CN109202915A - 仿生机器人的头部结构和仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种仿生机器人的头部结构和仿生机器人，其中，头部结构包括支撑架和眉部仿真机构，眉部仿真机构包括：眉部；眉部驱动组件，设置在支撑架上；眉部连接臂组件，眉部连接臂组件的第一端与支撑架枢转连接，眉部设置在眉部连接臂组件的第二端，眉部驱动组件的驱动端与眉部连接臂组件或眉部连接以带动眉部摆动而实现眉部仿真机构的扬眉动作或皱眉动作。本发明解决了现有技术中的仿生机器人的头部结构无法实现扬眉和皱眉动作而造成仿生机器人模拟人的面部表情单一，仿真效果差的问题。

Description

仿生机器人的头部结构和仿生机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种仿生机器人的头部结构和仿生机器人。

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，例如，在西方国家，机械宠物十分流行，仿生麻雀机器人可以担任环境监测的任务，再例如，仿人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、张嘴等动作，而现有的仿生机器人的眉部通常固定设置在头部结构上，因此，现有的仿生机器人无法模拟人的扬眉和皱眉动作，从而造成现有的仿生机器人无法更逼真的模仿人高兴或愤怒时的面部表情，进而导致仿生机器人的表情单一，仿真效果差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种仿生机器人的头部结构和仿生机器人，以解决现有技术中的仿生机器人的头部结构无法实现扬眉和皱眉动作而造成仿生机器人模拟人的面部表情单一，仿真效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种仿生机器人的头部结构，包括支撑架和眉部仿真机构，眉部仿真机构包括：眉部；眉部驱动组件，设置在支撑架上；眉部连接臂组件，眉部连接臂组件的第一端与支撑架枢转连接，眉部设置在眉部连接臂组件的第二端，眉部驱动组件的驱动端与眉部连接臂组件或眉部连接以带动眉部摆动。

进一步地，眉部连接臂组件沿远离眉部的方向包括相连接的第一眉部连接臂和第二眉部连接臂，其中，第一眉部连接臂的远离眉部的一端沿第二眉部连接臂的长度方向可滑动地与第二眉部连接臂连接。

进一步地，眉部仿真机构还包括枢接轴，第二眉部连接臂通过枢接轴与支撑架连接，枢接轴的轴线方向与竖直方向呈夹角设置。

进一步地，支撑架包括顶板，眉部驱动组件包括：眉部驱动舵机，设置在顶板上；眉部驱动杆，眉部驱动杆的第一端与眉部驱动舵机的舵盘枢转连接，眉部驱动杆的第二端与第一眉部连接臂枢转连接。

进一步地，支撑架包括底板和设置在底板上的脸部支撑板，头部结构还包括脸部仿真机构，脸部仿真机构包括顺次连接的脸部驱动舵机、脸部连接臂和脸部，其中，脸部驱动舵机设置在脸部支撑板上，脸部连接臂与脸部驱动舵机的舵盘连接以带动脸部摆动而模拟人脸处肌肉的运动。

进一步地，眉部仿真机构和脸部仿真机构均为两个，支撑架具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个眉部仿真机构和两个脸部仿真机构均对称设置在纵向对称平面的两侧。

进一步地，支撑架包括底板和与底板连接的眼部支撑板，头部结构还包括眼部仿真机构，眼部仿真机构包括：眼球部，眼球部与眼部支撑板连接；眼皮部，眼皮部与眼部支撑板可枢转地连接，眼皮部在遮盖眼球部的闭合位置和露出眼球部的打开位置之间运动；眼皮部驱动组件，眼皮部驱动组件驱动眼皮部在闭合位置和打开位置之间运动而实现眼部仿真机构的眨眼动作。

进一步地，眼球部和眼皮部均为两个，支撑架具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个眼球部对称设置在纵向对称平面的两侧，两个眼皮部和两个眼球部一一对应设置。

进一步地，眼球部具有横向对称平面，眼皮部包括上眼皮和下眼皮，上眼皮和下眼皮对称设置在横向对称平面的两侧。

进一步地，支撑架还包括设置在底板上的第一电机支撑板，眼皮部驱动组件包括：眼皮部驱动舵机，设置在第一电机支撑板上；眼皮部驱动组件，包括过渡摇臂和两个眼皮部驱动杆，过渡摇臂的一端与眼皮部驱动舵机的舵盘枢转连接，两个眼皮部驱动杆的第一端均与过渡摇臂的远离眼皮部驱动舵机的一端连接，两个眼皮部驱动杆的第二端分别与上眼皮和下眼皮枢转连接。

进一步地，眼部仿真机构还包括支撑臂和万向节，支撑臂的第一端与眼部支撑板连接，支撑臂的第二端通过万向节与眼球部铰接。

进一步地，支撑架还包括顶板和两块中间筋板，顶板与底板相对设置，两块中间筋板设置在顶板和底板之间并相间隔地设置，眼部仿真机构还包括第一眼球部驱动组件，包括：第一眼球部驱动舵机，设置在底板上；第一眼球部驱动杆，第一眼球部驱动杆的第一端与第一眼球部驱动舵机的舵盘枢转连接；转杆组件，转杆组件可转动地设置在两块中间筋板之间，第一眼球部驱动杆的第二端与转杆组件铰接以带动转杆组件转动；第一眼球部从动杆，第一眼球部从动杆的第一端与转杆组件枢转连接，第一眼球部从动杆的第二端与眼球部的上端或下端铰接以带动眼球部绕支撑臂沿竖直方向转动。

进一步地，转杆组件包括：转杆，转杆可转动地支撑在两块中间筋板之间，且转杆的两端分别穿过两块中间筋板；主动摆杆，主动摆杆与转杆连接，第一眼球部驱动杆与主动摆杆铰接；从动摆杆，从动摆杆设置在转杆的端部，第一眼球部从动杆与从动摆杆枢转连接。

进一步地，主动摆杆设置在转杆的中间位置处，从动摆杆位于中间筋板的背离主动摆杆的一侧。

进一步地，主动摆杆和从动摆杆呈夹角设置。

进一步地，眼部仿真机构还包括第二眼球部驱动组件，包括：第二眼球部驱动舵机，设置在底板上；传动组件，第二眼球部驱动舵机通过传动组件与眼球部连接以带动眼球部绕支撑臂沿水平方向转动。

进一步地，传动组件包括：传动转杆，传动转杆的第一端与底板枢转连接，传动转杆的第二端形成驱动转盘，传动转杆的轴线与第二眼球部驱动舵机的舵盘的轴线平行；同步连杆，同步连杆的两端分别与第二眼球部驱动舵机的舵盘和驱动转盘枢转连接以实现二者同步转动；第二眼球部从动杆，第二眼球部从动杆的第一端与驱动转盘枢转连接，第二眼球部从动杆的第二端与眼球部铰接。

进一步地，支撑架包括底板，头部结构还包括嘴部仿真机构，嘴部仿真机构包括：上颚部，与底板固定连接；下颚部，可移动地设置在底板上，下颚部在远离上颚部的方向和朝向上颚部的方向运动以模拟人嘴部的张开和闭合；下颚部驱动组件，下颚部驱动组件与下颚部连接以驱动下颚部远离或朝向上颚部运动。

进一步地，下颚部可转动地与底板连接，下颚部驱动组件包括：下颚部驱动舵机，设置在底板上；下颚部连接臂，下颚部连接臂的第一端与下颚部驱动舵机的舵盘枢转连接，下颚部连接臂的第二端与下颚部连接。

进一步地，头部结构还包括面部骨架，面部骨架与支撑架连接并位于眉部仿真机构的外周侧，面部骨架上开设有多个避让孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种仿生机器人，包括上述的头部结构。

应用本发明的技术方案，通过在头部结构的支撑架上设置眉部仿真机构，眉部仿真机构包括眉部、眉部驱动组件和眉部连接臂组件，其中，眉部驱动组件设置在支撑架上，眉部连接臂组件的第一端与支撑架枢转连接，眉部设置在眉部连接臂组件的第二端，眉部驱动组件的驱动端与眉部连接臂组件或眉部连接以带动眉部摆动而实现眉部仿真机构的扬眉动作或皱眉动作。这样，眉部在眉部驱动组件的驱动作用下能够实现摆动，从而达到了逼真模拟人的眉部器官运动的效果，配合于头部结构的其他仿真器官部件，能够使头部结构更有效地模拟出人高兴或愤怒时的面部表情，增加了头部结构仿真表情的多样性，进而提高了仿生机器人的仿真效果。

此外，眉部驱动组件稳定安装在支撑架上，并通过眉部连接臂组件可靠地带动眉部运动，整个眉部仿真机构运动结构件少，保证了眉部运动的可靠性，使仿生机器人的头部结构能够顺利地完成扬眉动作或皱眉动作，因此，本发明的仿生机器人不仅提高了模拟人的面部表情的逼真性，而且具有很高的自动化程度，降低了对仿生机器人的操作复杂度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的一种仿生机器人的头部结构的主视示意图；

图2示出了图1中的省略了面部骨架的头部结构的结构示意图；

图3示出了图1中的带有眉部仿真机构的头部结构的局部结构示意图；

图4示出了图1中的头部结构的眼部支撑板和部分眼部仿真机构的结构示意图；

图5示出了图1中的带有支撑架、脸部仿真机构、眼部仿真机构和嘴部仿真机构的头部结构的局部结构示意图；

图6示出了图1中的带有支撑架、脸部仿真机构、眼部仿真机构和嘴部仿真机构的头部结构的另一个视角的局部结构示意图；

图7示出了图1中的带有支撑架、脸部仿真机构、眼部仿真机构和嘴部仿真机构的头部结构的另一个视角的局部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、支撑架；110、顶板；120、底板；130、眼部支撑板；140、第一电机支撑板；150、中间筋板；160、脸部支撑板；200、眉部仿真机构；210、眉部；220、眉部驱动组件；221、眉部驱动舵机；222、眉部驱动杆；230、眉部连接臂组件；231、第一眉部连接臂；232、第二眉部连接臂；240、枢接轴；300、脸部仿真机构；310、脸部驱动舵机；320、脸部连接臂；330、脸部；400、眼部仿真机构；410、眼球部；420、眼皮部；421、上眼皮；422、下眼皮；430、眼皮部驱动组件；431、眼皮部驱动舵机；432、眼皮部驱动组件；4321、渡摇臂；4322、眼皮部驱动杆；440、支撑臂；450、万向节；460、第一眼球部驱动组件；461、第一眼球部驱动舵机；462、第一眼球部驱动杆；463、转杆组件；4631、转杆；4632、主动摆杆；4633、从动摆杆；464、第一眼球部从动杆；470、第二眼球部驱动组件；471、第二眼球部驱动舵机；472、传动组件；4721、传动转杆；4722、驱动转盘；4723、同步连杆；4724、第二眼球部从动杆；500、嘴部仿真机构；510、上颚部；520、下颚部；530、下颚部驱动组件；531、下颚部驱动舵机；532、下颚部连接臂；600、面部骨架；610、避让孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的仿生机器人的头部结构无法实现扬眉和皱眉动作而造成仿生机器人模拟人的面部表情单一，仿真效果差.的问题，本发明提供了一种仿生机器人的头部结构和仿生机器人，其中，仿生机器人包括上述和下述的头部结构。

如图2和图3所示，仿生机器人的头部结构包括支撑架100和眉部仿真机构200，眉部仿真机构200包括眉部210、眉部驱动组件220和眉部连接臂组件230，眉部驱动组件220设置在支撑架100上，眉部连接臂组件230的第一端与支撑架100枢转连接，眉部210设置在眉部连接臂组件230的第二端，眉部驱动组件220的驱动端与眉部连接臂组件230或眉部210连接以带动眉部210摆动而实现眉部仿真机构200的扬眉动作或皱眉动作。

通过在头部结构的支撑架100上设置眉部仿真机构200，眉部仿真机构200包括眉部210、眉部驱动组件220和眉部连接臂组件230，其中，眉部驱动组件220设置在支撑架100上，眉部连接臂组件230的第一端与支撑架100枢转连接，眉部210设置在眉部连接臂组件230的第二端，眉部驱动组件220的驱动端与眉部连接臂组件230或眉部210连接以带动眉部210摆动而实现眉部仿真机构200的扬眉动作或皱眉动作。这样，眉部210在眉部驱动组件220的驱动作用下能够实现摆动，从而达到了逼真模拟人的眉部器官运动的效果，配合于头部结构的其他仿真器官部件，能够使头部结构更有效地模拟出人高兴或愤怒时的面部表情，增加了头部结构仿真表情的多样性，进而提高了仿生机器人的仿真效果。

此外，眉部驱动组件220稳定安装在支撑架100上，并通过眉部连接臂组件230可靠地带动眉部210运动，整个眉部仿真机构200运动结构件少，保证了眉部210运动的可靠性，使仿生机器人的头部结构能够顺利地完成扬眉动作或皱眉动作，因此，本发明的仿生机器人不仅提高了模拟人的面部表情的逼真性，而且具有很高的自动化程度，降低了对仿生机器人的操作复杂度。

如图3所示，眉部连接臂组件230沿远离眉部210的方向包括相连接的第一眉部连接臂231和第二眉部连接臂232，其中，第一眉部连接臂231的远离眉部210的一端沿第二眉部连接臂232的长度方向可滑动地与第二眉部连接臂232连接。这样，当眉部驱动组件220通过眉部连接臂组件230在带动眉部210发生摆动的同时，第一眉部连接臂231和第二眉部连接臂232还能发生相对位移运动，从而使与第一眉部连接臂231连接的眉部210不仅有旋转自由度，而且还具有沿直线运动的自由度，进而使眉部210的运动更接近于真实人的眉部运动，在避免头部结构的其他元件对眉部210造成运动干涉的同时，提高了头部结构的仿真效果。

如图3所示，为了提高眉部驱动组件220与支撑架100之间的连接稳定性，眉部仿真机构200还包括枢接轴240，第二眉部连接臂232通过枢接轴240与支撑架100连接，枢接轴240的轴线方向与竖直方向呈夹角设置。这样，眉部驱动组件220能够绕枢接轴240倾斜转动，从而使眉部210能够倾斜向上上扬运动或倾斜向下皱眉运动，进一步提高了头部结构仿真人的面部表情的效果。

如图3所示，支撑架100包括顶板110，眉部驱动组件220包括：眉部驱动舵机221和眉部驱动杆222，眉部驱动舵机221设置在顶板110上，眉部驱动杆222的第一端与眉部驱动舵机221的舵盘枢转连接，眉部驱动杆222的第二端与第一眉部连接臂231枢转连接。这样，眉部驱动舵机221作为驱动眉部210运动的动力源，眉部驱动舵机221的舵盘沿相反的两个反向往复摆动，从而拉动眉部连接臂组件230运动而带动眉部210实现扬眉动作或皱眉动作。

如图2和图5至图7所示，支撑架100包括底板120和设置在底板120上的脸部支撑板160，头部结构还包括脸部仿真机构300，脸部仿真机构300包括顺次连接的脸部驱动舵机310、脸部连接臂320和脸部330，其中，脸部驱动舵机310设置在脸部支撑板160上，脸部连接臂320与脸部驱动舵机310的舵盘连接以带动脸部330摆动而模拟人脸处肌肉的运动。

如图1和图2所示，眉部仿真机构200和脸部仿真机构300均为两个，支撑架100具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个眉部仿真机构200和两个脸部仿真机构300均对称设置在纵向对称平面的两侧。这样，眉部仿真机构200和脸部仿真机构300能够真实地模拟人的眉部或酒窝处的特征，使头部结构更形象更逼真，从而提高人们对仿生机器人的使用体验感。

如图2和图4至图7所示，支撑架100包括底板120和与底板120连接的眼部支撑板130，头部结构还包括眼部仿真机构400，眼部仿真机构400包括眼球部410、眼皮部420和眼皮部驱动组件430，眼球部410与眼部支撑板130连接，眼皮部420与眼部支撑板130可枢转地连接，眼皮部420在遮盖眼球部410的闭合位置和露出眼球部410的打开位置之间运动，眼皮部驱动组件430驱动眼皮部420在闭合位置和打开位置之间运动而实现眼部仿真机构400的眨眼动作。

这样，通过伸眼皮部驱动组件430的运动能够拉动眼皮部420运动，由于本发明的眼部仿真机构400的运动结构件少，从而保证了眼皮部420运动的可靠性，使仿生机器人顺利地完成眨眼动作，从而提高了仿生机器人模仿人脸部特征的逼真性，而且本发明的仿生机器人避免了人工操作眼部仿真机构400运动，降低了仿生机器人的头部结构操作的复杂性，进一步提高了仿生机器人的自动化程度。

如图2和图4至图7所示，眼球部410和眼皮部420均为两个，支撑架100具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个眼球部410对称设置在纵向对称平面的两侧，两个眼皮部420和两个眼球部410一一对应设置。这样，眼球部410和眼皮部420能够真实地模拟人的眼部特征，使仿生机器人的头部结构更形象更逼真，从而提高人们对仿生机器人的使用体验好感。

具体地，如图2所示，眼球部410具有横向对称平面，眼皮部420包括上眼皮421和下眼皮422，上眼皮421和下眼皮422对称设置在横向对称平面的两侧。上眼皮421和下眼皮422的相对运动用来模拟人的眨眼动作。

如图5所示，支撑架100还包括设置在底板120上的第一电机支撑板140，眼皮部驱动组件430包括眼皮部驱动舵机431和眼皮部驱动组件432，眼皮部驱动舵机431设置在第一电机支撑板140上，眼皮部驱动组件432包括过渡摇臂4321和两个眼皮部驱动杆4322，过渡摇臂4321的一端与眼皮部驱动舵机431的舵盘枢转连接，两个眼皮部驱动杆4322的第一端均与过渡摇臂4321的远离眼皮部驱动舵机431的一端连接，两个眼皮部驱动杆4322的第二端分别与上眼皮421和下眼皮422枢转连接。眼皮部驱动组件430的设置不仅顺利地实现了上眼皮421和下眼皮422的相对运动，提高了头部结构的自动化程度，而且使眼部仿真机构400更准确地模拟人眼运动，而且使眼部仿真机构400的各机构稳定地运动，提高了眼部仿真机构400工作的可靠性。

如图4和图5所示，为了使眼球部410与眼部支撑板130之间稳定地连接，同时保证眼球部410具有很高的旋转自由度而能够真实地模拟人的眼球特征，眼部仿真机构400还包括支撑臂440和万向节450，支撑臂440的第一端与眼部支撑板130连接，支撑臂440的第二端通过万向节450与眼球部410铰接。

如图6所示，支撑架100还包括顶板110和两块中间筋板150，顶板110与底板120相对设置，两块中间筋板150设置在顶板110和底板120之间并相间隔地设置，眼部仿真机构400还包括第一眼球部驱动组件460，包括第一眼球部驱动舵机461、第一眼球部驱动杆462、转杆组件463和第一眼球部从动杆464，第一眼球部驱动舵机461设置在底板120上，第一眼球部驱动杆462的第一端与第一眼球部驱动舵机461的舵盘枢转连接，转杆组件463可转动地设置在两块中间筋板150之间，第一眼球部驱动杆462的第二端与转杆组件463铰接以带动转杆组件463转动，第一眼球部从动杆464的第一端与转杆组件463枢转连接，第一眼球部从动杆464的第二端与眼球部410的上端或下端铰接以带动眼球部410绕支撑臂440沿竖直方向转动。这样，顺利地实现了眼球部410的上下转动。

具体地，如图7所示，转杆组件463包括转杆4631、主动摆杆4632和从动摆杆4633，转杆4631可转动地支撑在两块中间筋板150之间，且转杆4631的两端分别穿过两块中间筋板150，主动摆杆4632与转杆4631连接，第一眼球部驱动杆462与主动摆杆4632铰接，从动摆杆4633设置在转杆4631的端部，第一眼球部从动杆464与从动摆杆4633枢转连接。这样，稳定地实现了各结构部件之间的联动，保证了眼球部410稳定地运动。

在本发明图示的实施例中，为了便于对转杆组件463进行组装或加工制造，主动摆杆4632设置在转杆4631的中间位置处，从动摆杆4633位于中间筋板150的背离主动摆杆4632的一侧。

为了便于主动摆杆4632驱动转杆4631转动而带动从动摆杆4633转动，如图5至图7所示，主动摆杆4632和从动摆杆4633呈夹角设置。

如图6和图7所示，眼部仿真机构400还包括第二眼球部驱动组件470，第二眼球部驱动组件470包括第二眼球部驱动舵机471和传动组件472，第二眼球部驱动舵机471设置在底板120上，第二眼球部驱动舵机471通过传动组件472与眼球部410连接以带动眼球部410绕支撑臂440沿水平方向转动。这样，顺利地实现了眼球部410的左右转动。

如图6和图7所示，具体地，传动组件472包括传动转杆4721、同步连杆4723和第二眼球部从动杆4724，传动转杆4721的第一端与底板120枢转连接，传动转杆4721的第二端形成驱动转盘4722，传动转杆4721的轴线与第二眼球部驱动舵机471的舵盘的轴线平行，同步连杆4723的两端分别与第二眼球部驱动舵机471的舵盘和驱动转盘4722枢转连接以实现二者同步转动，第二眼球部从动杆4724的第一端与驱动转盘4722枢转连接，第二眼球部从动杆4724的第二端与眼球部410铰接。这样，稳定地实现了传动组件472的各结构部件之间的联动，保证了眼球部410稳定地运动。

如图5至图7所示，支撑架100包括底板120，头部结构还包括嘴部仿真机构500，嘴部仿真机构500包括上颚部510、下颚部520和下颚部驱动组件530，上颚部510与底板120固定连接，下颚部520可移动地设置在底板120上，下颚部520在远离上颚部510的方向和朝向上颚部510的方向运动以模拟人嘴部的张开和闭合，下颚部驱动组件530与下颚部520连接以驱动下颚部520远离或朝向上颚部510运动。这样，使头部结构能够可靠地模拟人的嘴部的运动特征。

具体地，如图5至图7所示，下颚部520可转动地与底板120连接，下颚部驱动组件530包括下颚部驱动舵机531和下颚部连接臂532，下颚部驱动舵机531设置在底板120上，下颚部连接臂532的第一端与下颚部驱动舵机531的舵盘枢转连接，下颚部连接臂532的第二端与下颚部520连接。这样，稳定地实现了下颚部驱动组件530的各结构部件之间的联动，保证了下颚部520稳定地运动。

如图1所示，头部结构还包括面部骨架600，面部骨架600与支撑架100连接并位于眉部仿真机构200的外周侧，面部骨架600上开设有多个避让孔610。这样，面部骨架600逼真地模拟了人面部骨骼，通过在面部骨架600上设置软体结构便能够模拟人的皮肤，此外避让孔610将眉部210、眼球部410、眼皮部420、脸部330和部分上颚部510以及部分下颚部520裸露设置，模拟人的面部特征。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种仿生机器人的头部结构，其特征在于，包括支撑架(100)和眉部仿真机构(200)，所述眉部仿真机构(200)包括：

眉部(210)；

眉部驱动组件(220)，设置在所述支撑架(100)上；

眉部连接臂组件(230)，所述眉部连接臂组件(230)的第一端与所述支撑架(100)枢转连接，所述眉部(210)设置在所述眉部连接臂组件(230)的第二端，所述眉部驱动组件(220)的驱动端与所述眉部连接臂组件(230)或所述眉部(210)连接以带动所述眉部(210)摆动。

2.根据权利要求1所述的头部结构，其特征在于，所述眉部连接臂组件(230)沿远离所述眉部(210)的方向包括相连接的第一眉部连接臂(231)和第二眉部连接臂(232)，其中，所述第一眉部连接臂(231)的远离所述眉部(210)的一端沿所述第二眉部连接臂(232)的长度方向可滑动地与所述第二眉部连接臂(232)连接。

3.根据权利要求2所述的头部结构，其特征在于，所述眉部仿真机构(200)还包括枢接轴(240)，所述第二眉部连接臂(232)通过所述枢接轴(240)与所述支撑架(100)连接，所述枢接轴(240)的轴线方向与竖直方向呈夹角设置。

4.根据权利要求2所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)包括顶板(110)，所述眉部驱动组件(220)包括：

眉部驱动舵机(221)，设置在所述顶板(110)上；

眉部驱动杆(222)，所述眉部驱动杆(222)的第一端与所述眉部驱动舵机(221)的舵盘枢转连接，所述眉部驱动杆(222)的第二端与所述第一眉部连接臂(231)枢转连接。

5.根据权利要求1所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)包括底板(120)和设置在所述底板(120)上的脸部支撑板(160)，所述头部结构还包括脸部仿真机构(300)，所述脸部仿真机构(300)包括顺次连接的脸部驱动舵机(310)、脸部连接臂(320)和脸部(330)，其中，所述脸部驱动舵机(310)设置在所述脸部支撑板(160)上，所述脸部连接臂(320)与所述脸部驱动舵机(310)的舵盘连接以带动所述脸部(330)摆动而模拟人脸处肌肉的运动。

6.根据权利要求5所述的头部结构，其特征在于，所述眉部仿真机构(200)和所述脸部仿真机构(300)均为两个，所述支撑架(100)具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个所述眉部仿真机构(200)和两个所述脸部仿真机构(300)均对称设置在所述纵向对称平面的两侧。

7.根据权利要求1所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)包括底板(120)和与所述底板(120)连接的眼部支撑板(130)，所述头部结构还包括眼部仿真机构(400)，所述眼部仿真机构(400)包括：

眼球部(410)，所述眼球部(410)与所述眼部支撑板(130)连接；

眼皮部(420)，所述眼皮部(420)与所述眼部支撑板(130)可枢转地连接，所述眼皮部(420)在遮盖所述眼球部(410)的闭合位置和露出所述眼球部(410)的打开位置之间运动；

眼皮部驱动组件(430)，所述眼皮部驱动组件(430)驱动所述眼皮部(420)在所述闭合位置和所述打开位置之间运动而实现所述眼部仿真机构(400)的眨眼动作。

8.根据权利要求7所述的头部结构，其特征在于，所述眼球部(410)和所述眼皮部(420)均为两个，所述支撑架(100)具有沿竖直方向的纵向对称平面，两个所述眼球部(410)对称设置在所述纵向对称平面的两侧，两个所述眼皮部(420)和两个所述眼球部(410)一一对应设置。

9.根据权利要求7或8所述的头部结构，其特征在于，所述眼球部(410)具有横向对称平面，所述眼皮部(420)包括上眼皮(421)和下眼皮(422)，所述上眼皮(421)和所述下眼皮(422)对称设置在所述横向对称平面的两侧。

10.根据权利要求9所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)还包括设置在所述底板(120)上的第一电机支撑板(140)，所述眼皮部驱动组件(430)包括：

眼皮部驱动舵机(431)，设置在所述第一电机支撑板(140)上；

眼皮部驱动组件(432)，包括过渡摇臂(4321)和两个眼皮部驱动杆(4322)，所述过渡摇臂(4321)的一端与所述眼皮部驱动舵机(431)的舵盘枢转连接，所述两个眼皮部驱动杆(4322)的第一端均与所述过渡摇臂(4321)的远离所述眼皮部驱动舵机(431)的一端连接，所述两个眼皮部驱动杆(4322)的第二端分别与所述上眼皮(421)和所述下眼皮(422)枢转连接。

11.根据权利要求7或8所述的头部结构，其特征在于，所述眼部仿真机构(400)还包括支撑臂(440)和万向节(450)，所述支撑臂(440)的第一端与所述眼部支撑板(130)连接，所述支撑臂(440)的第二端通过所述万向节(450)与所述眼球部(410)铰接。

12.根据权利要求11所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)还包括顶板(110)和两块中间筋板(150)，所述顶板(110)与所述底板(120)相对设置，两块所述中间筋板(150)设置在所述顶板(110)和所述底板(120)之间并相间隔地设置，所述眼部仿真机构(400)还包括第一眼球部驱动组件(460)，包括：

第一眼球部驱动舵机(461)，设置在所述底板(120)上；

第一眼球部驱动杆(462)，所述第一眼球部驱动杆(462)的第一端与所述第一眼球部驱动舵机(461)的舵盘枢转连接；

转杆组件(463)，所述转杆组件(463)可转动地设置在两块所述中间筋板(150)之间，所述第一眼球部驱动杆(462)的第二端与所述转杆组件(463)铰接以带动所述转杆组件(463)转动；

第一眼球部从动杆(464)，所述第一眼球部从动杆(464)的第一端与所述转杆组件(463)枢转连接，所述第一眼球部从动杆(464)的第二端与所述眼球部(410)的上端或下端铰接以带动所述眼球部(410)绕所述支撑臂(440)沿竖直方向转动。

13.根据权利要求12所述的头部结构，其特征在于，所述转杆组件(463)包括：

转杆(4631)，所述转杆(4631)可转动地支撑在两块所述中间筋板(150)之间，且所述转杆(4631)的两端分别穿过两块所述中间筋板(150)；

主动摆杆(4632)，所述主动摆杆(4632)与所述转杆(4631)连接，所述第一眼球部驱动杆(462)与所述主动摆杆(4632)铰接；

从动摆杆(4633)，所述从动摆杆(4633)设置在所述转杆(4631)的端部，第一眼球部从动杆(464)与所述从动摆杆(4633)枢转连接。

14.根据权利要求13所述的头部结构，其特征在于，所述主动摆杆(4632)设置在所述转杆(4631)的中间位置处，所述从动摆杆(4633)位于所述中间筋板(150)的背离所述主动摆杆(4632)的一侧。

15.根据权利要求13所述的头部结构，其特征在于，所述主动摆杆(4632)和所述从动摆杆(4633)呈夹角设置。

16.根据权利要求11所述的头部结构，其特征在于，所述眼部仿真机构(400)还包括第二眼球部驱动组件(470)，包括：

第二眼球部驱动舵机(471)，设置在所述底板(120)上；

传动组件(472)，所述第二眼球部驱动舵机(471)通过所述传动组件(472)与所述眼球部(410)连接以带动所述眼球部(410)绕所述支撑臂(440)沿水平方向转动。

17.根据权利要求16所述的头部结构，其特征在于，所述传动组件(472)包括：

传动转杆(4721)，所述传动转杆(4721)的第一端与所述底板(120)枢转连接，所述传动转杆(4721)的第二端形成驱动转盘(4722)，所述传动转杆(4721)的轴线与所述第二眼球部驱动舵机(471)的舵盘的轴线平行；

同步连杆(4723)，所述同步连杆(4723)的两端分别与所述第二眼球部驱动舵机(471)的舵盘和所述驱动转盘(4722)枢转连接以实现二者同步转动；

第二眼球部从动杆(4724)，所述第二眼球部从动杆(4724)的第一端与所述驱动转盘(4722)枢转连接，所述第二眼球部从动杆(4724)的第二端与所述眼球部(410)铰接。

18.根据权利要求1所述的头部结构，其特征在于，所述支撑架(100)包括底板(120)，所述头部结构还包括嘴部仿真机构(500)，所述嘴部仿真机构(500)包括：

上颚部(510)，与所述底板(120)固定连接；

下颚部(520)，可移动地设置在所述底板(120)上，所述下颚部(520)在远离所述上颚部(510)的方向和朝向所述上颚部(510)的方向运动以模拟人嘴部的张开和闭合；

下颚部驱动组件(530)，所述下颚部驱动组件(530)与所述下颚部(520)连接以驱动所述下颚部(520)远离或朝向所述上颚部(510)运动。

19.根据权利要求18所述的头部结构，其特征在于，所述下颚部(520)可转动地与所述底板(120)连接，所述下颚部驱动组件(530)包括：

下颚部驱动舵机(531)，设置在所述底板(120)上；

下颚部连接臂(532)，所述下颚部连接臂(532)的第一端与所述下颚部驱动舵机(531)的舵盘枢转连接，所述下颚部连接臂(532)的第二端与所述下颚部(520)连接。

20.根据权利要求18所述的头部结构，其特征在于，所述头部结构还包括面部骨架(600)，所述面部骨架(600)与所述支撑架(100)连接并位于所述眉部仿真机构(200)的外周侧，所述面部骨架(600)上开设有多个避让孔(610)。

21.一种仿生机器人，其特征在于，包括权利要求1至20中任一项所述的头部结构。