CN202506106U - 迎宾机器人的眼部结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种迎宾机器人的眼部结构，包括眼球转动机构和眼睑开合机构，眼球转动机构包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机均与曲柄连杆机构的中心连杆连接；曲柄连杆机构的两端均与眼球相连；眼睑开合机构包括第三电机，第三电机连接一主动齿轮，主动齿轮分别与两个相同的对称设置的从动齿轮啮合，两个从动齿轮上相同的偏心位置分别铰接一根第二连杆，两根第二连杆的另一端分别与各自相对应的第三连杆一端铰接，两根第三连杆的另一端分别连接于上下眼睑上。整个眼部设计结构简单，控制方便，运动情况较为理想。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人装置，尤其是一种迎宾机器人的眼部结构。
背景技术
随着社会生活水平的提高和机器人技术的发展，迎宾机器人越来越受到各行各业的关注。迎宾机器人有多变且友善的外观，可以和人类进行良好的音频视频互动，具有自主移动定位功能，并且方便搭载各行业专业的仪器设备。具有自主运动能力的迎宾机器人在社会服务业中具有极大的发展应用前景。迎宾机器人必须能与人进行自然、和谐的交互，才能实现其迎宾功能。而要实现与人之间的良好交互，表情沟通便不可避免。当前国际上针对仿人机器人的研究主要集中于机器人感知、仿人多指灵巧手、仿人步态以及自治行为等方面，对机器人的面部和表情的研究相对较少，技术上也相对匮乏。纵览已有的表情机器人，很多研究者采用仿人皮肤的方式来实现表情，由于技术不够完善，实现的表情往往达不到预期效果。尤其是机器人的眼部结构方面，存在着结构复杂，表情单一等问题。
发明内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种迎宾机器人的眼部结构，该结构使整个眼部设计结构简单，控制方便，运动情况较为理想。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种迎宾机器人的眼部结构，包括眼球转动机构和眼睑开合机构，所述眼球转动机构包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机均与曲柄连杆机构的中心连杆连接；曲柄连杆机构的两端均与眼球相连；所述眼睑开合机构包括第三电机，第三电机连接一主动齿轮，主动齿轮分别与两个相同的对称设置的从动齿轮啮合，两个从动齿轮上相同的偏心位置分别铰接一根第二连杆，两根第二连杆的另一端分别与各自相对应的第三连杆一端铰接，两根第三连杆的另一端分别连接于上下眼睑上。
所述曲柄连杆机构包括两根分别与两个眼球连接的第一连杆，两个第一连杆的两端分别与中心连杆的两端铰接，第一电机通过驱动杆铰接于中心连杆上，第二电机与由两个套筒组成的第一滑动副连接，第一滑动副通过第二滑动副与中心连杆相连。
迎宾机器人要实现常见的迎宾动作，如打招呼、点头问候、欢迎、再见等，还可以做眨眼、转头、点头、摇头等情绪化表情。要实现这些迎宾要求，机器人就要具有摇头、点头、眨眼、眼珠转动、嘴巴开合等基本动作，将这些基本动作进行合理的编排，便可以组成活泼生动的面部表情。
就当前来看，机器人的表情实现方法主要有两种：(1)从机械学的角度分析，人的表情主要依赖于眼睛、眼睑、嘴巴的运动来实现，如果将这几个运动得以准确地实现，再配合颈部的运动，就组成了机器人的各种表情，当然也就可以实现与人之间的良好沟通。(2)从仿生学角度出发，采用仿人头骨、仿人器官、仿人肌肉、仿人皮肤等构成人头部，用人工肌肉来驱动产生表情。综合分析这两种方法，第1种方法较易实现，结构也简单可靠，但是表情的实现不太逼真；第2种方法可以产生与人类极为相似的面部表情，但需要较高的技术和特有的材料，较难实现。考虑到所设计机器人的卡通形象，本实用新型采用第一种方法。
1)眼球转动机构
人的双眼上下运动都是同向的，而双眼左右运动多数是同向的，偶尔也会非同向运动，这种现象在日常生活中并不常见，本实用新型的迎宾机器人眼球上下、左右运动均采用同步转动形式，眼球转动机构共有2个转动自由，眼球左右转动是通过第一电机驱动曲柄连杆机构带动左右眼球同步转动；眼球上下转动是通过第二电机驱动曲柄连杆机构，使整个眼球机构绕着中心连杆上下同步转动。由于采用了双四连杆可滑动机构使运动不会产生死点，起到极限位保护的作用。通过眼睛上下、左右运动的合理配合，即可实现眼睛的多重运动，如双目旋转等。此外，通过在眼睛内部放置摄像机，使机器人具有表情识别功能，也使机器人能够更自然地与人交流。
2)眼睑开合机构
人的眼睑由上、下两部分组成，其中上眼睑运动范围大，下眼睑运动范围很小。但鸟类却是下眼睑运动，上眼睑不动。总览当前的仿人机器人，绝大多数采用单眼睑机构，即只有上眼睑。经过具体分析及运动仿真，对比后发现采用上、下双眼睑机构不仅使外貌美观，表情动作的实现也更加活泼生动。考虑所设计机器人的卡通形象，实用新型的眼睑以拟人形象为主，采用对称双眼睑机构。通过第三电机驱动主动齿轮，带动上下两个从动轮，从动轮上的偏心轴推动连杆机构使得上下眼睑做同步开合运动。采用齿轮系结构，实现上下眼睑同步开合，节省了驱动；可通过改变上、下眼睑推杆的长度，使机器人实现眨眼和沉思等表情，而且双眼睑机构使表情更自然。
本实用新型的有益效果是，本实用新型的眼部机构可视作曲柄连杆机构，因而具有结构简单、运行平稳的特点，采用了滑动杆解决了死点问题，使运动更加平稳流畅；选用三个小型直流电机作为驱动，启动平稳、寿命长、噪声小等优点。整个眼部设计结构简单，控制方便，运动情况较为理想。
附图说明
图1是本实用新型眼球转动机构结构示意图；
图2是本实用新型眼睑开合机构结构示意图；
其中1.眼球，2.第一连杆，3.中心连杆，4.驱动杆，5.第一电机，6.第二滑动副，7.第一滑动副，8.第二电机，9.第三电机，10.主动齿轮，11.从动齿轮，12.第二连杆，13.第三连杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1、图2所示，一种迎宾机器人的眼部结构，包括眼球转动机构和眼睑开合机构，所述眼球转动机构包括第一电机5和第二电机8，第一电机5和第二电机8均与曲柄连杆机构的中心连杆3连接；曲柄连杆机构的两端均与眼球1相连；曲柄连杆机构包括两根分别与两个眼球1连接的第一连杆2，两个第一连杆2的两端分别与中心连杆3的两端铰接，第一电机5通过驱动杆4铰接于中心连杆3上，第二电机8与由两个套筒组成的第一滑动副7连接，第一滑动副7通过第二滑动副6与中心连杆3相连。
眼睑开合机构包括第三电机9，第三电机9连接一主动齿轮10，主动齿轮10分别与两个相同的对称设置的从动齿轮11啮合，两个从动齿轮11上相同的偏心位置分别铰接一根第二连杆12，两根第二连杆12的另一端分别与各自相对应的第三连杆13一端铰接，两根第三连杆13的另一端分别连接于上下眼睑上。
迎宾机器人要实现常见的迎宾动作，如打招呼、点头问候、欢迎、再见等，还可以做眨眼、转头、点头、摇头等情绪化表情。要实现这些迎宾要求，机器人就要具有摇头、点头、眨眼、眼珠转动、嘴巴开合等基本动作，将这些基本动作进行合理的编排，便可以组成活泼生动的面部表情。
就当前来看，机器人的表情实现方法主要有两种：(1)从机械学的角度分析，人的表情主要依赖于眼睛、眼睑、嘴巴的运动来实现，如果将这几个运动得以准确地实现，再配合颈部的运动，就组成了机器人的各种表情，当然也就可以实现与人之间的良好沟通。(2)从仿生学角度出发，采用仿人头骨、仿人器官、仿人肌肉、仿人皮肤等构成人头部，用人工肌肉来驱动产生表情。综合分析这两种方法，第1种方法较易实现，结构也简单可靠，但是表情的实现不太逼真；第2种方法可以产生与人类极为相似的面部表情，但需要较高的技术和特有的材料，较难实现。考虑到所设计机器人的卡通形象，本实用新型采用第一种方法。
1)眼球转动机构
人的双眼上下运动都是同向的，而双眼左右运动多数是同向的，偶尔也会非同向运动，这种现象在日常生活中并不常见，本实用新型的迎宾机器人眼球上下、左右运动均采用同步转动形式，眼球转动机构共有2个转动自由，眼球左右转动是通过第一电机驱动曲柄连杆机构带动 左右眼球同步转动；眼球上下转动是通过第二电机驱动曲柄连杆机构，使整个眼球机构绕着中心连杆上下同步转动。由于采用了双四连杆可滑动机构使运动不会产生死点，起到极限位保护的作用。通过眼睛上下、左右运动的合理配合，即可实现眼睛的多重运动，如双目旋转等。此外，通过在眼睛内部放置摄像机，使机器人具有表情识别功能，也使机器人能够更自然地与人交流。
2)眼睑开合机构
人的眼睑由上、下两部分组成，其中上眼睑运动范围大，下眼睑运动范围很小。但鸟类却是下眼睑运动，上眼睑不动。总览当前的仿人机器人，绝大多数采用单眼睑机构，即只有上眼睑。经过具体分析及运动仿真，对比后发现采用上、下双眼睑机构不仅使外貌美观，表情动作的实现也更加活泼生动。考虑所设计机器人的卡通形象，实用新型的眼睑以拟人形象为主，采用对称双眼睑机构。通过第三电机驱动主动齿轮，带动上下两个从动轮，从动轮上的偏心轴推动连杆机构使得上下眼睑做同步开合运动。采用齿轮系结构，实现上下眼睑同步开合，节省了驱动；可通过改变上、下眼睑推杆的长度，使机器人实现眨眼和沉思等表情，而且双眼睑机构使表情更自然。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (2)
1.一种迎宾机器人的眼部结构，包括眼球转动机构和眼睑开合机构，其特征是，所述眼球转动机构包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机均与曲柄连杆机构的中心连杆连接；曲柄连杆机构的两端均与眼球相连；所述眼睑开合机构包括第三电机，第三电机连接一主动齿轮，主动齿轮分别与两个相同的对称设置的从动齿轮啮合，两个从动齿轮上相同的偏心位置分别铰接一根第二连杆，两根第二连杆的另一端分别与各自相对应的第三连杆一端铰接，两根第三连杆的另一端分别连接于上下眼睑上。
2.如权利要求1所述的迎宾机器人的眼部结构，其特征是，所述曲柄连杆机构包括两根分别与两个眼球连接的第一连杆，两个第一连杆的两端分别与中心连杆的两端铰接，第一电机通过驱动杆铰接于中心连杆上，第二电机与由两个套筒组成的第一滑动副连接，第一滑动副通过第二滑动副与中心连杆相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012201300349U CN202506106U (zh) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 迎宾机器人的眼部结构 |
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| CN (1) | CN202506106U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108714903A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-10-30 | 香港中文大学（深圳） | 一种眼睛模拟机构及应用该眼睛模拟机构的表情机器人 |
| CN108714903B (zh) * | 2018-06-28 | 2024-08-02 | 香港中文大学（深圳） | 一种眼睛模拟机构及应用该眼睛模拟机构的表情机器人 |
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2012
- 2012-03-30 CN CN2012201300349U patent/CN202506106U/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108714903B (zh) * | 2018-06-28 | 2024-08-02 | 香港中文大学（深圳） | 一种眼睛模拟机构及应用该眼睛模拟机构的表情机器人 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20121031 Termination date: 20130330 |