CN210606303U - 一种机器人展示系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人展示系统，包括展示台，展示台上设置有第一机器人和第一显示屏，展示台内设置有第一控制器，第一显示屏电性连接第一控制器，其中，第一显示屏用于展示预设的模拟机器人运动的图像；第一控制器用于控制第一机器人展示与第一显示屏显示的图像相对应的动作；第一机器人包括头部和躯干，头部可相对躯干转动，头部内设置有表情面板，表情面板设置有点阵式布设的显示灯，用于呈现预设的表情图像；躯干通过气动器件连接手臂，用于驱动手臂展示预设动作。本申请通过让第一机器人同步展示与预设的图像相匹配的动作，让第一机器人根据观众的选择针对性地展示机器人的结构和原理，使观众更直观地了解机器人的结构和运行原理。

Description

一种机器人展示系统

技术领域

本申请涉及机器人结构技术领域，尤其涉及一种机器人展示系统。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。近年来，关于机器人的产品越来越多，但是人们多机器人的构造缺乏了解，且当前缺乏相应的对机器人的结构进行展示的系统。

实用新型内容

本申请提供一种机器人展示系统，以实现根据人员的操作或选择控制机器人进行相应的运动及与人员互动，以向人员展示机器人的结构和运行原理。

本申请提供了一种机器人展示系统，包括展示台，所述展示台上设置有第一机器人和第一显示屏，所述展示台内设置有第一控制器，所述第一显示屏电性连接所述第一控制器，其中，

所述第一显示屏用于展示预设的模拟机器人运动的图像；

所述第一控制器用于控制所述第一机器人展示与所述第一显示屏显示的图像相对应的动作；

所述第一机器人至少包括头部和躯干，所述头部可相对躯干转动，其中，

所述头部内设置有表情面板，所述表情面板至少包括眼睛区域和脸部区域，所述眼睛区域和脸部区域均设置有点阵式布设的显示灯，所述显示灯电性连接所述第一控制器，用于在所述第一控制器的控制下呈现预设的表情图像；

所述躯干通过气动器件连接手臂，所述气动器件的控制端电性连接所述第一控制器，用于响应所述第一控制器驱动所述手臂展示预设动作。

可选的，所述气动器件为气缸；所述手臂包括大臂、小臂和手指，其中，所述小臂与大臂之间，以及所述手指与小臂之间均通过气缸进行连接，每个气缸的控制端均电性连接所述第一控制器，用于响应所述第一控制器展示预设动作。

可选的，所述头部还设置有嘴部区域，所述嘴部区域的内侧连接有驱动电机，所述驱动电机的信号输入端连接所述第一控制器，所述驱动电机响应所述第一控制器驱动所述嘴巴区域进行开、闭运动。

可选的，所述第一机器人采用半透明材料制备而成；所述第一机器人具有类人身高；所述头部相对躯干至少具有横向和纵向两个活动自由度。

可选的，所述点阵式布设的显示灯能显示不同颜色的光线。

可选的，所述展示台上还设置有第二机器人，所述第二机器人至少包括第二头部和第二手臂，所述第二头部内设置有表情模块，所述第二手臂设置有气动肌腱模块和机械手模块，其中，

所述表情模块设置有表情控制器，所述表情控制器设置有表情显示面板，所述表情显示面板呈现有预设的表情图像，所述表情控制器用于控制所述表情模块展示与所述预设表情图像相对应的表情；

所述气动肌腱模块设置有肌腱控制器，所述肌腱控制器设置有肌腱运动显示面板，所述肌腱运动显示面板展示有预设的肌腱运动图像，所述肌腱控制器控制所述气动肌腱模块展示与所述预设的肌腱运动图像相对应的肌肉收缩动作；

所述机械手模块设置有手指控制器，所述手指控制器根据人员对预设手指图像的滑动操作控制所述机械手模块的手指进行屈、伸运动。

可选的，所述表情模块至少包括眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴，其中，所述眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴均由舵机控制，每个舵机的控制端均电性连接所述表情控制器。

可选的，所述机械手模块设置有多个机械手指，每个机械手指均由手指舵机控制，且每个手指舵机的控制端均电连接所述手指控制器，所述手指控制器通过所述手指舵机控制对应的机械手指进行屈或伸运动。

可选的，所述手指控制器设置有手指图像面板，所述手指图像面板上展示有所述预设手指图像，且所述预设手指图像的数量与所述机械手指的数量相同；所述手指控制器根据人员对所述手指图像的触摸操作控制对应的机械手指展示屈或伸动作。

可选的，所述第二机器人还包括视觉系统模块和语音识别模块，所述视觉系统模块包括摄像头和图像处理器，所述语音识别模块包括麦克风阵列和语音信号处理器，其中，

所述摄像头采集人员的表情图像；

所述图像处理器用于处理所述表情图像，并生成对表情的评测信息；

所述麦克风阵列用于采集人员的语音信号；

所述语音信号处理器用于处理所述语音信号，并生成与所述语音信号相对应的应答信号。

本申请通过提供一套机器人展示系统，该展示系统包括第一机器人，通过在第一机器人的头部内设置表情面板，且表情面板由能够发射不同颜色光线的显示灯组成，通过控制相应部位的显示灯按照预设图像进行点亮或熄灭，使得表情面板能够呈现出类人的表情；通过为第一机器人设置大臂、小臂和手指，并通过气缸来驱动大臂相对于躯干运动，来模拟人的手臂的抬起和旋转的动作；通过气缸控制小臂相对大臂转动或抬升，来模拟人的肘部动作；通过微型气缸驱动手指运动，使得手指能够模拟出人的手指的动作。本申请通过为第一控制器预先配置相应的图像信息，并预先设置第一控制器对第一机器人的控制过程，使得第一机器人能够同步展示观众选择的预先配置的图像信息，从而让第一机器人根据观众的选择针对性地展示机器人的结构和原理。

附图说明

图1是本申请实施例一中的一种机器人展示系统的结构示意图；

图2是本申请实施例一中的一种展示机器人的实物图；

图3是本申请实施例二中的一种机器人展示系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的一种机器人展示系统的结构示意图，本实施例可适用于向观众展示机器人的结构及运动过程的情况，该机器人展示系统设置有一个展示台1，展示台1上设置有第一机器人2和第一显示屏25，展示台1内设置有第一控制器24，第一显示屏25电性连接第一控制器24，其中，

第一显示屏25用于展示预设的模拟机器人运动的图像；

第一控制器24用于控制第一机器人2展示与第一显示屏25显示的图像相对应的动作；

第一机器人2至少包括头部21和躯干，头部21可相对躯干转动，其中，

头部21内设置有表情面板，表情面板至少包括眼睛区域和脸部区域，眼睛区域和脸部区域均设置有点阵式布设的显示灯，显示灯电性连接第一控制器24，用于在第一控制器24的控制下呈现预设的表情图像；

躯干通过气动器件连接手臂22，气动器件的控制端电性连接第一控制器24，用于响应第一控制器24驱动手臂22展示预设动作。

其中，展示台1用于装载和盛放第一机器人2，观众围绕展示台1可以对第一机器人2所呈现的结构进行细致的观察。为了方便观众对第一机器人2进行观察，本实施例中，第一机器人2的底部设置有底座，该底座可相对展示台1进行旋转，例如，可以通过电机驱动齿轮的方式实现底座与展示台1之间的旋转，旋转的具体实现过程，可以查阅现有技术，本实施例对此不作限定。

为了方便对第一机器人2的收纳和运输，该展示台1还设置有收纳腔，用于收纳放倒的第一机器人2，这样当需要移动第一机器人2时，可以将第一机器人2放倒后置入收纳腔中，通过收纳腔对第一机器人2的保护，可以方便对展示台1的移动操作。

第一显示屏25用于展示介绍机器人结构和工作原理的相关视频或图像，第一显示屏25可以采用触摸屏，还可以配置鼠标和键盘，以方便观众进行选择。本实施例中，第一显示屏25中预先存放有四个展示视频，每个视频对第一机器人2的不同部位进行介绍。可选的，该展示视频可以为：介绍机器人组成的视频，介绍机器人表情的视频，介绍机器人手指运动的视频，以及介绍机器人手臂运动的视频，每个视频都对应有预设的控制流程，第一控制器24在接收到观众的选择信息后，会按照预设的控制流程控制第一机器人2的相应部件展示相应的动作，以通过视频讲解和机器人实时展示相结合的方式让观众更加直观地了解到机器人的结构组成和工作原理。

本实施例中的第一机器人2为整体展示机器人，为了让第一机器人2具有更逼真的展示效果，该第一机器人2采用类人的身高和外形设置，如图2所示为本实施例提供的一种展示机器人的实物图，如图2所示，该第一机器人2设置为1680mm的类人身高，其设置有头部21、躯干和腿部，其中躯干部分设置有手臂22，腿部设置有脚，躯干与腿部之间的腰部可以转动。第一机器人2采用具有科技感的半透明材料制作而成，使得观众能够直观地观测到机器人的各个部分的组成。

第一机器人的头部21与躯干之间设置有旋转结构，通过该旋转结构使得第一机器人的头部21能够具有横向和纵向两个活动自由度，即实现点头和摇头的动作。对于旋转结构的具体实现方式作为现有技术，本实施例对此不作限定。

表情面板可以选用柔性电路板，柔性电路板可以按照头部外壳的脸部形状进行弯曲设置，使得该表情面板能够呈圆弧面弯曲的形状。

考虑到眼睛和脸部是人的面部表情最丰富的的两个地方，因而本实施例中为了丰富第一机器人的面部表情，在该表情面板上设置有眼睛区域和脸部区域，分别用于呈现眼睛和脸部的形状。在眼睛区域和脸部区域均设置有点阵式布设的显示灯，通过控制眼睛区域和脸部区域的显示灯的开启或关闭，实现对眼睛和脸部表情的模拟，达到拟人的效果。

可选的，该显示灯选用LED灯，LED灯在第一控制器24的控制下，按照设定的时间被点亮或熄灭，实现对眼睛和脸部表情的模拟。通过增加LED灯的布设密度，可以提高显示面板的显示像素。

在上述技术方案的基础上，该点阵式布设的显示灯可以根据需要设置成能够发射不同颜色光线的显示灯，可选的，可以按照人脸的各个部位的皮肤的颜色来布设相应区域的显示灯的发光样色。通过控制脸部区域呈现炫彩的RGB灯光效果，配合眼睛模拟，可以展现出多种情绪表情。

为了使得第一机器人2能够模拟人的说话动作，本实施例中，在第一机器人的头部21还设置有嘴部区域，嘴部区域的内侧连接有超高速伺服电机，超高速伺服电机的信号输入端连接第一控制器24，超高速伺服电机在第一控制器24的控制下按照预设的控制流程驱动嘴巴区域张开或闭合，实现对人说话动作的模拟。

第一机器人的躯干部分通过气缸连接有手臂22，其中，气缸的控制信号端口与第一控制器24的信号输出端口相连，第一控制器24按照预设的控制流程控制手臂22进行旋转、抬升，以简单模拟人的手臂旋转和抬升的过程。可选的，本实施例中的手臂22包括大臂、小臂和手指，其中，小臂与大臂的连接处也设置有气缸，同样地，该气缸的控制信号端与第一控制器24的信号输出端相连，在第一控制器24的控制下使得小臂与大臂之间能够模拟人的肘部的动作。小臂与手指之间通过微型气缸进行控制，可选的，本实施例中，手指23的数量设置为四个，且四个手指通过独立的微型气缸进行控制，即每个手指连接一个微型气缸，每个微型气缸均与第一控制器24相连，使得每个手指能够独立运动。在第一控制器24的控制下，四个微型气缸可以同时按照预设指令进行运动，各自呈现出预设的指关节动作，使手指23模拟出的动作更加协调和优美。

本实施例技术方案通过在第一机器人的头部内设置表情面板，且表情面板由能够发射不同颜色光线的显示灯组成，通过控制相应部位的显示灯按照预设图像进行点亮或熄灭，使得表情面板能够呈现出类人的表情；通过为第一机器人设置大臂、小臂和手指，并通过气缸来驱动大臂相对于躯干运动，来模拟人的手臂的抬起和旋转的动作；通过气缸控制小臂相对大臂转动或抬升，来模拟人的肘部动作；通过微型气缸驱动手指运动，使得手指能够模拟出人的手指的动作。本实施例通过为第一控制器预先配置相应的图像信息，并预先设置第一控制器对第一机器人的控制过程，使得第一机器人能够同步展示观众选择的预先配置的图像信息，从而让第一机器人根据观众的选择针对性地展示机器人的结构和原理。

实施例二

图3为本申请实施例二提供的一种机器人展示系统的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上增加了对机器人的局部结构进行展示的第二机器人3，该第二机器人3设置在展示台1上，具体地，该第二机器人3包括：第二头部31和第二手臂32，第二头部31内设置有表情模块311，第二手臂32设置有气动肌腱模块321和机械手模块322，其中，

表情模块311设置有表情控制器3111，表情控制器3111设置有表情显示面板3112，表情显示面板3112呈现有预设的表情图像，表情控制器3111用于控制表情模块311展示与预设表情图像相对应的表情；

气动肌腱模块321设置有肌腱控制器3211，肌腱控制器3211设置有肌腱运动显示面板3212，肌腱运动显示面板3212展示有预设的肌腱运动图像，肌腱控制器3211控制气动肌腱模块321展示与预设的肌腱运动图像相对应的肌肉收缩动作；

机械手模块322设置有手指控制器3221，手指控制器3221根据观众对预设手指图像的滑动操作控制机械手模块322的手指进行屈、伸运动。

其中，表情显示面板3112可以采用触摸显示屏，该预设表情图像为介绍表情实现过程的图像，例如，高兴表情的实现过程，生气表情的实现过程。表情控制器3111按照预设的控制流程控制表情模块311展示观众选择的表情图像的实现过程。为了尽可能展示丰富的表情图像，可选的，表情模块311包括眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴，其中，眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴均由舵机控制，具体地，两侧的眉毛分别配置一个舵机，两侧的眼皮分别配置一个舵机，两个的眼睛分别配置一个舵机，嘴巴配置一个舵机，每个舵机的控制端均电连接表情控制器3111，实现通过7个舵机分别控制眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴的相应部位独立运动。例如，当观众选择高兴的表情时，在表情控制器3111的控制下，连接眉毛的舵机，连接眼皮的舵机以及连接眼睛的舵机相互配合，使两侧的眼睛区域均呈现出眼角上扬的动作，从而模拟出高兴的表情。本实施例中，关于舵机的结构以及控制舵机工作的方法均为现有技术，本实施例对此不作改进，因而此处不再赘述。

可选的，当表情显示面板3112超过设定时间没有接收到观众的操作时，表情模块311可以按照预设流程变换表情，可以吸引观众的注意。

气动肌腱模块321用于模拟人的肌肉的运动过程，通过外部提供的压缩空气驱动，作出相应的推拉动作，从而使得气动肌腱呈现缩放过程，以让观众直观了解气动肌腱模块321模仿人的肌肉收缩的原理。肌腱运动显示面板3212可以采用触摸屏，当观众需要了解肌腱的运动过程时，通过滑动预设在肌腱图像上的滑块向肌腱控制器3211传达控制指令，例如，当向下滑动滑块时肌肉收缩，向上滑动滑块时为肌肉展开，这样当观众操纵滑块向下滑动时，气动肌腱模块321便呈现拉的动作，以向观众展示肌肉收缩的运动过程。

机械手模块322用于向观众展示机器人的手指部分的结构。可选的，该机械手模块322设置有五个手指，每个手指均由微型舵机控制，即每个手指连接一个微型舵机，微型舵机的信号控制端与手指控制器3221相连，以通过微型舵机响应手指控制器3221的指令驱动手指进行相应的屈、伸运动。

为了让观众更加直观了解手指的运动过程，本实施例中，手指控制器3221设置有手指图像面板3222，手指图像面板3222采用触摸屏，在该手指图像面板3222上配置有预设的手指图像，手指图像的数量与机械手模块322的手指的数量相同，即有五个手指图像，且手指图像按照与手指相同的排列顺序排列在手指图像面板3222上，例如，可以给手指图像按照大拇指、食指、中指、无名指和小指的顺序给五个手指图像编号名字，相应地，手指图像中的大拇指对应于机械手模块的大拇指，手指图像的食指对应于机械手模块的食指，以此类推，实现手指图像与机械手模块的手指的一一对应。当观众触摸相应的手指图像滑动时，观众对该手指图像的操作指令被手指控制器3221所识别，手指控制器3221控制与该手指图像对应的手指根据观众的滑动方向进行伸或屈。例如，当设定手指图像上的滑块向上滑动表示伸展手指，向下滑动滑动该滑块表示手指弯曲时，若观众向下滑动食指图像上的滑块，则此时手指控制器3221控制机械手模块的食指弯曲，从而观众可以更加细致地观察手指的弯曲过程。

可选的，本实施例中的第二机器人3还包括视觉系统模块33和语音识别模块34，视觉系统模块33包括摄像头331和图像处理器332，语音识别模块34包括麦克风阵列341和语音信号处理器342，其中，

摄像头331用于采集观众的表情图像，当观众靠近该摄像头331时，摄像头331记录下该观众的表情图像，并通过内置的图像处理器332对该表情按照预设算法进行分析，生成相应的评测信息，并以语音的形式反馈给观众，从而与观众形成互动。例如，当采集到观众笑的表情时，经过图像处理器332处理后，被识别为高兴的表情图形，图像处理器332按照预设的库信息找到对应于高兴表情的语音信息为“你高兴的样子真迷人”，图像处理器332进一步控制扬声器播放该语音信息，以与观众形成互动；或者，为视觉系统模块33设置一个独立的显示屏，当摄像头331采集到观众的表情图像时，图像处理器332对该表情图像进行处理后展示在显示屏上，以增强娱乐效果。

语音识别模块34通过语音识别技术将观众的语音信息转换为计算机识别可识别的信息，并经过处理后输出反馈信息。本实施例中，通过设置麦克风阵列341来采集观众的语音信息，通过设置语音信号处理器342来处理所识别的语音信息，并生成与语音信号相对应的应答信号。

本实施例中通过设置视觉系统模块33和语音识别模块34可以让观众体验图像识别技术和语音识别技术，从而让观众对切身感受到这些新技术，并提高本实施例中机器人展示系统与观众的互动效果。需要说明的是，本实施例并不涉及对图像识别技术和语音识别技术的改进，因而本实施例中的视觉算法和语音识别算法均为现有技术。

本实施例通过设置第二机器人对机器人的核心部件进行局部展示，通过设置表情模块，并为表情模块配置眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴，为观众展示这些重点部位的结构组成和运行原理；通过设置气动肌腱模块，以通过气动肌腱的运动过程来模拟人的肌肉的运动，以让观众直接了解机器人模仿人的肌肉运动的原理；通过设置机械手模块，并为机械手模块配置五根手指，使得观众在操作相应的手指图像时，对应的手指能够按照观众的控制进行相应的运动，以展示机器人的指关节的结构和工作原理。本实施例通过增加第二机器人来展示机器人的关键部位，并为每个关键部位配置独立的显示屏，观众通过操作各个显示屏可以针对性地了解该关键部位，通过交互式设置，使得本展示系统能够与观众形成互动，可以让观众更直观、深入的了解机器人的构成与运行原理。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种机器人展示系统，其特征在于，包括展示台，所述展示台上设置有第一机器人和第一显示屏，所述展示台内设置有第一控制器，所述第一显示屏电性连接所述第一控制器，其中，

所述第一显示屏用于展示预设的模拟机器人运动的图像；

所述第一控制器用于控制所述第一机器人展示与所述第一显示屏显示的图像相对应的动作；

所述第一机器人至少包括头部和躯干，所述头部可相对躯干转动，其中，

所述头部内设置有表情面板，所述表情面板至少包括眼睛区域和脸部区域，所述眼睛区域和脸部区域均设置有点阵式布设的显示灯，所述显示灯电性连接所述第一控制器，用于在所述第一控制器的控制下呈现预设表情图像；

所述躯干通过气动器件连接手臂，所述气动器件的控制端电性连接所述第一控制器，用于响应所述第一控制器驱动所述手臂展示预设动作。

2.根据权利要求1所述的机器人展示系统，其特征在于，所述气动器件为气缸；所述手臂包括大臂、小臂和手指，其中，所述小臂与大臂之间，以及所述手指与小臂之间均通过气缸进行连接，每个气缸的控制端均电性连接所述第一控制器，用于响应所述第一控制器展示预设动作。

3.根据权利要求1所述的机器人展示系统，其特征在于，所述头部还设置有嘴部区域，所述嘴部区域的内侧连接有驱动电机，所述驱动电机的信号输入端连接所述第一控制器，所述驱动电机响应所述第一控制器驱动所述嘴部区域进行开、闭运动。

4.根据权利要求1所述的机器人展示系统，其特征在于，所述第一机器人采用半透明材料制备而成；所述第一机器人具有类人身高；所述头部相对躯干至少具有横向和纵向两个活动自由度。

5.根据权利要求1所述的机器人展示系统，其特征在于，所述点阵式布设的显示灯能显示不同颜色的光线。

6.根据权利要求1所述的机器人展示系统，其特征在于，所述展示台上还设置有第二机器人，所述第二机器人至少包括第二头部和第二手臂，所述第二头部内设置有表情模块，所述第二手臂设置有气动肌腱模块和机械手模块，其中，

所述表情模块设置有表情控制器，所述表情控制器设置有表情显示面板，所述表情显示面板呈现有预设的表情图像，所述表情控制器用于控制所述表情模块展示与所述预设表情图像相对应的表情；

所述气动肌腱模块设置有肌腱控制器，所述肌腱控制器设置有肌腱运动显示面板，所述肌腱运动显示面板展示有预设的肌腱运动图像，所述肌腱控制器控制所述气动肌腱模块展示与所述预设的肌腱运动图像相对应的肌肉收缩动作；

所述机械手模块设置有手指控制器，所述手指控制器根据人员对预设手指图像的滑动操作控制所述机械手模块的手指进行屈、伸运动。

7.根据权利要求6所述的机器人展示系统，其特征在于，所述表情模块至少包括眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴，其中，所述眉毛、眼皮、眼睛和嘴巴均由舵机控制，每个舵机的控制端均电性连接所述表情控制器。

8.根据权利要求6所述的机器人展示系统，其特征在于，所述机械手模块设置有多个机械手指，每个机械手指均由手指舵机控制，且每个手指舵机的控制端均电连接所述手指控制器，所述手指控制器通过所述手指舵机控制对应的机械手指进行屈或伸运动。

9.根据权利要求8所述的机器人展示系统，其特征在于，所述手指控制器设置有手指图像面板，所述手指图像面板上展示有所述预设手指图像，且所述预设手指图像的数量与所述机械手指的数量相同；所述手指控制器根据人员对所述手指图像的触摸操作控制对应的机械手指展示屈或伸动作。

10.根据权利要求6所述的机器人展示系统，其特征在于，所述第二机器人还包括视觉系统模块和语音识别模块，所述视觉系统模块包括摄像头和图像处理器，所述语音识别模块包括麦克风阵列和语音信号处理器，其中，

所述摄像头采集人员的表情图像；

所述图像处理器用于处理所述表情图像，并生成对表情的评测信息；

所述麦克风阵列用于采集人员的语音信号；

所述语音信号处理器用于处理所述语音信号，并生成与所述语音信号相对应的应答信号。

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