CN103707303A

CN103707303A - 仿真下颚系统

Info

Publication number: CN103707303A
Application number: CN201310740625.7A
Authority: CN
Inventors: 朱科奇
Original assignee: Ningbo Yinzhou Keqi Cartoon Industrial Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo Yinzhou Keqi Cartoon Industrial Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明公开了一种仿真下颚系统，其特征在于：仿真下颚系统包含三维扫描机、三维雕刻机、仿真下颚骨、伺服马达及硅胶体；三维扫描机能获得三维数据资料，三维雕刻机接收三维数据资料，雕刻一基材为一仿真下颚骨，三维雕刻机在仿真下颚骨上雕刻一列仿真齿。伺服马达为变速伺服马达，安装于仿真下颚骨内表面，伺服马达一端具有第一齿轮，该齿轮可驱动一转轴。硅胶体贴附于仿真下颚骨外表面，而成为一仿真下颚；仿真下颚骨靠近颞颚关节部分设置转轴。仿真下颚系统可以还包含一传动单元，且传动单元可为链条或动力传输皮带；传动单元套设第一齿轮及第二齿轮。本发明的有益效果：可实现各种表情，且防止牙齿毁损，情感表达自然，栩栩如生。

Description

仿真下颚系统

技术领域

本发明涉及一种仿真系统，特别是一种仿真下颚系统。

背景技术

在国外，一般机器人虽内建有人工智慧，可以表现近似人类所产生的动作，但面部依然呆板而不具有咧嘴、张口说话、咀嚼、闭嘴等表情动作，无法自动地模拟人的面部表情。尤其机器人在咧嘴、张口说话时，一般机器人嘴巴内并无安装牙齿，机器人其动态外观显然粗陋且细腻度不足，并无法完全按照人类表情动作加以制造。纵使安装牙齿于机器人的下颚骨上，也要寻找及搜集人类或动物的牙齿，不仅浪费时间，也徒增成本。通过人们实际实验所设计的产品，机器人的外观和行为必须相互搭配。若因细微的缺陷或外观和行为不协调，则违反设计者的期望，可能会对机器人产生厌恶或反感的心态。结果导致人类不愉快的观感。例如幼小孩童或视力退化的中老年人于面对机器人时，不仅外表、动作、触感与人些微相似，易使孩童或中老年人形成错觉。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种仿真下颚系统，用以解决上述的现有问题。

本发明的技术方案如下：一种仿真下颚系统，其特征在于：仿真下颚系统包含三维扫描机、三维雕刻机、仿真下颚骨、伺服马达及硅胶体；三维扫描机能获得三维数据资料，三维雕刻机接收三维数据资料，雕刻一基材为一仿真下颚骨，三维雕刻机在仿真下颚骨上雕刻一列仿真齿。伺服马达为变速伺服马达，安装于仿真下颚骨内表面，伺服马达一端具有第一齿轮，该齿轮可驱动一转轴。硅胶体贴附于仿真下颚骨外表面，而成为一仿真下颚；仿真下颚骨靠近颞颚关节部分设置转轴。仿真下颚系统可以还包含一传动单元，且传动单元可为链条或动力传输皮带；传动单元套设第一齿轮及第二齿轮。

本发明的有益效果：可实现各种表情，且防止牙齿毁损，情感表达自然，栩栩如生。

附图说明

图1为本发明的第一实施例仿真下颚骨作动于机器人面部的立体结构示意图；

图2为本发明的第一实施例仿真下颚系统的方块示意图；

图3为本发明的第一实施例仿真下颚配装于机器人面部的立体结构示意图；

图4为本发明的第二实施例仿真下颚骨作动于机器人面部的立体结构示意图；

图5为本发明的第二实施例仿真下颚系统的方块示意图。

图中标示：2、三维扫描机，21、三维数据资料，3、三维雕刻机，4、基材，41、仿真下颚骨，411、仿真齿，5、伺服马达，51、第一齿轮，6、硅胶体，61、仿真下颚，7、转轴，71、第二齿轮，8、传动单元，其中91为图中所示的第一旋转运动，92为第二旋转运动，93为所示的降伏应力。

具体实施方式

结合附图，对本发明作进一步详细说明。

如图所示，本发明一种仿真下颚系统，其特征在于：仿真下颚系统包含三维扫描机2、三维雕刻机3、仿真下颚骨41、伺服马达5及硅胶体6；三维扫描机2能获得三维数据资料21，三维雕刻机3接收三维数据资料21，雕刻一基材4为一仿真下颚骨41，三维雕刻机3在仿真下颚骨41上雕刻一列仿真齿411。伺服马达5为变速伺服马达，安装于仿真下颚骨41内表面，伺服马达5一端具有第一齿轮51，该齿轮可驱动一转轴7。硅胶体6贴附于仿真下颚骨41外表面，而成为一仿真下颚61；仿真下颚骨41靠近颞颚关节部分设置转轴7。仿真下颚系统可以还包含一传动单元8，且传动单元8可为链条或动力传输皮带；传动单元8套设第一齿轮51及第二齿轮71。

图中，三维扫描机2扫描人体下颚骨，以获得人体下颚骨及人体牙齿的三维数据资料21。在此实施例中，三维扫描机2将雷射(也可为其他可见光或红外线等不可见光)照射到被测物体(人体下颚骨)上，从而使物体产生发光轮廓，通过三维扫描机2的光传感器从不同的视点捕捉轮廊，从而得到整个物体的三维数据资料21，但并不以此非接触的三维扫描机2为限，也可为接触式的三维扫描机2。

三维雕刻机3接收三维数据资料21，以雕刻一基材4为一仿真下颚骨41，并且，三维雕刻机3于仿真下颚骨41上雕刻一列仿真齿411(即仿真牙齿)。在此实施例中，此基材4可为一金属、一陶瓷或一高分子材料。其中金属可为铝金属材质，高分子材料可为塑钢。

伺服马达5为变速伺服马达，在此实施例中，伺服马达5可为直流变速伺服马达，并且伺服马达可为三段式变速伺服马达，此变速伺服马达内部可以变换不同直径的齿轮，以调整伺服马达的转速，或者变换伺服马达所消耗的功率，以调整伺服马达的转速，但不以这两种变速机构为限。

伺服马达5切换为第一段(中速)时，可以每分钟5至10的旋转圈数露出下列牙齿(即仿真齿411)。伺服马达5切换为第二段(低速)时，可以每分钟1至2的旋转圈数缓慢闭合仿真齿411，防止下列牙齿碰撞上方牙齿所造成的毁损。伺服马达切换为第三段(高速)时，可以每分钟10至20的旋转圈数，反覆露出及闭合此列仿真齿411而呈动态状。此时，露出及闭合此列仿真齿411，预先设定仿真下颚骨41旋转的角度，防止下列牙齿碰撞上方牙齿所造成的毁损。因此，当下列牙齿碰撞上方牙齿时，二者将产生应力。若二者其中的一负荷超过本身的降伏点，而成为降伏应力93时，下列牙齿或上方牙齿将永久变形。故缓慢转动仿真齿411，使二者碰触所造成的负荷趋近于零，可防止下列牙齿或上方牙齿永久形变。在此实施例中，以上方牙齿产生降伏应力93（如图1所示)。

此外，若二者其中的一负荷超过超本身极限强度，而成为极限应力时，下列牙齿或上方牙齿将断裂。故缓慢转动上述仿真齿411，使二者碰触所造成的负荷趋近于零，可防止下列牙齿或上方牙齿断裂。

硅胶体6贴附于仿真下颚骨41外表面，而成为一仿真下颚61。其中，仿真下颚骨41靠近颞颚关节部分设置此转轴7(也可于靠近颞颚关节部分的仿真下颚骨41二端各别设置一转轴7)，其中颞颚关节位于人体下颚骨与人体头颅骨之间。不论人类于讲话、吃东西、唱歌等需要嘴部移动的动作，颞颚关节大都是按不同幅度旋转而运动，故颞颚关节在面部上是一个可动态作动又独特的关节。

藉由伺服马达5的一第一齿轮51驱动至少一转轴7，其中此转轴7可为一第二齿轮71(也包含转轴7的一端为第二齿轮71，此外，上述第一齿轮51及第二齿轮71可各别为内齿轮或外齿轮)，使第一齿轮51啮合第二齿轮71，并且利用此转轴7为轴心使仿真下颚骨41作第一旋转运动91，以露出此列仿真齿411。

当机器人的嘴部闭阖时，藉由伺服马达5的第一齿轮51驱动第二齿轮71，并且利用该转轴7为轴心，使仿真下颚骨41作一第二旋转运动92，以阖闭机器人嘴部，使此列仿真齿411闭合而不显露于外。其中此列仿真齿411可涂布白色染剂以增进美观及符合人类牙齿的真实色彩。

参阅图4、5，其为本发明的第二实施例仿真下颚骨作动于机器人面部的立体结构示意图及第二实施例仿真下颚系统的方块示意图。第一实施例中，第一齿轮动力传递的元件与第二实施例其第一齿轮动力传递的元件不同，因此第一实施例与第二实施例中，其相同的元件及相同的功效于此实施例中不予重新阐述。图中，不同的是在第二实施例中，仿真下颚系统更包含一传动单元8，并且，传动单元8可为链条或动力传输皮带。传动单元8套设第一齿轮51及第二齿轮71，藉由第一齿轮51传递动力予传动单元8，传动单元8传递动力至第二齿轮71，使仿真下颚骨41作可第一旋转运动91或第二旋转运动92。或者，传动单元由多连杆机构构成，以传输动力予仿真下颚骨41，使仿真下颚骨41作可第一旋转运动91或第二旋转运动92。

依据上述所陈，为了使人类用自然方式与机器人互动，机器人的脸部加入本发明的下颚。利用本发明的机器人下颚具有一个自由度，可以上下转动，用以产生丰富变化的表情，使机器人更为活泼生动。之后，机器人脸部可以增加耳朵、眉毛、鼻子、眼睛、和双唇等。藉由已设定的动作，可以使机器人具备喜、怒、哀、乐、张口说话、开口及闭嘴等表情，因此，通过对人类结构、功能、作动进行分析及研究后，以逆向工程加以制作出功能相近、相仿机器人，而建构一个具有类似人类功能的自动化人工机器人系统。

Claims

1.一种仿真下颚系统，其特征在于：

仿真下颚系统包含三维扫描机（2）、三维雕刻机（3）、仿真下颚骨（41）、伺服马达（5）及硅胶体（6）；

三维扫描机（2）能获得三维数据资料（21），三维雕刻机（3）接收三维数据资料（21），雕刻一基材（4）为一仿真下颚骨（41），三维雕刻机（3）在仿真下颚骨（41）上雕刻一列仿真齿（411）。

2.根据权利要求1所述的仿真下颚系统，其特征在于：伺服马达（5）为变速伺服马达，安装于仿真下颚骨（41）内表面，伺服马达（5）一端具有第一齿轮（51），该齿轮可驱动一转轴（7）。

3.根据权利要求1所述的仿真下颚系统，其特征在于：硅胶体（6）贴附于仿真下颚骨（41）外表面，而成为一仿真下颚（61）；仿真下颚骨（41）靠近颞颚关节部分设置转轴（7）。

4.根据权利要求1所述的仿真下颚系统，其特征在于：仿真下颚系统可以还包含一传动单元（8），且传动单元（8）可为链条或动力传输皮带；传动单元（8）套设第一齿轮（51）及第二齿轮（71）。