TWI586415B - 仿眼球裝置 - Google Patents

Description

仿眼球裝置

本發明係關於一種機器人眼球裝置，特別係一種具有眨眼及放大縮小瞳孔的仿眼球裝置。

伴隨著科技水平的不斷提升，仿生技術日益受到關注，人們對於人型機器人的臉部表情或肢體要求也越來越高，因此仿生機器人為目前國內外學者研究的重點。

人類的情感大多係透過臉部表情來傳遞，其中，大部分的信息是通過人眼的上下、左右位移、眼皮運動與瞳孔縮放等動作來獲得的，因此作為機器人傳遞訊息也是重要的途徑，在仿生機器人的研究中佔據尤為重要的地位。然而，目前的機器人眼機構很少同時具備上述要求。

基於上述理由，本發明的目的在於提供一種具有放大縮小瞳孔以及眨眼的仿眼球裝置。

為達成前述目的，本發明提供一種仿眼球裝置，包含：一眼球機構、一左右移動機構、一上下移動機構、一眼皮閉合機構及一瞳孔縮放機構；所述眼球機構為一半球形，於底部兩端設有二槽孔；所述瞳孔縮放機構具有一固定架，一第一獨立動力源固設於固定架上，且第一獨立動力源之輸出端上設置有一光圈轉桿，光圈轉桿上套設一光圈轉筒，且光圈轉筒上設置一光圈。當第一獨立動力源轉動時，將帶動光圈轉桿旋轉，而使設置於光圈轉筒上的光圈縮放，其中，固定架進一步具有一固定板，所述眼球機構係設置於固定板上。

所述上下移動機構具有一第二獨立動力源，其固設於一框架上，其中，第二獨立動力源之輸出端上固設一上下轉桿，所述上下轉桿與一上下曲桿之一端樞接，而上下曲桿之另一端與一上下框架樞接，其中，上下框架水平兩側具有二框架轉軸，並分別與框架之二側板之框架樞孔樞接。當第二獨立動力源轉動時，將帶動上下轉桿轉動，使上下曲桿拉動上下框架，其中，由於上下框架與框架之側板樞接，因此將會使上下框架上下旋轉。

其中，上下框架係套設於瞳孔縮放機構上，且上下框架之上下兩側分別具有一樞軸及一樞孔，所述樞軸與眼球機構的其中一個槽孔樞接，而另一個槽孔與上下框架的樞孔對齊，並透過一固定銷穿設固定，以形成左右移動機構的左右旋轉軸。

所述左右移動機構具有一第三獨立動力源，第三獨立動力源固設於一框架上，其中，第三獨立動力源的輸出端上固設 一左右轉桿，左右轉桿與一桿片部樞接，而桿片部之另一端與固定架之一樞桿樞接。當第三獨立動力源轉動時，將帶動左右轉桿旋轉，使左右轉桿推拉桿片部而使固定架左右旋轉。

所述眼皮閉合機構具有一第四獨立動力源、一眼皮外殼及一彈簧，其中，第四獨立動力源與彈簧分別固設於框架上；所述眼皮外殼的兩端分別具有一旋轉孔洞，且眼皮外殼之一側具有一板桿，板桿上具有一穿孔。其中，第四獨立動力源的輸出端固設一眼皮轉桿，眼皮轉桿之一端分別與一第一線段以及一第二線段連接，所述第一線段兩端分別與板桿之穿孔以及眼皮轉桿連接，所述第二線段兩端分別與板桿之穿孔以及彈簧連接。其中，上下框架的二框架轉軸分別穿設眼皮外殼兩端的旋轉孔洞與框架之二側板樞接，以形成眼皮外殼的旋轉軸。

當第四獨立動力源順向轉動時，將會驅動眼皮轉桿而拉起第一線段，第一線段將拉下眼皮外殼之板桿，使眼皮外殼向上旋轉而張開；當第四獨立動力源逆向轉動時，將會使眼皮轉桿放下而放鬆第一線段，此時彈簧將會拉回第二線段，第二線段將往上提拉眼皮外殼之板桿，使眼皮外殼向下旋轉而閉合。

根據本發明的一實施例，其中，所述框架進一步具有一第一滾輪及一第二滾輪，所述第一線段經由第一滾輪底側往上穿設過眼皮外殼板桿之穿孔，所述第二線段之一端與眼皮外殼板桿之穿孔連接，另一端繞過第二滾輪之頂側與彈簧連接。

根據本發明的一實施例，其中，所述左右移動機構可使眼球機構水平擺動角度60度；所述上下移動機構可使眼球機構垂直擺動角度55度；所述眼皮閉合機構可使眼皮外殼上下旋轉110°度。

100‧‧‧仿眼球裝置

11‧‧‧框架

111、112‧‧‧兩側板

1111、1121‧‧‧框架樞孔

12‧‧‧第一滾輪

13‧‧‧第二滾輪

20‧‧‧眼球機構

21、21‧‧‧槽孔

30‧‧‧左右移動機構

31‧‧‧第三獨立動力源

32‧‧‧左右轉桿

33‧‧‧桿片部

3311‧‧‧孔洞

331‧‧‧第一轉桿

332‧‧‧第一連結片

3321‧‧‧孔洞

3322‧‧‧凸出桿

333‧‧‧第二連結片

3331、3332‧‧‧孔洞

334‧‧‧連結轉桿

40‧‧‧上下移動機構

41‧‧‧上下框架

411、412‧‧‧框架轉軸

413‧‧‧樞軸

414‧‧‧樞孔

42‧‧‧第二獨立動力源

43‧‧‧上下轉桿

44‧‧‧上下曲桿

45‧‧‧固定銷

50‧‧‧眼皮閉合機構

51‧‧‧第四獨立動力源

52‧‧‧眼皮轉桿

53‧‧‧第一線段

54‧‧‧眼皮外殼

541‧‧‧板桿

5410‧‧‧穿洞

543、544‧‧‧旋轉孔洞

55‧‧‧彈簧

56‧‧‧第二線段

60‧‧‧瞳孔縮放機構

61‧‧‧固定架

612‧‧‧固定板

613‧‧‧樞桿

63‧‧‧第一獨立動力源

64‧‧‧光圈轉桿

65‧‧‧光圈轉筒

圖1A為顯示本發明第一實施例之仿眼球裝置的立體組合圖。

圖1B為顯示本發明第一實施例之眼球機構的立體圖。

圖2A、2B分別為顯示本發明第一實施例之瞳孔縮放機構的作動示意圖。

圖2C為顯示本發明第一實施例之固定架的立體圖。

圖3A、3B分別為顯示本發明第一實施例之上下移動機構的作動示意圖。

圖3C為顯示本發明第一實施例之上下框架的立體圖。

圖4A為顯示本發明第一實施例之左右移動機構的立體圖。

圖4B、4C分別為顯示本發明第一實施例之左右移動機構的作動示意圖。

圖5A、5B分別為顯示本發明第一實施例之眼皮 閉合機構的作動示意圖。

圖5C為顯示本發明第一實施例之眼皮外殼的立體圖。

圖6A、6B為顯示本發明第二實施例之仿眼球裝置的示意圖。

以下，參考伴隨的圖式，詳細說明依據本發明的實施例，俾使本領域者易於瞭解。所述之創作可以採用多種變化的實施方式，當不能只限定於這些實施例。本發明省略已熟知部分(well-known part)的描述，並且相同的參考號於本發明中代表相同的元件。

圖1A為顯示本發明第一實施例之仿眼球裝置的立體組合圖。如圖1A所示，本發明提供一種仿眼球裝置100係包括：一眼球機構20、一左右移動機構30、一上下移動機構40、一眼皮閉合機構50及一瞳孔縮放機構60；下面針對各個機構進行細部的說明。

圖1B為顯示本發明第一實施例之眼球機構的立體圖。如圖1B所示，所述眼球機構20為一半球形，於平面底部兩端設有二槽孔21、22。

圖2A、2B分別為顯示本發明第一實施例之瞳孔 縮放機構的作動示意圖。如圖2A及2B所示，所述瞳孔縮放機構60具有一第一獨立動力源63及一固定架61(參考圖2C)，第一獨立動力源63之輸出端上設置有一光圈轉桿64，光圈轉桿64上套設一光圈轉筒65，且光圈轉筒65上設置一光圈66。當第一獨立動力源63左右旋轉時，將會帶動光圈轉桿64旋轉，使光圈轉筒65同步轉動而使設置於光圈轉筒65上的光圈66縮放，以呈現人體瞳孔縮放的效果。其中，固定架61具有一固定板612，所述眼球機構20係套設於光圈轉筒65及光圈66並固設於固定板612上。在本發明實施例中，光圈轉桿64旋轉之度數為35°度為佳，然而製造者可依照需求更改。

圖3A、3B分別為顯示本發明第一實施例之上下移動機構的作動示意圖。如圖3A、3B所示，上下移動機構40具有一第二獨立動力源42，所述第二獨立動力源42固設於框架11上，且第二獨立動力源42之輸出端固設一上下轉桿43，上下轉桿43與一上下曲桿44之一端樞接，而上下曲桿44之另一端與上下框架41樞接。

圖3C為顯示本發明第一實施例之上下框架的立體圖。如圖3C所示，上下框架41水平兩側具有二向外側延伸的框架轉軸411、412，並分別與框架11之二側板111、112之框架樞孔1111、1121(顯示於圖4B及4C中)樞接，以形成上下旋轉的軸心。其中，上下移動機構40係套設於瞳孔縮放機構60上，因此當上下移動機構40作動時，將會帶動瞳孔縮放機構60上下轉動。其中，上下框架41上下兩側分別具有一樞軸413及一樞孔414，所述樞軸413與眼球機構20的一個槽孔21樞接，且另一個槽孔22與上下框架41的樞孔414對齊， 並透過一固定銷(未顯示)穿設固定，以形成左右移動機構30的左右旋轉軸。

當第二獨立動力源42向右轉動時，將驅動上下轉桿43往右旋轉，使上下曲桿44推動上下框架41，其中，由於上下框架41的二框架轉軸411、412分別與框架11之兩側板111、112之框架樞孔1111、1121樞接(請參考圖4A)，因此，當上下曲桿44推動上下框架41時，與上下框架41樞接的眼球機構20將會向下旋轉，如圖3A所示。然而，當第二獨立動力源42向左轉動時，將使上下轉桿43往左旋轉，使上下曲桿44拉起上下框架41，與上下框架41樞接的眼球機構20將會向上旋轉，如圖3B所示。在本發明實施例中，眼球機構20可上下移動55度。在本發明實施例中，上下移動機構40與眼球機構20係利用固定銷結合，然而結合方式不限於此。

圖4A為顯示本發明第一實施例之左右移動機構30的立體圖。如圖4A所示，所述左右移動機構30具有一第三獨立動力源31，第三獨立動力源31係固設於一框架11上，且第三獨立動力源31之輸出端固設一左右轉桿32，左右轉桿32再透過桿片部33與固定架61之樞桿613連接。

其中，所述桿片部33包括一第一轉桿331、一第一連結片332、一第二連結片333及一連結轉桿334，第三獨立動力源31輸出端上的左右轉桿32穿設於第一轉桿331之孔洞3311，而第一轉桿331穿設於第一連結片332之孔洞3321，其中，第一連結片332具有一凸出桿3322，所述凸出桿3322穿設於第二連結片333之孔洞3331，最 後連結轉桿334穿設於第二連結片333之另一孔洞3332。本發明實施例中，所述連結處以軸承連接，然而連結之方式不限於此。

圖4B、4C分別為顯示本發明第一實施例之左右移動機構的作動示意圖。如圖4B、4C所示，眼球機構20係固設於固定架61上並與上下框架41樞接，其中，由於上下框架41係固設於框架11上，因此眼球機構20將會朝第三獨立動力源21的反方向旋轉。當第三獨立動力源21向右轉動時，將驅動左右轉桿32往右旋轉，使左右轉桿32拉動桿片部33，而使眼球機構20向左轉動。然而，當第三獨立動力源21向左轉動時，將驅動左右轉桿32往左旋轉，使左右轉桿32推動桿片部33，而使眼球機構20向右轉動。在本發明實施例中，眼球機構20可左右移動60度。

圖5A、5B分別為顯示本發明第一實施例之眼皮閉合機構的作動示意圖。如圖5A、5B所示，所述眼皮閉合機構50具有一第四獨立動力源51、一眼皮外殼54及一彈簧55，其中，第四獨立動力源51與彈簧55分別固設於框架上；所述眼皮外殼54為圓弧曲面，並設置於一眼球機構20上，且眼皮外殼54的兩端分別具有一旋轉孔洞543、544，如圖5C所示，且眼皮外殼54之一側具有一板桿541，板桿541上具有一穿孔5410。第四獨立動力源51之輸出端固設一眼皮轉桿52，眼皮轉桿52之另一端與一第一線段53連接，所述第一線段53經由一第一滾輪12底側往上穿設過眼皮外殼54之一穿孔5410連接，且一第二線段56與彈簧55之一端6連接，所述第二線段56經由一第二滾輪13之頂側與眼皮外殼54之一穿孔5410連接。其中，上下框架41的二框架轉 軸411、412分別穿設於眼皮外殼兩端的旋轉孔洞543、544與框架11之二側板111、112之框架樞孔1111、1121樞接，以形成眼皮外殼54的旋轉軸。

如5A所示，當第四獨立動力源51往箭頭方向旋轉時，將會驅動眼皮轉桿52拉起第一線段53，第一線段53將拉下眼皮外殼54之板桿541，使眼皮外殼54向上旋轉而張開；當第四獨立動力源51反轉時，如5B所示，第四獨立動力源51往箭頭方向旋轉，將會驅動眼皮轉桿52往前移而放鬆第一線段53，此時，設置於第二線段56另一端之彈簧55將會收縮而將第二線段56拉回，將眼皮外殼54之板桿541往上提拉，使眼皮外殼54將會向下旋轉而閉合。在本發明實施例中，眼皮外殼54上下旋轉110°度。

圖6A、6B為顯示本發明第二實施例之仿眼球裝置的示意圖。如圖6A、6B所示，本發明除了單獨使用外，進一步可將兩組結合在一起，其中，結合方式以對稱的方式組裝，因此左右移動機構30在轉動時，左右轉桿32為反方向作動(如：當需向眼球機構20需向左轉時，兩左右轉桿32分別係向左轉以及向右轉)，因此可節省機器人腦部中的空間。

值得一提的是，本發明實施例中，所述連結處以軸承連接，因此具360°的自由度，除可推動眼球機構20左右移動，也可同時吸收眼球機構20上下移動之位移量，不受眼球機構20上下移動而改變眼球機構20左右之定位。本發明實施例之第一獨立動力源、第二獨立動力源、第三獨立動力源以及第四獨立動力源 可為一伺服馬達，製造者可透過控制電路連接伺服馬達以控制獨立動力源的旋轉時間以及旋轉度數，使仿人機器人的眼睛更加逼真，然而，獨立動力源的種類以及控制方式不限於此，製造者可依照需求修改。

本發明所提供的仿眼球裝置，透過左右移動機構的桿片部及上下移動機構的上下框架樞接，使機器人眼睛的上下左右靈活度提高，且搭配瞳孔縮放機構及眼皮閉合機構，使眼球能進行眨眼及瞳孔放大等更多的動作，增強仿人機器人的眼部擬人效果，從而使仿人機器人更加逼真，達到發明之目的。

惟，以上所揭露之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例而已，非為用以限定本發明之實施，大凡熟悉該項技藝之人士其所依本發明之精神，所作之變化或修飾，皆應涵蓋在以下本案之申請專利範圍內。

100‧‧‧仿眼球裝置

Claims (8)

1. 一種仿眼球裝置，包含：一眼球機構，為一半球形，於底部兩端設有二槽孔；一瞳孔縮放機構，具有一固定架，該眼球機構與一第一獨立動力源固設於該固定架上，其中，該第一獨立動力源之輸出端上設置一光圈轉桿，一光圈轉筒套設於該光圈轉桿上，且該光圈轉筒上設置一光圈；一上下移動機構，具有一第二獨立動力源，該第二獨立動力源固設於一框架上，其中，該第二獨立動力源之輸出端上固設一上下轉桿，該上下轉桿與一上下曲桿之一端樞接，且該上下曲桿之另一端與一上下框架樞接；一左右移動機構，具有一第三獨立動力源，該第三獨立動力源固設於該框架上，其中，該第三獨立動力源之輸出端上固設一左右轉桿，該左右轉桿與一桿片部樞接，且該桿片部之另一端與該固定架樞接；以及眼皮閉合機構，具有一第四獨立動力源、一眼皮外殼及一彈簧，該第四獨立動力源與該彈簧固設於該框架上，該第四獨立動力源之輸出端與一第一線段連接，該第一線段與該眼皮外殼連接，且該眼皮外殼與一第二線段連接，該第二線段之另一端與該彈簧連接，其中，該眼皮外殼套設於該眼球機構上；其中，該上下框架係套設於該瞳孔縮放機構上，並與該眼球機構樞接以形成左右旋轉的旋轉軸，且該上下框架穿設該眼皮外殼與 該框架之二框架樞孔樞接，以形成該眼皮外殼及上下旋轉的旋轉軸。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中該固定架具有一固定板，該眼球機構設置於該固定板上。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中該眼皮外殼的兩端分別具有一旋轉孔洞，且該眼皮外殼之一側具有一板桿，該板桿上具有一穿孔。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之仿眼球裝置，其中該上下框架水平兩側具有二框架轉軸，該等框架轉軸分別穿設於該等旋轉孔洞，並與該框架之二側板樞接，其中，該上下框架上下兩側分別具有一樞軸及一樞孔，該樞軸與該眼球機構的其中一個該等槽孔樞接，且一固定銷穿設於該樞孔以及該眼球機構的另一個該槽孔。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中該框架具有一第一滾輪及一第二滾輪，該第一線段經由該第一滾輪底側往上與該眼皮外殼之一穿孔連接，該穿孔再與該第二線段連接，該第二線段繞過該第二滾輪之頂側與該彈簧連接。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中，該左右移動機構可使該眼球機構水平擺動角度60度。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中，該上下移動機構可使該眼球機構垂直擺動角度55度。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之仿眼球裝置，其中，該眼皮閉合機構可使該眼皮外殼上下旋轉110°度。