CN104723349B - 电子机械仿生角色制作系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仿真机器人领域，特别涉及电子机械仿生角色制作系统，它包括支架板，所述支架板由水平板和设置在水平板底部中间的支撑柱组成；所述水平板表面前部设置一眼部金属支撑架，该眼部金属支撑架上中部设置眼球固定架，该眼球固定架的左右两侧对应设置有眼球，该两个眼球上分别设置有两个上下眼皮；所述眼部金属支撑架的左右两侧端分别对应设置有眼皮结构旋转臂，该两眼皮结构旋转臂分别与两个上下眼皮相连；所述水平板背面左侧设置有快插接头支架，该快插接头支架上设置有闸线快插接头；所述水平板表面后部从左到右依次设置有舵机A、舵机E、舵机B、舵机D；它采用舵机来控制头部的各个部分动作，它具有结构简单，成本低，控制方便等优点。

Description

电子机械仿生角色制作系统

技术领域

本发明涉及仿真机器人技术领域，特别涉及电子机械仿生角色制作系统。

背景技术

“电子机械动物(Animatronic)”领域，这是一种运用机械学原理创造的，比常规工业机器人看起来更有生命力的机械控制系统。它可以被创造成动物、植物、卡通角色、甚至是真实人类的模样。“电子机械动物”主要应用于电影特技制作，也有部分应用于博物馆展览展示、主题公园和其他娱乐设施中。相比电脑动画和定格动画，它的主要优势在于被拍摄时，模拟生物存在的真实物理运动特性和质感。近些年随着科技的发展，电子机械动物的制作技术变得更加的先进和复杂，制作的生物也更加真实和传神。涉及到了多个学科领域的技术创新。电子机械动物在60年代早期被沃尔特.迪士尼开发出来，最早的装置是迪斯尼乐园中总统殿堂中会动的林肯雕像。其肢体语言和脸部表情都是根据演讲而来的，最早一度被迪士尼称之为“声音机械动画”。而人们也用它来形容机械制作的角色，之后在《外星人ET》、《星球大战》等多部影片中电子机械角色都有所运用。其存在如下问题：缺陷一：此技术在国际上仍然处于技术创新领域，并未形成成熟规范的制作工艺和制作标准。所有的技术团队都是根据自身经验进行设计制作，而且也没有形成批量生产的技术工艺。缺陷二：产品制造材料更新快，物理化学属性变化大。缺陷三：角色动作表演驱动方式工作量大，目前主要依靠手动遥控和编程方式实现，效率很低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的电子机械仿生角色制作系统，它采用舵机来控制头部的各个部分动作，它具有结构简单，成本低，控制方便等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的电子机械仿生角色制作系统，它采用如下的技术方案：

它包括一支架板，所述支架板由水平板和设置在水平板底部中间的支撑柱组成；所述水平板表面前部设置一眼部金属支撑架，该眼部金属支撑架上中部设置眼球固定架，该眼球固定架的左右两侧对应设置有眼球，该两个眼球上分别设置有两个上下眼皮；所述眼部金属支撑架的左右两侧端分别对应设置有眼皮结构旋转臂，该两眼皮结构旋转臂分别与两个上下眼皮相连；所述水平板背面左侧设置有快插接头支架，该快插接头支架上设置有闸线快插接头；所述水平板表面后部从左到右依次设置有舵机A、舵机E、舵机B、舵机D；所述眼部金属支撑架4底部中间设置有舵机C；所述支撑柱左侧面设置有舵机H，该支撑柱右侧面从上往下依次设置有舵机F、舵机G；所述闸线快插接头1通过导线与舵机控制系统相连。

所述舵机控制系统包括一PC机，该PC机连接一终端控制器，该终端控制器通过2.4G通讯模块多路控制器分别与若干组舵机控制单元，该舵机控制单元由PWM、调节电路和舵机控制器组成，该PWM、调节电路分别与舵机控制器电连接。

所述舵机控制系统的控制流程，采用如下步骤：

2)数据的输入后，判断是否是本节点的数据。

2)然后根据步骤1)中的数据进行计算，将计算之后得到舵机的角度输出；

3)根据步骤2)中计算出的数值，将舵机的的角度输出应用于舵机的加速度，从而控制舵机的控制电压；

4)根据步骤3)中控制舵机的控制电压，从而可以改变舵机的控制电压，既而控制舵机，最终来控制八路舵机的动作，控制舵机A控制眼球上下运动；控制舵机B控制眉毛做皱眉运动；控制舵机C控制眼球左右运动；控制舵机D控制左眼皮张合运动；控制舵机E控制右眼皮张合运动；控制舵机F控制下巴张合运动；控制舵机G控制嘴部嘴角提拉；控制舵机H控制嘴唇的噘嘴运动。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的电子机械仿生角色制作系统，本发明它采用舵机来控制头部的各个部分动作，它具有结构简单，成本低，控制方便等优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明安装在人形头部面皮下的结构示意图；

图3是本发明的舵机控制系统的框形图；

图4是本发明中舵机控制系统基于数据驱动的控制流程图。

附图标记说明：

1、闸线快插接头；2、快插接头支架；3、眼皮结构旋转臂；4、眼部金属支撑结构；5、眼球固定架；6、上下眼皮；7、眼球；8、舵机A；9、舵机B；10、舵机C；11、舵机D；12、舵机E；13、舵机F；14、舵机G；15、舵机H。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1-图2所示，本发明所述的电子机械仿生角色制作系统，它包括支架板，所述支架板由水平板和设置在水平板底部中间的支撑柱组成；所述水平板表面前部设置一眼部金属支撑架4，该眼部金属支撑架4上中部设置眼球固定架5，该眼球固定架5的左右两侧对应设置有眼球7，该两个眼球7上分别设置有两个上下眼皮6；所述眼部金属支撑架4的左右两侧端分别对应设置有眼皮结构旋转臂3，该两眼皮结构旋转臂3分别与两个上下眼皮6相连；所述水平板背面左侧设置有快插接头支架2，该快插接头支架2上设置有闸线快插接头1；所述水平板表面后部从左到右依次设置有舵机A8、舵机E12、舵机B9、舵机D11；所述眼部金属支撑架4底部中间设置有舵机C10；所述支撑柱左侧面设置有舵机H15，该支撑柱右侧面从上往下依次设置有舵机F13、舵机G14。

如图2所示，本发明中，舵机A、舵机B、舵机C、舵机D、舵机E、舵机F、舵机G和舵机H共八路舵机，这八路舵机分别对应如下：舵机A控制眼球上下运动；舵机B控制眉毛做皱眉运动；舵机C控制眼球左右运动；舵机D控制左眼皮张合运动；舵机E控制右眼皮张合运动；舵机F控制下巴张合运动；舵机G控制嘴部嘴角提拉；舵机H控制嘴唇的噘嘴运动。

如图3所示，本发明在使用时，闸线快插接头1通过导线与控制系统相连，所述控制系统包括一PC机，该PC机连接一终端控制器，该终端控制器通过2.4G通讯模块多路控制器分别与若干组舵机控制单元，该舵机控制单元由PWM、调节电路和舵机控制器组成，该PWM、调节电路分别与舵机控制器电连接。

本发明的舵机控制系统的工作原理如下：PC机通过串口将数据发送至终端控制器，终端控制器对发送至的数据进行解析。将数据加上站点信息发送至每个多路控制器，多路控制器将站点信息与本身的地址进行匹配，匹配成功的控制器对控制信息进行解析，将数据转换为每路舵机的控制信息。并通过对比舵机的运动加速度得到每路舵机的控制电压。CPU根据每路舵机的控制电压以及控制信息去调节电源模块的输出以及PWM的输出脉宽。

其中：利用数字可调电位器MCP41xx和可调电源MIC39102组成一个电源可调的电路，保证电源输出在4.8-6V之间。通过调节数字可调电位器电阻和R1(10K)的阻值比例，以得到MIC39102不同的输出电压，以适应不同电压等级的舵机。

其中：利用LM393作为比较器，完成PWM脉冲转换的功能。相对于光耦的电平转换电路来说。利用LM393缩小了电路板的体积，使得在狭小的空间内实现八路舵机的独立控制。

如图4所示，本发明所使用的舵机控制系统的流程如下：数据的输入后，判断是否是本节点的数据，然后进行计算。计算之后得到舵机的角度输出，将舵机的的角度输出应用于舵机的加速度，从而控制舵机的控制电压。最后因改变了舵机的控制电压而控制舵机。

本发明所述的电子机械仿生角色制作系统，本发明它采用舵机来控制头部的各个部分动作，它具有结构简单，成本低，控制方便等优点。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (1)

1.电子机械仿生角色制作系统，其特征在于：它包括支架板，所述支架板由水平板和设置在水平板底部中间的支撑柱组成；所述水平板表面前部设置一眼部金属支撑架，该眼部金属支撑架上中部设置眼球固定架，该眼球固定架的左右两侧对应设置有眼球，该两个眼球上分别设置有两个上下眼皮；所述眼部金属支撑架的左右两侧端分别对应设置有眼皮结构旋转臂，该两眼皮结构旋转臂分别与两个上下眼皮相连；所述水平板背面左侧设置有快插接头支架，该快插接头支架上设置有闸线快插接头；所述水平板表面后部从左到右依次设置有舵机A、舵机E、舵机B、舵机D；所述眼部金属支撑架底部中间设置有舵机C；所述支撑柱左侧面设置有舵机H，该支撑柱右侧面从上往下依次设置有舵机F、舵机G；所述闸线快插接头1通过导线与舵机控制系统相连；所述舵机控制系统包括一PC机，该PC机连接一终端控制器，该终端控制器通过2.4G通讯模块多路控制器分别与若干组舵机控制单元，该舵机控制单元由PWM、调节电路和舵机控制器组成，该PWM、调节电路分别与舵机控制器电连接；

舵机控制系统的控制流程，采用如下步骤：

1)数据的输入后，判断是否是本节点的数据；

2)然后根据步骤1)中的数据进行计算，将计算之后得到舵机的角度输出；

3)根据步骤2)中计算出的数值，将舵机的的角度输出应用于舵机的加速度，从而控制舵机的控制电压；

4)根据步骤3)中控制舵机的控制电压，从而可以改变舵机的控制电压，既而控制舵机，最终来控制八路舵机的动作，控制舵机A控制眼球上下运动；控制舵机B控制眉毛做皱眉运动；控制舵机C控制眼球左右运动；控制舵机D控制左眼皮张合运动；控制舵机E控制右眼皮张合运动；控制舵机F控制下巴张合运动；控制舵机G控制嘴部嘴角提拉；控制舵机H控制嘴唇的噘嘴运动。