CN207104966U - 一种服务机器人仿生头部 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种服务机器人仿生头部，其特征在于：它包括前外壳、后外壳和头部支撑架组件，主要采用槽型轻质塑料件进行组装而成，具有重量轻、造价低、外形流畅的特点。前外壳的外表面设置触控显示屏、眉毛显示块、脸颊显示块和摄像头组件，在向用户反馈视频信息的同时，还可完成各种拟人化的组合表情，丰富了机器人针对用户的情感表达。红外传感器、声源定位组件、感应组件、麦克风组件、摄像头组件共同构成机器人的外部感知单元，用户可通过多种输入方式向机器人发出指令，例如手势、声音、点击选项等，方便用户向机器人提出需求。

Description

一种服务机器人仿生头部

技术领域

本实用新型涉及一种仿生机器人技术领域，特别是一种服务机器人仿生头部。

背景技术

服务机器人是机器人家族中一个年轻的成员，它能完成有益于人类健康的服务工作，如维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等方面的工作。目前的数据显示，世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务机器人的开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型共计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。“人形服务机器人”可以被定义为具有人类的外观和功能(例如头部、躯干、手臂、腿部)的某些属性，使用语音交互以及肢体动作来与人类进行沟通的一种服务机器人。作为服务机器人的重要部件之一，服务机器人的头部结构常常类似于人类的头部结构，具有“眼”，“耳”，“口”等特征，能够保证其更好地与人类进行交流与沟通。

智能机器人头颅(CN201620875529.2)，其包括：一上壳，其上设置智能家居模块、固定座、摄像头，固定座上设置有电路板、LED灯座，LED灯座中倾斜放置有LED，摄像头位于上壳的前部，一下壳，扣合于上壳，下壳上设置有一个嘴巴、两个眼睛、独立音腔喇叭，眼睛位于嘴巴上方，眼睛位于嘴巴上设置有发光LED，且眼睛的发光LED和嘴巴的发光LED之间通过引线串联的方式电性连接，上壳的侧边和下壳的侧边连接处设置有收容孔，收容孔中装设有独立音腔喇叭，下壳的底部还设置有大空腔、扣位；一侧壳，罩设于独立音腔喇叭，且侧壳扣合于上壳的侧边和下壳的侧边，上述构造，设计合理，功能丰富，外表美观，并实现了智能化的设计。

一种智能机器人头部系统及其操作方法(CN201610659234.6)其包括头部壳体，所述的头部壳体中设有眼球组件、眼球左右控制组件、眼球上下控制组件、眼皮控制组件、下嘴唇控制组件和脖子转动组件，所述的眼球左右控制组件控制眼球组件进行左右转动，所述的眼球上下控制组件控制眼球组件进行上下转动，所述的眼皮控制组件控制眼球组件中眼皮的上下翻动。一种智能机器人头部系统及其操作方法结构紧凑，具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、外形美观、制造成本低廉、装拆维修方便。

机器人头部结构(CN201620026416.5)其包括：U型支架、沿第一方向延伸的第一臂和第二臂、横向支架。横向支架沿与第一方向垂直的第二方向布置并延伸，使得第一端和第二端分别可枢转地连接所述U型支架的第一臂和第二臂。U型支架的所述第一臂和第二臂中的一个包括沿第二方向朝向U型支架的第一臂和第二臂限定的内部空间凸出并延伸一长度的固定轴，所述横向支架的第一端和第二端中的一个连接所述U型支架的固定轴，并且所述横向支架能够围绕固定轴确定的旋转轴线相对于固定轴旋转。

一种机器人头部结构(CN201621072986.4)，其包括外部覆盖件、机械结构件和控制电路板。本实用新型提供了接在仿真人体躯干上的智能头部结构，其能够实现张嘴、眨眼和转动眼珠等动作，通过控制电路接入能够实现语音交互、体温调节、交互动作与发声音量的反馈调节，提高仿真性能，采用模块化方式来降低生产和售后服务成本。

现有的机器人头部结构比较复杂，外形不够流畅，成本较高，并且缺少一系列的智能功能模块(如红外传感器、视觉模块、听觉模块以及语音模块等智能模块)以及没有丰富的表情系统，使得其在实用过程中，给人枯燥、单调、乏味的等感觉，降低了充分与人交流的能力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、外形流畅，融合触控显示器、人工智能语音、电子表情、肢体语言的多维交互技术，提高与用户沟通的准确性与有效性的服务机器人仿生头部。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种服务机器人仿生头部，其特征在于：它包括前外壳、后外壳和头部支撑架组件，所述头部支撑架组件与前外壳固定，所述前外壳与后外壳对合连接，形成机器人仿生头部的外壳腔；所述前外壳外表面设置触控显示屏、眉毛显示块、脸颊显示块和摄像头组件；

所述头部支撑架组件包括支撑柱和矩形框架，所述支撑柱连接矩形框架的底边，所述矩形框架的第一侧边与前外壳内表面连接，所述控制电路板设置在第一侧边与前外壳之间；电子眉毛显示组件、电子脸颊显示组件、摄像头组件分别设置在所述控制电路板上；所述后外壳内的上部设置感应组件。

所述矩形框架内设置通风组件，矩形框架的第二侧边上设置射频天线，矩形框架的底边上设置麦克风组件。

所述眉毛显示块设置在触控显示屏上部，所述脸颊显示块设置在触控显示屏下部，所述摄像头设置在触控显示屏两侧。

所述后外壳内还设置音响组件和发光组件。

摄像头组件的视频信号输出端、麦克风组件的语音命令信号输出端、感应组件的手势命令信号输出端、红外传感器的红外检测信号输出端分别连接控制电路板的信号输入端。

所述控制电路板的控制信号输出端分别连接运动姿态组件、触控显示屏、眉毛显示块和脸颊显示块的控制信号输入端。

所述控制电路板的控制信号输出端分别连接音响组件和发光组件的控制信号输入端。

所述控制电路板还可设置在后外壳内的感应组件下方。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：它包括前外壳、后外壳和头部支撑架组件，主要采用槽型轻质塑料件进行组装而成，具有重量轻、造价低、外形流畅的特点。前外壳的外表面设置触控显示屏、眉毛显示块、脸颊显示块和摄像头组件，在向用户反馈视频信息的同时，还可完成各种拟人化的组合表情，丰富了机器人针对用户的情感表达。

本实用新型的红外传感器、声源定位组件、感应组件、麦克风组件、摄像头组件共同构成机器人的外部感知单元，用户可通过多种输入方式向机器人发出指令，例如手势、声音、点击选项等，方便用户向机器人提出需求。

附图说明

图1为本实用新型的前外壳内部结构示意图

图2、图3为本实用新型的头部支撑架组件结构示意图

图4为本实用新型的前外壳外部结构示意图

图5为本实用新型的后外壳内部结构示意图

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

本实用新型的机器人仿生头部包括前外壳1、后外壳2、头部支撑架组件3，头部支撑架组件3与前外壳1固定，对机器人仿生头部形成支撑；前外壳1与后外壳2对合连接，形成机器人仿生头部的外壳。前外壳1外表面设置触控显示屏4，不仅能够显示一些情感表达的信息，还能够显示如视频、图像等相关信息，用户还可以通过触控屏对机器人进行设置以及修改一些显示的内容。

如图1、图2、图3所示，头部支撑架组件3包括支撑柱6和垂直于前外壳1面板的矩形框架14，支撑柱6连接矩形框架14，对整个头部起到支撑作用，矩形框架14的第一侧边5与前外壳1内表面连接。矩形框架14包围的空间内设置通风组件11，矩形框14的第二侧边20上设置射频天线12，麦克风组件19安装在矩形框架14的底边上。

矩形框架14的第一侧边5与前外壳1之间固定有与前外壳1面板平行的第一控制电路板13。一对电子眉毛显示组件15分别安装在第一控制电路板13上部的两侧，一对电子脸颊显示组件16分别安装在第一控制电路板13下部的两侧，一对摄像头组件17分别安装在第一控制电路板13中部的两侧。摄像头组件17通过摄像头支架18安装在第一控制电路板13上。

如图4所示，电子眉毛显示组件15包括设置在前外壳1外表面、触控显示屏4上部的眉毛显示块21，电子脸颊显示组件16包括设置在前外壳1外表面、触控显示屏4下部的脸颊显示块22，眉毛显示块21和脸颊显示块22用于模拟人类的动态表情。摄像头组件17包括设置在前外壳1外表面、触控显示屏4两侧和上方的摄像头23，可用于观测机器人周围的环境状况以及具有拍照功能。红外传感器24设置在触控显示屏4上方的摄像头23旁边。

如图5所示，后外壳2内设置音响组件7、第二控制电路板8、发光组件9、感应组件10。两音响组件7分别固定安装在后外壳2的空腔内两侧，感应组件10固定安装在后外壳2的空腔内上侧，发光组件9固定安装后外壳2的空腔内中部。其中，第二控制电路板8安装在感应组件10下方。音响组件7通过排线25与第二控制电路板8连接。

红外传感器24、声源定位组件、感应组件10、麦克风组件19、摄像头组件17共同构成机器人的外部感知单元。其中，红外传感器24能够感知机器人前方的障碍物情况，进行分析与判断，第一控制电路板13或者第二控制电路板8中进行分析处理，输出运动控制命令，使机器人的本体进行避让动作。

声源定位组件通过麦克风组件19获取用户的语音命令信号，并将其输入第一控制电路板13或者第二控制电路板8中进行分析处理。感应组件10能够准确感知用户的肢体触摸动作，并将手势命令信号传输到第一控制电路板13或者第二控制电路板8中进行分析处理。

第一控制电路板13或者第二控制电路板8根据语音命令信号和手势命令信号得出驱动信号，并将驱动信号输入位于前外壳1外侧面的触控显示屏4、眉毛显示块21、脸颊显示块22，用以展现相应的情感表达模式；或者输入相应的运动姿态组件中，驱动机器人头颅的点头、摇头等姿态动作；或者输入音响组件7，用于播放一些交互性语音；或者输入发光组件9，用于发出不同颜色的光提示用户。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种服务机器人仿生头部，其特征在于：它包括前外壳、后外壳和头部支撑架组件，所述头部支撑架组件与前外壳固定，所述前外壳与后外壳对合连接，形成机器人仿生头部的外壳腔；所述前外壳的外表面设置触控显示屏、眉毛显示块、脸颊显示块和摄像头组件；

所述头部支撑架组件包括支撑柱和矩形框架，所述支撑柱连接矩形框架的底边，所述矩形框架的第一侧边与前外壳内表面连接，控制电路板设置在第一侧边与前外壳之间；电子眉毛显示组件、电子脸颊显示组件、摄像头组件分别设置在所述控制电路板上；所述后外壳内的上部设置感应组件。

2.如权利要求1所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：所述矩形框架内设置通风组件，矩形框架的第二侧边上设置射频天线，矩形框架的底边上设置麦克风组件。

3.如权利要求1所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：所述眉毛显示块设置在触控显示屏上部，所述脸颊显示块设置在触控显示屏下部，所述摄像头设置在触控显示屏两侧。

4.如权利要求1所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：所述后外壳内还设置音响组件和发光组件。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：摄像头组件的视频信号输出端、麦克风组件的语音命令信号输出端、感应组件的手势命令信号输出端、红外传感器的红外检测信号输出端分别连接控制电路板的信号输入端。

6.如权利要求1或2或3所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：所述控制电路板的控制信号输出端分别连接运动姿态组件、触控显示屏、眉毛显示块和脸颊显示块的控制信号输入端。

7.如权利要求4所述的一种服务机器人仿生头部，其特征在于：所述控制电路板的控制信号输出端分别连接音响组件和发光组件的控制信号输入端。