CN107336245A - 头部主动跟随机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人运动领域，公开了头部主动跟随机器人，包括：其中，驱动机构的两端分别连接于机器人的头部和机器人的躯干，以带动机器人头部沿水平方向做转头运动和带动机器人头部沿竖直方向做点头运动；声音采集器采集人员的声音信息，识别模块连接于声音采集器以对声音信息中的特定信息进行识别，在识别模块识别声音信息为特定信息的情况下，识别模块输出识别信号至控制器，控制器控制驱动机构带动机器人头部转动，以使得机器人头部朝向人体的面部。该头部主动跟随机器人克服了现有技术中的机器人无法与人互动，无法与人执行同步运动，实现了与人的机器人头部多方位高性能的同步运动。

Description

头部主动跟随机器人

技术领域

本发明涉及机器人运动领域，具体地，涉及头部主动跟随机器人。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均等有重要用途。

现如今机器人如何与人之间进行互动，如何对人进行感应和跟随成为一种亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种头部主动跟随机器人，该头部主动跟随机器人克服了现有技术中的机器人无法与人互动，无法与人执行同步运动，实现了与人的机器人头部多方位高性能的同步运动。

为了实现上述目的，本发明提供一种头部主动跟随机器人，该机器人包括：声音采集器、识别模块、控制器、机器人头部、机器人躯干和驱动机构；其中，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部沿竖直方向做点头运动；

所述声音采集器采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部转动，以使得所述机器人头部朝向人体的面部。

优选地，所述声音采集器包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息。

优选地，所述控制器连接于所述多个麦克风，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述控制器根据声音信息的角度确定人体的面部所在位置，并发出控制信号至所述驱动机构带动所述机器人头部转动，以使得所述机器人头部朝向人体的面部。

优选地，所述驱动机构包括：跟随机构、水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部以带动所述机器人头部沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部以带动所述机器人头部沿竖直方向做点头运动；所述跟随机构连接于所述控制器，以接收所述控制器的信号控制所述水平驱动器和竖直驱动器运动。

优选地，所述水平驱动器包括：安装板、第一电机组件和第一支撑机壳；其中，所述安装板安装于所述机器人躯干中，所述第一电机组件设置于所述安装板上，且所述第一电机组件的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件的转子连接于所述第一支撑机壳；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳上；所述控制器电连接于所述第一电机组件以发送驱动信号驱动所述第一电机组件的转轴的旋转。

优选地，所述第一电机组件包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳以带动所述第一支撑机壳旋转。

优选地，所述竖直驱动器包括：第二电机组件、偏心轮机构和第二支撑机壳；所述第二电机组件连接于所述偏心轮机构的一端，所述偏心轮机构的另一端连接于所述第二支撑机壳的侧面；所述第二支撑机壳设置于所述第一支撑机壳的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

优选地，所述第二电机组件包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳以带动所述第二支撑机壳沿竖直方向旋转做点头运动。

通过上述技术方案，本发明的头部主动跟随机器人可以实现人体声音的识别，通过控制器和驱动机构带动机器人的头部朝向人体运动的方向运动，实现了面部的跟随，利用声音采集器实现声音的采集，再通过识别模块对人体的声音信息执行识别，在识别成功的情况下，可以对人体执行转动操作，配合人体的运动。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种优选实施方式的头部主动跟随机器人的结构示意图；

图2是说明本发明的一种优选实施方式的驱动机构的结构示意图。

附图标记说明

1 机器人头部 2 机器人躯干

3 安装板 4 第一电机组件

5 第一支撑机壳 6 第二电机组件

7 偏心轮机构 8 第二支撑机壳

9 声音采集器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

本发明提供一种头部主动跟随机器人，该机器人包括：声音采集器9、识别模块、控制器、机器人头部1、机器人躯干2和驱动机构；其中，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部1沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部1沿竖直方向做点头运动；

所述声音采集器9采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器9以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部1转动，以使得所述机器人头部1朝向人体的面部。声音采集器9设置在机器人头部1的顶端，且设置多个。

通过上述技术方案，本发明的头部主动跟随机器人可以实现人体声音的识别，通过控制器和驱动机构带动机器人的头部朝向人体运动的方向运动，实现了面部的跟随，利用声音采集器9实现声音的采集，再通过识别模块对人体的声音信息执行识别，在识别成功的情况下，可以对人体执行转动操作，配合人体的运动。

在本发明的一种具体实施方式中，所述声音采集器9可以包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部1的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息。

通过设计的多个麦克风，可以实现声音信息的采集，且可以让机器人知道声音是从哪个方向传输过来的，便于确定人体的所在的位置。

在该种实施方式中，所述控制器连接于所述多个麦克风，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述控制器根据声音信息的角度确定人体的面部所在位置，并发出控制信号至所述驱动机构带动所述机器人头部1转动，以使得所述机器人头部1朝向人体的面部。

通过上述的方式确定人体的所在位置，方便对人体的定位，找到人体声音的传输方向。

在该种实施方式中，所述驱动机构可以包括：跟随机构、水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部1以带动所述机器人头部1沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部1以带动所述机器人头部1沿竖直方向做点头运动；所述跟随机构连接于所述控制器，以接收所述控制器的信号控制所述水平驱动器和竖直驱动器运动。

通过上述的方式，可以让机器人随着所需的方向执行跟随，让机器人的头部水平或者竖直的旋转，跟随人体的位置，进行进一步的运动。

在该种实施方式中，所述水平驱动器可以包括：安装板3、第一电机组件4和第一支撑机壳5；其中，所述安装板3安装于所述机器人躯干2中，所述第一电机组件4设置于所述安装板3上，且所述第一电机组件4的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件4的转子连接于所述第一支撑机壳5；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳5上；所述控制器电连接于所述第一电机组件4以发送驱动信号驱动所述第一电机组件4的转轴的旋转。

通过上述的实施方式，可以实现水平的转动，让机器人头部1沿水平方向做转头运动，可便于执行更进一步的改进。

在该种实施方式中，所述第一电机组件4可以包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板3上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳5以带动所述第一支撑机壳5旋转。

通过第一电机和轴承实现了限位，让机器人头部1智能朝某个方向或旋转某个角度，可以对机器人头部1的旋转角度进行限定。

在该种实施方式中，所述竖直驱动器可以包括：第二电机组件6、偏心轮机构7和第二支撑机壳8；所述第二电机组件6连接于所述偏心轮机构7的一端，所述偏心轮机构7的另一端连接于所述第二支撑机壳8的侧面；所述第二支撑机壳8设置于所述第一支撑机壳5的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳5，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

通过上述的实施方式，可以实现竖直的点头，让机器人头部1沿水平方向做点头运动，可便于执行更进一步的改进。

在该种实施方式中，所述第二电机组件6可以包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳5上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳8以带动所述第二支撑机壳8沿竖直方向旋转做点头运动。

通过第二电机的设计，可以对机器人头部1的旋转角度进行限定，利用第二减速箱实现转速的调整。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种头部主动跟随机器人，其特征在于，该机器人包括：声音采集器(9)、识别模块、控制器、机器人头部(1)、机器人躯干(2)和驱动机构；其中，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部(1)沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部(1)沿竖直方向做点头运动；

所述声音采集器(9)采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器(9)以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部(1)转动，以使得所述机器人头部(1)朝向人体的面部。

2.根据权利要求1所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述声音采集器(9)包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部(1)的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息。

3.根据权利要求2所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述控制器连接于所述多个麦克风，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述控制器根据声音信息的角度确定人体的面部所在位置，并发出控制信号至所述驱动机构带动所述机器人头部(1)转动，以使得所述机器人头部(1)朝向人体的面部。

4.根据权利要求2所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述驱动机构包括：跟随机构、水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部(1)以带动所述机器人头部(1)沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部(1)以带动所述机器人头部(1)沿竖直方向做点头运动；所述跟随机构连接于所述控制器，以接收所述控制器的信号控制所述水平驱动器和竖直驱动器运动。

5.根据权利要求4所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述水平驱动器包括：安装板(3)、第一电机组件(4)和第一支撑机壳(5)；其中，所述安装板(3)安装于所述机器人躯干(2)中，所述第一电机组件(4)设置于所述安装板(3)上，且所述第一电机组件(4)的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件(4)的转子连接于所述第一支撑机壳(5)；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳(5)上；所述控制器电连接于所述第一电机组件(4)以发送驱动信号驱动所述第一电机组件(4)的转轴的旋转。

6.根据权利要求5所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述第一电机组件(4)包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板(3)上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳(5)以带动所述第一支撑机壳(5)旋转。

7.根据权利要求5所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述竖直驱动器包括：第二电机组件(6)、偏心轮机构(7)和第二支撑机壳(8)；所述第二电机组件(6)连接于所述偏心轮机构(7)的一端，所述偏心轮机构(7)的另一端连接于所述第二支撑机壳(8)的侧面；所述第二支撑机壳(8)设置于所述第一支撑机壳(5)的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳(5)，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

8.根据权利要求7所述的头部主动跟随机器人，其特征在于，所述第二电机组件(6)包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳(5)上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳(8)以带动所述第二支撑机壳(8)沿竖直方向旋转做点头运动。