機器人口型控制機構及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種仿真機器人,尤其涉及仿真機器人的嘴唇控制組件及其控制系 統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 口型是表情的重要成分,人說話總要伴隨著口型運動,以形成不同的聲道,發(fā)出各 類語音;在各種情感表達時,口型也會隨著表情呈現(xiàn)出不同的姿態(tài)。為了使得機器人能夠模 仿人說話和表達情感,通常將機器人的嘴巴分成四塊,左嘴角、右嘴角、上嘴唇和下嘴唇,模 仿口型時,左右嘴角至少各有一個X向和Y向的直線運動,上、下唇至少各有一個Z向直線 運動。這樣,需要在狹小的口部空間布置大量口型運動控制機構,相關運動機構的尺寸要求 非常緊湊,機構的質(zhì)量要求盡量輕,若采用傳統(tǒng)剛體形態(tài)的運動機構,為減少機構的重量和 體積,往往使得機構的結構復雜、實現(xiàn)成本非常高,口型控制的效果也很不理想。
[0003] 為此,當前表情機器人領域急需一種低成本、提高口部空間利用率的機器人口型 控制機構及其控制系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種機器人口型控制機構,可使機器人進行擬人化的口型模 仿。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種機器人口型控制系統(tǒng),可使機器人進行擬人化的口 型模仿。
[0006] 為了實現(xiàn)上有目的,本發(fā)明公開了一種機器人口型控制機構,所述機器人口型控 制機構包括嘴唇控制組件,所述嘴唇控制組件包括動作氣囊和電動氣囊泵,所述電動氣囊 泵包括儲氣氣囊和電機驅(qū)動部,所述動作氣囊為沿一方向伸縮動作的伸縮氣囊并嵌于機器 人的仿真臉皮內(nèi)的適當位置,且一所述儲氣氣囊與一所述動作氣囊通過導氣管連通并形成 一封閉氣腔,所述電機驅(qū)動部控制所述儲氣氣囊充氣和抽氣動作,所述儲氣氣囊抽氣或充 氣以對應控制所述動作氣囊沿一方向伸縮動作。
[0007] 與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明通過嵌入機器人仿真臉皮內(nèi)的動作氣囊調(diào)整機器人的口 型,不但調(diào)整方便、結構簡單、體積重量小、成本低;第二,本發(fā)明可將動作氣囊嵌入機器人 仿真臉皮對應影響人臉口型的肌肉所在部位(嘴角和/或嘴唇),從而全面的模仿人的口型 動作,使得機器人口型更為形象;第三,本發(fā)明通過儲氣氣囊來控制動作氣囊的伸縮,無需 在導氣管上設置閥門,使得在機器人工作時噪音小。第四,本發(fā)明通過雙氣囊結構控制動作 氣囊的伸縮,動作氣囊、儲氣氣囊和導氣管之間形成一個密閉的環(huán)境,通過控制導向筒內(nèi)儲 氣氣囊的伸縮度來控制動作氣囊的偏移量,不但控制方便,而且控制結果精準。
[0008] 較佳地,所述動作氣囊包括嵌于所述仿真臉皮之仿真嘴唇內(nèi)的唇部氣囊和嵌于所 述仿真臉皮之仿真嘴角周圍的嘴角氣囊,且所述嘴角氣囊一端連接于所述機器人的骨架 上,另一端連接于所述機器人仿真臉皮之嘴角。
[0009] 較佳地,所述唇部氣囊包括位于仿真臉皮之上嘴唇內(nèi)的上唇氣囊、位于仿真臉皮 之下嘴唇內(nèi)的下唇氣囊,所述唇部氣囊的氣孔開設于所述唇部氣囊之囊壁的中間,所述嘴 角氣囊沿所述機器人仿真臉皮的嘴角肌肉群對應設置,包括左提上唇肌氣囊、左顴大肌氣 囊、左笑肌氣囊、左降口角肌氣囊、左降下唇肌氣囊、右提上唇肌氣囊、右顴大肌氣囊、右笑 肌氣囊、右降口角肌氣囊和右降下唇肌氣囊。該方案使得動作氣囊可以全方位的模仿嘴唇 的動作,從而使得機器人口型更為人性化。
[0010] 較佳地,所述伸縮氣囊包括氣囊本體和開設于所述氣囊本體上的氣孔,所述氣囊 本體包括氣囊側壁和位于所述氣囊側壁兩端并密封所述氣囊側壁的氣囊端壁,所述氣囊側 壁由若干個可折疊波紋片沿折疊伸縮方向連接而成;所述動作氣囊沿其軸向設有若干支 撐件,所述支撐件沿所述動作氣囊的周向支撐所述波紋片的波峰以防止所述波峰內(nèi)陷。
[0011] 較佳地,所述電動氣囊泵還包括導向筒、滑動安裝于所述導向筒內(nèi)的活塞和與所 述活塞相連的活塞桿,所述儲氣氣囊為沿一方向伸縮動作的伸縮氣囊,所述儲氣氣囊安裝 于所述導向筒的筒壁和活塞之間并可沿所述導向筒的筒壁伸縮;所述電機驅(qū)動部與所述 活塞桿相連以控制所述活塞桿伸縮動作,所述活塞桿帶動所述活塞沿所述導向筒的筒壁滑 動,所述活塞帶動所述儲氣氣囊伸縮動作以使所述動作氣囊充氣或抽氣。該方案結構簡單, 且便于控制儲氣氣囊的壓縮量。
[0012] 更佳地,所述儲氣氣囊內(nèi)還安裝有壓縮彈簧,所述壓縮彈簧對所述儲氣氣囊提供 回復的彈力。該方案使得活塞遠離儲氣氣囊時,儲氣氣囊可以及時拉伸,當然,也可以直接 將儲氣氣囊的一端與活塞連接,另一端與導向筒的筒壁連接,使得活塞移動時可以直接帶 動儲氣氣囊的拉伸和壓縮。
[0013] 較佳地,所述機器人口型控制機構還包括齒部控制組件,所述齒部控制組件包括 所述動作氣囊、齒部傳動組件和所述電動氣囊泵,所述齒部傳動組件包括齒部導向筒、齒部 活塞桿、滑動安裝于所述齒部導向筒內(nèi)并與所述齒部活塞桿的前端連接的齒部活塞、安裝 于所述齒部導向筒和齒部活塞之間的齒部彈簧,所述動作氣囊安裝于所述齒部導向筒的內(nèi) 壁和齒部活塞之間并可沿所述齒部導向筒的筒壁伸縮動作,所述齒部彈簧對所述齒部活塞 提供抵觸所述動作氣囊的彈力,所述齒部活塞桿的末端和齒部導向筒分別安裝于所述機器 人的上頒骨架和下頒骨架上,所述電動氣囊泵控制所述動作氣囊伸縮工作,所述動作氣囊 帶動所述齒部活塞動作以使所述機器人牙齒開合。
[0014] 本發(fā)明還公開了一種機器人口型控制系統(tǒng),所述機器人口型控制系統(tǒng)包括機器人 口型控制機構和控制所述電動氣囊泵動作的運動控制模塊,所述機器人口型控制機構如上 所示,所述運動控制模塊包括偏移量轉(zhuǎn)換單元和驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換單元,所述偏移量轉(zhuǎn)換單元 接收口型視位時序信號SV,并依據(jù)預設的口型視位值與偏移量對應關系將所述口型視位時 序信號SV轉(zhuǎn)換為對應的偏移量時序信號,所述口型視位時序信號SV由若干口型視位的口 型時序信息CV和口型視位信息FV組成,所述偏移量時序信號包括相互對應的動作時序信 息和儲氣氣囊偏移量信息;所述驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換單元依據(jù)所述偏移量時序信號計算對應的氣 囊控制信號,所述電機驅(qū)動部依據(jù)所述氣囊控制信號控制所述儲氣氣囊以預設速度壓縮或 拉伸以到達預設的位置。
[0015] 與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明通過嵌入機器人仿真臉皮內(nèi)的動作氣囊調(diào)整機器人的口 型,不但調(diào)整方便、結構簡單、體積重量小、成本低;另一方面,本發(fā)明可將動作氣囊嵌入機 器人仿真臉皮對應影響人臉口型的肌肉所在部位(嘴角和/或嘴唇),從而全面的模仿人的 口型動作,使得機器人口型更為人性化;再一方面,本發(fā)明通過儲氣氣囊來控制動作氣囊的 伸縮,無需在導氣管上設置閥門,使得在機器人工作時噪音小。再一方面,本發(fā)明通過雙氣 囊結構控制動作氣囊的伸縮,動作氣囊、儲氣氣囊和導氣管之間形成一個密閉的環(huán)境,通過 控制導向筒內(nèi)儲氣氣囊的伸縮度來控制動作氣囊的偏移量,不但控制方便,而且控制結果 精準。
[0016] 較佳地,所述機器人口型控制系統(tǒng)還包括位置檢測單元,所述位置檢測單元檢測 所述儲氣氣囊的伸縮量以生成位置反饋信號;所述驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換單元依據(jù)所述位置反饋信 號調(diào)整所述氣囊控制信號。
[0017] 具體地,所述口型時序信息包括所述口型視位的開始時刻T