動器的示意圖。請同時參考圖3及圖12，雖然上述實施例是以一個致動器1348直接控制一個轉動元件1344，而為了增加機械頭顱的表情多樣化，于本實施例中更將轉動元件2344分為兩個，且利用其他的機械方式，例如連桿、齒輪或連桿與齒輪的組合，而使得一個致動器1348可同時帶動這兩個轉動元件2344，且這兩個轉動元件2344的轉動方向可以為相同或相反，同時也可以轉動的角度為相同或不同。如此一來，轉動元件2344的表情控制結構2344b便可以有更多種的組合方式，而使得機械頭顱的表情可以更多樣化。[第三實施例]此外，雖然上述第一實施例是以一列推動桿與一列表情控制結構加以例示說明，但是本領域人員可依據此教示內容而照實際需求變化，例如設置多列推動桿1346與多列表情控制結構。圖13為本發明第三實施例的示意圖。請參考圖13，轉動元件1344'為多角柱體，且在圖13中，此多角柱體的橫切面的任兩相鄰的邊1344a'、1344a"所夾的角度相同，且每一個邊1344a'(或1344a")可設置兩列的表情控制結構1344b'。而2列推動桿1346對應插入轉動元件1344'的兩列表情控制結構1344b'中。相對應地，使連動組件138 (標示于圖3)與推動桿1346對應設置，其中兩組連動組件138的設置方式為上、下相對稱但控制桿138a(標示于圖3)的凸出方向相反。如此一來，可僅僅通過使用一個轉動元件1344'就讓相連動的臉皮(未繪示)的控制點的數量增加。在此種設置方式之下，機械頭顱的表情變化組合數量增加，所以機械頭顱就能夠呈現出更為豐富多變且擬真的表情。附帶一提，上述第一、第二及第三實施例中使推動桿與控制桿連動的接合結構是以拉線為例說明，但是本領域人員在不違反使推動桿與控制桿連動的精神下，也可以改以其他實施方式達成。以下將另舉其中三個實施例說明。[第四實施例]圖14為本發明第四實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖。請參考圖14，于本實施例中，控制桿338a具有多個穿線孔338b，且使用者可以依據需求讓第二拉線138g(如圖6示)，穿過其中一個控制桿338a上的其中一個穿線孔338b。第二拉線138g所穿過的穿線孔338b的位置，會影響臉皮(未繪示)的控制點受牽動的程度，而使得臉皮(未繪示)所呈現的表情因應受牽動程度而有更細微的變化。此外，本實施例的接合結構是以扣合的方式來達成使控制桿與推動桿連動。詳細而言，控制桿338a相對靠近推動桿1346的一端具有第一扣合結構338c,而推動桿1346相對靠近控制桿338a的一端具有第二扣合結構1346a，其中第一扣合結構338c為卡槽，而第二扣合結構1346a為卡軸，以將第一扣合結構338c與第二扣合結構1346a扣合在一起。如此一來，當推動桿1346相對第二組裝板138h移動時，經由第一扣合結構338c與第二扣合結構1346a的互相配合，將會使控制桿338a以旋轉軸138e為旋轉中心旋轉，進而帶動臉皮(未繪示)來呈現表情變化。[第五實施例]圖15為本發明第五實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖。請參考圖16，本實施例與第四實施例不同之處在于:本實施例的接合結構是以連桿的方式來達成使控制桿與推動桿連動。詳細而言，推動桿2346相對靠近控制桿338a的一端為連桿2346a。當推動桿2346沿著軸向A2朝控制桿338a相對靠近，與控制桿338a相連接的連桿2346a，會帶動控制桿338a以旋轉軸138e為旋轉中心轉動。[第六實施例]圖16為本發明第六實施例的推動桿與控制桿連接方式的示意圖。本實施例與第四、五實施例不同之處在于:本實施例的接合結構是以齒輪與齒條的配合的方式來達成使控制桿與推動桿連動。詳細而言，控制桿438a相對靠近推動桿3346的一端為齒輪438c，而推動桿3346相對靠近控制桿438a的一端為齒條3346a，且齒輪438c與齒條3346a互相嚙合。當推動桿3346朝軸向A2相對控制桿438a移動，齒條3346a與齒輪438c的配合會使得與控制桿438a以旋轉軸138e為旋轉中心轉動。利用齒條3346a與齒輪438c這種設置方式，可精準地控制控制桿438a的轉動角度。綜上所述，將本發明的臉部表情控制裝置應用于機械頭顱中，僅需一個致動器使轉動元件轉動，而相搭配的推動桿會因應所抵靠的表情控制結構的高度或深度，而搭配推移組件推移臉部表情控制裝置以帶動連動組件牽動臉皮，進而使機械頭顱呈現表情變化。相較于現有的機械頭顱，由于在本發明中所使用的致動器數量較少，便能夠達到牽動臉皮上的多個表情控制點而呈現表情的多樣化，因此可以減少致動器的使用數量，并有效降低機械頭顱的制作成本，進而讓機械頭顱可以用模塊化的方式生產，以讓機器人的整體制作成本下降，更有利于機器人的普及化。另外，每一列的表情控制結構的數量可以依照需求而改變，且表情控制結構與推動桿的設置方式以及推動桿與控制桿之間的連動方式，都是可以因應需求而變化，所以本發明可以在不改變致動器的總體使用數量的前提下，達到設計彈性化以及使得臉部又能呈現更為豐富、生動且多樣化的表情等多項優點。雖然結合以上實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種臉部表情控制裝置，包括: 框架； 轉動71:件，其樞設于該框架內，其具有至少一表面以及多列表情控制結構，該多列表情控制結構排列于該至少一表面上，且每一表情控制結構的一頂端相對于該表面的距離并不完全相同； 多個推動桿，其等至少排成一列，且該至少一列推動桿適合于對應抵靠于該多個多列表情控制結構的至少其中一者上； 致動器，其與該轉動元件連接以帶動該轉動元件旋轉；以及 連動組件，其配置于該些推動桿的延伸方向上，且該些推動桿位于該轉動元件及該連動組件之間，以將該多個推動桿對應抵靠于該多個多列表情控制結構上的作動結果，連動至一臉部表情控制點，進而產生一對應的臉部表情。
2.如權利要求1所述的臉部表情控制裝置，其中該轉動元件包括: 轉軸； 套筒，其套設于該轉軸上，其中該表面及該多列表情控制結構設置于該套筒上；以及套環，其套設于該轉軸上并位于該套筒旁，其中該套環與該致動器接觸，以使得在該致動器作動時，該套環會受該致動器帶動而使該轉軸轉動。
3.如權利要求1所述的臉部表情控制裝置，其中每一列的表情控制結構的數量相同，而該些推動桿的數量小于或等于每一列的表情控制結構的數量。
4.如權利要求1所述的臉部表情控制裝置，其中任兩相鄰的該些表情控制結構的該些頂端至該表面的距離或突出 方向均不完全相同。
5.如權利要求1所述的臉部表情控制裝置，其中該連動組件包括: 第一組裝板，其組裝于該框架，其中該些推動桿穿設于該第一組裝板； 旋轉軸，其位于該些推動桿上方；以及 多個控制桿，其等套設于該旋轉軸上，并從動于該些推動桿，該些控制桿均具有一軸向，而該些控制桿的軸向均與該些推動桿的一軸向夾一角度，并且適于以該旋轉軸為旋轉中心轉動； 其中當該些推動桿抵靠于相對應的該列表情控制結構時，該些控制桿的轉動角度會因應該些推動桿所對應抵靠的該列表情控制結構的該多個頂端，所相對于該表面的距離的不同，而使得該多個控制桿的轉動角度有所不同。
6.如權利要求5所述的臉部表情控制裝置，其中該連動組件還包括: 多個限位環，其等對應套設于該些推動桿上；以及 多個彈簧，其等對應套設于該些推動桿上，且每一彈簧位于所對應套設的該推動桿的相對遠離該轉動元件的一端處。
7.如權利要求5所述的臉部表情控制裝置，還包括多個接合結構，且該些控制桿通過該些接合結構以與該些推動桿連動。
8.如權利要求7所述的臉部表情控制裝置，其中該些接合結構為拉線結構、連桿結構、扣合結構或是齒輪與齒條結構中之一者。
9.如權利要求5所述的臉部表情控制裝置，其中該連動組件還包括第二組裝板，其組裝于該框架上，并且位于該框架與該第一組裝板之間，且該些推動桿穿設該第二組裝板，且該旋轉軸位于該第一組裝板以及該第二組裝板之間。
10.如權利要求1所述的臉部表情控制裝置，其進一步包括主體座，以將該臉部表情控制裝置組裝于用來呈現該臉部表情的機械頭顱上。
11.如權利要求10所述的臉部表情控制裝置，其還包括推移組件，其配置于該主體座上，且該推移組件與該臉部表情控制裝置相連，以沿著該些推動桿的延伸方向而推動該臉部表情控制裝置， 使其相對該主體座而移動。
全文摘要
本發明公開一種臉部表情控制裝置。本發明的臉部表情控制裝置提供了多列的表情控制結構及連動桿，而連動桿又與連動組件互相配合，經由選擇不同列的表情控制結構，連動桿會帶動連動組件牽動臉皮，讓臉皮呈現出表情變化，進而可在不降低表情種類數目以及擬真性的前提下，達到以最少量的致動器來進行表情的變換。
文檔編號G05G15/00GK103149969SQ20111040435
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者林其禹, 黃俊家 申請人:林其禹