机器人的眼部结构、机器人的头部结构和机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机器人的眼部结构、机器人的头部结构和机器人。

背景技术：

仿生机器人是能够模仿生物、从事生物特点工作的机器人，例如，在西方国家，机械宠物十分流行，仿生麻雀机器人可以担任环境监测的任务，再例如，仿人机器人可以为人类提供很多便利服务，因此，仿生机器人越来越得到人们的重视，具有很好的发展前景。

为了使仿生机器人更逼真地模拟生物的特点，仿生机器人的通常设置有具有眨眼功能的眼部结构，现有的仿生机器人的眼部结构很复杂，复杂的眼部结构很容易出现故障，从而导致仿生机器人的运行稳定性差，而且现有的仿生机器人的眼部结构通常需要操作人员转动手柄才能获得动力输入，因此，现有的仿生机器人存在操作复杂的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种机器人的眼部结构、机器人的头部结构和机器人，以解决现有技术中的机器人的眼部结构的结构复杂、工作故障率高以及现有的机器人操作复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人的眼部结构，包括：支撑板组件；眼球部，眼球部与支撑板组件连接；眼皮部，眼皮部与支撑板组件可枢转地连接，眼皮部在遮盖眼球部的闭合位置和露出眼球部的打开位置之间运动；驱动组件，驱动组件包括相连接的曲柄滑块机构和伸缩剪叉机构，其中，曲柄滑块机构与眼皮部连接，伸缩剪叉机构具有收缩位置和伸出位置，伸缩剪叉机构在收缩位置和伸出位置之间往复运动以带动眼皮部在闭合位置和打开位置间切换而实现眼部结构的眨眼动作。

进一步地，眼球部和眼皮部均为两个，两个眼球部和两个眼皮部一一对应设置，其中，眼球部具有横向对称平面，眼皮部包括上眼皮和下眼皮，上眼皮和下眼皮对称设置在横向对称平面的两侧。

进一步地，曲柄滑块机构包括：滑移杆，滑移杆可滑动地设置在支撑板组件上，伸缩剪叉机构与滑移杆枢转连接以带动滑移杆滑动；两个连接杆，两个连接杆的第一端均与滑移杆枢转连接，两个连接杆的第二端分别与上眼皮和下眼皮枢转连接。

进一步地，支撑板组件包括相对设置的第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板之间形成容纳空间，驱动组件设置在容纳空间处，滑移杆的两端分别与第一安装板和第二安装板滑动连接。

进一步地，支撑板组件还包括滑槽支撑结构，滑槽支撑结构为两个，两个滑槽支撑结构分别设置在第一安装板和第二安装板上，驱动组件还包括两个滚动轴承，两个滚动轴承分别设置在滑移杆轴向的两端，滑移杆通过滚动轴承与滑槽支撑结构滑动连接。

进一步地，两个滑槽支撑结构为分别开设在第一安装板和第二安装板上的安装槽。

进一步地，滑槽支撑结构的槽延伸方向和伸缩剪叉机构的伸缩方向均平行于横向对称平面。

进一步地，眼部结构还包括复位弹簧，复位弹簧的两端分别与两个连接杆连接。

进一步地，伸缩剪叉机构包括：主动臂，主动臂可转动地设置在支撑板组件上；从动臂组件，从动臂组件的两端分别与两个滑移杆枢转连接，主动臂与从动臂组件连接以驱动从动臂组件在收缩位置和伸出位置之间往复运动。

进一步地，从动臂组件包括：多个第一从动臂，多个第一从动臂首尾顺次枢转连接；多个第二从动臂，多个第二从动臂与多个第一从动臂一一对应交叉设置，且一组相对应的第一从动臂和第二从动臂枢转连接。

进一步地，主动臂上设置有旋转轴，主动臂绕旋转轴相对于支撑板组件转动，主动臂与一个第一从动臂枢转连接，且主动臂和第一从动臂连接形成两个枢接点，两个枢接点分别位于旋转轴的两侧；或主动臂与一个第二从动臂枢转连接，且主动臂和第二从动臂连接形成两个枢接点，两个枢接点分别位于旋转轴的两侧。

进一步地，驱动组件还包括驱动电机和凸轮，驱动电机与凸轮驱动连接，驱动电机设置在支撑板组件上，凸轮的周向端面与主动臂抵接以驱动主动臂转动。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人的头部结构，包括面部外壳和眼部结构，其中，面部外壳具有安装空间，眼部结构设置在安装空间内，眼部结构为上述的眼部结构。

进一步地，还包括嘴部结构，面部外壳上开设有第一避让孔和第二避让孔，嘴部结构由第一避让孔向远离安装空间的一侧凸出设置，且眼部结构的眼球部和眼皮部位于第二避让孔处。

进一步地，眼皮部可枢转地设置在眼部结构的支撑板组件与面部外壳之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括如上述的头部结构。

应用本发明的技术方案，由于机器人的眼部结构包括支撑板组件、眼球部、眼皮部和驱动组件，眼球部与支撑板组件连接，眼皮部与支撑板组件可枢转地连接，眼皮部在遮盖眼球部的闭合位置和露出眼球部的打开位置之间运动，驱动组件包括相连接的曲柄滑块机构和伸缩剪叉机构，其中，曲柄滑块机构与眼皮部连接，伸缩剪叉机构具有收缩位置和伸出位置，伸缩剪叉机构在收缩位置和伸出位置之间往复运动以带动眼皮部在闭合位置和打开位置间切换而实现眼部结构的眨眼动作。这样，通过伸缩剪叉机构的运动能够带动曲柄滑块机构运动而实现拉动眼皮部，由于本发明的眼部结构的运动结构件少，从而保证了眼皮部运动的可靠性，使机器人顺利地完成眨眼动作，从而提高了机器人模仿生物的逼真性，而且本发明的机器人避免了人工操作眼部结构运动，降低了机器人操作的复杂性，进一步提高了机器人的自动化程度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的机器人的眼部结构的结构示意图；

图2示出了图1中的机器人的嘴部结构和省略了第一安装板的眼部结构的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一种可选实施例的机器人的头部结构的结构示意图；

图4示出了图3中的头部结构的另一个视角的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、面部外壳；15、安装空间；16、第一避让孔；17、第二避让孔；2、嘴部结构；3、眼部结构；10、支撑板组件；11、第一安装板；12、第二安装板；13、容纳空间；14、滑槽支撑结构；20、眼球部；30、眼皮部；31、上眼皮；32、下眼皮；40、驱动组件；41、曲柄滑块机构；411、滑移杆；412、连接杆；42、伸缩剪叉机构；421、主动臂；422、从动臂组件；423、第一从动臂；424、第二从动臂；425、旋转轴；426、枢接点；43、滚动轴承；50、复位弹簧；60、驱动电机；70、凸轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了解决现有技术中的机器人的眼部结构的结构复杂、工作故障率高以及现有的机器人操作复杂的问题，本发明提供了一种机器人的眼部结构、机器人的头部结构和机器人，其中，机器人包括躯体结构和设置在躯体结构上的头部结构，头部结构为下述的头部结构；如图3和图4所示，机器人的头部结构包括面部外壳1和眼部结构3，面部外壳1具有安装空间15，眼部结构3设置在安装空间15内，眼部结构3为下述的眼部结构；如图3所示，为了提高机器人模拟生物外形轮廓的逼真性，头部结构还包括嘴部结构2，面部外壳1上开设有第一避让孔16和第二避让孔17，嘴部结构2由第一避让孔16向远离安装空间15的一侧凸出设置，且眼部结构3的眼球部20和眼皮部30位于第二避让孔17处。

可选地，为了提高眼皮部30运动的灵活性，保证眼部结构3模拟生物眨眼动作时真实可靠，眼皮部30可枢转地设置在眼部结构3的支撑板组件10与面部外壳1之间。

可选地，机器人的面部外壳1为模拟鸟类的面部外壳，机器人的嘴部结构2为模拟鸟类的嘴部结构，这样使得机器人的头部结构为模拟鸟类的头部外形结构。当然本发明的机器人的头部结构不局限于模拟鸟类。

如图1至图4所示，由于机器人的眼部结构包括支撑板组件10、眼球部20、眼皮部30和驱动组件40，眼球部20与支撑板组件10连接，眼皮部30与支撑板组件10可枢转地连接，眼皮部30在遮盖眼球部20的闭合位置和露出眼球部20的打开位置之间运动，驱动组件40包括相连接的曲柄滑块机构41和伸缩剪叉机构42，其中，曲柄滑块机构41与眼皮部30连接，伸缩剪叉机构42具有收缩位置和伸出位置，伸缩剪叉机构42在收缩位置和伸出位置之间往复运动以带动眼皮部30在闭合位置和打开位置间切换而实现眼部结构3的眨眼动作。

这样，通过伸缩剪叉机构42的运动能够带动曲柄滑块机构41运动而实现拉动眼皮部30，由于本发明的眼部结构3的运动结构件少，从而保证了眼皮部30运动的可靠性，使机器人顺利地完成眨眼动作，从而提高了机器人模仿生物的逼真性，而且本发明的机器人避免了人工操作眼部结构3运动，降低了机器人操作的复杂性，进一步提高了机器人的自动化程度。

如图1至图3所示，眼球部20和眼皮部30均为两个，两个眼球部20和两个眼皮部30一一对应设置，其中，眼球部20具有横向对称平面，眼皮部30包括上眼皮31和下眼皮32，上眼皮31和下眼皮32对称设置在横向对称平面的两侧。这样，眼部结构3能够真实地模拟各种动物的眼部特征，使机器人的头部结构更形象更逼真，从而提高人们对机器人的使用体验感。

如图1和图2所示，曲柄滑块机构41包括滑移杆411和两个连接杆412，滑移杆411可滑动地设置在支撑板组件10上，伸缩剪叉机构42与滑移杆411枢转连接以带动滑移杆411滑动，两个连接杆412的第一端均与滑移杆411枢转连接，两个连接杆412的第二端分别与上眼皮31和下眼皮32枢转连接。这样，伸缩剪叉机构42在收缩位置和伸出位置之间往复运动从而推动滑移杆411做直线运动，从而滑移杆411能够带动两个连接杆412发生转动而拉动上眼皮31和下眼皮32旋转，进而实现机器人的眨眼动作。

如图1、图2和图4所示，支撑板组件10包括相对设置的第一安装板11和第二安装板12，第一安装板11和第二安装板12之间形成容纳空间13，驱动组件40设置在容纳空间13处，滑移杆411的两端分别与第一安装板11和第二安装板12滑动连接。这样，第一安装板11和第二安装板12不仅起到了对滑移杆411有效地支撑限位作用，有效地规划了滑移杆411的滑移路径，而且第一安装板11和第二安装板12之间的容纳空间13为曲柄滑块机构41和伸缩剪叉机构42的提供了足够的运动空间，保证了曲柄滑块机构41和伸缩剪叉机构42的运动可靠性。

需要说明的是，为了有效地、合理地利用面部外壳1的安装空间15，第一安装板11和第二安装板12平行设置。具体地，第一安装板11和第二安装板12之间通过多个连接柱连接，多个连接柱位于容纳空间13内，并绕第一安装板11或第二安装板12的外周间隔设置，这样即保证了第一安装板11和第二安装板12之间的连接稳定性，又避免了占用容纳空间13的内部过多空间而干涉曲柄滑块机构41或伸缩剪叉机构42的运动。

如图1和图2所示，支撑板组件10还包括滑槽支撑结构14，滑槽支撑结构14为两个，两个滑槽支撑结构14分别设置在第一安装板11和第二安装板12上，驱动组件40还包括两个滚动轴承43，两个滚动轴承43分别设置在滑移杆411轴向的两端，滑移杆411通过滚动轴承43与滑槽支撑结构14滑动连接。这样，滚动轴承43在滑槽支撑结构14处滚动，有效地减小了滑移杆411与支撑板组件10之间的摩擦力，延长了眼部结构3的使用寿命，而且设置与支撑板组件10可拆卸连接的滑槽支撑结构14，滑槽支撑结构14不仅能够有效地规划滑移杆411的滑动路径，提高滑移杆411与支撑板组件10的连接稳定性，而且还便于对磨损的滑槽支撑结构14进行更换，同样起到了延长眼部结构3的使用寿命的作用。

可选地，在本发明的一个未图示的可选实施例中，两个滑槽支撑结构14为分别开设在第一安装板11和第二安装板12上的安装槽。

在本实施例中，第一安装板11上设置的滑槽支撑结构14为箱体结构，且滑槽支撑结构14可拆卸地与第一安装板11连接，第二安装板12上设置的滑槽支撑结构14为安装槽，呈箱体结构的滑槽支撑结构14具有导向滑槽，滑移杆411的一端通过一个滚动轴承43设置在导向滑槽内，滑移杆411的另一端通过一个滚动轴承43可滑动地搭接在安装槽的边沿处。

可选地，滑槽支撑结构14的槽延伸方向和伸缩剪叉机构42的伸缩方向均平行于横向对称平面。这样，使上眼皮31和下眼皮32的运动能够同步进行，上眼皮31和下眼皮32的位置能够时时设置在横向对称平面的两侧，进而提高了眼部结构3模拟生物眨眼动作的可靠性。

如图1和图2所示，伸缩剪叉机构42包括主动臂421和从动臂组件422，主动臂421可转动地设置在支撑板组件10上，从动臂组件422的两端分别与两个滑移杆411枢转连接，主动臂421与从动臂组件422连接以驱动从动臂组件422在收缩位置和伸出位置之间往复运动。

具体地，从动臂组件422包括多个第一从动臂423和多个第二从动臂424；多个第一从动臂423首尾顺次枢转连接，多个第二从动臂424与多个第一从动臂423一一对应交叉设置，且一组相对应的第一从动臂423和第二从动臂424枢转连接。这样，保证了伸缩剪叉机构42稳定的伸缩运动。

可选地，多个第一从动臂423沿远离眼皮部30的方向首尾顺次枢转连接。

如图2所示，主动臂421上设置有旋转轴425，主动臂421绕旋转轴425相对于支撑板组件10转动，具体地，主动臂421通过绕旋转轴425与第一安装板11枢转连接。在本实施例中，主动臂421与一个第一从动臂423枢转连接，且主动臂421和第一从动臂423连接形成两个枢接点426，两个枢接点426分别位于旋转轴425的两侧。

当然，为了保证主动臂421与从动臂组件422之间连接的灵活性，主动臂421与一个第二从动臂424枢转连接，且主动臂421和第二从动臂424连接形成两个枢接点426，两个枢接点426分别位于旋转轴425的两侧。

如图1和图2所示，为了保证眼部结构3运动的可靠性，驱动组件40还包括驱动电机60和凸轮70，驱动电机60与凸轮70驱动连接，驱动电机60设置在支撑板组件10上，凸轮70的周向端面与主动臂421抵接以驱动主动臂421转动。其中，驱动电机60和凸轮70作为驱动组件40的动力部分驱动曲柄滑块机构41和伸缩剪叉机构42稳定地运动。

如图1和图2所示，眼部结构3还包括复位弹簧50，复位弹簧50的两端分别与两个连接杆412连接。需要说明的是，当伸缩剪叉机构42处于伸出位置、眼球部20处于闭合位置时，复位弹簧50处于拉伸状态，这样，复位弹簧50始终为两个连接杆412提供拉力，使眼球部20具有朝向打开位置运动的趋势，从而保证主动臂421始终与凸轮70接触。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。