专利名称：一种仿生机器人双眼睑眼部运动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仿生机器人眼部运动机构，特别是一种具有双眼睑的仿生机器人眼部运动机构。
背景技术：
20世纪来，机器人的研究已经取得了巨大的成就，其应用领域更是涉及到人类生活的方方面面，如工业生产、海空探索、军事、医院、家庭和一些服务行业等。目前，国际上针对仿生机器人的研究主要集中于机器人感知、仿生多指灵巧手、仿生步态以及自治行为等方面，对机器人的面部和表情的研究相对较少。在人进行感情表达时，往往言辞的使用只占7%，而声调占38%，剩下的55%全由表情和动作来完成。所以在仿生机器人应用在服务领域时，研究人与机器人的面部表情交流的重要性也越来越明显。而在表情中，眼部运动显得至关重要，可以表达出丰富的意思。
仿生机器人的表情实现方法主要有两种1 )依据人的表情原理，釆用仿生头骨、仿生器官、仿生肌肉、仿生皮肤等构成人头部，用人工肌肉来驱动产生表情，但就目前来说，在仿生肌肉，仿生器官等领域的研究还不十分完善，实现起来较困难，成本也高；2)从机械的角度分析,通过眼睛、眼睑、眉毛以及下颚等的运动来实现机器人的表情，这种方法简单易行，成本也较低。综合分析现有的仿生机器人眼部机构，多为单眼睑机构，表情实现相对单调。
发明内容
本发明的目的在于针对当前仿生机器人眼部运动机构的单调性，建立一种双眼睑眼部运动机构，结构简单易行，价格低廉，可靠性高。为达到上述的目的，本发明的构思是
现有的仿生机器人眼部运动机构大多为单眼睑机构，结构复杂，实现表情单调，本发明就是采用双眼睑机构，以较为简单的结构实现多种眼部动作。
本发明不仅采用了独特的双眼睑结构，而且结构更加简单，成本低廉，运动平稳。所述双眼睑眼部运动机构由一个眼球运动部件和一个眼睑运动部件组成。而眼球运动部件由一个眼球上下运动部件和一个眼球左右运动部件组成。所述眼球运动部件，左、右两个眼球分别通过销钉与转轴连接，转轴通过两个轴承支架固定在底板上；所述眼睑运动部件，通过电机驱动一个主动齿轮带动上下两个从动轮，使得从动轮推动连杆机构带动上、下眼睑，实现上下眼睑的同步开合运动。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种仿生机器人双眼睑眼部运动机构，包括一块底板、左右两只眼球和配置在两只眼球
3前面的上下眼睑，其特征在于所述底板上方安装一根转轴，所述两只眼球与转轴铰连而能沿转轴轴向摆动；有一个安装在所述底板上的眼球上下运动机构驱动所述转轴转动，实现眼球上下运动；有一个安装在所述转轴上的眼球左右运动机构驱动眼球沿转轴轴向摆动，实现眼球左右运动；所述上下眼睑与转轴转动连接，有一个安装在所述底板上的眼睑运动部件驱动上下眼睑相向运动，实现上下眼睑的开闭运动。
所述两只眼球分别通过两只销钉与所述转轴铰连，所述转轴通过两个支架安装在所述底板的上方，所述眼球上下运动机构的机构是； 一个电机通过一个电机支架固定安装在所述底板上，所述第一电机的输出轴铰连一根曲柄的一端，所述曲柄的另一端与一根连杆的一端铰连，所述连杆的另一端与第二连杆的一端铰连，所述第二连杆的另一端与所述转轴固定连接。
所述眼球左右运动机构的机构是 一个第二电机安装在一个第二电机支架上，所述第二电机支架固定在所述转轴上， 一根第二曲柄的一端与所述第二电机输出轴铰连，另一端与一根第三连杆的一端铰连，第三连杆的另一端与一根第四连杆的中部铰连，所述第四连杆的两端分别与两只销钉铰连。
所述眼睑运动部件的机构是 一个主动齿轮和两个从动齿轮安装在一个支架上， 一个第三电机固定在所述支架上，该支架固定在所述底板上，所述第三电机的输出轴与所述主动轮固定连接， 一根第五连杆的一端与所述一个从动齿轮上的偏心轴铰连，另一端与上眼睑铰连;一根第六连杆的一端与所述另一个从动齿轮上的偏心轴铰连，另一端与下眼睑铰连。
本发明与现有仿生机器人眼部运动机构相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发明采用上、下双眼睑机构，可以实现更丰富、更形象的眼部动作；眼球上下运动机构与眼球左右运动机构均采用曲柄连杆机构，没有死点，电机可以连续运转不会卡死；眼睑运动部件采用齿轮机构实现，运行平稳，结构可靠，结构简单，造价低，能作为人机交互的研究平台。
图l是本发明一个实例的整体结构示意图。
图2是图1示例的眼球运动部件结构示意图。
图3是图2的右视图。
图4是图2示例的眼球上下运动部件的结构示意图。图5是图4的右视图。
图6是图2示例的眼球左右运动部件结构示意图。图7是图1示例的眼睑运动部件结构示意图。具体实施方法
技术领域：
本发明的一个优选实例结合
如下；参见图1和图2，本仿生机器人双眼睑眼部运动机构包括一块底板IO、左右两只眼球5、 6和配置在两只眼球5、 6前面的上下眼睑23、 24，底板10上方安装一根转轴7，所述两只眼球5、6与转轴7铰连而能沿转轴7轴向摆动；有一个安装在所述底板10上的眼球上下运动机构3驱动所述转轴7转动，实现眼球5、 6上下运动；有一个安装在所述转轴7上的眼球左右运动机构4驱动眼球5、 6沿转轴7轴向摆动，实现眼球5、 6左右运动；所述上下眼睑23、 24与转轴7转动连接，有一个安装在所述底板10上的眼睑运动部件2驱动上下眼睑23、 24相向运动，实现上下眼睑23、 24的开闭运动。
参见图4和图5，上述眼球上下运动部件3的结构由左、右两只眼球5， 6， 一个转轴7，两个轴承支架8、 9， 一个底板IO， 一个第一电机ll， 一个电机支架12， 一个曲柄13，两个连杆14、 15组成；左、右两个眼球通过销钉16， 17铰连在转轴7上，转轴7安装在轴承支架8、 9的轴承孔中，支架8、 9通过定位孔与底板10固定连接，第一电机11装在电机支架12上，电机支架12通过定位孔固定在底板10上，曲柄13—端与电机输出轴相连，另一端与连杆14相连，连杆14另一端与固定在转轴7上的第二连杆15相连。通过第一电机ll驱动曲柄连杆机构，使双眼球5、 6绕着中心转轴7同步上下转动。曲柄摇杆机构没有死点，第一电机ll可以连续运转不会卡死。
参见图6，上述眼球左右运动部件4的结构 一个第二电机18安装在一个第二电机支架19上，所述第二电机支架19固定在所述转轴7上， 一根第二曲柄20的一端与所述第二电机18输出轴铰连，另一端与一根第三连杆21的一端铰连，第三连杆21的另一端与一根第四连杆22的中部铰连，所述第四连杆22的两端分别与两只销钉16、 17铰连。曲柄摇杆机构没有死点，第二电机18可以连续运转不会卡死。
参见图7，上述眼睑运动部件2的结构 一个主动齿轮27和两个从动齿轮27、 29安装在一个支架25上， 一个第三电机26固定在所述支架25上，该支架25固定在所述底板10上，所述第三电机26的输出轴与所述主动轮27固定连接， 一根第五连杆30的一端与所述一个从动齿轮28上的偏心轴铰连，另一端与上眼睑23铰连； 一根第六连杆31的一端与所述另一个从动齿轮29上的偏心轴铰连，另一端与下眼睑24铰连。第三电机26可以调速，以改变眼睑的开合速度。
本发明建立了一个仿生机器人双眼睑眼部运动机构，可实现丰富、灵活的眼部运动，能够作为表情机器人的研究平台。克服了现有仿生机器人眼部运动机构的单眼睑机构的单调性。
权利要求
1.一种仿生机器人双眼睑眼部运动机构，包括一块底板(10)、左右两只眼球(5、6)和配置在两只眼球(5、6)前面的上下眼睑(23、24)，其特征在于所述底板(10)上方安装一根转轴(7)，所述两只眼球(5、6)与转轴(7)铰连而能沿转轴(7)轴向摆动；有一个安装在所述底板(10)上的眼球上下运动机构(3)驱动所述转轴(7)转动，实现眼球(5、6)上下运动；有一个安装在所述转轴(7)上的眼球左右运动机构(4)驱动眼球(5、6)沿转轴(7)轴向摆动，实现眼球(5、6)左右运动；所述上下眼睑(23、24)与转轴(7)转动连接，有一个安装在所述底板(10)上的眼睑运动部件(2)驱动上下眼睑(23、24)相向运动，实现上下眼睑(23、24)的开闭运动。
2. 根据权利要求1所述的仿生机器人双眼睑眼部运动机构，其特征在于所述两只眼球(5、 6) 分别通过两只销钉(16、 17)与所述转轴(7)铰连，所述转轴(7)通过两个支架(8、 9) 安装在所述底板(10)的上方，所述眼球上下运动机构(3)的机构是； 一个电机(11) 通过一个电机支架(12)固定安装在所述底板(10)上，所述第一电机(11)的输出轴铰 连一根曲柄(13)的一端，所述曲柄(13)的另一端与一根连杆(14)的一端铰连，所述 连杆(14)的另一端与第二连杆(15)的一端铰连，所述第二连杆(15)的另一端与所述 转轴(7)固定连接。
3. 根据权利要求1所述的仿生机器人双眼睑眼部运动机构，其特征在于所述眼球左右运动机 构(4)的机构是 一个第二电机(18)安装在一个第二电机支架(19)上，所述第二电 机支架(19)固定在所述转轴(7)上， 一根第二曲柄(20)的一端与所述第二电机(18) 输出轴铰连，另一端与一根第三连杆(21)的一端铰连，第三连杆(21)的另一端与一根 第四连杆(22)的中部铰连，所述第四连杆(22)的两端分别与两只销钉(16、 17)铰连。
4. 根据权利要求1所述的仿生机器人双眼睑眼部运动机构，其特征在于所述眼睑运动部件(2)的机构是 一个主动齿轮(27)和两个从动齿轮(27、 29)安装在一个支架(25) 上， 一个第三电机(26)固定在所述支架(25)上，该支架(25)固定在所述底板(10) 上，所述第三电机(26)的输出轴与所述主动轮(27)固定连接， 一根第五连杆(30)的 一端与所述一个从动齿轮(28)上的偏心轴铰连，另一端与上眼睑(23)铰连； 一根第六 连杆(31)的一端与所述另一个从动齿轮(29)上的偏心轴铰连，另一端与下眼睑(24) 铰连。
全文摘要
本发明涉及一种仿生机器人双眼睑眼部运动机构。它包括底板、左右眼球和上下眼睑，底板上方安装一根转轴，两只眼球与转轴铰连而能沿转轴轴向摆动，有一个安装在底板上的眼球上下运动机构驱动转轴转动，实现眼球上下运动；有一个安装在转轴上的眼球左右转动机构驱动眼球沿转轴轴向摆动，实现眼球左右运动；上下眼睑与转轴转动连接，有一个安装在底板上的眼睑运动部件驱动上下眼睑相向运动，实现上下眼睑的开闭。本发明可实现丰富，更形象的眼部动作，能够作为人机交互的研究平台安装，结构简单，造价低。
文档编号B25J19/00GK101670585SQ20091019655
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者吴惠兴, 唐文彬, 李素平, 许智武, 军 陈, 陈振华 申请人:上海大学