CN114833870A - 一种机器人的头部结构及智能机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人的头部结构及智能机器人，涉及智能机器人技术领域。该头部结构包括显示模块、仿生肌肉模块、环境感知模块和运动模块，显示模块用于显示其内存储的预设表情；仿生肌肉模块包括仿生肌肉部、信号触发填充物和检测传感器，仿生肌肉部围设于显示模块的周向形成机器人的头部轮廓；信号触发填充物设于仿生肌肉部的内侧；检测传感器用于检测信号触发填充物的压强变化和/或仿生肌肉部的外形变化；显示模块根据信号触发填充物的压强变化和/或仿生肌肉部的外形变化显示对应的预设表情；环境感知模块用于检测人类活动和外部环境；运动模块设置于机器人的头部轮廓内，用于驱动机器人的头部转动。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的头部结构及智能机器人。
背景技术
随着机器人技术的迅速发展，智能机器人在巡检、安防和生产制造等工业领域得到了十分广泛的应用。
但作为人机交互的典型媒介，仍具有许多急需改进的地方，例如交互方式单一、仿生程度不足等等。现有技术中的智能机器人的头部虽然增加了显示屏，但其人机交互手段仍然十分有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人的头部结构及智能机器人，人机交互性更好，仿生程度更高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种机器人的头部结构，包括：
显示模块，用于显示其内存储的预设表情；
仿生肌肉模块，包括仿生肌肉部、信号触发填充物和检测传感器，所述仿生肌肉部围设于所述显示模块的周向形成所述机器人的头部轮廓；所述信号触发填充物设于所述仿生肌肉部的内侧，当外力作用于所述仿生肌肉部时，所述信号触发填充物的压强发生变化的同时所述仿生肌肉部的外形发生变化；所述检测传感器用于检测所述信号触发填充物的压强变化和/或所述仿生肌肉部的外形变化；所述显示模块根据所述信号触发填充物的压强变化和/或所述仿生肌肉部的外形变化显示对应的预设表情；
环境感知模块，用于检测人类活动和外部环境；
运动模块，设置于所述机器人的头部轮廓内，用于驱动所述机器人的头部转动。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述运动模块包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，所述第一舵机包括第一固定部和第一转动部，所述第一固定部连接于第一支架，所述第一转动部设于所述第一固定部，且与第二支架连接，以带动所述第二支架转动；所述第二舵机包括第二固定部和第二转动部，所述第二固定部连接于第三支架，所述第三支架固设于所述头部轮廓内，所述第二转动部设于所述第二固定部，且与所述第二支架连接；所述第三舵机包括第三固定部和第三转动部，所述第三固定部连接于所述第三支架，所述第三转动部设于所述第三固定部内，且与第四支架连接。
第一舵机的第一转动部转动，能够带动第二支架沿第一转动部的轴线转动，实现头部结构的翻滚。第二舵机的第二转动部转动，能够带动第二支架沿第二转动部的轴线转动，实现头部结构的俯仰。第三舵机的第三转动部转动，能够带动第四支架沿第三转动部的轴线转动，以实现头部结构的偏航。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述第一支架包括第一连接件和第二连接件，所述第一固定部连接于所述第一连接件，所述第二连接件包括第一连接框和固定圈，所述固定圈通过连接套设置于所述第一连接框内，所述第一转动部穿过所述第一连接件与所述固定圈连接，所述第二支架与所述固定圈远离所述第一转动部的一侧连接。
通过第一支架固定第一舵机，第一支架固设于智能机器人的躯干结构内。第一转动部带动固定圈转动，固定圈带动第二支架转动。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述第二支架包括第三连接件和分别设置于所述第三连接件两端的两个第四连接件，所述第三连接件与所述固定圈远离所述第一转动部的一侧连接，两个所述第四连接件中，其中一个与所述第三支架转动连接，另一个与所述第二转动部连接。
第三支架位于两个第四连接件之间，并与其中一个第四连接件转动连接，第二舵机和第三舵机均位于第三支架内。第二转动部穿过第三支架与另一个第四连接件连接，第二转动部转动，能带动第二支架沿第二转动部的轴线方向转动。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述第三支架固设于所述头部轮廓内，所述第三支架包括第二连接框和第一固定件，所述第二连接框与所述第四支架转动连接，所述第一固定件设置有两个，两个所述第一固定件分别连接于所述第二连接框的相邻两侧，用于将所述第二固定部和所述第三固定部分别固定于所述头部轮廓内。
通过第三支架将第二舵机和第三舵机固定于头部轮廓内。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述第四支架包括两个固定架，两个所述固定架相对设置，其中一个所述固定架与所述第二连接框转动连接，另一个所述固定架与所述第三转动部连接。
第三转动部能够驱动第四支架沿第三转动部的轴线转动，以实现头部结构绕Y轴旋转。
作为所述的机器人的头部结构的一个可选方案，所述检测传感器为压强传感器，所述压强传感器用于检测所述信号触发填充物的压强变化；和/或，
所述检测传感器为形变检测传感器，所述形变检测传感器用于检测所述仿生肌肉部的外形变化。
利用气体或液体的流动性，人类在按压或挤捏仿生肌肉部时，仿生肌肉部会发生变形，仿生肌肉部变形会使容纳腔内的气体或液体的压强发生变化，通过压强传感器检测气体或液体的压强变化。形变检测传感器能检测仿生肌肉部的外形变化。
一种智能机器人，包括躯干结构、腿部结构和如以上任一方案所述的机器人的头部结构，所述躯干结构用于连接所述头部结构和所述腿部结构，所述腿部结构用于驱动所述智能机器人行走。
作为所述的智能机器人的一个可选方案，所述智能机器人还包括电路板模块和电源模块，所述电路板模块和所述电源模块均设置于所述躯干结构内，所述电源模块用于提供电能，所述电路板模块用于处理所述环境感知模块和所述检测传感器的反馈信号，并对所述显示模块和所述运动模块进行控制。
显示屏模块与电路板模块电连接，当电路板模块接收到环境感知模块和检测传感器的反馈信号后，控制显示模块显示相应的表情，以增强人机互动性。电源模块为电路板模块和显示模块提供电能。
同时，电路板模块还能够对特定信号进行存储和调用，或对电源模块的充放电进行管理。
作为所述的智能机器人的一个可选方案，所述环境感知模块包括图像采集器、超声波和麦克风，所述图像采集器用于检测人体行为和外部环境；所述超声波用于检测所述智能机器人与人类或外部环境的距离；所述麦克风用于采集声音；和/或，
所述环境感知模块还包括雷达、红外线、热释电传感器和温度传感器，所述雷达用于获取所述智能机器人的位置信息；所述红外线用于检测障碍物；所述热释电传感器用于检测是否有人脸接近；所述温度传感器用于检测外部环境的温度。
在头部结构和躯干结构上均设置有图像采集器，分别用于采集不同高度的人或物的图像，以增加智能机器人感知的敏锐性。超声波设置于躯干结构上，通过检测智能机器人与人类或外部环境的距离，并将检测信息反馈给电路板模块，电路板模块控制智能机器人停止行走与人互动，或跨越障碍。麦克风设置于头部结构上，通过采集声音并发送给电路板模块，电路板模块根据采集的声音控制头部结构和腿部结构动作，增强互动性。雷达、红外线、热释电传感器和温度传感器的设置，能使智能机器人获取更多外部环境的信息，从而使得电路板模块能够根据获取的外部环境信息控制智能机器人与人做出的互动具有多样性。
作为所述的智能机器人的一个可选方案，所述电路板模块和所述电源模块均位于所述躯干结构的中部，沿所述躯干结构的高度方向依次设置有所述电源模块和所述电路板模块；所述腿部结构设置有四个，四个所述腿部结构分布于所述电路板模块的周向。
将四个腿部结构分布于电路板模块的四周，使得智能机器人的结构更紧凑，满足智能机器人的紧凑性和轻便性的要求。
作为所述的智能机器人的一个可选方案，所述腿部结构包括第一动力单元、第二动力单元和第三动力单元，所述第一动力单元驱动所述腿部结构绕第一轴线运动，以实现髋关节内收和外展；所述第二动力单元驱动所述腿部结构绕第二轴线运动，所述第二轴线与所述第二轴线呈夹角设置，以实现髋关节前屈和后伸；所述第三动力单元驱动所述腿部结构绕第三轴线运动，所述第三轴线与所述第二轴线平行设置，以实现膝关节前屈和后伸。
第一动力单元驱动腿部结构绕第一轴线转动，使得腿部结构能够实现髋关节内收和外展。第二动力单元驱动腿部结构绕第二轴线转动，使得腿部结构能够实现髋关节前屈和后伸。第三动力单元驱动小腿组件绕第三轴线转动，使得腿部结构能够实现膝关节前屈和后伸。三个动力单元的设置，使得腿部结构的灵活性更好。
本发明的有益效果：
本发明提供的机器人的头部结构，通过设置仿生肌肉模块，当人体对仿生肌肉部进行捏、压或触摸等动作时，仿生肌肉部内侧的信号触发填充物的压强发生变化的同时仿生肌肉部的外形也发生变化；根据检测传感器检测的信号触发填充物的压强变化和/或仿生肌肉部的外形变化，显示模块显示对应的预设表情；通过环境感知模块检测人类的活动和外部环境，运动模块能够驱动机器人的头部转动。本发明提供的机器人的头部结构能够感知人类的行为活动和外部环境，并根据人类的行为活动和外部环境作出反馈，触感柔软，表情丰富；而且能够实现头部动作的多样性，极大地增强了人机互动性，提升了用户的体验感。
本发明提供的智能机器人，包括躯干结构、腿部结构和上述机器人的头部结构，躯干结构用于连接头部结构和腿部结构，腿部结构能够驱动智能机器人行走。头部结构能够使人具有柔软的触觉，感知人类的行为活动和外部环境，根据人类的行为活动和外部环境作出表情、动作反馈；人机互动性强，用户的体验感更好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能机器人的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的机器人的头部结构隐藏显示模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的仿生肌肉模块的局部结构示意图一；
图4是本发明实施例提供的仿生肌肉模块的局部结构示意图二；
图5是本发明实施例提供的机器人的头部结构的运动模块的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的机器人的躯干结构的剖视图；
图7是本发明实施例提供的机器人的头部结构的运动模块的剖视图；
图8是本发明实施例提供的机器人的头部结构的运动模块的爆炸图；
图9是本发明实施例提供的机器人的躯干结构和腿部结构的爆炸图。
图中：
100、头部结构；200、躯干结构；300、腿部结构；400、电源模块；500、电路板模块；
301、第一动力单元；302、第二动力单元；303、第三动力单元；
1、显示模块；
21、仿生肌肉部；22、信号触发填充物；23、检测传感器；24、支撑件；
31、图像采集器；32、超声波；33、麦克风；
41、第一舵机；411、第一固定部；412、第一转动部；
42、第二舵机；421、第二固定部；422、第二转动部；
43、第三舵机；431、第三固定部；432、第三转动部；
44、第一支架；441、第一连接件；442、第二连接件；4421、第一连接框；4422、固定圈；443、连接套；
45、第二支架；451、第三连接件；452、第四连接件；
46、第三支架；461、第二连接框；462、第一固定件；
47、第四支架；471、固定架；472、第五连接件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种智能机器人，包括躯干结构200、腿部结构300和头部结构100，躯干结构200用于连接头部结构100和腿部结构300，腿部结构300用于驱动智能机器人行走。
现有技术中的头部结构，虽然增加了显示屏，但是智能机器人与人的交互方式单一，仿生程度不足。
为了增强人机互动性，如图1-图5所示，本实施例还提供了一种机器人的头部结构，能应用于上述的智能机器人，该头部结构100包括显示模块1、仿生肌肉模块、环境感知模块和运动模块，显示模块1用于显示其内存储的预设表情；仿生肌肉模块包括仿生肌肉部21、信号触发填充物22和检测传感器23，仿生肌肉部21围设于显示模块1的周向形成机器人的头部轮廓；信号触发填充物22设于仿生肌肉部21的内侧，当外力作用于仿生肌肉部21时，信号触发填充物22的压强发生变化的同时仿生肌肉部21的外形发生变化；检测传感器23用于检测信号触发填充物22的压强变化和/或仿生肌肉部21的外形变化；显示模块1根据信号触发填充物22的压强变化和/或仿生肌肉部21的外形变化显示对应的预设表情；环境感知模块用于检测人类活动和外部环境；运动模块设置于机器人的头部轮廓内，用于驱动机器人的头部转动。
可选地，仿生肌肉模块还包括支撑件24，仿生肌肉部21与支撑件24围设成容纳腔，信号触发填充物22设置于容纳腔内。仿生肌肉部21由柔性材质制成，触感柔软，位于头部结构100的表层，用于提供柔软、仿生的触感。
显示模块1包括显示屏和存储介质，显示屏的周向与支撑件24连接。存储介质内存储有多种预设表情，包括高兴、悲伤、调皮等多种表情。
通过设置仿生肌肉模块，当人体对仿生肌肉部21进行捏、压或触摸等动作时，仿生肌肉部21内侧的信号触发填充物22的压强发生变化，仿生肌肉部21的外形也发生变化；根据检测传感器23检测的触发填充物22的压强变化和/或仿生肌肉部21的外形变化，显示模块1显示对应的预设表情；通过环境感知模块检测人类的活动和外部环境，运动模块能够驱动机器人的头部转动。本发明提供的头部结构100能够感知人类的行为活动和外部环境，并根据人类的行为活动和外部环境作出反馈，触感柔软，表情丰富；而且能够实现头部动作的多样性，极大地增强了人机互动性，提升了用户的体验感。
可选地，检测传感器23为压强传感器，压强传感器用于检测信号触发填充物22的压强变化；和/或，
检测传感器23为形变检测传感器，形变检测传感器用于检测仿生肌肉部21的外形变化。
关于压强传感器的工作原理和形变检测传感器的工作原理已是现有技术，在此不再赘述。
作为头部结构100的一个可选方案，信号触发填充物22为气体或液体。利用气体或液体的流动性，人类在按压或挤捏仿生肌肉部21时，仿生肌肉部21会发生变形，仿生肌肉部21变形会使容纳腔内的气体或液体的压强发生变化，通过压强传感器检测气体或液体的压强变化和/或通过形变检测传感器检测仿生肌肉部21的外形变化。
如图6所示，作为智能机器人的一个可选方案，智能机器人还包括电路板模块500和电源模块400，电路板模块500和电源模块400均设置于躯干结构200内，电源模块400用于提供电能，电路板模块500用于处理环境感知模块和检测传感器23的反馈信号，并对显示模块1和运动模块进行控制。显示屏模块与电路板模块500电连接，当电路板模块500接收到环境感知模块和检测传感器23的反馈信号后，控制显示模块1显示相应的表情，以增强人机互动性。电源模块400为电路板模块500和显示模块1提供电能。
同时，电路板模块500还能够对特定信号进行存储和调用，或对电源模块400的充放电进行管理。
压强传感器将其检测到的压强变化和/或形变检测传感器将其检测到的外形变化发送给电路板模块500，电路板模块500对接收到的压强变化和/或外形变化进行处理，然后控制运动模块驱动头部结构100运动。
可选地，电路板模块500和电源模块400均位于躯干结构200的中部，沿躯干结构200的高度方向依次设置有电源模块400和电路板模块500。腿部结构300设置有四个，四个腿部结构300分布于电路板模块500的周向。这样的设置，不仅便于腿部结构2、环境感知模块与电池4和控制电路模组5的电连接，实现了紧凑性和轻量化的目标；而且便于组装和维护，易于生产制造，提高了产品的优良率。
作为智能机器人的一个可选方案，环境感知模块包括图像采集器31、超声波32和麦克风33，图像采集器31用于检测人体行为和外部环境；超声波32用于检测智能机器人与人类或外部环境的距离；麦克风33用于采集声音；和/或，环境感知模块还包括雷达、红外线、热释电传感器和温度传感器，雷达用于获取智能机器人的位置信息；红外线用于检测障碍物；热释电传感器用于检测是否有人脸接近；温度传感器用于检测外部环境的温度。
在头部结构100和躯干结构200上均设置有图像采集器31，分别用于采集不同高度的人或物的图像，以增加智能机器人感知的敏锐性。超声波32设置于躯干结构200上，通过检测智能机器人与人类或外部环境的距离，并将检测信息反馈给电路板模块500，电路板模块500控制智能机器人停止行走与人互动，或跨越障碍。麦克风33设置于头部结构100上，通过采集声音并发送给电路板模块500，电路板模块500根据采集的声音控制头部结构100和腿部结构300动作，增强互动性。雷达、红外线、热释电传感器和温度传感器的设置，能使智能机器人获取更多外部环境的信息，从而使得电路板模块500能够根据获取的外部环境信息控制智能机器人与人做出的互动具有多样性。
如图5、图7和图8所示，作为头部结构100的一个可选方案，运动模块包括第一舵机41、第二舵机42和第三舵机43，第一舵机41包括第一固定部411和第一转动部412，第一固定部411连接于第一支架44，第一转动部412设于第一固定部411，且与第二支架45连接，以带动第二支架45转动；第二舵机42包括第二固定部421和第二转动部422，第二固定部421连接于第三支架46，第二转动部422设于第二固定部421，且与第二支架45连接；第三舵机43包括第三固定部431和第三转动部432，第三固定部431连接于第三支架46，第三支架46固设于头部轮廓内。第三转动部432设于第三固定部431，且与第四支架47连接。第一舵机41的第一转动部412转动，能够带动第二支架45沿第一转动部412的轴线转动，实现头部结构100的翻滚。第二舵机42的第二转动部422转动，能够带动第二支架45沿第二转动部422的轴线转动，实现头部结构100的俯仰。第三舵机43的第三转动部432转动，能够带动第四支架47沿第三转动部432的轴线转动，以实现头部结构100的偏航。
在本实施例中，第一转动部412的轴线为Z轴方向，头部结构100围绕Z轴方向旋转，旋转的角度为翻滚角。第二转动部422的轴线为X轴方向，头部结构100围绕X轴旋转，旋转的角度为俯仰角。第三转动部432的轴线为Y轴方向，头部结构100围绕Y轴旋转，旋转的角度为偏航角。
本实施例提供的头部结构100，运动模块能够驱动头部结构100实现X轴、Y轴和Z轴三个方向的旋转，自由度更高，人机互动性更好。
作为头部结构100的一个可选方案，第一支架44包括第一连接件441和第二连接件442，第一固定部411连接于第一连接件441，第二连接件442包括第一连接框4421和固定圈4422，固定圈4422通过连接套443设置于第一连接框4421内，第一转动部412穿过第一连接件441与固定圈4422连接，第二支架45与固定圈4422远离第一转动部412的一侧连接。
第一连接件441设置为与第一连接框4421相适配的环形框架，环形框架用于固定第一固定部411，环形框架与第一连接框4421通过紧固螺栓连接等方式固定连接。第一转动部412穿过环形框架与第一连接框4421内的固定圈4422连接。
固定圈4422的外周设置为阶梯状，连接套443设置有两个，两个连接套443的直径不同，不同直径的两个连接套443分别与固定圈4422的外周不同直径处配合，两个连接套443分别固定于环形框架和第一连接框4421上，使得固定圈4422能够在第一转动部412的带动下转动，从而带动第二支架45转动。
第一连接框4421的周向设置有连接孔，紧固螺栓穿过连接孔与躯干结构200固定连接，以将第一舵机41固定于躯干结构200。
作为头部结构100的一个可选方案，第二支架45包括第三连接件451和分别设置于第三连接件451两端的两个第四连接件452，第三连接件451与固定圈4422远离第一转动部412的一侧连接，两个第四连接件452中，其中一个与第三支架46转动连接，另一个与第二转动部422连接。
第三支架46位于两个第四连接件452之间，并与其中一个第四连接件452转动连接，第二舵机42和第三舵机43均位于第三支架46内。第二转动部422穿过第三支架46与另一个第四连接件452连接，第二转动部422转动，能带动第二支架45沿第二转动部422的轴线方向转动。
第三连接件451和两个第四连接件452可以通过紧固螺栓连接等方式固定连接，也可以设置为一体结构。
第四连接件452上设置有与第二转动部422连接的通孔和与第三支架46连接的凸块，第三支架46上设置有与凸块相适配的凹槽，凸块与凹槽配合，以使第三支架46与第四连接件452转动连接。
作为头部结构100的一个可选方案，第三支架46固设于机器人的头部轮廓内，第三支架46包括第二连接框461和第一固定件462，第二连接框461与第四支架47转动连接，第一固定件462设置有两个，两个第一固定件462分别连接于第二连接框461的相邻两侧，用于将第二固定部421和第三固定部431分别固定于机器人的头部轮廓内。通过第三支架46将第二舵机42和第三舵机43固定于头部轮廓内。
作为头部结构100的一个可选方案，第四支架47包括两个固定架471和两个第五连接件472，两个固定架471相对设置，其中一个固定架471与第二连接框461转动连接，另一个固定架471与第三转动部432连接；两个第五连接件472相对设置，第五连接件472用于连接相对设置的两个固定架471，固定架471与第五连接件472通过紧固螺栓连接等方式固定连接，第三转动部432能够驱动第四支架47沿第三转动部432的轴线转动，以实现头部结构100绕Y轴旋转。
如图9所示，作为智能机器人的一个可选方案，腿部结构300包括第一动力单元301、第二动力单元302和第三动力单元303，第一动力单元301驱动腿部结构300绕第一轴线运动，以实现髋关节内收和外展；第二动力单元302驱动腿部结构300绕第二轴线运动，第二轴线与所述第二轴线呈夹角设置，以实现髋关节前屈和后伸；第三动力单元303驱动腿部结构300绕第三轴线运动，所述第三轴线与所述第二轴线平行设置，以实现膝关节前屈和后伸。
腿部结构300包括大腿组件和小腿组件，大腿组件与小腿组件转动连接。第一轴线和第二轴线垂直设置。
第一动力单元301、第二动力单元302和第三动力单元303均为伺服电机，伺服电机包括机体和输出轴，第一动力单元301的机体固定于躯干结构上，第一动力单元301的输出轴通过第一连接件与第二动力单元302的机体连接，第二动力单元302的输出轴通过第二连接件与第三动力单元303的机体连接，第三动力单元303的机体与大腿组件连接，第三动力单元303的输出轴与小腿组件连接。第一动力单元301的输出轴转动，带动第二动力单元302转动，第二动力单元302带动大腿组件绕第一轴线转动，以实现髋关节内收和外展。第二动力单元302的输出轴转动，带动第三动力单元303转动，第三动力单元303带动大腿组件绕第二轴线转动，以实现髋关节前屈和后伸。第三动力单元303的输出轴转动，带动小腿组件绕第三轴线转动，以实现膝关节前屈和后伸。
三个动力单元的设置，使得腿部结构300的灵活性更好。
本实施例提供的智能机器人的腿部结构300，可以是足式、轮式、或轮足结合式。
本实施例提供的智能机器人，包括躯干结构200、腿部结构300和上述头部结构100，躯干结构200用于连接头部结构100和腿部结构300，腿部结构300能够驱动智能机器人行走。头部结构100能够使人具有柔软的触觉，感知人类的行为活动和外部环境，根据人类的行为活动和外部环境作出表情、动作反馈；人机互动性强，用户的体验感更好。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种机器人的头部结构，其特征在于，包括：
显示模块(1)，用于显示其内存储的预设表情；
仿生肌肉模块，包括仿生肌肉部(21)、信号触发填充物(22)和检测传感器(23)，所述仿生肌肉部(21)围设于所述显示模块(1)的周向形成所述机器人的头部轮廓；所述信号触发填充物(22)设于所述仿生肌肉部(21)的内侧，当外力作用于所述仿生肌肉部(21)时，所述信号触发填充物(22)的压强发生变化的同时所述仿生肌肉部(21)的外形发生变化；所述检测传感器(23)用于检测所述信号触发填充物(22)的压强变化和/或所述仿生肌肉部(21)的外形变化；所述显示模块(1)根据所述信号触发填充物(22)的压强变化和/或所述仿生肌肉部(21)的外形变化显示对应的预设表情；
环境感知模块，用于检测人类活动和外部环境；
运动模块，设置于所述机器人的头部轮廓内，用于驱动所述机器人的头部转动。
2.根据权利要求1所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述运动模块包括第一舵机(41)、第二舵机(42)和第三舵机(43)，所述第一舵机(41)包括第一固定部(411)和第一转动部(412)，所述第一固定部(411)连接于第一支架(44)，所述第一转动部(412)设于所述第一固定部(411)，且与第二支架(45)连接，以带动所述第二支架(45)转动；所述第二舵机(42)包括第二固定部(421)和第二转动部(422)，所述第二固定部(421)连接于第三支架(46)，所述第三支架(46)固设于所述头部轮廓内，所述第二转动部(422)设于所述第二固定部(421)，且与所述第二支架(45)连接；所述第三舵机(43)包括第三固定部(431)和第三转动部(432)，所述第三固定部(431)连接于所述第三支架(46)，所述第三转动部(432)设于所述第三固定部(431)，且与第四支架(47)连接。
3.根据权利要求2所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述第一支架(44)包括第一连接件(441)和第二连接件(442)，所述第一固定部(411)连接于所述第一连接件(441)，所述第二连接件(442)包括第一连接框(4421)和固定圈(4422)，所述固定圈(4422)通过连接套(443)设置于所述第一连接框(4421)内，所述第一转动部(412)穿过所述第一连接件(441)与所述固定圈(4422)连接，所述第二支架(45)与所述固定圈(4422)远离所述第一转动部(412)的一侧连接。
4.根据权利要求3所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述第二支架(45)包括第三连接件(451)和分别设置于所述第三连接件(451)两端的两个第四连接件(452)，所述第三连接件(451)与所述固定圈(4422)远离所述第一转动部(412)的一侧连接，两个所述第四连接件(452)中，其中一个与所述第三支架(46)转动连接，另一个与所述第二转动部(422)连接。
5.根据权利要求4所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述第三支架(46)固设于所述头部轮廓内，所述第三支架(46)包括第二连接框(461)和第一固定件(462)，所述第二连接框(461)与所述第四支架(47)转动连接，所述第一固定件(462)设置有两个，两个所述第一固定件(462)分别连接于所述第二连接框(461)的相邻两侧，用于将所述第二固定部(421)和所述第三固定部(431)分别固定于所述头部轮廓内。
6.根据权利要求5所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述第四支架(47)包括两个固定架(471)，两个所述固定架(471)相对设置，其中一个所述固定架(471)与所述第二连接框(461)转动连接，另一个所述固定架(471)与所述第三转动部(432)连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的机器人的头部结构，其特征在于，所述检测传感器(23)为压强传感器，所述压强传感器用于检测所述信号触发填充物(22)的压强变化；和/或，
所述检测传感器(23)为形变检测传感器，所述形变检测传感器用于检测所述仿生肌肉部(21)的外形变化。
8.一种智能机器人，其特征在于，包括躯干结构(200)、腿部结构(300)和如权利要求1-7任一项所述的机器人的头部结构，所述躯干结构(200)用于连接所述头部结构和所述腿部结构(300)，所述腿部结构(300)用于驱动所述智能机器人行走。
9.根据权利要求8所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人还包括电路板模块(500)和电源模块(400)，所述电路板模块(500)和所述电源模块(400)均设置于所述躯干结构(200)内，所述电源模块(400)用于提供电能，所述电路板模块(500)用于处理所述环境感知模块和所述检测传感器(23)的反馈信号，并对所述显示模块(1)和所述运动模块进行控制。
10.根据权利要求9所述的智能机器人，其特征在于，所述环境感知模块包括图像采集器(31)、超声波(32)和麦克风(33)，所述图像采集器(31)用于检测人体行为和外部环境；所述超声波(32)用于检测所述智能机器人与人类或外部环境的距离；所述麦克风(33)用于采集声音；和/或，
所述环境感知模块还包括雷达、红外线、热释电传感器和温度传感器，所述雷达用于获取所述智能机器人的位置信息；所述红外线用于检测障碍物；所述热释电传感器用于检测是否有人脸接近；所述温度传感器用于检测外部环境的温度。
11.根据权利要求9所述的智能机器人，其特征在于，所述电路板模块(500)和所述电源模块(400)均位于所述躯干结构(200)的中部，沿所述躯干结构(200)的高度方向依次设置有所述电源模块(400)和所述电路板模块(500)；所述腿部结构(300)设置有四个，四个所述腿部结构(300)分布于所述电路板模块(500)的周向。
12.根据权利要求8所述的智能机器人，其特征在于，所述腿部结构(300)包括第一动力单元(301)、第二动力单元(302)和第三动力单元(303)，所述第一动力单元(301)驱动所述腿部结构(300)绕第一轴线运动，以实现髋关节内收和外展；所述第二动力单元(302)驱动所述腿部结构(300)绕第二轴线运动，所述第一轴线与所述第二轴线呈夹角设置，以实现髋关节前屈和后伸；所述第三动力单元(303)驱动所述腿部结构(300)绕第三轴线运动，所述第三轴线与所述第二轴线平行设置，以实现膝关节前屈和后伸。
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Citations (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202975737U (zh) * | 2012-11-16 | 2013-06-05 | 中山大学 | 一种智能家居语音管家机器人 |
| CN203726481U (zh) * | 2013-11-04 | 2014-07-23 | 北京智能佳科技有限公司 | 一种机器人头部 |
| CN105599821A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-05-25 | 山东优宝特智能机器人有限公司 | 具有环境感知能力的电驱动仿生四足机器人及控制方法 |
| CN106393179A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-15 | 北京理工大学 | 一种九自由度双目仿生眼 |
| WO2017049915A1 (zh) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 厦门匠客信息科技有限公司 | 机器人及控制方法 |
| CN106695839A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-05-24 | 青岛中公联信息科技有限公司 | 一种用于幼童教育的仿生智能型机器人 |
| CN106737748A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中国科学院自动化研究所 | 仿生机器人 |
| US20170326724A1 (en) * | 2015-04-08 | 2017-11-16 | Beijing Evolver Robotics Co., Ltd | Multi-Functional Home Service Robot |
| CN207104966U (zh) * | 2017-06-05 | 2018-03-16 | 游尔（北京）机器人科技股份有限公司 | 一种服务机器人仿生头部 |
| CN108161949A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-15 | 中国石油大学(华东) | 一种仿生家居智能守护机器人 |
| CN109093627A (zh) * | 2017-06-21 | 2018-12-28 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 智能机器人 |
| CN110014425A (zh) * | 2018-01-10 | 2019-07-16 | 李保德 | 一种人体仿生智能机器人 |
| CN209518641U (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-22 | 张石均 | 一种智能气球人系统 |
| CN209776604U (zh) * | 2019-03-25 | 2019-12-13 | 浙江理工大学 | 一种四轮足仿生机器人 |
| CN110605722A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 中瑞福宁机器人（沈阳）有限公司 | 养老服务机器人三层级关怀系统 |
| CN110625618A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 中瑞福宁机器人（沈阳）有限公司 | 一种基于电子皮肤的服务机器人 |
| CN211362285U (zh) * | 2019-12-27 | 2020-08-28 | 大连蒂艾斯科技发展股份有限公司 | 一种人形机器人的脸部表情变化的机械控制装置 |
| CN211639934U (zh) * | 2019-12-17 | 2020-10-09 | 深圳市香蕉智能科技有限公司 | 一种仿生机器宠物 |
| CN213081477U (zh) * | 2020-07-18 | 2021-04-30 | 灵起科技(深圳)有限公司 | 一种桌面宠物智能机器人 |
| CN213159089U (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-11 | 吴宇鹏 | 一种仿生灭火机器人 |
| CN112936308A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-11 | 常州龙源智能机器人科技有限公司 | 仿人表情机器人的头部结构和机器人 |
| CN213731766U (zh) * | 2020-08-21 | 2021-07-20 | 山前(深圳)科技有限公司 | 一种智能家居管家机器人 |
| CN215245196U (zh) * | 2021-05-11 | 2021-12-21 | 四川新尚人工智能科技有限公司 | 一种智能互动仿生机器人 |
| WO2021261474A1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-12-30 | 本田技研工業株式会社 | 行動制御装置、行動制御方法、およびプログラム |
| CN216152354U (zh) * | 2020-07-28 | 2022-04-01 | 刘佳 | 一种多功能智能养老机器人 |
-
2022
- 2022-06-08 CN CN202210647797.9A patent/CN114833870A/zh active Pending
Patent Citations (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202975737U (zh) * | 2012-11-16 | 2013-06-05 | 中山大学 | 一种智能家居语音管家机器人 |
| CN203726481U (zh) * | 2013-11-04 | 2014-07-23 | 北京智能佳科技有限公司 | 一种机器人头部 |
| US20170326724A1 (en) * | 2015-04-08 | 2017-11-16 | Beijing Evolver Robotics Co., Ltd | Multi-Functional Home Service Robot |
| WO2017049915A1 (zh) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 厦门匠客信息科技有限公司 | 机器人及控制方法 |
| CN105599821A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-05-25 | 山东优宝特智能机器人有限公司 | 具有环境感知能力的电驱动仿生四足机器人及控制方法 |
| CN106393179A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-15 | 北京理工大学 | 一种九自由度双目仿生眼 |
| CN106737748A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 中国科学院自动化研究所 | 仿生机器人 |
| CN106695839A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-05-24 | 青岛中公联信息科技有限公司 | 一种用于幼童教育的仿生智能型机器人 |
| CN207104966U (zh) * | 2017-06-05 | 2018-03-16 | 游尔（北京）机器人科技股份有限公司 | 一种服务机器人仿生头部 |
| CN109093627A (zh) * | 2017-06-21 | 2018-12-28 | 富泰华工业（深圳）有限公司 | 智能机器人 |
| CN209518641U (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-22 | 张石均 | 一种智能气球人系统 |
| CN110014425A (zh) * | 2018-01-10 | 2019-07-16 | 李保德 | 一种人体仿生智能机器人 |
| CN108161949A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-15 | 中国石油大学(华东) | 一种仿生家居智能守护机器人 |
| CN110605722A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 中瑞福宁机器人（沈阳）有限公司 | 养老服务机器人三层级关怀系统 |
| CN110625618A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 中瑞福宁机器人（沈阳）有限公司 | 一种基于电子皮肤的服务机器人 |
| CN209776604U (zh) * | 2019-03-25 | 2019-12-13 | 浙江理工大学 | 一种四轮足仿生机器人 |
| CN211639934U (zh) * | 2019-12-17 | 2020-10-09 | 深圳市香蕉智能科技有限公司 | 一种仿生机器宠物 |
| CN211362285U (zh) * | 2019-12-27 | 2020-08-28 | 大连蒂艾斯科技发展股份有限公司 | 一种人形机器人的脸部表情变化的机械控制装置 |
| WO2021261474A1 (ja) * | 2020-06-24 | 2021-12-30 | 本田技研工業株式会社 | 行動制御装置、行動制御方法、およびプログラム |
| CN213081477U (zh) * | 2020-07-18 | 2021-04-30 | 灵起科技(深圳)有限公司 | 一种桌面宠物智能机器人 |
| CN216152354U (zh) * | 2020-07-28 | 2022-04-01 | 刘佳 | 一种多功能智能养老机器人 |
| CN213731766U (zh) * | 2020-08-21 | 2021-07-20 | 山前(深圳)科技有限公司 | 一种智能家居管家机器人 |
| CN213159089U (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-11 | 吴宇鹏 | 一种仿生灭火机器人 |
| CN112936308A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-11 | 常州龙源智能机器人科技有限公司 | 仿人表情机器人的头部结构和机器人 |
| CN215245196U (zh) * | 2021-05-11 | 2021-12-21 | 四川新尚人工智能科技有限公司 | 一种智能互动仿生机器人 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 韩建海，等: "工业机器人", vol. 1, 30 September 2019, 武汉：华中科技大学出版社, pages: 131 - 133 * |
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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