CN108818525A - 一种机器人面部结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种机器人面部结构及机器人，包括支撑架和嘴部仿真机构，所述支撑架包括底板与后支撑架，底板与后支撑架固定连接；嘴部仿真机构包括上颚部、下颚部、嘴部驱动舵机与嘴部连接臂，上颚部固定设置在所述底板上，所述下颚部的内侧固定设置有摆动板，摆动板的顶部设置有水平插轴，所述底板上设置有斜槽，所述水平插轴活动设置在所述斜槽内，所述嘴部驱动舵机固定设置在后支撑架上，所述嘴部连接臂的一端与摆动板的中部铰接，嘴部连接臂的另一端与所述嘴部驱动舵机的舵机摆杆铰接。本发明的嘴部仿真机构能够精确的模拟人的张嘴以及闭嘴的动作，仿真效果高，能够满足更高的要求，而且整个结构原理简单、易于实现，大大的降低了故障率。

Description

一种机器人面部结构及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种机器人面部结构及机器人。

背景技术

仿生机器人是能够模仿生物、从事生物特点工作的机器人，仿生机器人可以为人类提供很多便利服务，因此，仿生机器人越来越得到人们的重视，具有很好的发展前景。

为了使仿生机器人更逼真地模拟生物的特点，仿生机器人的通常设置有头部结构，这样能够方便地模拟生物的眨眼、张嘴、转头、低头等动作，而现有的仿生机器人的张嘴动作大多为单纯的开闭动作，用于实现张嘴动作的嘴部仿真机构，一般包括上颚部与下颚部，上下颚部之间通过转轴连接，通过驱动机构促使上下颚部完成开闭嘴的动作，然而对于人类的嘴部结构来说，由于嘴部骨骼的结构特殊性，下颚部相对于上颚部在打开的时候，并不是单纯的围绕固定的转轴进行转动的运动，因而，对于仿生度要求较高的机器人来说，这种简单的结构便无法精确的模拟人的张嘴以及闭嘴的动作，仿真效果有待提高。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种机器人面部结构及机器人，从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种机器人面部结构，包括支撑架和嘴部仿真机构，所述支撑架包括底板与后支撑架，底板与后支撑架固定连接；

所述嘴部仿真机构包括上颚部、下颚部、嘴部驱动舵机与嘴部连接臂，所述上颚部固定设置在所述底板上，所述下颚部的内侧固定设置有摆动板，摆动板的顶部设置有水平插轴，所述底板上设置有斜槽，所述水平插轴活动设置在所述斜槽内，所述嘴部驱动舵机固定设置在后支撑架上，所述嘴部连接臂的一端与摆动板的中部铰接，嘴部连接臂的另一端与所述嘴部驱动舵机的舵机摆杆铰接；

所述水平插轴与底板或者后支撑架之间设置有复位件；

所述底板上还设置有抵靠件，抵靠件相对于摆动板设置在远离所述下颚部的一侧，在所述下颚部位于上死点位置时，水平插轴位于斜槽内的上部，并且摆动板与抵靠件之间设置有间隙，在进行张嘴动作的过程中，摆动板初始围绕水平插轴进行转动，在一定转动角度之后，摆动板与抵靠件接触，进而促使水平插轴在斜槽内滑动，完成下颚部的变轨迹运动。

进一步，所述机器人面部结构还包括舌头仿真机构，所述舌头仿真机构包括舌头伸缩机构、舌头驱动舵机、舌头连接臂组件；

所述舌头连接臂组件包括舌头连接臂与舌头触发臂，所述舌头触发臂的中部与所述后支撑架铰接，所述舌头连接臂的一端与舌头驱动舵机的舵机摆杆铰接，舌头连接臂的另一端与舌头触发臂的远离所述舌头伸缩机构的一端铰接，舌头触发臂的靠近所述舌头伸缩机构的一端为触发端；

所述舌头伸缩机构设置在所述下颚部或者摆动板上，所述舌头驱动舵机固定设置在所述后支撑架上，舌头驱动舵机通过舵机摆杆与舌头连接臂组件连接，用以触发舌头伸缩机构的伸缩动作。

进一步，所述舌头伸缩机构包括舌头支撑套与设置在舌头支撑套内的伸缩结构，所述舌头支撑套固定设置在所述下颚部或者摆动板上，所述伸缩结构为菱形伸缩架，菱形伸缩架的中部通过第一竖轴与舌头支撑套连接，菱形伸缩架在远离所述下颚部的一端设置有第二竖轴，菱形伸缩架的另一端设置有活动连接块，所述舌头支撑套上通过第三竖轴可水平转动的设置有拨杆，拨杆的一端配合所述第二竖轴设置有长槽孔，拨杆的另一端为配合所述触发端设置的拨动端；

所述舌头支撑套的前端枢转连接有翘舌部,所述活动连接块的前端设置有用于驱动所述翘舌部转动的铲部。

进一步，所述舌头伸缩机构包括舌头支撑套与设置在舌头支撑套内的伸缩结构，所述舌头支撑套固定设置在所述下颚部或者摆动板上，所述伸缩结构为菱形伸缩架，菱形伸缩架的中部通过第一竖轴与舌头支撑套连接，菱形伸缩架在远离所述下颚部的一端设置有第二竖轴，菱形伸缩架的另一端设置有活动连接块，所述舌头支撑套上通过第三竖轴可水平转动的设置有拨杆，拨杆的一端配合所述第二竖轴设置有长槽孔，拨杆的另一端为配合所述触发端设置的拨动端；

所述活动连接块的前端铰接有翘舌部，所述翘舌部上设置有接触部，所述舌头支撑套上配合所述接触部设置有铲部。

进一步，所述机器人面部结构还包括眼球仿真机构，所述眼球仿真机构包括眼球部、第一眼球左右活动连接臂、第二眼球左右活动连接臂、第三眼球左右活动连接臂、眼球左右活动驱动舵机以及安装板；

所述支撑架包括顶板、中板、中连接杆以及侧连接杆，所述中板固定设置在后支撑架的顶部，顶板通过中连接杆以及侧连接杆与所述中板固定连接，所述侧连接杆对称设置有两个；

所述安装板设置在中连接杆和侧连接杆上，所述眼球左右活动驱动舵机固定设置在安装板上，所述眼球部对称设置有两个，眼球部通过竖直轴与安装板转动连接，竖直轴穿过眼球部的球心，眼球部与所述第一眼球左右活动连接臂固定连接，两侧的第一眼球左右活动连接臂分别与所述第二眼球左右活动连接臂的两端铰接，所述第三眼球左右活动连接臂的一端与所述眼球左右活动驱动舵机的舵机摆杆铰接，第三眼球左右活动连接臂的另一端与所述第二眼球左右活动连接臂的中部铰接。

进一步，所述眼球仿真机构还包括用于实现所述眼球部上下活动的眼球上下活动驱动机构，所述眼球上下活动驱动机构包括眼球上下活动驱动舵机、第一眼球上下活动连接臂、第二眼球上下活动连接臂，所述眼球上下活动舵机固定设置在所述顶板上，所述第一眼球上下活动连接臂的顶端与所述眼球上下活动驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一眼球上下活动连接臂的底端与所述第二眼球上下活动连接臂的顶端铰接，第二眼球上下活动连接臂的底端与所述安装板的远离所述眼球部的一侧固定连接；

所述中连接杆与侧连接杆上分别同轴设置有第一水平转轴与第二水平转轴，所述安装板在靠近所述眼球部的一侧分别配合所述第一水平转轴与第二水平转轴设置有第一转动套接部与第二转动套接部，所述第一水平转轴、第二水平转轴穿过所述眼球部的球心。

进一步，所述机器人面部结构还包括眼皮仿真机构，眼皮仿真机构包括上眼皮仿真机构与下眼皮仿真机构；

所述上眼皮仿真机构包括上眼皮部、第一上眼皮连接臂、第二上眼皮连接臂、第三上眼皮连接臂与上眼皮驱动舵机，所述上眼皮部包覆设置在所述眼球部的上部，两侧的上眼皮部通过上眼皮同步杆固定连接，所述上眼皮部的两侧设置有上眼皮套装部，两侧的上眼皮套装部分别可转动的套接在所述第一水平转轴与第二水平转轴上；

所述上眼皮驱动舵机固定设置在所述顶板上，所述第二上眼皮连接臂的中部铰接在所述顶板上，所述第一上眼皮连接臂的一端与上眼皮驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一上眼皮连接臂的另一端与所述第二上眼皮连接臂的一端铰接，第二上眼皮连接臂的另一端与第三上眼皮连接臂的顶端铰接，所述上眼皮同步杆或者上眼皮套装部上固定设置有上眼皮拨杆，所述第三上眼皮连接臂的底端与上眼皮拨杆铰接；

所述下眼皮仿真机构包括下眼皮部、下眼皮连接臂与下眼皮驱动舵机，所述下眼皮部包覆设置在所述眼球部的下部，两侧的下眼皮部通过下眼皮同步杆固定连接，所述下眼皮部的两侧设置有下眼皮套装部，两侧的下眼皮套装部分别可转动的套接在所述第一水平转轴与第二水平转轴上；

所述下眼皮驱动舵机固定设置在所述中板上，所述下眼皮同步杆或者下眼皮套装部上固定设置有下眼皮拨杆，所述下眼皮连接臂的一端与所述下眼皮拨杆铰接，下眼皮连接臂的另一端与所述下眼皮驱动舵机的舵机摆杆铰接。

进一步，所述机器人面部结构还包括眼眉仿真机构，所述眼眉仿真机构包括眉部、第一眼眉连接臂、第二眼眉连接臂、第三眼眉连接臂与眼眉驱动舵机；

所述眉部上设置有向内侧进行延伸的眉部拨杆，眉部拨杆的端部与所述中连接杆铰接；

所述眼眉驱动舵机固定设置在所述顶板上，所述第二眼眉连接臂的中部铰接在所述顶板上，所述第一眼眉连接臂的一端与眼眉驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一眼眉连接臂的另一端与所述第二眼眉连接臂的一端铰接，第二眼眉连接臂的另一端与第三眼眉连接臂的顶端铰接，所述第三眼眉连接臂的底端与所述眉部拨杆的中部铰接。

进一步，所述机器人面部结构还包括头部活动机构，头部活动机构用来实现抬头、低头以及转头动作，头部活动机构包括肩部支撑架、抬头低头驱动舵机、抬头低头转动块、转头驱动舵机以及转头连接臂，其中抬头低头转动块通过水平转轴转动设置在肩部支撑架上，抬头低头驱动舵机固定设置在肩部支撑架上，抬头低头转动块上设置有抬头低头驱动齿轮，抬头低头驱动齿轮与抬头低头驱动舵机上的舵机输出齿轮啮合，通过抬头低头驱动舵机驱动抬头低头转动块进行转动；所述中板上固定设置有安装架板，转头驱动舵机通过安装架板进行固定，转头连接臂的底端与所述抬头低头转动块固定连接，转头连接臂的顶端依次穿过后支撑架、中板，转头连接臂的顶端设置有转头驱动齿轮，转头连接臂与后支撑架、中板均为可以相对转动的连接方式，转头驱动舵机的舵机齿轮与转动驱动齿轮进行啮合，通过转头驱动舵机实现转头连接臂相对于后支撑架、中板的转动。

一种机器人，包括上述的机器人面部结构。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的嘴部仿真机构能够精确的模拟人的张嘴以及闭嘴的动作，仿真效果高，能够满足更高的要求，而且整个结构原理简单、易于实现，大大的降低了故障率。

附图说明

图1为本发明实施例立体结构示意图一；

图2为本发明实施例立体结构示意图二；

图3为本发明实施例立体结构示意图三；

图4为本发明实施例支撑架立体结构示意图一；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为本发明实施例支撑架立体结构示意图二；

图7为本发明实施例嘴部仿真机构、底板与后支撑架的立体结构示意图；

图8为图7的平面视图；

图9为图7的另一侧视角的立体结构示意图；

图10为本发明实施例嘴部仿真机构与舌头仿真机构的立体结构示意图(不显示上颚部、局部摆动板剖视)；

图11为本发明实施例舌头仿真机构的立体结构示意图；

图12为本发明实施例舌头伸缩机构的立体结构示意图；

图13为本发明舌头仿真机构第二种实施例的立体结构示意图；

图14为图13中的翘舌部的剖视图；

图15为本发明实施例眼球仿真机构与支撑架的立体结构示意图；

图16为图15中B处的局部放大图；

图17为图15的另一视角的立体结构示意图；

图18为本发明实施例眼球仿真机构的立体结构示意图；

图19为图18的另一视角立体结构示意图；

图20为本发明实施例眼球仿真机构、眼皮仿真机构立体结构示意图；

图21为本发明实施例眼皮仿真机构立体结构示意图；

图22为图21中C处的局部放大图；

图23为图21另一视角的立体结构示意图；

图24为本发明实施例眼眉仿真机构与支撑架的立体结构示意图；

图25为本发明实施例眼眉仿真机构的立体结构示意图；

图26为本发明实施例头部活动机构的立体结构示意图一；

图27为本发明实施例头部活动机构的立体结构示意图二；

图28为本发明实施例头部活动机构的立体结构示意图三(不显示部分肩部支撑架)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-28所示，一种机器人面部结构，包括支撑架100和嘴部仿真机构200，支撑架100包括底板101与后支撑架102，底板101与后支撑架102固定连接，底板101通过螺钉固定在后支撑架102的前侧上部，支撑架100还包括顶板103、中板104、中连接杆105以及侧连接杆106，中板104固定设置在后支撑架102的顶部，顶板103通过中连接杆105以及侧连接杆106与中板104固定连接，侧连接杆106对称设置有两个。

如图7-10所示，嘴部仿真机构200包括上颚部201、下颚部202、嘴部驱动舵机203与嘴部连接臂204，上颚部201固定设置在底板101上，下颚部202的内侧固定设置有摆动板205，摆动板205的顶部设置有水平插轴2051，优选的，摆动板205设置有两处，两处摆动板205关于下颚部202对称设置，上述水平插轴2051将两侧的摆动板205的顶部进行连接，底板101上设置有斜槽1011，斜槽1011在远离上述上颚部201的方向上呈现向上倾斜的状态，水平插轴2051活动设置在斜槽1011内，水平插轴2051可以在斜槽1011内滑动以及转动，以便于完成仿生的开闭嘴动作，嘴部驱动舵机203固定设置在后支撑架102上，嘴部连接臂204的一端与摆动板205的中部铰接，嘴部连接臂204的另一端与嘴部驱动舵机203的舵机摆杆铰接；水平插轴2051与底板101或者后支撑架102之间设置有复位件，在本实施例中，复位件为拉簧(未示出)，后支撑架102上设置有拉簧固定端1021，拉簧的一端与固定端1021连接，拉簧的另一端与水平插轴2051连接；底板101上还设置有抵靠件206，在本实施例中，抵靠件206为螺纹件，底板101上配合螺纹件设置有螺纹孔，螺纹件的设置方向与上述水平插轴2051相垂直，通过调整抵靠件206与摆动板205的相对位置，来调整摆动板205的摆动轨迹，进而调整下颚部202的运动轨迹，尽量的与真实的骨骼运动状态相吻合，抵靠件206相对于摆动板205设置在远离下颚部202的一侧，在下颚部202位于上死点位置时(即处于闭嘴状态)，水平插轴2051位于斜槽1011内的上部，斜槽1011内的下部还设置有可供水平插轴2051进行活动的空间，并且摆动板205与抵靠件206之间设置有间隙，在进行张嘴动作的过程中，摆动板205围绕水平插轴2051进行转动，在一定转动角度之后，摆动板205与抵靠件206接触，进而促使水平插轴2051在斜槽1011内滑动，完成下颚部202的变轨迹运动。

嘴部仿真机构张嘴动作的原理为：

第一阶段:嘴部驱动舵机203通过舵机摆杆的摆动，驱动嘴部连接臂204带动摆动板205绕着水平插轴2051进行转动，进行使得下颚部202相对于上颚部201围绕着水平插轴2051进行转动，嘴部开始张开，在此阶段，水平插轴2051在斜槽1011中只进行原位置的转动，而没有滑动；

第二阶段：摆动板205继续转动，随后摆动板205与抵靠件206接触，在抵靠件206的限制下，摆动板205以其与抵靠件206的接触点为支撑点，做出相对的转动，进而使得水平插轴2051在斜槽1011内滑动，在此阶段，水平插轴2051在斜槽1011中同时进行转动与滑动动作(在斜槽1011中由上至下滑动)，而此阶段，下颚部202相对于上颚部201也不再是简单的绕定轴进行圆弧形转动的动作了，而是成为了变轨迹运动。

在整个张嘴的动作中，拉簧均处于拉伸状态。

闭嘴的时候进行相反的动作即可，在复位件的配合作用下进行复位。

所以，本实施例中的嘴部仿真机构能够精确的模拟人的张嘴以及闭嘴的动作，仿真效果高，能够满足更高的要求，而且整个结构原理简单、易于实现，大大的降低了故障率。

如图10-14所示，机器人面部结构还包括舌头仿真机构300，舌头仿真机构300包括舌头伸缩机构、舌头驱动舵机301、舌头连接臂组件以及回位装置，回位装置用以将舌头伸缩机构进行回位；

舌头伸缩机构设置在下颚部202或者摆动板205上，舌头驱动舵机301固定设置在后支撑架102上，舌头驱动舵机301通过舵机摆杆与舌头连接臂组件连接，用以触发舌头伸缩机构的伸缩动作。

舌头连接臂组件包括舌头连接臂305与舌头触发臂306，舌头触发臂306的中部与后支撑架102铰接，舌头连接臂305的一端与舌头驱动舵机301的舵机摆杆铰接，舌头连接臂305的另一端与舌头触发臂306的远离舌头伸缩机构的一端铰接，舌头触发臂306的靠近舌头伸缩机构的一端为触发端3061。

舌头伸缩机构包括舌头支撑套302与设置在舌头支撑套302内的伸缩结构，舌头支撑套302固定设置在下颚部202或者摆动板205上，伸缩结构为菱形伸缩架303，菱形伸缩架303为常见的伸缩结构，其由若干呈X形连续布置的连接片以及若干转轴组成，菱形伸缩架303的中部通过第一竖轴3031与舌头支撑套302连接，菱形伸缩架303在远离下颚部202的一端设置有第二竖轴3032，菱形伸缩架303的另一端设置有活动连接块3033，活动连接块3033滑动设置在舌头支撑套302中，舌头支撑套302上通过第三竖轴3034可水平转动的设置有拨杆304，拨杆304的一端配合第二竖轴3032设置有长槽孔3041，拨杆304的另一端为配合触发端3061设置的拨动端3042。

舌头仿真机构300还包括翘舌部307，关于翘舌部307的设置方式有两种实施例：

如图10-12所示，在第一种实施例中，舌头支撑套302的前端枢转连接有翘舌部307,活动连接块3033的前端设置有用于驱动翘舌部307转动的铲部3034。

如图13-14所示，在第二种实施例中，活动连接块3033的前端通过水平轴铰接有翘舌部307，翘舌部307可以在舌头支撑套302内滑动，翘舌部307上设置有接触部3071，舌头支撑套302上配合所述接触部设置有铲部3021。

第一种实施例中，舌头仿真机构300的工作原理为：通过舌头驱动舵机301的舵机摆杆驱动舌头连接臂305运动，进而驱动舌头触发臂306进行转动，舌头触发臂306的触发端3061与拨杆304的拨动端3042接触，并且推动拨杆304进行转动，通过第二竖轴3032与长槽孔3041的配合，使得菱形伸缩架303处于伸长的状态，活动连接块3033向着外侧移动，在实际使用的时候，舌头支撑套302、活动连接块3033以及翘舌部307的外侧均包覆设置有软质硅胶材料，来模拟舌头的真实材料，这样的话，活动连接块3033的向外移动便实现了伸舌头的动作，另外，在活动连接块3033向外移动的同时，铲部3034推动翘舌部307，使得翘舌部307呈现一个向上摆动的动作，实现抬舌头的动作。

第二种实施例中，舌头仿真机构300的工作原理为：通过舌头驱动舵机301的舵机摆杆驱动舌头连接臂305运动，进而驱动舌头触发臂306进行转动，舌头触发臂306的触发端3061与拨杆304的拨动端3042接触，并且推动拨杆304进行转动，通过第二竖轴3032与长槽孔3041的配合，使得菱形伸缩架303处于伸长的状态，活动连接块3033向着外侧移动，在实际使用的时候，舌头支撑套302、活动连接块3033以及翘舌部307的外侧均包覆设置有软质硅胶材料，来模拟舌头的真实材料，这样的话，活动连接块3033便推动翘舌部307向外移动，实现了伸舌头的动作，在接触部3071与铲部3021接触之前，翘舌部307均处于沿着舌头支撑套302做直线运动，也就是伸舌头的动作，在翘舌部307继续移动之后，同时，接触部3071与铲部3021配合，铲部3021为坡形，在二者的配合下，得翘舌部307呈现一个向上摆动的动作，实现抬舌头的动作，此种方式能够连贯的实现伸缩舌头以及翘舌头的动作，可靠性强。

在上述两个实施例中，回位装置可以使得菱形伸缩架303能够回到收缩的状态，回位装置可以为扭矩弹簧308，使其在没有舌头触发臂306的作用下，进行自动的回位。

如图15-20所示，机器人面部结构还包括眼球仿真机构400，眼球仿真机构包括眼球部401、第一眼球左右活动连接臂402、第二眼球左右活动连接臂403、第三眼球左右活动连接臂404、眼球左右活动驱动舵机405以及安装板406；

安装板406设置在中连接杆105和侧连接杆106上，眼球左右活动驱动舵机405固定设置在安装板406上，眼球部401对称设置有两个，眼球部401通过竖直轴407与安装板406转动连接，竖直轴407穿过眼球部401的球心，眼球部401与第一眼球左右活动连接臂402固定连接，在本实施例中，眼球部401为半球体，其包括位于外侧的半球面以及位于内侧的平端面，第一眼球左右活动连接臂402与眼球部401的平端面垂直固定连接，两侧的第一眼球左右活动连接臂402分别与第二眼球左右活动连接臂403的两端铰接，第三眼球左右活动连接臂404的一端与眼球左右活动驱动舵机405的舵机摆杆铰接，第三眼球左右活动连接臂404的另一端与第二眼球左右活动连接臂403的中部铰接。

眼球仿真机构400实现眼球部401左右活动的原理为：眼球左右活动驱动舵机405的舵机摆杆驱动第三眼球左右活动连接臂404左右移动，第三眼球左右活动连接臂404驱动第二眼球左右活动连接臂403左右移动，第二眼球左右活动连接臂403通过第一眼球左右活动连接臂402同步的驱动两侧的眼球部401绕着各自的竖直轴407进行左右的转动，即实现眼球的左右活动。

眼球仿真机构400还包括用于实现眼球部401上下活动的眼球上下活动驱动机构，眼球上下活动驱动机构包括眼球上下活动驱动舵机408、第一眼球上下活动连接臂409、第二眼球上下活动连接臂410，眼球上下活动舵机408固定设置在顶板103上，第一眼球上下活动连接臂409的顶端与眼球上下活动驱动舵机408的舵机摆杆铰接，第一眼球上下活动连接臂409的底端与第二眼球上下活动连接臂410的顶端铰接，第二眼球上下活动连接臂410的底端与安装板406的远离眼球部401的一侧固定连接；中连接杆105与侧连接杆106上分别同轴设置有第一水平转轴1051与第二水平转轴1061，安装板406在靠近眼球部401的一侧分别配合第一水平转轴1051与第二水平转轴1061设置有第一转动套接部411与第二转动套接部412，第一水平转轴1051、第二水平转轴1061穿过眼球部401的球心。

眼球仿真机构400实现眼球部401上下活动的原理为：眼球上下活动驱动舵机408的舵机摆杆通过第一眼球上下活动连接臂409与第二眼球上下活动连接臂410驱动安装板406绕着一水平转轴1051与第二水平转轴1061进行上下的转动，由于第一水平转轴1051、第二水平转轴1061是穿过眼球部401的球心的，所以在安装板406上下转动的过程中，眼球部401能够实现上下的活动，而且位置眼球部401的球心位置不会变，保持在稳定的状态，由于用于实现眼球部401左右活动的相关部件均是安装在安装板406上，所以眼球部401的左右活动与上下活动是互不干涉的、可以同时实现。

如图20-23所示，机器人面部结构还包括眼皮仿真机构，眼皮仿真机构包括上眼皮仿真机构600与下眼皮仿真机构700；

上眼皮仿真机构600包括上眼皮部601、第一上眼皮连接臂602、第二上眼皮连接臂603、第三上眼皮连接臂604与上眼皮驱动舵机605，上眼皮部601包覆设置在眼球部401的上部，两侧的上眼皮部601通过上眼皮同步杆6011固定连接，上眼皮部601的两侧设置有上眼皮套装部6012，两侧的上眼皮套装部6012分别可转动的套接在第一水平转轴1051与第二水平转轴1061上；

上眼皮驱动舵机605固定设置在顶板103上，第二上眼皮连接臂603的中部铰接在顶板103上，第一上眼皮连接臂602的一端与上眼皮驱动舵机605的舵机摆杆铰接，第一上眼皮连接臂602的另一端与第二上眼皮连接臂603的一端铰接，第二上眼皮连接臂603的另一端与第三上眼皮连接臂604的顶端铰接，上眼皮同步杆6011或者上眼皮套装部6012上固定设置有上眼皮拨杆6013，第三上眼皮连接臂604的底端与上眼皮拨杆6013铰接，在本实施例中，第二眼皮连接臂603为L形，第一上眼皮连接臂602在整个工作的状态中始终与顶板103相平行(与水平面平行)，而第三上眼皮连接臂604呈上下方向设置，如此设置，提高了空间的利用率。

上眼皮仿真机构600的工作原理为：通过上眼皮驱动舵机605的舵机摆杆，依次的驱动第一上眼皮连接臂602、第二上眼皮连接臂603、第一上眼皮连接臂604，最后通过上眼皮拨杆6013驱动两侧的上眼皮部601绕着第一水平转轴1051与第二水平转轴1061上进行转动，完成上眼皮部601的上下活动过程。

下眼皮仿真机构700包括下眼皮部701、下眼皮连接臂702与下眼皮驱动舵机703，下眼皮部701包覆设置在眼球部401的下部，两侧的下眼皮部701通过下眼皮同步杆7011固定连接，下眼皮部701的两侧设置有下眼皮套装部7012，两侧的下眼皮套装部7012分别可转动的套接在第一水平转轴1051与第二水平转轴1061上；

下眼皮驱动舵机703固定设置在中板104上，下眼皮同步杆7011或者下眼皮套装部7012上固定设置有下眼皮拨杆7013，下眼皮连接臂702的一端与下眼皮拨杆7013铰接，下眼皮连接臂702的另一端与下眼皮驱动舵机703的舵机摆杆铰接。

下眼皮仿真机构700的工作原理为：通过下眼皮驱动舵机703驱动下眼皮连接臂702活动，进而通过驱动下眼皮拨杆7013驱动两侧的下眼皮部701绕着第一水平转轴1051与第二水平转轴1061上进行转动，完成上眼皮部701的上下活动过程。

通过上眼皮仿真机构600与下眼皮仿真机构700的协调作用，可以完成睁眼以及闭眼的动作。

如图24-25所示，机器人面部结构还包括眼眉仿真机构800，眼眉仿真机构800包括眉部801、第一眼眉连接臂802、第二眼眉连接臂803、第三眼眉连接臂804与眼眉驱动舵机805；眉部801上设置有向内侧进行延伸的眉部拨杆8011，眉部拨杆8011的端部与中连接杆105铰接；眼眉驱动舵机805固定设置在顶板103上，第二眼眉连接臂803的中部铰接在顶板103上，第一眼眉连接臂802的一端与眼眉驱动舵机805的舵机摆杆铰接，第一眼眉连接臂802的另一端与第二眼眉连接臂803的一端铰接，第二眼眉连接臂803的另一端与第三眼眉连接臂804的顶端铰接，第三眼眉连接臂804的底端与眉部拨杆8011的中部铰接，在本实施例中，第一眼眉连接臂802在工作的过程中始终与顶板103平行(与水平面平行)，第二眼眉连接臂803为L形，第三眼眉连接臂804沿上下方向设置，如此设置，提高了空间的利用率。

眼眉仿真机构800的工作原理为：通过眼眉驱动舵机805的舵机摆杆，依次的驱动第一眼眉连接臂802、第二眼眉连接臂803、第三眼眉连接臂804，最后第三眼眉连接臂804驱动眉部拨杆8011带动眉部801进行上下的移动，眉部801上设置有若干安装孔，安装孔内设置有连接件8012，在实际的使用过程中，通过连接件8012连接眉部801以及覆盖在眉部801的面部硅胶，进而带动面部硅胶移动，用来模拟皱眉等动作，可以通过不同位置的连接件8012连接来实现面部硅胶局部预紧力的施加，使得局部出现一定的褶皱效果，更加生动的模拟眼眉处的状态。

如图26-28所示，机器人面部结构还头部活动机构900，头部活动机构用来实现抬头、低头以及转头动作，在本实施例中，头部活动机构900包括肩部支撑架901、抬头低头驱动舵机902、抬头低头转动块903、转头驱动舵机904以及转头连接臂905，其中抬头低头转动块903通过水平转轴转动设置在肩部支撑架901上，抬头低头驱动舵机902固定设置在肩部支撑架901上，抬头低头转动块903上设置有抬头低头驱动齿轮9031，抬头低头驱动齿轮9031与抬头低头驱动舵机902上的舵机输出齿轮啮合，通过抬头低头驱动舵机902驱动抬头低头转动块903进行转动；上述中板104上固定设置有安装架板107，转头驱动舵机904通过安装架板107进行固定，转头连接臂905的底端与上述抬头低头转动块903固定连接，转头连接臂905的顶端依次穿过后支撑架102、中板104，转头连接臂905的顶端设置有转头驱动齿轮9051，转头连接臂905与后支撑架102、中板104均为可以相对转动的连接方式，转头驱动舵机904的舵机齿轮与转动驱动齿轮9051进行啮合，通过转头驱动舵机904实现转头连接臂905相对于后支撑架102、中板104的转动。

头部活动机构900的抬头、低头原理为：通过抬头低头驱动舵机902的舵机齿轮驱动抬头低头转动块903转动，进行带动转头连接臂905的转动，此时转头连接臂905与后支撑架102、中板104没有相对的运动，所以后支撑架102、中板104也进行转动，进而带动整个的头部完成抬头、低头的动作。

头部活动机构900的转头原理为：通过转头驱动舵机904的舵机齿轮驱动转头连接臂905相对于后支撑架102、中板104，由于转头连接臂905的底端与抬头低头转动块903固定连接，所以可以实现支撑架100相对于肩部支撑架901的水平转动，即实现了头部的转头动作。

一种机器人，包括上述的机器人面部结构，该机器人还可以设置有身体部分以组成一个完成的仿生人机器人，身体部分可以实现抬胳膊动作、弯腰动作等，关于抬胳膊动作、弯腰动作的具体结构在相关文件中均由记载，属于现有技术，在此不再赘述。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种机器人面部结构，其特征在于：包括支撑架和嘴部仿真机构，所述支撑架包括底板与后支撑架，底板与后支撑架固定连接；

所述嘴部仿真机构包括上颚部、下颚部、嘴部驱动舵机与嘴部连接臂，所述上颚部固定设置在所述底板上，所述下颚部的内侧固定设置有摆动板，摆动板的顶部设置有水平插轴，所述底板上设置有斜槽，所述水平插轴活动设置在所述斜槽内，所述嘴部驱动舵机固定设置在后支撑架上，所述嘴部连接臂的一端与摆动板的中部铰接，嘴部连接臂的另一端与所述嘴部驱动舵机的舵机摆杆铰接；

所述水平插轴与底板或者后支撑架之间设置有复位件；

所述底板上还设置有抵靠件，抵靠件相对于摆动板设置在远离所述下颚部的一侧，在所述下颚部位于上死点位置时，水平插轴位于斜槽内的上部，并且摆动板与抵靠件之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述机器人面部结构还包括舌头仿真机构，所述舌头仿真机构包括舌头伸缩机构、舌头驱动舵机、舌头连接臂组件以及回位装置；

所述舌头连接臂组件包括舌头连接臂与舌头触发臂，所述舌头触发臂的中部与所述后支撑架铰接，所述舌头连接臂的一端与舌头驱动舵机的舵机摆杆铰接，舌头连接臂的另一端与舌头触发臂的远离所述舌头伸缩机构的一端铰接，舌头触发臂的靠近所述舌头伸缩机构的一端为触发端；

所述舌头伸缩机构设置在所述下颚部或者摆动板上，所述舌头驱动舵机固定设置在所述后支撑架上，舌头驱动舵机通过舵机摆杆与舌头连接臂组件连接，用以触发舌头伸缩机构的伸缩动作。

3.根据权利要求2所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述舌头伸缩机构包括舌头支撑套与设置在舌头支撑套内的伸缩结构，所述舌头支撑套固定设置在所述下颚部或者摆动板上，所述伸缩结构为菱形伸缩架，菱形伸缩架的中部通过第一竖轴与舌头支撑套连接，菱形伸缩架在远离所述下颚部的一端设置有第二竖轴，菱形伸缩架的另一端设置有活动连接块，所述舌头支撑套上通过第三竖轴可水平转动的设置有拨杆，拨杆的一端配合所述第二竖轴设置有长槽孔，拨杆的另一端为配合所述触发端设置的拨动端；

所述舌头支撑套的前端枢转连接有翘舌部,所述活动连接块的前端设置有用于驱动所述翘舌部转动的铲部。

4.根据权利要求2所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述舌头伸缩机构包括舌头支撑套与设置在舌头支撑套内的伸缩结构，所述舌头支撑套固定设置在所述下颚部或者摆动板上，所述伸缩结构为菱形伸缩架，菱形伸缩架的中部通过第一竖轴与舌头支撑套连接，菱形伸缩架在远离所述下颚部的一端设置有第二竖轴，菱形伸缩架的另一端设置有活动连接块，所述舌头支撑套上通过第三竖轴可水平转动的设置有拨杆，拨杆的一端配合所述第二竖轴设置有长槽孔，拨杆的另一端为配合所述触发端设置的拨动端；

所述活动连接块的前端铰接有翘舌部，所述翘舌部上设置有接触部，所述舌头支撑套上配合所述接触部设置有铲部。

5.根据权利要求1所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述机器人面部结构还包括眼球仿真机构，所述眼球仿真机构包括眼球部、第一眼球左右活动连接臂、第二眼球左右活动连接臂、第三眼球左右活动连接臂、眼球左右活动驱动舵机以及安装板；

所述支撑架包括顶板、中板、中连接杆以及侧连接杆，所述中板固定设置在后支撑架的顶部，顶板通过中连接杆以及侧连接杆与所述中板固定连接，所述侧连接杆对称设置有两个；

所述安装板设置在中连接杆和侧连接杆上，所述眼球左右活动驱动舵机固定设置在安装板上，所述眼球部对称设置有两个，眼球部通过竖直轴与安装板转动连接，竖直轴穿过眼球部的球心，眼球部与所述第一眼球左右活动连接臂固定连接，两侧的第一眼球左右活动连接臂分别与所述第二眼球左右活动连接臂的两端铰接，所述第三眼球左右活动连接臂的一端与所述眼球左右活动驱动舵机的舵机摆杆铰接，第三眼球左右活动连接臂的另一端与所述第二眼球左右活动连接臂的中部铰接。

6.根据权利要求5所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述眼球仿真机构还包括用于实现所述眼球部上下活动的眼球上下活动驱动机构，所述眼球上下活动驱动机构包括眼球上下活动驱动舵机、第一眼球上下活动连接臂、第二眼球上下活动连接臂，所述眼球上下活动舵机固定设置在所述顶板上，所述第一眼球上下活动连接臂的顶端与所述眼球上下活动驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一眼球上下活动连接臂的底端与所述第二眼球上下活动连接臂的顶端铰接，第二眼球上下活动连接臂的底端与所述安装板的远离所述眼球部的一侧固定连接；

所述中连接杆与侧连接杆上分别同轴设置有第一水平转轴与第二水平转轴，所述安装板在靠近所述眼球部的一侧分别配合所述第一水平转轴与第二水平转轴设置有第一转动套接部与第二转动套接部，所述第一水平转轴、第二水平转轴穿过所述眼球部的球心。

7.根据权利要求6所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述机器人面部结构还包括眼皮仿真机构，眼皮仿真机构包括上眼皮仿真机构与下眼皮仿真机构；

所述上眼皮仿真机构包括上眼皮部、第一上眼皮连接臂、第二上眼皮连接臂、第三上眼皮连接臂与上眼皮驱动舵机，所述上眼皮部包覆设置在所述眼球部的上部，两侧的上眼皮部通过上眼皮同步杆固定连接，所述上眼皮部的两侧设置有上眼皮套装部，两侧的上眼皮套装部分别可转动的套接在所述第一水平转轴与第二水平转轴上；

所述上眼皮驱动舵机固定设置在所述顶板上，所述第二上眼皮连接臂的中部铰接在所述顶板上，所述第一上眼皮连接臂的一端与上眼皮驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一上眼皮连接臂的另一端与所述第二上眼皮连接臂的一端铰接，第二上眼皮连接臂的另一端与第三上眼皮连接臂的顶端铰接，所述上眼皮同步杆或者上眼皮套装部上固定设置有上眼皮拨杆，所述第三上眼皮连接臂的底端与上眼皮拨杆铰接；

所述下眼皮仿真机构包括下眼皮部、下眼皮连接臂与下眼皮驱动舵机，所述下眼皮部包覆设置在所述眼球部的下部，两侧的下眼皮部通过下眼皮同步杆固定连接，所述下眼皮部的两侧设置有下眼皮套装部，两侧的下眼皮套装部分别可转动的套接在所述第一水平转轴与第二水平转轴上；

所述下眼皮驱动舵机固定设置在所述中板上，所述下眼皮同步杆或者下眼皮套装部上固定设置有下眼皮拨杆，所述下眼皮连接臂的一端与所述下眼皮拨杆铰接，下眼皮连接臂的另一端与所述下眼皮驱动舵机的舵机摆杆铰接。

8.根据权利要求6所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述机器人面部结构还包括眼眉仿真机构，所述眼眉仿真机构包括眉部、第一眼眉连接臂、第二眼眉连接臂、第三眼眉连接臂与眼眉驱动舵机；

所述眉部上设置有向内侧进行延伸的眉部拨杆，眉部拨杆的端部与所述中连接杆铰接；

所述眼眉驱动舵机固定设置在所述顶板上，所述第二眼眉连接臂的中部铰接在所述顶板上，所述第一眼眉连接臂的一端与眼眉驱动舵机的舵机摆杆铰接，第一眼眉连接臂的另一端与所述第二眼眉连接臂的一端铰接，第二眼眉连接臂的另一端与第三眼眉连接臂的顶端铰接，所述第三眼眉连接臂的底端与所述眉部拨杆的中部铰接。

9.根据权利要求1所述的一种机器人面部结构，其特征在于：所述机器人面部结构还包括头部活动机构，头部活动机构用来实现抬头、低头以及转头动作，头部活动机构包括肩部支撑架、抬头低头驱动舵机、抬头低头转动块、转头驱动舵机以及转头连接臂，其中抬头低头转动块通过水平转轴转动设置在肩部支撑架上，抬头低头驱动舵机固定设置在肩部支撑架上，抬头低头转动块上设置有抬头低头驱动齿轮，抬头低头驱动齿轮与抬头低头驱动舵机上的舵机输出齿轮啮合，通过抬头低头驱动舵机驱动抬头低头转动块进行转动；所述中板上固定设置有安装架板，转头驱动舵机通过安装架板进行固定，转头连接臂的底端与所述抬头低头转动块固定连接，转头连接臂的顶端依次穿过后支撑架、中板，转头连接臂的顶端设置有转头驱动齿轮，转头连接臂与后支撑架、中板均为可以相对转动的连接方式，转头驱动舵机的舵机齿轮与转动驱动齿轮进行啮合，通过转头驱动舵机实现转头连接臂相对于后支撑架、中板的转动。

10.一种机器人，其特征在于：包括权利要求1-9中任意一项所述的机器人面部结构。