CN211729185U - 一种机器人头部结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人头部结构，涉及机器人技术领域，包括头顶单元、面部单元、下巴单元、头部关节组件及脖子组件，所述头顶单元位于所述面部单元上方，所述下巴单元位于所述面部单元下方，所述面部单元的后侧分别与所述头顶单元和所述下巴单元连接，所述头部关节组件位于所述面部单元后侧，所述面部单元的后侧还与所述头部关节组件连接，所述脖子组件位于所述头部关节组件下方，所述头部关节组件与所述脖子组件连接。本实用新型提供了一种全新独特的机器人头部结构，可模拟人类头部及面部表情，并通过各单元组件相互的运动关系及相互之间形成不同的张角大小，以此来表达不同的情感。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人头部结构。
背景技术
虽然现有市面上销售的机器人种类繁多，千变万化，但是大部分都是人形或是类似与一些动物的外观，尽管看上去也生动活泼，短时间内也深受孩子们的喜爱，但是终究是一些很平常的设计，例如市场上大部分机器人只有一些塑胶外壳、摄像头和显示屏，没有太多可以运动的部件，这就造成了头部结构简单，孩子们只可以看或点击触摸屏，从显示端获取信息，但是完全没有与机器人的头部互动的机会，也没有与机器人情感的交流，孩子们玩一会就没有任何兴趣了，所以无法给孩子们留下很奇特和非常富有开阔想象的空间，无法吸引孩子们的注意力，更不会留下深刻的记忆。
实用新型内容
本实用新型其目的就在于提供一种生动可爱且具有丰富运动表情及情感的机器人头部结构。
实现上述目的而采取的技术方案如下：
一种机器人头部结构，包括头顶单元、面部单元、下巴单元、头部关节组件及脖子组件，所述头顶单元位于所述面部单元上方，所述下巴单元位于所述面部单元下方，所述面部单元的后侧分别与所述头顶单元和所述下巴单元连接，所述头部关节组件位于所述面部单元后侧，所述面部单元的后侧还与所述头部关节组件连接，所述脖子组件位于所述头部关节组件下方，所述头部关节组件与所述脖子组件连接。
优选地，所述头顶单元包括头顶轮廓件，所述头顶轮廓件内设有头顶情感传感器，所述头顶轮廓件的后侧设有两个对称且向下延伸的第一凸角，所述第一凸角设有齿牙结构。
优选地，所述下巴单元包括下巴轮廓件，所述下巴轮廓件内设有下巴情感传感器，所述下巴轮廓件的后侧设有两个对称且向上延伸的第二凸角，所述第二凸角设有齿牙结构。
优选地，所述面部单元包括面部轮廓件，所述面部轮廓件的后侧设有两个对称设置的第三凸角，所述第一凸角和第二凸角分别通过螺丝及轴承固定在所述第三凸角上，且所述第三凸角与所述头部关节组件连接，所述面部轮廓件内部设有头顶转动马达和下巴转动马达，所述头顶转动马达、所述下巴转动马达与控制单元连接，所述头顶转动马达通过头部运动齿轮与所述第一凸角连接，所述下巴转动马达通过下巴运动齿轮与所述第二凸角连接。
优选地，所述头顶转动马达和所述下巴转动马达一侧还设有第一运动分度盘和第一编码器，所述第一编码器与控制单元连接。
优选地，所述面部轮廓件的前端外侧还设有两个显示单元，用做机器人的眼睛，两个所述显示单元的中间位置还设有摄像头，用做机器人的鼻子，所述摄像头下方还设有麦克风，所述面部轮廓件内部还设有扬声器，所述显示单元、摄像头、麦克风及扬声器均与所述控制单元连接。
优选地，所述头部关节组件包括关节轮廓件，所述关节轮廓件内设有面部转动马达，所述面部转动马达与所述控制单元连接，所述面部转动马达通过第一离合器与面部运动齿轮连接，所述面部运动齿轮与所述第三凸角上的齿牙啮合。
优选地，所述面部转动马达一侧还设有第二分度盘，所述第一离合器的一侧设有第三编码器，所述第三编码器与所述控制单元连接。
优选地，所述脖子组件包括脖颈，所述脖颈的一端与所述面部轮廓件连接，所述脖颈的另一端与颈部齿轮连接，所述颈部齿轮上方设有第三分度盘，所述颈部齿轮通过第二离合器与颈部转动马达连接，所述第二离合器的一侧设有第四编码器，所述颈部转动马达和所述第四编码器均与所述控制单元连接。
优选地，所述脖颈的一端通过固定螺母及轴承固定在所述面部轮廓件上。
本实用新型提供的一种机器人头部结构，其有益效果在于：提供了一种全新独特的机器人头部结构，可模拟人类头部及面部表情，并通过各单元组件相互的运动关系及相互之间形成不同的张角大小，以此来表达不同的情感。
附图说明
图1为本实用新型机器人头部结构的立体图；
图2为本实用新型机器人头部结构的主视图；
图3为本实用新型机器人头部结构的右视图；
图4为面部单元2的立体图；
图5为头部关节组件4的立体图；
图6为头部关节组件4不含关节轮廓件41的立体图；
图7为头部关节组件4与脖子组件5的组合状态立体图。
图中：1-头顶单元；2-面部单元；3-下巴单元；4-头部关节组件；5-脖子组件；6-LCD显示屏；7-摄像头；8-麦克风；11-头顶轮廓件；12-第一凸角；21-面部轮廓件；22-第三凸角；23-头顶转动马达；24-下巴转动马达；25-控制单元；26-头部运动齿轮；27-下巴运动齿轮；28-第一运动分度盘；29-第一编码器；31-下巴轮廓件；32-第二凸角；41-关节轮廓件；42-面部转动马达；43-第一离合器；44-面部运动齿轮；45-第二分度盘；46-第三编码器；51-脖颈；52-颈部齿轮；53-第三分度盘；54-第二离合器；55-颈部转动马达；56-第四编码器；57-固定螺母；58-轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-3所示，本实施例提出了一种机器人头部结构，包括头顶单元1、面部单元2、下巴单元3、头部关节组件4及脖子组件5，头顶单元1位于面部单元2上方，下巴单元3位于面部单元2下方，面部单元2的后侧分别与头顶单元1和下巴单元3连接，头部关节组件4位于面部单元2后侧，面部单元2的后侧还与头部关节组件4连接，脖子组件5位于头部关节组件4下方，头部关节组件4与脖子组件5连接。
其中，头顶单元1包括头顶轮廓件11，头顶轮廓件11内设有头顶情感传感器(未图示)，头顶轮廓件11的后侧设有两个对称且向下延伸的第一凸角12，第一凸角12设有齿牙结构。下巴单元3包括下巴轮廓件31，下巴轮廓件31内设有下巴情感传感器(未图示)，下巴轮廓件31的后侧设有两个对称且向上延伸的第二凸角32，第二凸角32设有齿牙结构。
如图4所示，面部单元2包括面部轮廓件21，面部轮廓件21的后侧设有两个对称设置的第三凸角22，第一凸角12和第二凸角32分别通过螺丝及轴承固定在第三凸角22上，且第三凸角22与头部关节组件4连接，面部轮廓件21内部设有头顶转动马达23和下巴转动马达24，头顶转动马达23、下巴转动马达24与控制单元25连接，头顶转动马达23通过头部运动齿轮26与第一凸角12连接，下巴转动马达24通过下巴运动齿轮27与第二凸角32连接，头顶转动马达23和下巴转动马达24一侧还设有第一运动分度盘28和第一编码器29，第一编码器29与控制单元25连接。
面部轮廓件21的前端外侧还设有两个显示单元，本实施例显示单元选用LCD显示屏6用做机器人的眼睛，两个LCD显示屏6的中间位置还设有摄像头7，用做机器人的鼻子，摄像头7下方还设有麦克风8，面部轮廓件21内部还设有扬声器(未图示)，LCD显示屏6、摄像头7、麦克风8及扬声器均与控制单元25连接。
如图5、6所示，头部关节组件4包括关节轮廓件41，关节轮廓件内设有面部转动马达42，面部转动马达42与控制单元25连接，面部转动马达42通过第一离合器43与面部运动齿轮44连接，面部运动齿轮44与第三凸角22上的齿牙啮合。面部转动马达42一侧还设有第二分度盘45，第一离合器43的一侧设有第三编码器46，第三编码器46与控制单元25连接。
如图7所示，脖子组件5包括脖颈51，脖颈51的一端与面部轮廓件21连接，脖颈51的另一端与颈部齿轮52连接，颈部齿轮52上方设有第三分度盘53，颈部齿轮52通过第二离合器54与颈部转动马达55连接，第二离合器54的一侧设有第四编码器56，颈部转动马达55和第四编码器56均与控制单元25连接。脖颈51的一端通过固定螺母57及轴承58固定在面部轮廓件21上。
本实施例提供的机器人头部结构，在上电后，位于面部轮廓件21的头顶转动马达23和下巴转动马达24以及两个编码器第一编码器29协同工作，分别驱动头部运动齿轮26和下巴运动齿轮27上下运转，与此同时，头部关节组件4的面部转动马达42和第三编码器46也协同工作，面部运动齿轮44在第二分度盘45有效的范围之内往复回转，从而驱动面部单元2上下转动。
布置于机器人脖子组件5内的颈部转动马达55和第四编码器56协同工作，驱动颈部齿轮52往复旋转，从而驱动脖颈51带动头部关节组件4在第三分度盘53的有效范围内左右旋转，至此，所有的头部运动零部件都在运行，使头顶，面部，下巴及头部关节恢复到结构的功能原点，也即机器人头部的初始位置。每次启动本结构，位于面部单元2内的控制单元25都会对各个部件进行检查确认当前的位置，控制各个元器件回功能圆点及反馈相关信息。
本实施例中，控制单元25通过控制头顶单元1、面部单元2、下巴单元3上下运动，从而相互之间形成不同大小的张角，不同大小的夹角又表达了不同的状态及不同的感情状态，也赋予了机器人不同状态下的不同感情状态。并且在头顶单元1和下巴单元3内置情感传感器，当人们在头顶或下巴的外表面触摸这些传感器时，其行为动作改变了传感器的物理特征，使传感器的物理参数发生变化，控制单元25接受到这些物理参数的变化，从而通过扬声器输出相应的声音或通过眼睛输出相应的表情，人们可以通过这些表情去判断机器人的情感状态，
本实施例中，控制单元25控制两个LCD显示屏6用于显示眼睛的特征，例如完成眨眼，睁眼及闭眼的动作及过程，给人展示了一双生动逼真的眼睛，赋予了机器人感情色彩及表情。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人头部结构，其特征在于，包括头顶单元、面部单元、下巴单元、头部关节组件及脖子组件，所述头顶单元位于所述面部单元上方，所述下巴单元位于所述面部单元下方，所述面部单元的后侧分别与所述头顶单元和所述下巴单元连接，所述头部关节组件位于所述面部单元后侧，所述面部单元的后侧还与所述头部关节组件连接，所述脖子组件位于所述头部关节组件下方，所述头部关节组件与所述脖子组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述头顶单元包括头顶轮廓件，所述头顶轮廓件内设有头顶情感传感器，所述头顶轮廓件的后侧设有两个对称且向下延伸的第一凸角，所述第一凸角设有齿牙结构。
3.根据权利要求2所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述下巴单元包括下巴轮廓件，所述下巴轮廓件内设有下巴情感传感器，所述下巴轮廓件的后侧设有两个对称且向上延伸的第二凸角，所述第二凸角设有齿牙结构。
4.根据权利要求3所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述面部单元包括面部轮廓件，所述面部轮廓件的后侧设有两个对称设置的第三凸角，所述第一凸角和第二凸角分别通过螺丝及轴承固定在所述第三凸角上，且所述第三凸角与所述头部关节组件连接，所述面部轮廓件内部设有头顶转动马达和下巴转动马达，所述头顶转动马达、所述下巴转动马达与控制单元连接，所述头顶转动马达通过头部运动齿轮与所述第一凸角连接，所述下巴转动马达通过下巴运动齿轮与所述第二凸角连接。
5.根据权利要求4所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述头顶转动马达和所述下巴转动马达一侧还设有第一运动分度盘和第一编码器，所述第一编码器与控制单元连接。
6.根据权利要求4所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述面部轮廓件的前端外侧还设有两个显示单元，用做机器人的眼睛，两个所述显示单元的中间位置还设有摄像头，用做机器人的鼻子，所述摄像头下方还设有麦克风，所述面部轮廓件内部还设有扬声器，所述显示单元、摄像头、麦克风及扬声器均与所述控制单元连接。
7.根据权利要求4所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述头部关节组件包括关节轮廓件，所述关节轮廓件内设有面部转动马达，所述面部转动马达与所述控制单元连接，所述面部转动马达通过第一离合器与面部运动齿轮连接，所述面部运动齿轮与所述第三凸角上的齿牙啮合。
8.根据权利要求7所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述面部转动马达一侧还设有第二分度盘，所述第一离合器的一侧设有第三编码器，所述第三编码器与所述控制单元连接。
9.根据权利要求7所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述脖子组件包括脖颈，所述脖颈的一端与所述面部轮廓件连接，所述脖颈的另一端与颈部齿轮连接，所述颈部齿轮上方设有第三分度盘，所述颈部齿轮通过第二离合器与颈部转动马达连接，所述第二离合器的一侧设有第四编码器，所述颈部转动马达和所述第四编码器均与所述控制单元连接。
10.根据权利要求9所述的一种机器人头部结构，其特征在于：所述脖颈的一端通过固定螺母及轴承固定在所述面部轮廓件上。
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|---|---|---|---|---|
| CN111216139A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-06-02 | 帕利国际科技(深圳)有限公司 | 一种机器人头部结构 |
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