仿真面部表情机器人颈部运动机构制造技术

本发明专利技术公开一种仿真面部表情机器人颈部运动机构，包括颈部旋转机构、颈部侧摆机构、颈部安装底板、支撑底座、肩膀外壳和头部支撑立柱。其中颈部旋转机构是通过一台双轴舵机驱动来完成旋转动作。颈部侧摆机构可以实现颈部的前后、左右以及侧摆运动，其中颈部动作是由两台舵机通过差数轴驱动差数齿轮来完成。本发明专利技术设计的颈部运动机构可以实现颈部多自由度的运动，更类似的模仿了人体颈部运动，使得面部表情机器人颈部运动看起来更为灵活。表情机器人颈部运动看起来更为灵活。表情机器人颈部运动看起来更为灵活。

【技术实现步骤摘要】
仿真面部表情机器人颈部运动机构


[0001]本专利技术涉及一种仿真面部表情机器人颈部运动机构。

技术介绍

[0002]仿真面部表情机器人颈部运动机构在表情机器人表情呈现和人机交互过程中起到至关重要的作用，设计一款能够尽可能的模拟人类颈部运动的颈部运动机构是面部表情机器人研究领域的重要研究方向。目前大多数仿真人头机器人颈部运动机构运动多为机械式，不能够模拟出人体颈部灵活的运动。

技术实现思路

[0003]本专利技术目在于进一步提高仿真面部表情机器人表情的多样性和逼真度，设计了一种仿真面部表情机器人颈部运动结构，用于弥补之前仿真机人头颈部自由度少导致的动作机器化的缺点。
[0004]采用的技术方案是：一种仿真面部表情机器人颈部运动机构，包括颈部旋转机构、颈部侧摆机构和颈部安装底板，颈部旋转机构安装在颈部侧摆机构上，颈部侧摆机构运动带动整个颈部旋转机构运动，颈部侧摆机构设置在颈部安装底板上，颈部安装底板上开设供颈部侧摆机构运动的通孔。
[0005]本专利技术设计的颈部运动机构可以实现颈部多自由度的运动，更类似的模仿了人体颈部运动，使得面部表情机器人颈部运动看起来更为灵活。
[0006]对本专利技术技术方案的优选，仿真面部表情机器人颈部运动机构还包括肩膀外壳，肩膀外壳包裹颈部侧摆机构并设置在颈部安装底板上，肩膀外壳用于支撑肩膀外皮。
[0007]对本专利技术技术方案的优选，颈部安装底板的下方设置支撑底座，颈部安装底板设置在支撑底座上。
[0008]对本专利技术技术方案的优选，颈部旋转机构中的颈部半圆筒形支撑架安装在颈部侧摆机构的差数齿轮轴上，颈部侧摆机构运动直接带动整个颈部旋转机构运动。
[0009]对本专利技术技术方案的优选，颈部旋转机构还包括颈部左右旋转盘、左右旋转轴、双轴舵机和颈部盖板，双轴舵机设置在颈部半圆筒形支撑架上，双轴舵机上的旋转舵机盘与颈部旋转轴联轴器连接并通过左右旋转轴输出动力，左右旋转轴贯穿颈部盖板并连接颈部左右旋转盘。颈部旋转机构是通过一台双轴舵机驱动来完成旋转动作。
[0010]对本专利技术技术方案的优选，颈部半圆筒形支撑架有两块，两块颈部半圆筒形支撑架组合，两块颈部半圆筒形支撑架的上端固定在颈部盖板上，两块颈部半圆筒形支撑架下端的扁轴孔与颈部侧摆机构内的差数齿轮轴扁轴端配合。
[0011]对本专利技术技术方案的优选，颈部侧摆机构的运动由两台舵机驱动，舵机安装在颈部安装底板上，舵机通过舵机盘来输出动力，两台舵机的舵机盘分别与两个差数轴配合并带动安装在差数轴上的齿轮做旋转运动，两个齿轮与安装在差数齿轮轴上的两个齿轮进行啮合，差数齿轮轴的两个轴端分别与颈部旋转机构中的颈部半圆筒形支撑架连接并没有相
对运动。颈部侧摆机构可以实现颈部的前后、左右以及侧摆运动，其中颈部除旋转运动以外的动作均是由两台舵机通过差数轴驱动差数齿轮来完成。
[0012]对本专利技术技术方案的优选，差数齿轮轴、第一差数轴和第二差数轴的阶梯轴上分别安装轴承，再将轴承分别安装到四块框架板的轴承安装位内，四块框架板用螺钉连接在一起成为一个长方形整体框架。
[0013]对本专利技术技术方案的优选，左右旋转盘的顶部设置头部支撑立柱。
[0014]对本专利技术技术方案的优选，第一差数轴和第二差数轴上在框架板与舵机之间均再安装一个轴承并将轴承安装在轴承支座上，轴承支座设置在颈部安装底板上。因考虑整个头部重量较大，现加装轴承与轴承座的目的在于将头部重量通过轴承支座分担到安装底板上；进一步，轴承支座作为差数轴的支撑点相当于减小差数轴悬臂梁的臂长。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：本专利技术颈部运动机构可以实现颈部多自由度的运动，更类似的模仿了人体颈部运动，使得面部表情机器人颈部运动看起来更为灵活。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的外形结构图。
[0017]图2是本专利技术的主视图。
[0018]图3是本专利技术中的颈部旋转机构的结构示意图（图中增加了头部支撑立柱）。
[0019]图4是本专利技术中的颈部侧摆机构和颈部安装底板的安装示意图（图中隐藏了一个颈部半圆筒形支撑架）。
[0020]图5是图1的爆炸视图。
[0021]图6是图4的颈部侧摆机构在颈部安装底板上摆动的某一状态示意图。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。
[0023]为使本专利技术的内容更加明显易懂，以下结合附图1
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图6和具体实施方式做进一步的描述。
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例1如图1、2和5所示，将面部表情机器人颈部运动机构拆分为五个部分，第一部分为颈部旋转机构1，旋转机构中的颈部半圆筒形支撑架107安装在第二部分颈部侧摆机构的差数齿轮轴205上，颈部侧摆机构运动直接可以带动整个颈部旋转机构运动，颈部侧摆机构2安装在颈部安装底板3上，颈部安装底板3通过螺钉安装在支撑底座4上，肩膀外壳5安装在颈部安装底板3上用于支撑肩膀外皮。
[0026]如图2和3所示，第一部分的颈部旋转机构1，由一台双轴舵机105驱动，双轴舵机安装在颈部旋转舵机安装架106上，双轴舵机与颈部旋转舵机安装架106作为一个整体固定安
装在颈部半圆筒形支撑架107上，且位于颈部半圆筒形支撑架107的内部。双轴舵机105的旋转舵机盘104与颈部旋转轴联轴器103固定连接，颈部旋转轴联轴器103与颈部左右旋转轴102扁轴端配合并采用紧定螺钉防止相对滑动，左右旋转轴102穿过颈部盖板108利用平键与颈部左右旋转盘101连接，颈部左右旋转盘101与头部支撑立柱6用螺钉固定在一起。
[0027]如图1和2所示，两块颈部半圆筒形支撑架107组成一个类脖子的圆形结构并固定在颈部盖板108上，两块颈部半圆筒形支撑架下端的扁轴孔与侧摆机构的差数齿轮轴205扁轴端配合。
[0028]如图3所示，第一部分的颈部旋转机构1，双轴舵机105通过旋转舵机盘104输出动力，旋转舵机盘104与颈部旋转轴联轴器103连接并带动颈部左右旋转轴102运动，颈部左右旋转轴102与颈部左右旋转盘101采用平键连接，而颈部左右旋转盘101与头部支撑立柱6用螺钉固连实现头部的旋转运动。
[0029]如图4所示，颈部侧摆机构2可以实现颈部的点头、摇头和侧摆运动，颈部侧摆机构2包括差数齿轮轴205、两台舵机、四个差数齿轮和两根差数轴。两块颈部半圆筒形支撑架107下端的扁轴孔与颈部侧摆机构2内的差数齿轮轴205两端的扁轴端配合。两台舵机均设置在颈部安装底板3上，两台舵机的舵机盘分别连接两个联轴器，联轴器扁轴孔再与两根差数轴的轴端扁轴配合，差数齿轮轴205和两根差数轴均转动设置在颈部安装底板3上；两根差数轴分别为第一差数轴206
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿真面部表情机器人颈部运动机构，其特征在于，包括颈部旋转机构（1）、颈部侧摆机构（2）和颈部安装底板（3），颈部旋转机构（1）安装在颈部侧摆机构（2）上，颈部侧摆机构（2）运动带动整个颈部旋转机构（1）运动，颈部侧摆机构（2）设置在颈部安装底板（3）上，颈部安装底板（3）上开设供颈部侧摆机构（2）运动的通孔。2.根据权利要求1所述的仿真面部表情机器人颈部运动机构，其特征在于，仿真面部表情机器人颈部运动机构还包括肩膀外壳（5），肩膀外壳（5）包裹颈部侧摆机构（2）并设置在颈部安装底板（3）上。3.根据权利要求1所述的仿真面部表情机器人颈部运动机构，其特征在于，颈部安装底板（3）的下方设置支撑底座（4），颈部安装底板（3）设置在支撑底座（4）上。4.根据权利要求1所述的仿真面部表情机器人颈部运动机构，其特征在于，颈部旋转机构（1）中的颈部半圆筒形支撑架（107）安装在颈部侧摆机构（2）的差数齿轮轴（205）上，颈部侧摆机构（2）运动直接带动整个颈部旋转机构（1）运动。5.根据权利要求4所述的仿真面部表情机器人颈部运动机构，其特征在于，颈部旋转机构（1）还包括颈部左右旋转盘（101）、左右旋转轴（102）、双轴舵机（105）和颈部盖板（108），双轴舵机（105）设置在颈部半圆筒形支撑架（107）上，双轴舵机（105）上的旋转舵机盘（104）与颈部旋转轴联轴器（103）连接并通过左右旋转轴（102）输出动力，左右旋转轴（102）贯穿颈部盖板（108）并连接颈...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴振东，鄢志彬，周瑞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：