模塊化仿人頭部系統(tǒng)及具有該頭部系統(tǒng)的表情機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模塊化仿人頭部系統(tǒng)，包括骨架系統(tǒng)以及安裝于骨架系統(tǒng)上的視覺層構(gòu)件、面部層構(gòu)件和下顎層構(gòu)件，各部件采用模塊化結(jié)構(gòu)安裝連接，便于安裝、調(diào)節(jié)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同人群的面部表情，具有良好的兼容性。
【專利說明】模塊化仿人頭部系統(tǒng)及具有該頭部系統(tǒng)的表情機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于表情機(jī)器人的頭部系統(tǒng)及具有該頭部系統(tǒng)的表情機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]第一代工業(yè)機(jī)器人沒有感情表達(dá)，缺乏機(jī)器視覺、機(jī)器聽覺等高級(jí)智能，工作完成與否、完成的質(zhì)量無法感知，難以和操作人員進(jìn)行人機(jī)交互。在該領(lǐng)域中的重點(diǎn)是研究機(jī)器人情感表達(dá)與面部器官、皮膚變形的機(jī)理。目前表情機(jī)器人具有的眉、眼、嘴、鼻等基本結(jié)構(gòu)，能表現(xiàn)出明顯的笑、哭等表情，有效解決以上人機(jī)交互不足等問題。
[0003]歐美方面有美國麻省理工學(xué)院(Μ IT)人工智能實(shí)驗(yàn)室的的Kismet，注重機(jī)械穩(wěn)定性，已應(yīng)用到電影拍攝；日本有早稻田大學(xué)的WE-4R，具備完善的情感模型，能根據(jù)外部環(huán)境表達(dá)出自己的情感。
[0004]國內(nèi)表情機(jī)器人起步較晚，有哈爾濱工業(yè)大學(xué)的孫中山機(jī)器人、上海大學(xué)的SHFR_1、西安超人公司的李詠2等。其中西安超人公司的表情機(jī)器人的仿人外形比較突出。
[0005]現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):控制不同位點(diǎn)的機(jī)構(gòu)交織在一起，使得修改的難度比較大，一個(gè)頭部只能適應(yīng)一種人群的面部表達(dá)。亞、歐人的臉部差距很大，所以一個(gè)頭部不能夠做到很好的兼容。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的就是提供一種模塊化仿人頭部系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)修改難度大、適應(yīng)性差的問題，其能夠通過只改變一個(gè)模塊來適應(yīng)不同人種，不同性別的仿真面皮，并且整體用料少，組裝方便，成本低。同時(shí)，本實(shí)用新型還提供一種具有該頭部系統(tǒng)的表情機(jī)器人。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種模塊化仿人頭部系統(tǒng)，包括骨架系統(tǒng)以及安裝于骨架系統(tǒng)上的視覺層構(gòu)件、面部層構(gòu)件和下顎層構(gòu)件，其特征在于:
[0009]所述骨架系統(tǒng)由三個(gè)定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架構(gòu)成，三個(gè)定層骨架豎直并排設(shè)置，在三個(gè)定層骨架上從上至下依次水平插接上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架；
[0010]所述視覺層構(gòu)件是由視覺層固定底座、視覺層舵機(jī)、視覺層搖桿和眼球模塊組成；視覺層固定底座可拆卸式連接在上層固定骨架上，在視覺層固定底座上鉚接兩個(gè)眼球模塊，且對(duì)應(yīng)每個(gè)眼球模塊栓接一個(gè)視覺層舵機(jī)，視覺層舵機(jī)與眼球模塊通過視覺層搖桿連接；
[0011]所述面部層構(gòu)件是由面部層固定底座、面部層舵機(jī)、面部層搖桿、拉動(dòng)桿和面部層支架組成；面部層固定底座可拆卸式連接在中層固定骨架上，面部層舵機(jī)和面部層支架栓接在面部層固定底座上，拉動(dòng)桿安裝在面部層支架上，面部層舵機(jī)與拉動(dòng)桿通過面部層搖桿連接；
[0012]所述下顎層構(gòu)件是由下顎層固定底座、下顎層支架、下顎骨塊和模型牙齒組成；下顎層固定底座可拆卸式連接在下層固定骨架上，下顎層支架栓接在下顎層固定底座上，下顎骨塊鉚接在下顎層支架上，模型牙齒固定在下顎骨塊與下顎層固定底座之間。
[0013]進(jìn)一步，所述定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架及底座固定架上對(duì)應(yīng)開設(shè)插接口，通過插接的方式進(jìn)行連接。
[0014]這種插接連接結(jié)構(gòu)使得各個(gè)部件制造加工更方便，成本更低，且組裝拆卸方便，利用單個(gè)零部件的更換。
[0015]進(jìn)一步，所述上層固定骨架、中層固定骨架和下層固定骨架的左右兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)開設(shè)長條形安裝孔，視覺層固定底座、面部層固定底座和下顎層固定底座對(duì)應(yīng)上述安裝孔開設(shè)與其垂直的長條形裝配孔，利用安裝孔和裝配孔采用螺栓分別將視覺層固定底座固定在上層固定骨架上，面部層固定底座固定在中層固定骨架上，下顎層固定底座固定在下層固定骨架上。
[0016]通過安裝孔和裝配孔能夠非常方便的調(diào)整視覺層、面部層和下顎層的前后左右的裝配位置，從而適應(yīng)不同人種，不同性別的仿真面皮，且安裝更靈活。
[0017]進(jìn)一步，所述三個(gè)定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架均采用2mm厚的招板通過線切割加工而成。
[0018]采用這種加工方式成本更低。
[0019]—種表情機(jī)器人,該表情機(jī)器人具有上述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:相對(duì)于現(xiàn)有表情機(jī)器人頭部系統(tǒng)采用U型件連接結(jié)構(gòu)，減少了連接點(diǎn)、降低了加工精度的要求、避免產(chǎn)生過大的整體尺寸累計(jì)誤差。且其采用的模塊化結(jié)構(gòu)相對(duì)于以前的散亂連接方式，更換零件更方便，既可以單個(gè)零件的替換，也可以將一個(gè)模塊給整體替換。適應(yīng)性更強(qiáng)，可以讓一個(gè)頭部來實(shí)現(xiàn)不同人群的面部表情，具有良好的兼容性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型的爆炸圖；
[0023]圖3是骨架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是骨架系統(tǒng)的分解結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5是視覺層固定底座、面部層固定底座和下顎層固定底座與骨架系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是視覺層構(gòu)件的組合狀態(tài)示意圖；
[0027]圖7是面部層構(gòu)件的組合狀態(tài)示意圖；
[0028]圖8是下顎層構(gòu)件的組合狀體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0030]如圖1至圖8所示，一種模塊化仿人頭部系統(tǒng)，包括骨架系統(tǒng)10以及安裝于骨架系統(tǒng)10上的視覺層構(gòu)件20、面部層構(gòu)件30和下顎層構(gòu)件40。
[0031]參見圖3和圖4，所述骨架系統(tǒng)10由三個(gè)定層骨架101、上層固定骨架102、中層固定骨架103、下層固定骨架104和底座固定架105構(gòu)成，所述定層骨架101、上層固定骨架102、中層固定骨架103、下層固定骨架104及底座固定架105上對(duì)應(yīng)開設(shè)插接口，三個(gè)定層骨架101豎直并排設(shè)置，在三個(gè)定層骨架101上從上至下依次水平插接上層固定骨架102、中層固定骨架103、下層固定骨架104和底座固定架105。
[0032]參見圖6，所述視覺層構(gòu)件20是由視覺層固定底座201、視覺層舵機(jī)202、視覺層搖桿203和眼球模塊204組成；視覺層固定底座201可拆卸式連接在上層固定骨架102上，在視覺層固定底座201前端鉚接兩個(gè)眼球模塊204，且對(duì)應(yīng)每個(gè)眼球模塊204在視覺層固定底座201上栓接一個(gè)視覺層舵機(jī)202，視覺層舵機(jī)202與眼球模塊204通過視覺層搖桿203連接。
[0033]參見圖7，所述面部層構(gòu)件30是由面部層固定底座301、面部層舵機(jī)302、面部層搖桿303、拉動(dòng)桿304和面部層支架305組成；面部層固定底座301可拆卸式連接在中層固定骨架103上，面部層舵機(jī)302和面部層支架305栓接在面部層固定底座301上，一對(duì)拉動(dòng)桿304對(duì)稱安裝在面部層支架305兩側(cè)，面部層舵機(jī)302與拉動(dòng)桿304通過面部層搖桿303連接。
[0034]參見圖8，所述下顎層構(gòu)件40是由下顎層固定底座401、下顎層支架402、下顎骨塊403和模型牙齒404組成；下顎層固定底座401可拆卸式連接在下層固定骨架104上，下顎層支架402栓接在下顎層固定底座401上，下顎骨塊403鉚接在下顎層支架402上，模型牙齒404固定在下顎骨塊403與下顎層固定底座401之間。
[0035]參見圖2和圖5，為了便于安裝、拆卸及為適應(yīng)不同人種、不同性別的面部特征調(diào)整位置，所述上層固定骨架102、中層固定骨架103和下層固定骨架104的左右兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)開設(shè)長條形安裝孔1，視覺層固定底座201、面部層固定底座301和下顎層固定底座401對(duì)應(yīng)上述安裝孔I開設(shè)與其垂直的長條形裝配孔2，利用安裝孔I和裝配孔2采用螺栓分別將視覺層固定底座201固定在上層固定骨架102上，面部層固定底座301固定在中層固定骨架103上，下顎層固定底座401固定在下層固定骨架104上。因此，可以根據(jù)不同人種、性別的面部特征，相應(yīng)的更換視覺層構(gòu)件20、面部層構(gòu)件30和下顎層構(gòu)件40，或者對(duì)視覺層固定底座201、面部層固定底座301和下顆層固定底座401的如后左右位置進(jìn)行調(diào)整。
[0036]本實(shí)施方式中所述三個(gè)定層骨架101、上層固定骨架102、中層固定骨架103、下層固定骨架104和底座固定架105均采用2_厚的鋁板通過線切割加工而成。
[0037]本發(fā)明還提供一種表情機(jī)器人，該表情機(jī)器人具有上述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)。
[0038]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化仿人頭部系統(tǒng)，包括骨架系統(tǒng)以及安裝于骨架系統(tǒng)上的視覺層構(gòu)件、面部層構(gòu)件和下顎層構(gòu)件，其特征在于: 所述骨架系統(tǒng)由三個(gè)定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架構(gòu)成，三個(gè)定層骨架豎直并排設(shè)置，在三個(gè)定層骨架上從上至下依次水平插接上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架； 所述視覺層構(gòu)件是由視覺層固定底座、視覺層舵機(jī)、視覺層搖桿和眼球模塊組成；視覺層固定底座可拆卸式連接在上層固定骨架上，在視覺層固定底座上鉚接兩個(gè)眼球模塊，且對(duì)應(yīng)每個(gè)眼球模塊栓接一個(gè)視覺層舵機(jī)，視覺層舵機(jī)與眼球模塊通過視覺層搖桿連接； 所述面部層構(gòu)件是由面部層固定底座、面部層舵機(jī)、面部層搖桿、拉動(dòng)桿和面部層支架組成；面部層固定底座可拆卸式連接在中層固定骨架上，面部層舵機(jī)和面部層支架栓接在面部層固定底座上，拉動(dòng)桿安裝在面部層支架上，面部層舵機(jī)與拉動(dòng)桿通過面部層搖桿連接; 所述下顎層構(gòu)件是由下顎層固定底座、下顎層支架、下顎骨塊和模型牙齒組成；下顎層固定底座可拆卸式連接在下層固定骨架上，下顎層支架栓接在下顎層固定底座上，下顎骨塊鉚接在下顎層支架上，模型牙齒固定在下顎骨塊與下顎層固定底座之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)，其特征在于:所述定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架及底座固定架上對(duì)應(yīng)開設(shè)插接口，通過插接的方式進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)，其特征在于:所述上層固定骨架、中層固定骨架和下層固定骨架的左右兩側(cè)分別對(duì)應(yīng)開設(shè)長條形安裝孔，視覺層固定底座、面部層固定底座和下顎層固定底座對(duì)應(yīng)上述安裝孔開設(shè)與其垂直的長條形裝配孔，利用安裝孔和裝配孔采用螺栓分別將視覺層固定底座固定在上層固定骨架上，面部層固定底座固定在中層固定骨架上，下顎層固定底座固定在下層固定骨架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)，其特征在于:所述三個(gè)定層骨架、上層固定骨架、中層固定骨架、下層固定骨架和底座固定架均采用2_厚的鋁板通過線切割加工而成。
5.一種表情機(jī)器人，其特征在于:該表情機(jī)器人具有上述權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的模塊化仿人頭部系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B25J11/00GK203650522SQ201420031741
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】陳燕, 楊劍鋒, 李義, 艾攀華, 陳明亮 申請(qǐng)人:陳燕