CN106041963A - 一种智能机器人头部系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种头部系统，尤其涉及一种智能机器人头部系统及其操作方法。包括头部壳体，所述的头部壳体中设有眼球组件、眼球左右控制组件、眼球上下控制组件、眼皮控制组件、下嘴唇控制组件和脖子转动组件，所述的眼球左右控制组件控制眼球组件进行左右转动，所述的眼球上下控制组件控制眼球组件进行上下转动，所述的眼皮控制组件控制眼球组件中眼皮的上下翻动。一种智能机器人头部系统及其操作方法结构紧凑，具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、外形美观、制造成本低廉、装拆维修方便。

Description

一种智能机器人头部系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种头部系统，尤其涉及一种智能机器人头部系统及其操作方法。

背景技术

现有的技术中的机器人，使用性能相对较差，灵活性不佳，相对笨重。

中国专利201510503884.7 ，公开一种迎宾机器人，包括底座，安装在底座上的外壳，所述外壳内设置有驱动装置，智能处理系统，智能控制系统，所述驱动装置连接智能处理系统和智能控制系统，所述智能处理系统和智能控制系统连接，所述智能处理系统内设置有多种招待模式，能够识别宾客的性别，高矮，视力，听力，能够对宾客进行粗略身份归类，为不同类型的宾客提供不同类型的语音、音量、提醒提前量和交流模式。智能性与灵活性存在不足。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，操作性能出色，仿真程度高的一种智能机器人头部系统及其操作方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种智能机器人头部系统，包括头部壳体，所述的头部壳体中设有眼球组件、眼球左右控制组件、眼球上下控制组件、眼皮控制组件、下嘴唇控制组件和脖子转动组件，所述的眼球左右控制组件控制眼球组件进行左右转动，所述的眼球上下控制组件控制眼球组件进行上下转动，所述的眼皮控制组件控制眼球组件中眼皮的上下翻动；

所述的眼球组件包括嵌入在头部壳体中的一对眼球，所述的眼球的上部设有可上下翻动的眼皮；

所述的眼球上下控制组件包括与头部壳体相固定的支撑架，所述的支撑架中设有眼球上下晃动架，所述的眼球上下晃动架与眼球相活动定位，所述的眼球上下晃动架通过眼球上下舵机控制，所述的眼球上下舵机控制眼球进行上下移动；

所述的眼球左右控制组件包括设在支撑架中的眼球左右晃动架，所述的眼球左右晃动架与眼球呈活动定位，所述的眼球左右晃动架通过眼球左右舵机控制，所述的眼球左右舵机控制眼球进行左右移动；

所述的眼皮控制组件包括与眼球相配接的眼皮，所述的眼皮通过眼摆杆与眼球相活动定位，所述的眼摆杆通过眼皮电机控制，所述的眼皮电机控制眼皮翻动；

所述的下嘴唇控制组件包括下嘴唇，所述的下嘴唇与头部壳体呈活动定位，所述的下嘴唇由下嘴唇电机控制；

所述的脖子转动组件包括与头部壳体固定的脖子轴承，所述的脖子轴承中设有脖子转动件，所述的脖子转动件由脖子舵机控制，所述的脖子舵机控制头部壳体进行转动；

所述的头部壳体外套有胶制头皮。

作为优选，所述的头部壳体包括前头壳和后头壳，所述的前头壳与后头壳呈拼合状固定。

一种智能机器人头部系统的操作方法，按以下步骤进行：

（一）、物料准备：

1、先统计机器人各元器件，形成BOM表，对各种材料进行准备和采购；

2、需用外加工的，按图纸进行合作加工；

3、元器件和电子产品根据市场情况采购、加工和定制；

4、凡合作加工的、定制、采购元器件、电子产品和钣金加工都要进行检验和测试；对市场采购的电子元器件的数据、参数、性能和使用期限，要进行测试，确保机器人头正常使用和运转；

（二）、组件装配：

1、眼部控制组件：

眼皮上下采用的是电机控制，眼皮电机盒子装好以后与眼皮组件进行连接即可实现对眼皮上下的控制；眼睛的上下与左右的控制通过舵机与连接件连接进行控制的，通过对舵机的调节进行眼珠上下以及左右的转动，全部装好以后与头壳通过螺丝钉进行固定；

2、嘴巴控制组件：

嘴巴的张开与闭合是通过电机控制，嘴巴电机盒子装好以后先与头壳通过螺丝钉进行固定，然后下嘴唇与头壳以及嘴巴电机盒子进行组装，然后用螺丝钉进行加固与固定；

3、脖子控制组件：

脖子的左右转动是通过对舵机的控制来进行调节的，先组装一个轴承组件，然后把舵机与轴承组件进行组装，把组件放入头壳内部正确的位置即可；

4、头壳组件：

头壳内部全部装好以后就可以通过螺丝钉对头壳进行加固，然后在头壳外部套上胶制头皮；

5、机器人头组装工序：

先加工头壳、胶制头皮、连接件、下嘴唇组件、轴承组件；定制齿轮、电机、眼珠、弹簧；选择轴承和舵机；

组装眼皮与嘴巴用的电机盒子，组装脖子轴承组件；

组装眼部控制件与嘴巴控制件，通过螺丝钉进行加固与固定，放置脖子控制组件；

通过螺丝钉加装头壳后壳，套上胶制头皮；

（三）、功能操作处理：

机器人头装好，植入程序以后，当机器人说话的时候嘴巴会随着说话的语音上下动，在不发出声音的时候嘴巴保持闭合状态；在机器人不说话的时候，机器人的眼皮会上下眨动；当机器人处于人体感应系统的时候，机器人的头会沿着声音的方向进行转动；

当有舞蹈动作时，把头部动作表情植入到程序里面，头部的动作就会跟着音乐做出指定的表情动作；

（四）、使用操作说明：

先对机器人头进行测试，同时在舵机以及电机的延长线上标注相对应的功能名称；按照设计好的线路装好机器人头，在机器人线路盒里面植入事先编写好的程序，植入程序以后头部表情就会按着程序设定进行各个动作表情的展示；

（五）、注意事项与常见故障分析处理：

1、在机器人头通电的情况下，不许用手对头部的各个表情部位用力扳动，以免造成电机或者舵机因电流问题烧掉；

2、头部各电机、舵机的电压不能超过或低于电机以及舵机所需要的电压。电压过大会造成舵机或电机烧掉，电压过低会造成舵机或者电机不能正常进行运转；

3、断电情况下，不要用手随意拨动嘴巴、眼睛等部位，以免内部部件错位，电流过大出现电机、舵机烧掉的情况；

4、常见故障分析与处理：

表现：嘴巴电机有声音，但是嘴巴不动：

分析：第一种可能性：给电机的电压过小，电机没有足够的电压带动嘴巴组件的运转；第二种可能性：嘴巴内部结构件断裂，导致电机能正常运转，嘴巴不动；

表现：嘴巴电机没声音，嘴巴不动：

分析：第一种可能性：电机电压太小，电机没反应，可以增大电压试试看；第二种可能性：电机外接线与机器人下面电路盒子接线有问题，导致不能通电，可以换一根线进行尝试；第三种可能性：嘴巴内部电机故障，导致电机不能运转，这种情况就要拆掉头壳，对嘴巴电机进行更换；

表现：脖子不能左右转动：

分析：第一种可能性：机器人下面的电路盒子与脖子舵机接线故障，导致舵机没有电压供其工作，这种情况就是跟换舵机与电路盒子的连接线；第二种可能性：脖子舵机接受到的电压过小，不足以带动脖子左右摆动，这种情况可以增大电压的输出；第三种可能性：脖子舵机故障，拆掉头壳对脖子舵机进行更换；

表现：眼皮上下没反应：

分析：第一种可能性：电压过小，不足以支撑眼皮上下眨动，建议增大电压；第二种可能性：内部电机故障，这种情况就需要拆除头壳，对电机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换；

表现：眼睛左右或者上下不动：

分析：第一种可能性：电压过小，电机不能正常工作，建议增大电压；第二种可能性：舵机由于某种原因，导致舵机出现烧掉的故障，这种情况就需要拆除头壳，对舵机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，导致其力不能传达，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换。

头部仿真程度高，同时灵活性能出色。

因此，本发明的一种智能机器人头部系统及其操作方法，结构紧凑，具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、外形美观、制造成本低廉、装拆维修方便。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是图2的侧视结构示意图；

图4是图2的立体结构示意图；

图5是本发明内部结构示意图；

图6是本发明中眼皮控制组件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种智能机器人头部系统，包括头部壳体1，所述的头部壳体1中设有眼球组件、眼球左右控制组件、眼球上下控制组件、眼皮控制组件、下嘴唇控制组件和脖子转动组件，所述的眼球左右控制组件控制眼球组件进行左右转动，所述的眼球上下控制组件控制眼球组件进行上下转动，所述的眼皮控制组件控制眼球组件中眼皮的上下翻动；

所述的眼球组件包括嵌入在头部壳体1中的一对眼球2，所述的眼球2的上部设有可上下翻动的眼皮3；

所述的眼球上下控制组件包括与头部壳体1相固定的支撑架4，所述的支撑架4中设有眼球上下晃动架5，所述的眼球上下晃动架5与眼球2相活动定位，所述的眼球上下晃动架5通过眼球上下舵机6控制，所述的眼球上下舵机6控制眼球2进行上下移动；

所述的眼球左右控制组件包括设在支撑架4中的眼球左右晃动架7，所述的眼球左右晃动架7与眼球2呈活动定位，所述的眼球左右晃动架7通过眼球左右舵机8控制，所述的眼球左右舵机8控制眼球2进行左右移动；

所述的眼皮控制组件包括与眼球2相配接的眼皮3，所述的眼皮3通过眼摆杆10与眼球2相活动定位，所述的眼摆杆10通过眼皮电机11控制，所述的眼皮电机11控制眼皮3翻动；

所述的下嘴唇控制组件包括下嘴唇12，所述的下嘴唇12与头部壳体1呈活动定位，所述的下嘴唇12由下嘴唇电机13控制；

所述的脖子转动组件包括与头部壳体1固定的脖子轴承14，所述的脖子轴承14中设有脖子转动件15，所述的脖子转动件15由脖子舵机16控制，所述的脖子舵机16控制头部壳体1进行转动；

所述的头部壳体1外套有胶制头皮。

所述的头部壳体1包括前头壳17和后头壳18，所述的前头壳17与后头壳18呈拼合状固定。

一种智能机器人头部系统的操作方法，按以下步骤进行：

（一）、物料准备：

1、先统计机器人各元器件，形成BOM表，对各种材料进行准备和采购；

2、需用外加工的，按图纸进行合作加工；

3、元器件和电子产品根据市场情况采购、加工和定制；

4、凡合作加工的、定制、采购元器件、电子产品和钣金加工都要进行检验和测试；对市场采购的电子元器件的数据、参数、性能和使用期限，要进行测试，确保机器人头正常使用和运转；

（二）、组件装配：

1、眼部控制组件：

眼皮上下采用的是电机控制，眼皮电机盒子装好以后与眼皮组件进行连接即可实现对眼皮上下的控制；眼睛的上下与左右的控制通过舵机与连接件连接进行控制的，通过对舵机的调节进行眼珠上下以及左右的转动，全部装好以后与头壳通过螺丝钉进行固定；

2、嘴巴控制组件：

嘴巴的张开与闭合是通过电机控制，嘴巴电机盒子装好以后先与头壳通过螺丝钉进行固定，然后下嘴唇与头壳以及嘴巴电机盒子进行组装，然后用螺丝钉进行加固与固定；

3、脖子控制组件：

脖子的左右转动是通过对舵机的控制来进行调节的，先组装一个轴承组件，然后把舵机与轴承组件进行组装，把组件放入头壳内部正确的位置即可；

4、头壳组件：

头壳内部全部装好以后就可以通过螺丝钉对头壳进行加固，然后在头壳外部套上胶制头皮；

5、机器人头组装工序：

先加工头壳、胶制头皮、连接件、下嘴唇组件、轴承组件；定制齿轮、电机、眼珠、弹簧；选择轴承和舵机；

组装眼皮与嘴巴用的电机盒子，组装脖子轴承组件；

组装眼部控制件与嘴巴控制件，通过螺丝钉进行加固与固定，放置脖子控制组件；

通过螺丝钉加装头壳后壳，套上胶制头皮；

（三）、功能操作处理：

机器人头装好，植入程序以后，当机器人说话的时候嘴巴会随着说话的语音上下动，在不发出声音的时候嘴巴保持闭合状态；在机器人不说话的时候，机器人的眼皮会上下眨动；当机器人处于人体感应系统的时候，机器人的头会沿着声音的方向进行转动；

当有舞蹈动作时，把头部动作表情植入到程序里面，头部的动作就会跟着音乐做出指定的表情动作；

（四）、使用操作说明：

先对机器人头进行测试，同时在舵机以及电机的延长线上标注相对应的功能名称；按照设计好的线路装好机器人头，在机器人线路盒里面植入事先编写好的程序，植入程序以后头部表情就会按着程序设定进行各个动作表情的展示；

（五）、注意事项与常见故障分析处理：

1、在机器人头通电的情况下，不许用手对头部的各个表情部位用力扳动，以免造成电机或者舵机因电流问题烧掉；

2、头部各电机、舵机的电压不能超过或低于电机以及舵机所需要的电压。电压过大会造成舵机或电机烧掉，电压过低会造成舵机或者电机不能正常进行运转；

3、断电情况下，不要用手随意拨动嘴巴、眼睛等部位，以免内部部件错位，电流过大出现电机、舵机烧掉的情况；

4、常见故障分析与处理：

表现：嘴巴电机有声音，但是嘴巴不动：

分析：第一种可能性：给电机的电压过小，电机没有足够的电压带动嘴巴组件的运转；第二种可能性：嘴巴内部结构件断裂，导致电机能正常运转，嘴巴不动；

表现：嘴巴电机没声音，嘴巴不动：

分析：第一种可能性：电机电压太小，电机没反应，可以增大电压试试看；第二种可能性：电机外接线与机器人下面电路盒子接线有问题，导致不能通电，可以换一根线进行尝试；第三种可能性：嘴巴内部电机故障，导致电机不能运转，这种情况就要拆掉头壳，对嘴巴电机进行更换；

表现：脖子不能左右转动：

分析：第一种可能性：机器人下面的电路盒子与脖子舵机接线故障，导致舵机没有电压供其工作，这种情况就是跟换舵机与电路盒子的连接线；第二种可能性：脖子舵机接受到的电压过小，不足以带动脖子左右摆动，这种情况可以增大电压的输出；第三种可能性：脖子舵机故障，拆掉头壳对脖子舵机进行更换；

表现：眼皮上下没反应：

分析：第一种可能性：电压过小，不足以支撑眼皮上下眨动，建议增大电压；第二种可能性：内部电机故障，这种情况就需要拆除头壳，对电机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换；

表现：眼睛左右或者上下不动：

分析：第一种可能性：电压过小，电机不能正常工作，建议增大电压；第二种可能性：舵机由于某种原因，导致舵机出现烧掉的故障，这种情况就需要拆除头壳，对舵机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，导致其力不能传达，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换。

Claims (3)

1.一种智能机器人头部系统，其特征在于：包括头部壳体(1)，所述的头部壳体(1)中设有眼球组件、眼球左右控制组件、眼球上下控制组件、眼皮控制组件、下嘴唇控制组件和脖子转动组件，所述的眼球左右控制组件控制眼球组件进行左右转动，所述的眼球上下控制组件控制眼球组件进行上下转动，所述的眼皮控制组件控制眼球组件中眼皮的上下翻动；

所述的眼球组件包括嵌入在头部壳体(1)中的一对眼球(2)，所述的眼球(2)的上部设有可上下翻动的眼皮(3)；

所述的眼球上下控制组件包括与头部壳体(1)相固定的支撑架(4)，所述的支撑架(4)中设有眼球上下晃动架(5)，所述的眼球上下晃动架(5)与眼球(2)相活动定位，所述的眼球上下晃动架（5）通过眼球上下舵机（6）控制，所述的眼球上下舵机（6）控制眼球（2）进行上下移动；

所述的眼球左右控制组件包括设在支撑架（4）中的眼球左右晃动架（7），所述的眼球左右晃动架（7）与眼球（2）呈活动定位，所述的眼球左右晃动架（7）通过眼球左右舵机（8）控制，所述的眼球左右舵机（8）控制眼球（2）进行左右移动；

所述的眼皮控制组件包括与眼球（2）相配接的眼皮（3），所述的眼皮（3）通过眼摆杆（10）与眼球（2）相活动定位，所述的眼摆杆（10）通过眼皮电机（11）控制，所述的眼皮电机（11）控制眼皮（3）翻动；

所述的下嘴唇控制组件包括下嘴唇（12），所述的下嘴唇（12）与头部壳体（1）呈活动定位，所述的下嘴唇（12）由下嘴唇电机（13）控制；

所述的脖子转动组件包括与头部壳体（1）固定的脖子轴承（14），所述的脖子轴承（14）中设有脖子转动件（15），所述的脖子转动件（15）由脖子舵机（16）控制，所述的脖子舵机（16）控制头部壳体（1）进行转动；

所述的头部壳体（1）外套有胶制头皮。

2.根据权利要求1所述的一种智能机器人头部系统，其特征在于：所述的头部壳体（1）包括前头壳（17）和后头壳（18），所述的前头壳（17）与后头壳（18）呈拼合状固定。

3.一种根据权利要求1或2所述的智能机器人头部系统的操作方法，其特征在于按以下步骤进行：

（一）、物料准备：

1、先统计机器人各元器件，形成BOM表，对各种材料进行准备和采购；

2、需用外加工的，按图纸进行合作加工；

3、元器件和电子产品根据市场情况采购、加工和定制；

4、凡合作加工的、定制、采购元器件、电子产品和钣金加工都要进行检验和测试；对市场采购的电子元器件的数据、参数、性能和使用期限，要进行测试，确保机器人头正常使用和运转；

（二）、组件装配：

1、眼部控制组件：

眼皮上下采用的是电机控制，眼皮电机盒子装好以后与眼皮组件进行连接即可实现对眼皮上下的控制；眼睛的上下与左右的控制通过舵机与连接件连接进行控制的，通过对舵机的调节进行眼珠上下以及左右的转动，全部装好以后与头壳通过螺丝钉进行固定；

2、嘴巴控制组件：

嘴巴的张开与闭合是通过电机控制，嘴巴电机盒子装好以后先与头壳通过螺丝钉进行固定，然后下嘴唇与头壳以及嘴巴电机盒子进行组装，然后用螺丝钉进行加固与固定；

3、脖子控制组件：

脖子的左右转动是通过对舵机的控制来进行调节的，先组装一个轴承组件，然后把舵机与轴承组件进行组装，把组件放入头壳内部正确的位置即可；

4、头壳组件：

头壳内部全部装好以后就可以通过螺丝钉对头壳进行加固，然后在头壳外部套上胶制头皮；

5、机器人头组装工序：

先加工头壳、胶制头皮、连接件、下嘴唇组件、轴承组件；定制齿轮、电机、眼珠、弹簧；选择轴承和舵机；

组装眼皮与嘴巴用的电机盒子，组装脖子轴承组件；

组装眼部控制件与嘴巴控制件，通过螺丝钉进行加固与固定，放置脖子控制组件；

通过螺丝钉加装头壳后壳，套上胶制头皮；

（三）、功能操作处理：

机器人头装好，植入程序以后，当机器人说话的时候嘴巴会随着说话的语音上下动，在不发出声音的时候嘴巴保持闭合状态；在机器人不说话的时候，机器人的眼皮会上下眨动；当机器人处于人体感应系统的时候，机器人的头会沿着声音的方向进行转动；

当有舞蹈动作时，把头部动作表情植入到程序里面，头部的动作就会跟着音乐做出指定的表情动作；

（四）、使用操作说明：

先对机器人头进行测试，同时在舵机以及电机的延长线上标注相对应的功能名称；按照设计好的线路装好机器人头，在机器人线路盒里面植入事先编写好的程序，植入程序以后头部表情就会按着程序设定进行各个动作表情的展示；

（五）、注意事项与常见故障分析处理：

1、在机器人头通电的情况下，不许用手对头部的各个表情部位用力扳动，以免造成电机或者舵机因电流问题烧掉；

2、头部各电机、舵机的电压不能超过或低于电机以及舵机所需要的电压；

电压过大会造成舵机或电机烧掉，电压过低会造成舵机或者电机不能正常进行运转；

3、断电情况下，不要用手随意拨动嘴巴、眼睛等部位，以免内部部件错位，电流过大出现电机、舵机烧掉的情况；

4、常见故障分析与处理：

表现：嘴巴电机有声音，但是嘴巴不动：

分析：第一种可能性：给电机的电压过小，电机没有足够的电压带动嘴巴组件的运转；第二种可能性：嘴巴内部结构件断裂，导致电机能正常运转，嘴巴不动；

表现：嘴巴电机没声音，嘴巴不动：

分析：第一种可能性：电机电压太小，电机没反应，可以增大电压试试看；第二种可能性：电机外接线与机器人下面电路盒子接线有问题，导致不能通电，可以换一根线进行尝试；第三种可能性：嘴巴内部电机故障，导致电机不能运转，这种情况就要拆掉头壳，对嘴巴电机进行更换；

表现：脖子不能左右转动：

分析：第一种可能性：机器人下面的电路盒子与脖子舵机接线故障，导致舵机没有电压供其工作，这种情况就是跟换舵机与电路盒子的连接线；第二种可能性：脖子舵机接受到的电压过小，不足以带动脖子左右摆动，这种情况可以增大电压的输出；第三种可能性：脖子舵机故障，拆掉头壳对脖子舵机进行更换；

表现：眼皮上下没反应：

分析：第一种可能性：电压过小，不足以支撑眼皮上下眨动，建议增大电压；第二种可能性：内部电机故障，这种情况就需要拆除头壳，对电机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换；

表现：眼睛左右或者上下不动：

分析：第一种可能性：电压过小，电机不能正常工作，建议增大电压；第二种可能性：舵机由于某种原因，导致舵机出现烧掉的故障，这种情况就需要拆除头壳，对舵机进行更换；第三种可能性：内部连接件断裂，导致其力不能传达，这种情况就需要把头壳拆除对零配件进行更换。