CN110103234B - 一种仿人面部表情机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿人面部表情机器人。包括支撑底板、颈部机构、嘴部机构、眼睛机构、眼睑机构以及眼眉机构，颈部机构的底部固定于支撑底板上，嘴部机构包括上颚支撑板、上唇机构、嘴角机构、下唇机构、下巴机构以及嘴唇，所述的上唇机构、嘴角机构、下唇机构、下巴机构设于上颚支撑板上；分别与嘴唇的上唇驱动点、嘴角驱动点、下唇驱动点连接；嘴部机构通过上颚支撑板固定于颈部机构的顶部，眼睛机构设于上颚支撑板上，用于实现眼球的转动；眼睑机构设于眼睛机构上，用于实现眨眼、闭眼动作；眼眉机构设于眼睛机构上，用于实现眼眉的皱眉、挑眉动作。本发明能够实现多种仿人面部表情。

Description

一种仿人面部表情机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，更具体地，涉及一种仿人面部表情机器人。

背景技术

目前，“机器人脸”研究存在以下突出问题：

1)关于机器人面部表情实现理论和方法研究匮乏，绝大部分仿人机器人并没有表情丰富的“脸”；

2)极少数的机器人有“脸”，但面部表情或僵硬、或惊悚，普遍存在静态表情不逼真、动态变化不自然等问题。

目前市面上已出现一些面部表情机器人，如仿人面部表情机器人头部机构方案设计上海大学学报(自然科学版),2016,22(04)432-439公开的一种仿人面部表情机器人头部机构方案设计。利用多个舵机制造了一个22自由度机器人，但结构较为复杂，且表情动作僵硬，不够逼真。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种仿人面部表情机器人，能够实现多种仿人表情。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种仿人面部表情机器人，包括支撑底板、颈部机构、嘴部机构、眼睛机构、眼睑机构以及眼眉机构，所述的颈部机构的底部固定于支撑底板上，所述的颈部机构能够相对于支撑底板做水平旋转、左右摆动以及前后俯仰运动；所述颈部机构中基座固定不动，固定板通过支撑圆筒与基座连接，支撑圆筒内装有旋转舵机，固定板上设置有三个摆动舵机与一个定平台，定平台通过下连杆与摆动舵机连接，动平台和上连杆连接，上连杆与下连杆通过球副机构连接，动平台与连接件连接，连接件与头部机构连接，连接件与旋转舵机之间装有万向轴，通过万向轴传递扭矩可实现头部的回转，通过三个摆动舵机的协调驱动可实现头部的点头和侧摆。所述的嘴部机构包括上颚支撑板、上唇机构、嘴角机构、下唇机构、下巴机构以及嘴唇，所述的上唇机构、嘴角机构设于上颚支撑板的顶部，所述的下唇机构、下巴机构设于上颚支撑板的底部；所述的上唇机构与嘴唇的上唇驱动点连接，用于驱动嘴唇的上唇的运动；所述的嘴角机构设有两组，分别与嘴唇的左侧嘴角驱动点和右侧嘴角驱动点连接，用于驱动嘴唇嘴角的运动；所述的下巴机构能够相对于上颚支撑板转动；所述的下唇机构与嘴唇的下唇驱动点连接，用于驱动嘴唇的下唇的运动；所述的嘴部机构通过上颚支撑板固定于颈部机构的顶部，所述的眼睛机构设于上颚支撑板上，通过眼睛机构能够实现眼球的转动；所述的眼睑机构设于眼睛机构上，用于实现眼睑的开合动作；所述的眼眉机构设于眼睛机构上，用于实现眼眉的皱眉、挑眉动作。

在本发明中，支撑底板用于固定和支撑机器人的头部，进步机构可以相对于支撑底板水平旋转、左右摆动以及前后俯仰运动，实现机器人头部的摇头、点头等动作；嘴部机构主要包括上唇机构、嘴角机构、下唇机构以及下巴机构，通过这几个机构的配合可以实现嘴唇的开合运动，实现机器人说话时嘴型的运动；通过眼睛机构实现眼球的转动，模仿人的眼睛的转动；通过眼睑机构实现眼睑的开合运动，实现模仿眨眼、闭眼等动作；通过眼眉机构实现眼眉的皱眉、挑眉等动作；眼睛机构、眼睑机构和眼眉机构的配合，可以实现机器人眼部的多种表情动作。通过上述各个机构的配合运动，从而呈现出多种仿人表情。

进一步的，所述的上唇机构包括上唇舵机、上唇绞盘、上唇柔索、上唇滑轮组、上唇转向轮、上唇滑槽以及上唇连杆；所述的上唇舵机、上唇滑轮组以及上唇滑槽均固定于上颚支撑板的顶部，所述的上唇滑槽竖向设置，所述的上唇转向轮固定于上唇滑槽上且可相对于上唇滑槽作相对转动，所述的上唇连杆的一端与上唇滑槽滑动连接，另一端与嘴唇的上唇驱动点连接；所述的上唇绞盘与上唇舵机连接，为上唇舵机的输出；所述的上唇柔索的一端缠绕在上唇绞盘上，另一端依次绕过上唇滑轮组和上唇转向轮后与上唇滑槽上的上唇连杆连接，通过上唇舵机的驱动，上唇绞盘牵拉上唇柔索使得上唇连杆在上唇滑槽上来回滑动。通过控制上唇舵机的正反转运动，从而带动上唇绞盘转动，上唇绞盘转动使上唇柔索拉扯上唇连杆在上唇滑槽上上下滑动，从而驱动上嘴唇的张开或者闭合动作。

进一步的，所述的嘴角机构对称设有两组，每组嘴角机构均包括嘴角舵机、嘴角绞盘、嘴角柔索、嘴角滑轮组、嘴角转向轮、嘴角滑槽、嘴角连杆、以及嘴角滑槽固定板；在所述的嘴唇上设有左侧嘴角驱动点和右侧嘴角驱动点；其中一组嘴角机构的嘴角连杆的一端与左侧嘴角驱动点连接，另一组的嘴角连杆的一端与右侧嘴角驱动点连接；所述的嘴角舵机、嘴角滑轮组以及嘴角滑槽固定板设于上颚支撑板上；两组嘴角滑槽对称设于嘴唇的两侧且靠近嘴唇嘴角处；所述的嘴角绞盘与嘴角舵机连接，为嘴角舵机的输出，所述的嘴角滑槽固定于嘴角滑槽固定板上，嘴角转向轮固定于嘴角滑槽上且可相对于嘴角滑槽相对转动；所述的嘴角连杆的另一端与嘴角滑槽滑动连接；所述的嘴角柔索的一端缠绕在嘴角绞盘上，另一端依次绕过嘴角滑轮组和嘴角转向轮后与嘴角连杆连接，通过嘴角舵机的驱动，嘴角绞盘牵拉嘴角柔索使得嘴角连杆在嘴角滑槽上来回滑动。

作为优选的，嘴角滑槽设有一定的倾斜度，嘴角滑槽的一端靠近嘴角，另一端向脑部的后方及上方倾斜，这样当嘴角连杆在嘴角滑槽上滑动时，嘴角连杆拉动嘴角实现嘴角倾斜向上移动。

嘴角机构共设有两组，两组嘴角机构对称设置，一组用于与嘴唇的左侧嘴角驱动点连接，驱动左侧嘴角的运动；另一组用于与嘴唇的右侧嘴角驱动点连接，驱动右侧嘴角的运动；嘴角机构的驱动原理与上唇机构的驱动原理类似，都是通过柔索来驱动；嘴角滑轮组起到导向嘴角柔索作用；通过控制嘴角舵机的正反转运动，实现嘴角绞盘的正反转转动，实现牵拉嘴角柔索，当嘴角柔索被嘴角绞盘拉扯，嘴角柔索牵拉嘴角连杆在嘴角滑槽上来回滑动，实现模仿人的嘴角的各种动作。

进一步的，所述的下巴机构包括下巴、下巴固定板、下巴舵机、下巴舵机转动架以及下巴舵机固定架；所述的下巴舵机转动架固定于上颚支撑板的底部，所述的下巴舵机的一端通过下巴舵机固定架固定于下巴固定板上，另一端与下巴舵机转动架转动连接；所述的下巴底部固定于下巴固定板上。下巴舵机转动架固定在上颚支撑板的底部，且是远离嘴唇的一侧，即靠近机器人后脑勺的一侧，下巴舵机的输出端与下巴舵机转动架转动连接，下巴舵机的另一端通过下巴舵机固定架固定在下巴固定板上，下巴设于下巴固定板上，下巴与嘴唇连接在一起，与人的嘴唇和下巴结构类似；当下巴舵机转动，下巴舵机带动下巴固定板一起相对于下巴舵机转动架，以此模拟人体下颌的张合运动。

进一步的，所述的下唇机构包括下唇舵机、下唇绞盘、下唇柔索、下唇滑轮组、下唇转向轮、下唇滑槽以及下唇连杆；所述的下唇舵机、下唇滑轮组均固定于下巴固定板上，所述的下唇滑槽竖向固定于下巴上，下唇转向轮固定于下唇滑槽上且可相对于下唇滑槽转动，所述的下唇连杆的一端与下唇滑槽滑动连接，另一端与嘴唇上的下唇驱动点连接；所述的下唇绞盘与下唇舵机连接，为下唇舵机的输出；所述的下唇柔索的一端缠绕在下唇绞盘上，另一端依次绕过下唇滑轮组和下唇转向轮后与下唇连杆连接，通过下唇舵机的驱动，下唇绞盘牵拉下唇柔索使得下唇连杆在下唇滑槽上来回滑动。下唇机构和上唇机构结构相似，下唇机构用于驱动嘴唇的下唇部分的动作；通过控制下唇舵机的正反转运动，从而带动下唇绞盘转动，下唇绞盘转动使下唇柔索拉扯下唇连杆在下唇滑槽上上下滑动，从而驱动下嘴唇的张开或者闭合动作。

进一步的，所述的眼睛机构对称设有两组，每组眼睛机构均包括眼球、眼球X轴运动舵机、眼球Y轴运动舵机、X轴眼球绞盘、Y轴眼球绞盘、滚筒安装架、第一X轴导向滚筒、第二X轴导向滚筒、X轴导向滚筒组、第一Y轴导向滚筒、第二Y轴导向滚筒、Y轴导向滚筒组、第一X轴运动柔索、第二X轴运动柔索、第一Y轴运动柔索以及第二Y轴运动柔索；所述的上颚支撑板上设有眼球零件安装架和舵机安装架，在所述的眼球零件安装架上设有对称的两组眼球安装支架，所述的眼球通过球副安装于眼球安装支架上，所述的眼球能够相对于眼球中心点转动上下、左右摆动；所述的滚筒安装架固定于眼球零件安装架上，位于眼球背部；所述的眼球X轴运动舵机、眼球Y轴运动舵机固定于舵机安装架上，所述的X轴眼球绞盘与眼球X轴运动舵机连接，Y轴眼球绞盘与眼球Y轴舵机连接；所述的第一X轴导向滚筒和第二X轴导向滚均竖向对称设于滚筒安装架上，所述的X轴导向滚筒组设于眼球零件安装架上和/或舵机安装架上；所述的第一X轴运动柔索的一端固定于眼球背部的安装孔上，另一端绕过第一X轴导向滚筒后与X轴眼球绞盘连接；所述的第二X轴运动柔索的一端固定于眼球背部的安装孔上，另一端依次绕过第二X轴导向滚筒、X轴导向滚筒组后与X轴眼球绞盘连接；所述的第一Y轴导向滚筒和第二Y轴导向滚筒横向对称设于滚筒安装架上，所述的Y轴导向滚筒组设于眼球零件安装架上和/或舵机安装架上；所述的第一Y轴运动柔索的一端固定于眼球背部的安装孔上，另一端绕过第一Y轴导向滚筒后与Y轴眼球绞盘连接；所述的第二Y轴导向滚筒的一端固定于眼球背部的安装孔上，另一端依次绕过第二Y轴导向滚筒、Y轴导向滚筒组后与Y轴眼球绞盘连接。

第一X轴导向滚筒、第二X轴导向滚筒以及X轴导向滚筒组起到给第一X轴运动柔索和第二X轴运动柔索导向的作用，第一Y轴导向滚筒、第二Y轴导向滚筒、Y轴导向滚筒组起到给第一Y轴运动柔索和第二Y轴运动柔索导向的作用。当眼球Y轴运动舵机转动，驱动Y轴眼球绞盘转动时，Y轴眼球绞盘牵拉第一Y轴运动柔索和第二Y轴运动柔索运动，从而实现眼球绕眼球中心点转动，实现眼球向上看、向下看等仿人眼球动作；当眼球X轴运动舵机转动，驱动X轴眼球绞盘转动，X轴眼球绞盘牵拉第一X轴运动柔索和第二X轴运动柔索运动，使得眼球左右滑动，实现眼球向左看、向右看等仿人眼球动作。

进一步的，所述的眼睑机构对称设有两组，每组眼睑机构均包括眼睑、眼睑驱动舵机、舵机臂以及球头扣；所述的眼睑转动设于眼球安装支架上，位于眼球的上方；所述的眼睑驱动舵机通过固定件固定于上颚支撑板上，所述的舵机臂的一端与眼睑驱动舵机的输出端连接，另一端通过连接件与球头扣连接，球头扣的另一端与眼睑连接。眼睑机构设有两组，分别对应两组眼睛机构的两个眼球，眼睑设于眼球安装支架上，位于眼球的上方，当眼睑相对于眼球安装支架转动时，眼睑则可转动至眼球的前方，实现闭眼或者眨眼的动作；在本发明中，舵机臂的一端与眼睑驱动舵机连接，为眼睑驱动舵机的输出端，舵机臂的另一端与球头扣转动连接，球头扣的另一端与眼睑连接，眼睑驱动舵机运动，驱动舵机臂转动，实现舵机臂的正反转运动，从而带动球头扣拉扯眼睑相对于眼球安装支架转动，从而实现闭眼或者眨眼等动作。

进一步的，所述的眼眉机构对称设有两组，每组眼眉机构均包括眼眉、挑眉驱动舵机、皱眉驱动舵机、双臂舵盘、曲柄、导轨、滑块、挑眉驱动柔索、导轨安装架以及眼眉绞盘；所述的皱眉驱动舵机、导轨安装架均固定于眼球零件安装件上，所述的皱眉驱动舵机的输出端与双臂舵盘的一侧连接，双臂舵盘的另一侧与曲柄的一端连接，曲柄的另一端与滑块连接；所述的导轨横向固定于导轨安装架上，所述的滑块滑动设于导轨上；所述的滑块上设有竖向的滑轨，所述的眼眉通过连接件与滑轨滑动连接，所述的挑眉驱动舵机固定于舵机安装架上，所述的眼眉绞盘与挑眉驱动舵机的输出端连接，所述的挑眉驱动柔索的一端与眼眉绞盘连接，另一端穿过滑块上的小孔后与眼眉连接，所述的眼眉位于眼睑的上方。眼眉机构设有两组，两组眼眉机构对应两组眼睛机构的眼球，每组眼眉分别设于两个眼睑的上方，与人的脸部结构相似；当皱眉驱动舵机转动时，带动双臂舵盘转动，从而带动曲柄转动，通过曲柄的转动从而驱动滑块在导轨上滑动，滑块又是与眼眉连接的，由于导轨是横向设置的，从而实现滑块在导轨上左右滑动时，带动眼眉左右移动，实现皱眉的动作；眼眉绞盘与挑眉驱动舵机的输出端连接，挑眉驱动柔索的一端固定在眼眉绞盘上，另一端与眼眉连接，在滑块上竖向设有滑轨，当挑眉驱动舵机转动，驱动眼眉绞盘转动时，眼眉绞盘牵拉眼眉驱动柔索使得眼眉在滑轨上上下滑动，从而实现防人表情挑眉的动作。

进一步的，还设有面具薄壳和后脑勺薄壳；所述的面具薄壳的底部边缘与下巴对应连接，构成仿人脸结构；所述的后脑勺薄壳的边缘与面具薄壳的边缘对应连接，构成仿人脑部结构。面具薄壳为仿人的脸部结构，后脑勺薄壳与人的后脑勺结构相似，通过设置面具薄壳和后脑勺薄壳使得机器人的整体的头部外形与人的头部外形相似。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本发明提供的一种防人面部表情机器人，通过嘴部机构、眼睛机构、眼睑机构以及眼眉机构的相互配合，能够实现多种面部表情；

2.本发明利用从仿生学的角度出发，结合机构创新设计，结构简单且各机构运动原理更加类似人类的部位运动方式；

3.本发明将口型动作拆分成上唇、下唇、嘴角和下巴四大运动控制区域，能够实现复杂的说话口型动作。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明内部结构示意图。

图3是本发明嘴部机构结构示意图。

图4是本发明上唇机构结构示意图。

图5是本发明上唇机构结构***示意图。

图6是本发明嘴角机构结构示意图。

图7是本发明嘴角机构结构***示意图。

图8是本发明下唇机构结构示意图。

图9是本发明下唇机构结构***示意图。

图10是本发明下巴机构结构示意图。

图11是本发明嘴唇结构示意图。

图12是本发明眼睛机构结构示意图。

图13是本发明眼睛机构结构***示意图。

图14是本发明眼睑机构安装示意图。

图15是本发明眼睑机构结构示意图。

图16是本发明眼眉机构安装示意图。

图17是本发明眼眉机构皱眉部分结构***示意图。

图18是本发明眼眉机构挑眉部分结构***示意图。

图19是颈部机机构示意图

图中，1-支撑底板；2-颈部机构；3-嘴型机构；4-眼睛机构5-眼睑机构；6-眼眉机构；7-面具薄壳；8-后脑勺薄壳；202-支撑圆筒；203-定平台；204-下连杆；205-万向轴；206-上连杆；207-连接件；208-动平台；209-球副机构；210-摆动舵机；211-固定板；212-旋转舵机；31-上唇机构；32-嘴角机构；33-下唇机构；34-下巴机构；301-上颚支撑板；302-嘴唇；310-上唇舵机；311-上唇绞盘；312-上唇柔索；313-上唇滑轮组；314-上唇转向轮；315-上唇滑槽；316-上唇连杆；320-嘴角舵机；321-嘴角绞盘；322-嘴角柔索；323-嘴角滑轮组；324-嘴角转向轮；325-嘴角滑槽；326-嘴角连杆；327-嘴角滑槽固定板；328-塞打螺丝；329-螺丝；330-下唇舵机；331-下唇绞盘；332-下唇柔索；333-下唇滑轮组；334-下唇转向轮；335-下唇滑槽；336-下唇连杆；337-下唇预紧轮；340-下巴舵机；341-下巴舵机转动架；342-下巴舵机固定架；343-下巴；344-下巴固定板；302A-上唇驱动点；302B-下唇驱动点；302C-左侧嘴角驱动点；302D-右侧嘴角驱动点；401-眼球；402-眼球X轴运动舵机；403-眼球Y轴运动舵机；404-X轴眼球绞盘；405-Y轴眼球绞盘；406-滚筒安装架；407-第一X轴导向滚筒；408-第二X轴导向滚筒；409-X轴导向滚筒组；410-第一Y轴导向滚筒；411-第二Y轴导向滚筒；412-第一X轴运动柔索；413-第二X轴运动柔索；414-第一Y轴运动柔索；415-第二Y轴运动柔索；416-眼球零件安装架；417-舵机安装架；418-眼球安装支架；501-眼睑；502-眼睑驱动舵机；503-舵机臂；504-球头扣；505-固定件；601-挑眉驱动舵机；602-皱眉驱动舵机；603-双臂舵盘；604-曲柄；605-导轨；606-滑块；607-眼眉；608-螺栓组；609-挑眉驱动柔索；610-导轨安装架；611-眼眉绞盘。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

如图1和2所示，一种仿人面部表情机器人，包括支撑底板1、颈部机构2、嘴部机构3、眼睛机构4、眼睑机构5以及眼眉机构6，颈部机构2的底部固定于支撑底板1上，颈部机构2能够相对于支撑底板1做水平旋转、左右摆动以及前后俯仰运动；嘴部机构3包括上颚支撑板301、上唇机构31、嘴角机构32、下唇机构33、下巴机构34以及嘴唇302，上唇机构31、嘴角机构32设于上颚支撑板301的顶部，下唇机构33、下巴机构34设于上颚支撑板301的底部；上唇机构31与嘴唇302的上唇驱动点302A连接，用于驱动嘴唇302的上唇的运动；嘴角机构32设有两组，分别与嘴唇302的左侧嘴角驱动点302C和右侧嘴角驱动点302D连接，用于驱动嘴唇302嘴角的运动；下唇机构33与嘴唇302的下唇驱动点302B连接，用于驱动嘴唇302的下唇的运动；嘴部机构3通过上颚支撑板301固定于颈部机构2的顶部，眼睛机构4设于上颚支撑板301上，通过眼睛机构4能够实现眼球401的转动；眼睑机构5设于眼睛机构4上，用于实现眼睑501的开合动作；眼眉机构设于眼睛机构4上，用于实现眼眉607的皱眉、挑眉动作。

在本发明中，支撑底板1用于固定和支撑机器人的头部，进步机构可以相对于支撑底板1水平旋转、左右摆动以及前后俯仰运动，实现机器人头部的摇头、点头等动作；嘴部机构3主要包括上唇机构31、嘴角机构32、下唇机构33以及下巴机构34，通过这几个机构的配合可以实现嘴唇302的开合运动，实现机器人说话时嘴型的运动；通过眼睛机构4实现眼球401的转动，模仿人的眼睛的转动；通过眼睑机构5实现眼睑501的开合运动，实现模仿眨眼、闭眼等动作；通过眼眉机构6实现眼眉607的皱眉、挑眉等动作；眼睛机构4、眼睑机构5和眼眉机构6的配合，可以实现机器人眼部的多种表情动作。通过上述各个机构的配合运动，从而呈现出多种仿人表情。

如图11所示，嘴唇302包括上唇驱动点302A、下唇驱动点302B、左侧嘴角驱动点302C、右侧嘴角驱动点302D；上唇驱动点302A与上唇连杆316相接，下唇驱动点302B与下唇连杆336相接，左侧嘴角驱动点302C与其中一组嘴角连杆326相接，右侧嘴角驱动点302D与另一组的嘴角连杆326连接。嘴唇302用于模拟真实嘴唇302，便于观察机构的实际运动效果。

如图2、3、4、5、11所示，上唇机构31包括上唇舵机310、上唇绞盘311、上唇柔索312、上唇滑轮组313、上唇转向轮314、上唇滑槽315以及上唇连杆316；上唇舵机310、上唇滑轮组313以及上唇滑槽315均固定于上颚支撑板301的顶部，上唇滑槽315竖向设置，上唇转向轮314固定于上唇滑槽315上且可相对于上唇滑槽315作相对转动，上唇连杆316的一端与上唇滑槽315滑动连接，另一端与嘴唇302的上唇驱动点302A连接；上唇绞盘311与上唇舵机310连接，为上唇舵机310的输出；上唇柔索312的一端缠绕在上唇绞盘311上，另一端依次绕过上唇滑轮组313和上唇转向轮314后与上唇滑槽315上的上唇连杆316连接，通过上唇舵机310的驱动，上唇绞盘311牵拉上唇柔索312使得上唇连杆316在上唇滑槽315上来回滑动。通过控制上唇舵机310的正反转运动，从而带动上唇绞盘311转动，上唇绞盘311转动使上唇柔索312拉扯上唇连杆316在上唇滑槽315上上下滑动，从而驱动上嘴唇302的张开或者闭合动作。

如图2、3、6、7、11所示，嘴角机构32对称设有两组，每组嘴角机构32均包括嘴角舵机320、嘴角绞盘321、嘴角柔索322、嘴角滑轮组323、嘴角转向轮324、嘴角滑槽325、嘴角连杆326、以及嘴角滑槽固定板327；在嘴唇302上设有左侧嘴角驱动点302C和右侧嘴角驱动点302D；其中一组嘴角机构32的嘴角连杆326的一端与左侧嘴角驱动点302C连接，另一组的嘴角连杆326的一端与右侧嘴角驱动点302D连接；嘴角舵机320、嘴角滑轮组323以及嘴角滑槽固定板327设于上颚支撑板301上；两组嘴角滑槽325横向设置，对称设于嘴唇302的两侧且靠近嘴唇302嘴角处；嘴角绞盘321与嘴角舵机320连接，为嘴角舵机320的输出，嘴角滑槽325固定于嘴角滑槽固定板327上，嘴角转向轮固定于嘴角滑槽325上且可相对于嘴角滑槽325相对转动；嘴角连杆326的另一端与嘴角滑槽325滑动连接；嘴角柔索322的一端缠绕在嘴角绞盘321上，另一端依次绕过嘴角滑轮组323和嘴角转向轮后与嘴角连杆326连接，通过嘴角舵机320的驱动，嘴角绞盘321牵拉嘴角柔索322使得嘴角连杆326在嘴角滑槽325上来回滑动。

在本实施例中，嘴角滑槽325设有一定的倾斜度，嘴角滑槽325的一端靠近嘴角，另一端向脑部的后方及上方倾斜，这样当嘴角连杆326在嘴角滑槽325上滑动时，嘴角连杆326拉动嘴角实现嘴角倾斜向上移动。

嘴角机构32共设有两组，两组嘴角机构32对称设置，一组用于与嘴唇302的左侧嘴角驱动点302C连接，驱动左侧嘴角的运动；另一组用于与嘴唇302的右侧嘴角驱动点302D连接，驱动右侧嘴角的运动；嘴角机构32的驱动原理与上唇机构31的驱动原理类似，都是通过柔索来驱动；嘴角滑轮组323起到导向嘴角柔索322作用；通过控制嘴角舵机320的正反转运动，实现嘴角绞盘321的正反转转动，实现牵拉嘴角柔索322，当嘴角柔索322被嘴角绞盘321拉扯，嘴角柔索322牵拉嘴角连杆326在嘴角滑槽325上来回滑动，实现模仿人的嘴角的各种动作。

如图2、3、10所示，下巴机构34包括下巴343、下巴固定板344、下巴舵机340、下巴舵机转动架341以及下巴舵机固定架342；下巴舵机转动架341固定于上颚支撑板301的底部，下巴舵机340的一端通过下巴舵机固定架342固定于下巴固定板344上，另一端与下巴舵机转动架341转动连接；下巴343底部固定于下巴固定板344上。下巴舵机转动架341固定在上颚支撑板301的底部，且是远离嘴唇302的一侧，即靠近机器人后脑勺的一侧，下巴舵机340的输出端与下巴舵机转动架341转动连接，下巴舵机340的另一端通过下巴舵机固定架342固定在下巴固定板344上，下巴343设于下巴固定板344上，下巴343与嘴唇302连接在一起，与人的嘴唇302和下巴343结构类似；当下巴舵机340转动，下巴舵机340带动下巴固定板344一起相对于下巴舵机转动架341，以此模拟人体下颌的张合运动。

如图2、3、8、9、11所示，下唇机构33包括下唇舵机330、下唇绞盘331、下唇柔索332、下唇滑轮组333、下唇转向轮334、下唇滑槽335以及下唇连杆336；下唇舵机330、下唇滑轮组333均固定于下巴固定板344上，下唇滑槽335竖向固定于下巴343上，下唇转向轮334固定于下唇滑槽335上且可相对于下唇滑槽335转动，下唇连杆336的一端与下唇滑槽335滑动连接，另一端与嘴唇302上的下唇驱动点302B连接；下唇绞盘331与下唇舵机330连接，为下唇舵机330的输出；下唇柔索332的一端缠绕在下唇绞盘331上，另一端依次绕过下唇滑轮组333和下唇转向轮334后与下唇连杆336连接，通过下唇舵机330的驱动，下唇绞盘331牵拉下唇柔索332使得下唇连杆336在下唇滑槽335上来回滑动。下唇机构33和上唇机构31结构相似，下唇机构33用于驱动嘴唇302的下唇部分的动作；通过控制下唇舵机330的正反转运动，从而带动下唇绞盘331转动，下唇绞盘331转动使下唇柔索332拉扯下唇连杆336在下唇滑槽335上上下滑动，从而驱动下嘴唇302的张开或者闭合动作。

如图2、12、13所示，眼睛机构4对称设有两组，每组眼睛机构4均包括眼球401、眼球X轴运动舵机402、眼球Y轴运动舵机403、X轴眼球绞盘404、Y轴眼球绞盘405、滚筒安装架406、第一X轴导向滚筒407、第二X轴导向滚筒408、X轴导向滚筒组409、第一Y轴导向滚筒410、第二Y轴导向滚筒411、Y轴导向滚筒组、第一X轴运动柔索412、第二X轴运动柔索413、第一Y轴运动柔索414以及第二Y轴运动柔索415；上颚支撑板301上设有眼球零件安装架416和舵机安装架417，在眼球零件安装架416上设有对称的两组眼球安装支架418，眼球401与眼球安装支架418以球副形式连接，眼球401能够相对于眼球中心点转动上下、左右摆动；滚筒安装架406固定于眼球零件安装架416上，位于眼球401背部；眼球X轴运动舵机402、眼球Y轴运动舵机403固定于舵机安装架(417)上，X轴眼球绞盘404与眼球X轴运动舵机402连接，Y轴眼球绞盘405与眼球401Y轴舵机连接；第一X轴导向滚筒407和第二X轴导向滚均竖向对称设于滚筒安装架406上，X轴导向滚筒组409设于眼球零件安装架416上和/或舵机安装架(417)上；第一X轴运动柔索412的一端固定于眼球401背部的安装孔上，另一端绕过第一X轴导向滚筒407后与X轴眼球绞盘404连接；第二X轴运动柔索413的一端固定于眼球401背部的安装孔上，另一端依次绕过第二X轴导向滚筒408、X轴导向滚筒组409后与X轴眼球绞盘404连接；第一Y轴导向滚筒410和第二Y轴导向滚筒411横向对称设于滚筒安装架406上，Y轴导向滚筒组设于眼球零件安装架416上和/或舵机安装架(417)上；第一Y轴运动柔索414的一端固定于眼球401背部的安装孔上，另一端绕过第一Y轴导向滚筒410后与Y轴眼球绞盘405连接；第二Y轴导向滚筒411的一端固定于眼球401背部的安装孔上，另一端依次绕过第二Y轴导向滚筒411、Y轴导向滚筒组后与Y轴眼球绞盘405连接。

第一X轴导向滚筒407、第二X轴导向滚筒408以及X轴导向滚筒组409起到给第一X轴运动柔索412和第二X轴运动柔索413导向的作用，第一Y轴导向滚筒410、第二Y轴导向滚筒411、Y轴导向滚筒组起到给第一Y轴运动柔索414和第二Y轴运动柔索415导向的作用。当眼球Y轴运动舵机403转动，驱动Y轴眼球绞盘405转动时，Y轴眼球绞盘405牵拉第一Y轴运动柔索414和第二Y轴运动柔索415运动，从而实现眼球401绕眼球中心点转动，实现眼球401向上看、向下看等仿人眼球401动作；当眼球X轴运动舵机402转动，驱动X轴眼球绞盘404转动，X轴眼球绞盘404牵拉第一X轴运动柔索412和第二X轴运动柔索413运动，使得眼球401绕眼球中心点左右滑动，实现眼球401向左看、向右看等仿人眼球401动作。

如图2、14、15所示，眼睑机构5对称设有两组，每组眼睑机构5均包括眼睑501、眼睑驱动舵机502、舵机臂503以及球头扣504；眼睑501转动设于眼球安装支架418上，位于眼球401的上方；眼睑驱动舵机502通过固定件505固定于上颚支撑板301上，舵机臂503的一端与眼睑驱动舵机502的输出端连接，另一端通过连接件与球头扣504连接，球头扣504的另一端与眼睑501连接。眼睑机构5设有两组，分别对应两组眼睛机构4的两个眼球401，眼睑501设于眼球安装支架418上，位于眼球401的上方，当眼睑501相对于眼球安装支架418转动时，眼睑501则可转动至眼球401的前方，实现闭眼或者眨眼的动作；在本发明中，舵机臂503的一端与眼睑驱动舵机502连接，为眼睑驱动舵机502的输出端，舵机臂503的另一端与球头扣504转动连接，球头扣504的另一端与眼睑501连接，眼睑驱动舵机502运动，驱动舵机臂503转动，实现舵机臂503的正反转运动，从而带动球头扣504拉扯眼睑501相对于眼球安装支架418转动，从而实现闭眼或者眨眼等动作。

如图2、16、17、18所示，眼眉机构6对称设有两组，每组眼眉机构6均包括眼眉607、挑眉驱动舵机601、皱眉驱动舵机602、双臂舵盘603、曲柄604、导轨605、滑块606、挑眉驱动柔索609、导轨安装架610以及眼眉绞盘610；皱眉驱动舵机602、导轨安装架610均固定于眼球401零件安装件上，皱眉驱动舵机602的输出端与双臂舵盘603的一侧连接，双臂舵盘603的另一侧与曲柄604的一端连接，曲柄604的另一端与滑块606连接；导轨605横向固定于导轨安装架610上，滑块606滑动设于导轨605上；滑块606上设有竖向的滑轨，眼眉607通过连接件与滑轨滑动连接，挑眉驱动舵机601固定于舵机安装架(417)上，眼眉绞盘610与挑眉驱动舵机601的输出端连接，挑眉驱动柔索609的一端与眼眉绞盘610连接，另一端穿过滑块606上的小孔后与眼眉607连接，眼眉607位于眼睑501的上方。眼眉机构6设有两组，两组眼眉机构6对应两组眼睛机构4的眼球401，每组眼眉607分别设于两个眼睑501的上方，与人的脸部结构相似；当皱眉驱动舵机602转动时，带动双臂舵盘603转动，从而带动曲柄604转动，通过曲柄604的转动从而驱动滑块606在导轨605上滑动，滑块606又是与眼眉607连接的，由于导轨605是横向设置的，从而实现滑块606在导轨605上左右滑动时，带动眼眉607左右移动，实现皱眉的动作；眼眉绞盘610与挑眉驱动舵机601的输出端连接，挑眉驱动柔索609的一端固定在眼眉绞盘610上，另一端与眼眉607连接，在滑块606上竖向设有滑轨，当挑眉驱动舵机601转动，驱动眼眉绞盘610转动时，眼眉绞盘610牵拉眼眉607驱动柔索使得眼眉607在滑轨上上下滑动，从而实现防人表情挑眉的动作。

如图1所示，还设有面具薄壳7和后脑勺薄壳8；面具薄壳7的底部边缘与下巴343对应连接，构成仿人脸结构；后脑勺薄壳8的边缘与面具薄壳7的边缘对应连接，构成仿人脑部结构。面具薄壳7为仿人的脸部结构，后脑勺薄壳8与人的后脑勺结构相似，通过设置面具薄壳7和后脑勺薄壳8使得机器人的整体的头部外形与人的头部外形相似。

如图19所示，颈部机构2包括支撑圆筒202、定平台203、动平台208、下连杆204、上连杆206、球副机构209、万向轴205、摆动舵机210、旋转舵机212以及连接件207；支撑套筒202的底部固定于支撑底板1上，定平台203设于支撑套筒202的顶部，旋转舵机212位于支撑套筒202内，旋转舵机212的转轴与定平台203的底部连接，可驱动定平台203旋转；万向轴205的一端与定平台203连接，另一端与动平台208连接，动平台208为定平台203的正上方；摆动舵机210、上连杆206、下连杆204、球副机构209组成摆动机构，摆动机构至少设有三组，摆动舵机210固定于定平台203上，连连杆的一端与摆动舵机210的输出端连接，另一端通过球副机构209与上连杆206连接，上连杆206的另一端与动平台208转动连接；三组摆动机构呈中心对称设置；连接件207设于动平台208的顶部，用于与上颚支撑板301连接。在使用时，通过旋转舵机212转动带动定平台203转动，从而实现整个进步机构的水平旋转动作；通过三组摆动机构的相互配合，实现颈部机构2的左右摆动和前后俯仰动作。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种仿人面部表情机器人，包括支撑底板（1）、颈部机构（2）、嘴部机构（3）、眼睛机构（4）、眼睑机构（5）以及眼眉机构（6），所述的颈部机构（2）的底部固定于支撑底板（1）上，所述的颈部机构（2）能够相对于支撑底板（1）做水平旋转、左右摆动以及前后俯仰运动；其特征在于，所述的嘴部机构（3）包括上颚支撑板（301）、上唇机构（31）、嘴角机构（32）、下唇机构（33）、下巴机构（34）以及嘴唇（302），所述的上唇机构（31）、嘴角机构（32）设于上颚支撑板（301）的顶部，所述的下唇机构（33）、下巴机构（34）设于上颚支撑板（301）的底部；所述的上唇机构（31）与嘴唇（302）的上唇驱动点（302A）连接，用于驱动嘴唇（302）的上唇的运动；所述的嘴角机构（32）设有两组，分别与嘴唇（302）的左侧嘴角驱动点（302C）和右侧嘴角驱动点（302D）连接，用于驱动嘴唇（302）嘴角的运动；所述的下巴机构（34）能够相对于上颚支撑板（301）转动；所述的下唇机构（33）与嘴唇（302）的下唇驱动点（302B）连接，用于驱动嘴唇（302）的下唇的运动；所述的嘴部机构（3）通过上颚支撑板（301）固定于颈部机构（2）的顶部，所述的眼睛机构（4）设于上颚支撑板（301）上，用于实现眼球（401）的转动；所述的眼睑机构（5）设于眼睛机构（4）上，用于实现眨眼、闭眼动作；所述的眼眉机构（6）设于眼睛机构（4）上，用于实现眼眉（607）的皱眉、挑眉动作；

所述的嘴角机构（32）对称设有两组，每组嘴角机构（32）均包括嘴角舵机（320）、嘴角绞盘（321）、嘴角柔索（322）、嘴角滑轮组（323）、嘴角转向轮（324）、嘴角滑槽（325）、嘴角连杆（326）、以及嘴角滑槽固定板（327）；其中一组嘴角机构（32）的嘴角连杆（326）的一端与左侧嘴角驱动点（302C）连接，另一组嘴角机构（32）的嘴角连杆（326）的一端与右侧嘴角驱动点（302D）连接；所述的嘴角舵机（320）、嘴角滑轮组（323）以及嘴角滑槽固定板（327）设于上颚支撑板（301）上；两组嘴角滑槽（325）对称设于嘴唇（302）的两侧且靠近嘴唇（302）嘴角处；所述的嘴角绞盘（321）与嘴角舵机（320）连接，为嘴角舵机（320）的输出，所述的嘴角滑槽（325）固定于嘴角滑槽固定板（327）上，嘴角转向轮固定于嘴角滑槽（325）上且可相对于嘴角滑槽（325）相对转动；所述的嘴角连杆（326）的另一端与嘴角滑槽（325）滑动连接；所述的嘴角柔索（322）的一端缠绕在嘴角绞盘（321）上，另一端依次绕过嘴角滑轮组（323）和嘴角转向轮后与嘴角连杆（326）连接，通过嘴角舵机（320）的驱动，嘴角绞盘（321）牵拉嘴角柔索（322）使得嘴角连杆（326）在嘴角滑槽（325）上来回滑动；

所述的下巴机构（34）包括下巴（343）、下巴固定板（344）、下巴舵机（340）、下巴舵机转动架（341）以及下巴舵机固定架（342）；所述的下巴舵机转动架（341）固定于上颚支撑板（301）的底部，所述的下巴舵机（340）的一端通过下巴舵机固定架（342）固定于下巴固定板（344）上，另一端与下巴舵机转动架（341）转动连接；所述的下巴（343）底部固定于下巴固定板（344）上；

所述的眼眉机构（6）对称设有两组，每组眼眉机构（6）均包括眼眉（607）、挑眉驱动舵机（601）、皱眉驱动舵机（602）、双臂舵盘（603）、曲柄（604）、导轨（605）、滑块（606）、挑眉驱动柔索（609）、导轨安装架（610）以及眼眉绞盘（611）；所述的皱眉驱动舵机（602）、导轨安装架（610）均固定于眼球（401）零件安装件上，所述的皱眉驱动舵机（602）的输出端与双臂舵盘（603）的一侧连接，双臂舵盘（603）的另一侧与曲柄（604）的一端连接，曲柄（604）的另一端与滑块（606）连接；所述的导轨（605）横向固定于导轨安装架（610）上，所述的滑块（606）滑动设于导轨（605）上；所述的滑块（606）上设有竖向的滑轨，所述的眼眉（607）通过连接件与滑轨滑动连接，所述的挑眉驱动舵机（601）固定于舵机安装架（417）上，所述的眼眉绞盘（611）与挑眉驱动舵机（601）的输出端连接，所述的挑眉驱动柔索（609）的一端与眼眉绞盘（611）连接，另一端穿过滑块（606）上的小孔后与眼眉（607）连接，所述的眼眉（607）位于眼睑（501）的上方。

2.根据权利要求1所述的一种仿人面部表情机器人，其特征在于，所述的上唇机构（31）包括上唇舵机（310）、上唇绞盘（311）、上唇柔索（312）、上唇滑轮组（313）、上唇转向轮（314）、上唇滑槽（315）以及上唇连杆（316）；所述的上唇舵机（310）、上唇滑轮组（313）以及上唇滑槽（315）均固定于上颚支撑板（301）的顶部，所述的上唇滑槽（315）竖向设置，所述的上唇转向轮（314）固定于上唇滑槽（315）上且可相对于上唇滑槽（315）作相对转动，所述的上唇连杆（316）的一端与上唇滑槽（315）滑动连接，另一端与嘴唇（302）的上唇驱动点（302A）连接；所述的上唇绞盘（311）与上唇舵机（310）连接，为上唇舵机（310）的输出；所述的上唇柔索（312）的一端缠绕在上唇绞盘（311）上，另一端依次绕过上唇滑轮组（313）和上唇转向轮（314）后与上唇滑槽（315）上的上唇连杆（316）连接，通过上唇舵机（310）的驱动，上唇绞盘（311）牵拉上唇柔索（312）使得上唇连杆（316）在上唇滑槽（315）上来回滑动。

3.根据权利要求1所述的一种仿人面部表情机器人，其特征在于，所述的下唇机构（33）包括下唇舵机（330）、下唇绞盘（331）、下唇柔索（332）、下唇滑轮组（333）、下唇转向轮（334）、下唇滑槽（335）以及下唇连杆（336）；所述的下唇舵机（330）、下唇滑轮组（333）均固定于下巴固定板（344）上，所述的下唇滑槽（335）竖向固定于下巴（343）上，下唇转向轮（334）固定于下唇滑槽（335）上且可相对于下唇滑槽（335）转动，所述的下唇连杆（336）的一端与下唇滑槽（335）滑动连接，另一端与嘴唇（302）上的下唇驱动点（302B）连接；所述的下唇绞盘（331）与下唇舵机（330）连接，为下唇舵机（330）的输出；所述的下唇柔索（332）的一端缠绕在下唇绞盘（331）上，另一端依次绕过下唇滑轮组（333）和下唇转向轮（334）后与下唇连杆（336）连接，通过下唇舵机（330）的驱动，下唇绞盘（331）牵拉下唇柔索（332）使得下唇连杆（336）在下唇滑槽（335）上来回滑动。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种仿人面部表情机器人，其特征在于，所述的眼睛机构（4）对称设有两组，每组眼睛机构（4）均包括眼球（401）、眼球X轴运动舵机（402）、眼球Y轴运动舵机（403）、X轴眼球绞盘（404）、Y轴眼球绞盘（405）、滚筒安装架（406）、第一X轴导向滚筒（407）、第二X轴导向滚筒（408）、X轴导向滚筒组（409）、第一Y轴导向滚筒（410）、第二Y轴导向滚筒（411）、Y轴导向滚筒组、第一X轴运动柔索（412）、第二X轴运动柔索（413）、第一Y轴运动柔索（414）以及第二Y轴运动柔索（415）；所述的上颚支撑板（301）上设有眼球零件安装架（416）和舵机安装架（417），在所述的眼球零件安装架（416）上设有对称的两组眼球安装支架（418），所述的眼球（401）与眼球安装支架（418）以球副形式连接，所述的眼球（401）能够相对于眼球中心点转动上下、左右摆动；所述的滚筒安装架（406）固定于眼球零件安装架（416）上，位于眼球（401）背部；所述的眼球X轴运动舵机（402）、眼球Y轴运动舵机（403）固定于舵机安装架（417）上，所述的X轴眼球绞盘（404）与眼球X轴运动舵机（402）连接，Y轴眼球绞盘（405）与眼球（401）Y轴舵机连接；所述的第一X轴导向滚筒（407）和第二X轴导向滚均竖向对称设于滚筒安装架（406）上，所述的X轴导向滚筒组（409）设于眼球零件安装架（416）上和/或舵机安装架（417）上；所述的第一X轴运动柔索（412）的一端固定于眼球（401）背部的安装孔上，另一端绕过第一X轴导向滚筒（407）后与X轴眼球绞盘（404）连接；所述的第二X轴运动柔索（413）的一端固定于眼球（401）背部的安装孔上，另一端依次绕过第二X轴导向滚筒（408）、X轴导向滚筒组（409）后与X轴眼球绞盘（404）连接；所述的第一Y轴导向滚筒（410）和第二Y轴导向滚筒（411）横向对称设于滚筒安装架（406）上，所述的Y轴导向滚筒组设于眼球零件安装架（416）上和/或舵机安装架（417）上；所述的第一Y轴运动柔索（414）的一端固定于眼球（401）背部的安装孔上，另一端绕过第一Y轴导向滚筒（410）后与Y轴眼球绞盘（405）连接；所述的第二Y轴导向滚筒（411）的一端固定于眼球（401）背部的安装孔上，另一端依次绕过第二Y轴导向滚筒（411）、Y轴导向滚筒组后与Y轴眼球绞盘（405）连接。

5.根据权利要求4所述的一种仿人面部表情机器人，其特征在于，所述的眼睑机构（5）对称设有两组，每组眼睑机构（5）均包括眼睑（501）、眼睑驱动舵机（502）、舵机臂（503）以及球头扣（504）；所述的眼睑（501）转动设于眼球安装支架（418）上，位于眼球（401）的上方；所述的眼睑驱动舵机（502）通过固定件（505）固定于上颚支撑板（301）上，所述的舵机臂（503）的一端与眼睑驱动舵机（502）的输出端连接，另一端通过连接件与球头扣（504）连接，球头扣（504）的另一端与眼睑（501）连接。

6.根据权利要求4所述的一种仿人面部表情机器人，其特征在于，还设有面具薄壳（7）和后脑勺薄壳（8）；所述的面具薄壳（7）的底部边缘与下巴（343）对应连接，构成仿人脸结构；所述的后脑勺薄壳（8）的边缘与面具薄壳（7）的边缘对应连接，构成仿人脑部结构。