本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)器人及其頸部動作機(jī)構(gòu)和頭部動作機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

仿生機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，大多數(shù)仿生機(jī)器人都不具備頸部動作，其中，雙足機(jī)器人頸部一般為旋轉(zhuǎn)方式。不同的動物頸部機(jī)構(gòu)不一，范圍涉及廣，在外形設(shè)計基礎(chǔ)上，需要確保在頭部動作時，頸部能夠配合頭部進(jìn)行伸縮，達(dá)到仿生效果，頸部動作能更真實(shí)地模擬與人交互場景，對情緒表達(dá)具有重要作用，對頸部動作機(jī)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。

現(xiàn)有機(jī)器人頸部機(jī)構(gòu)設(shè)計較少，現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性。例如，采用多臺電機(jī)空間耦合方式，不同部位轉(zhuǎn)動不同角度實(shí)現(xiàn)頸部動作，空間復(fù)雜度高，交互性差，成本高；通過兩臺電機(jī)在橫向和縱向上實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，傳動方式為齒輪傳動，機(jī)構(gòu)冗余，交互性差。

針對現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種機(jī)器人及其頸部動作機(jī)構(gòu)和頭部動作機(jī)構(gòu)，以至少解決現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的技術(shù)問題。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個方面，提供了一種機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)盤；多根連桿，每根連桿的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上，每根連桿的另一端設(shè)置有仿生表皮；第一舵機(jī)，與轉(zhuǎn)盤動力連接，第一舵機(jī)根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步地，在機(jī)器人的面部動作為向上擺動的情況下，第一舵機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤按第一預(yù)設(shè)方向轉(zhuǎn)動第一預(yù)設(shè)角度，多根連桿向外推仿生表皮。

進(jìn)一步地，在機(jī)器人的面部動作為向下擺動的情況下，第一舵機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤按第二預(yù)設(shè)方向轉(zhuǎn)動第二預(yù)設(shè)角度，多根連桿向內(nèi)拉仿生表皮。

進(jìn)一步地，頸部動作機(jī)構(gòu)還包括：多個表皮連接板，每個表皮連接板與每根連桿的另一端連接，多個表皮連接板上設(shè)置有仿生表皮。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)盤上按照預(yù)設(shè)間距分布多個轉(zhuǎn)動部件，每根連桿的一端與每個轉(zhuǎn)動部件連接。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)動部件包括：套筒，固定在連桿的一端；連接軸，固定在轉(zhuǎn)盤上；法蘭軸承，固定在套筒和連接軸之間。

進(jìn)一步地，每根連桿的長度為可調(diào)節(jié)的。

進(jìn)一步地，仿生表皮采用柔性材料制成。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，還提供了一種機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)，包括：上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)；本體骨架；面殼；第二舵機(jī)，設(shè)置在本體骨架上，通過擺桿與面殼連接，第二舵機(jī)根據(jù)機(jī)器人的面部動作通過擺桿帶動面殼上下擺動。

進(jìn)一步地，面殼通過面殼兩側(cè)的深溝球軸承設(shè)置在本體骨架上。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，還提供了一種機(jī)器人，包括：上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)的機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，頸部動作機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)盤，多根連桿，每根連桿的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上，每根連桿的另一端上設(shè)置有仿生表皮，第一舵機(jī)，與轉(zhuǎn)盤動力連接，第一舵機(jī)根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)器人的面部動作控制頸部動作，達(dá)到交互性目的，解決了現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的技術(shù)問題。由于頸部動作采用單驅(qū)動源配合多連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各連桿長度和末端運(yùn)動軌跡可調(diào)，因此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的方案可以達(dá)到適用性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)簡單、模塊化設(shè)計、效果逼真、易于拓展等技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的轉(zhuǎn)動部件的示意圖；以及

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)的示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、轉(zhuǎn)盤；20、連桿；30、第一舵機(jī)；40、表皮連接板；50、套筒；60、連接軸；70、法蘭軸承；80、本體骨架；90、面殼；100、第二舵機(jī)；110、擺桿。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列單元的系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它單元。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)的示意圖，如圖1所示，該頸部動作機(jī)構(gòu)包括：

轉(zhuǎn)盤10。

多根連桿20，每根連桿20的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤10上，每根連桿20的另一端上設(shè)置有仿生表皮。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，仿生表皮采用柔性材料制成。

具體的，仿生表皮可以采用硅膠或乳膠等柔性材料制成，加工簡單。

第一舵機(jī)30，與轉(zhuǎn)盤10動力連接，第一舵機(jī)30根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動。

具體的，上述的第一舵機(jī)可以與機(jī)器人的本體骨架80連接。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，每根連桿20的長度為可調(diào)節(jié)的。

具體的，每根連桿20可以通過固定螺孔的位置不同，調(diào)節(jié)每根連桿20的長度，進(jìn)一步可以調(diào)整每根連桿20另一端的運(yùn)動軌跡，即調(diào)整仿生表皮的運(yùn)動軌跡。

在一種可選的方案中，如圖1所示，以交互性為前提，頸部動作可以分為面部俯仰動作1和頸部收縮動作2兩部分，當(dāng)面部俯仰運(yùn)動時，會產(chǎn)生頸部肌肉的收縮和膨脹，此時頸部機(jī)構(gòu)協(xié)同動作。如圖1所示，頸部動作機(jī)構(gòu)當(dāng)機(jī)器人的面部轉(zhuǎn)動時，頸部動作機(jī)構(gòu)采用多根連桿20(圖中僅示出四根連桿20)拉動仿生表皮的方式，第一舵機(jī)30可以轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動，連桿20另一端設(shè)置有仿生表皮，通過推拉仿生表皮，實(shí)現(xiàn)仿生動作。

通過本實(shí)用新型上述實(shí)施例，頸部動作機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)盤10，多根連桿20，每根連桿20的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤10上，每根連桿20的另一端上設(shè)置有仿生表皮，第一舵機(jī)30，與轉(zhuǎn)盤10動力連接，第一舵機(jī)30根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)器人的面部動作控制頸部動作，達(dá)到交互性目的，解決了現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的技術(shù)問題。由于頸部動作采用單驅(qū)動源配合多連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各連桿長度和末端運(yùn)動軌跡可調(diào)，因此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的方案可以達(dá)到適用性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)簡單、模塊化設(shè)計、效果逼真、易于拓展等技術(shù)效果。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，在機(jī)器人的面部動作為向上擺動的情況下，第一舵機(jī)30帶動轉(zhuǎn)盤10按第一預(yù)設(shè)方向轉(zhuǎn)動第一預(yù)設(shè)角度，多根連桿20向外推仿生表皮。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，在機(jī)器人的面部動作為向下擺動的情況下，第一舵機(jī)30帶動轉(zhuǎn)盤10按第二預(yù)設(shè)方向轉(zhuǎn)動第二預(yù)設(shè)角度，多根連桿20向內(nèi)拉仿生表皮。

具體的，上述的第一預(yù)設(shè)方向可以根據(jù)機(jī)器人頸部面殼開口的弧線確定，上述的第二預(yù)設(shè)方向與第一預(yù)設(shè)方向相反，例如，第一預(yù)設(shè)方向可以是順時針方向，第二預(yù)設(shè)方向可以是逆時針方向；上述的第一預(yù)設(shè)角度和第二預(yù)設(shè)角度可以相同，均可以根據(jù)實(shí)際機(jī)器人的頸部動作的設(shè)計幅度有關(guān)，當(dāng)設(shè)計幅度較大時，第一預(yù)設(shè)角度和第二預(yù)設(shè)角度可以設(shè)置為較大角度；當(dāng)設(shè)計幅度較小時，第一預(yù)設(shè)角度和第二預(yù)設(shè)角度可以設(shè)置為較小角度。

在一種可選的方案中，當(dāng)機(jī)器人的面部向上轉(zhuǎn)動時，第一舵機(jī)30帶動轉(zhuǎn)盤10順時針轉(zhuǎn)動一定角度，使連桿20向外推動表皮；當(dāng)機(jī)器人的面部向下轉(zhuǎn)動時，第一舵機(jī)30逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)盤10逆時針轉(zhuǎn)動一定角度，使連桿20向內(nèi)拉動表皮。

通過上述方案，機(jī)器人的頸部機(jī)構(gòu)可以模擬頸部動作，且成本較低。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，頸部動作機(jī)構(gòu)還包括：

多個表皮連接板40，每個表皮連接板40與每根連桿20的另一端連接，多個表皮連接板40上設(shè)置有仿生表皮。

在一種可選的方案中，連桿20的另一端可以通過兩個螺栓孔，可以固定多個表皮連接板40，連桿20通過多個表皮連接板40可以推拉仿生表皮。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)盤10上按照預(yù)設(shè)間距分布多個轉(zhuǎn)動部件，每根連桿20的一端與每個轉(zhuǎn)動部件連接。

具體的，上述的預(yù)設(shè)間距可以根據(jù)連桿20的數(shù)量，以及仿生表皮的形狀確定。

在一種可選的方案中，轉(zhuǎn)盤10上按照一定間距分布連桿轉(zhuǎn)動節(jié)點(diǎn)，即上述的轉(zhuǎn)動部件。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動部件包括：

套筒50，固定在連桿20的一端。

連接軸60，固定在轉(zhuǎn)盤10上。

法蘭軸承70，固定在套筒50和連接軸60之間。

在一種可選的方案中，如圖2所示，各轉(zhuǎn)動節(jié)點(diǎn)裝有法蘭軸承70，通過套筒50和連接軸60實(shí)現(xiàn)連桿20轉(zhuǎn)動。

通過上述方案所提供的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)，可以模擬抬頭和頸部的收縮，舵機(jī)數(shù)量少，空間緊湊，機(jī)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方式容易，成本低，配合頭部動作實(shí)現(xiàn)仿生效果，對機(jī)器人頸部動作機(jī)構(gòu)設(shè)計有重要的參考意義。不僅可以用于仿生機(jī)器人領(lǐng)域，還可以用于需要眼部動作的機(jī)器人領(lǐng)域。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種機(jī)器人的頭部運(yùn)動機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)的示意圖，如圖3所示，該頭部動作機(jī)構(gòu)包括：

上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)。

本體骨架80。

面殼90。

第二舵機(jī)100，設(shè)置在本體骨架80上，通過擺桿110與面殼90連接，第二舵機(jī)100根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動面殼90轉(zhuǎn)動。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，第二舵機(jī)100帶動面殼90上下擺動。

可選地，在本實(shí)用新型上述實(shí)施例中，面殼90通過設(shè)置在面殼90兩側(cè)的深溝球軸承固定在本體骨架80上。

在一種可選的方案中，如圖3所示，機(jī)器人的面部俯仰動作以面殼90為基體，通過第二舵機(jī)100轉(zhuǎn)動帶動面殼90轉(zhuǎn)動，面殼90兩側(cè)裝有深溝球軸承，固定在本體骨架80上。第二舵機(jī)100轉(zhuǎn)動帶動面殼90上下轉(zhuǎn)動，當(dāng)機(jī)器人的面部向上轉(zhuǎn)動時，第二舵機(jī)100可以轉(zhuǎn)動帶動面殼90向上轉(zhuǎn)動，同時，第一舵機(jī)30帶動轉(zhuǎn)盤10順時針轉(zhuǎn)動一定角度，使連桿20向外推動表皮；當(dāng)機(jī)器人的面部向下轉(zhuǎn)動時，第二舵機(jī)100可以轉(zhuǎn)動帶動面殼90向下轉(zhuǎn)動，同時，第一舵機(jī)30逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)盤10逆時針轉(zhuǎn)動一定角度，使連桿20向內(nèi)拉動表皮。

通過本實(shí)用新型上述實(shí)施例，機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)包括：任意一項(xiàng)的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)，頸部動作機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)盤10，多根連桿20，每根連桿20的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤10上，每根連桿20的另一端上設(shè)置有仿生表皮，第一舵機(jī)30，與轉(zhuǎn)盤10動力連接，第一舵機(jī)30根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)器人的面部動作控制頸部動作，達(dá)到交互性目的，解決了現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的技術(shù)問題。由于頸部動作采用單驅(qū)動源配合多連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各連桿長度和末端運(yùn)動軌跡可調(diào)，因此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的方案可以達(dá)到適用性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)簡單、模塊化設(shè)計、效果逼真、易于拓展等技術(shù)效果。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種機(jī)器人的實(shí)施例，包括：上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)的機(jī)器人的頭部動作機(jī)構(gòu)。

通過本實(shí)用新型上述實(shí)施例，機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)包括：多根連桿20，每根連桿20的一端可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在轉(zhuǎn)盤10上，每根連桿20的另一端上設(shè)置有仿生表皮，第一舵機(jī)30，與轉(zhuǎn)盤10動力連接，第一舵機(jī)30根據(jù)機(jī)器人的面部動作帶動轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)器人的面部動作控制頸部動作，達(dá)到交互性目的，解決了現(xiàn)有的機(jī)器人的頸部動作機(jī)構(gòu)只是在動作上實(shí)現(xiàn)平面和空間轉(zhuǎn)動，缺乏交互性的技術(shù)問題。由于頸部動作采用單驅(qū)動源配合多連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各連桿長度和末端運(yùn)動軌跡可調(diào)，因此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的方案可以達(dá)到適用性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)簡單、模塊化設(shè)計、效果逼真、易于拓展等技術(shù)效果。

上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

在本實(shí)用新型的上述實(shí)施例中，對各個實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。