专利名称：仿人眼球运动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人运动机构，具体地说，是一种仿人眼球运动机构。
背景技术：
现有涉及仿人面部表情机器人中，日本早稻田大学研制的WE4机器人在眼睛处装有两个彩色CCD数码相机。美国汗森机器人技术公司与韩国科学技术院(KAIST)合作制作了机器人"爱因斯坦"，头部一共有31个自由度，用于实现脸部表情28个自由度，颈部有3个自由度。日本明治大学的"Kansei"机器人，能模仿人类36种面部表情，韩国开发的EveR-l面部表情机器人可以做出喜怒哀乐的表情。这些面部表情机器人的设计都是侧重于面部表情的设计，眼睛的运动相对都比较简单，有的是只左右运动。 经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN 101219279A发明名称为仿人机器人眼球灵活转动的运动机构，该运动机构蜗轮安装在竖直安放的传动轴下端且与蜗杆相连，传动轴上端连接在导轨后端的孔内，滑块套在导轨上，传动架后端安装在滑块上表面上，传动架前端两边各与一个小支架后端相连，小支架安放在大支架的第一轴承上，第一同步带轮安装在每个小支架的后半部分，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮连接，第二同步带轮安装一个短轴上，该短轴一端安装在支撑座的第二轴承内，另一端连接眼球一边，眼球的另一边连接另一短轴的一端，该短轴的另一端安装在另一个支撑座的第二轴承内。该运动机构的不足之处在于机构比较复杂，在眼球处直接设计了驱动机构，外形上不能与人相像。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种仿人眼球运动机构，内部结构简单，空间利用率大。 为达到上述的目的，本发明的构思是为了实现眼球的上下左右转动，设计了一个
带关节轴承的眼球连接杆，两个相互垂直的转动半圆形轴，转动轴中间是带矩形穿槽的半
圆形板条，从而可以使眼球的上下左右转动互不干涉。采用两个驱动舵机分别驱动两个转
动轴，这样的结构设计使驱动舵机的数量减少到最少，而且容易控制。不仅可以实现眼球的
上下或左右单独转动，又可以实现上下和左右一起转动，能逼真地模仿人眼运动。
根据上述发明构思，本发明通过以下技术方案实现的；一种仿人眼球运动机构，包
括一个本体机架，其特征在于所述的本体机架上方安装了一个眼球连接杆支架和一个转动
轴下支架。在所述的眼球连接杆支架上通过一个双头螺柱与一个眼球连接杆相联接，在所
述的眼球连接杆的前端固连一个眼球，并且眼球连接杆分别穿过一个水平转动半圆形轴和
一个垂直转动半圆形轴的中间矩形穿槽。所述的转动轴下支架和一个转动轴上支架通过螺
栓相互联接。在所述的转动轴上支架上固定一个垂直驱动舵机机架，在所述垂直驱动舵机
机架上安装一个垂直驱动舵机，所述的垂直驱动舵机通过一个垂直驱动联轴器驱动所述的
垂直转动半圆形轴。通过螺钉将一个水平驱动舵机支架分别固定在转动轴上支架和转动轴下支架上，在所述的水平驱动舵机支架上安装一个水平驱动舵机，所述的水平驱动舵机通 过一个水平驱动联轴器驱动所述的水平转动半圆形轴。 所述的眼球连接杆上自带有一个关节轴承，双头螺柱穿过关节轴承与眼球连接杆 支架相联，使得眼球连接杆可以实现上下左右自由摆动。 所述的水平转动轴一端有键槽，所述的水平驱动联轴器通过键槽与水平转动半圆 形轴相联。在水平转动轴中间是带矩形穿槽的半圆形板条，眼球连接杆就穿过该矩形穿槽。
所述的垂直转动轴一端有键槽，所述的垂直驱动联轴器通过键槽与垂直转动半圆 形轴相联。在垂直转动轴的另一端是阶梯轴，通过阶梯轴将垂直转动轴固定在本体机架上， 在垂直转动半圆形轴中间是带矩形穿槽的半圆形板条，眼球连接杆就穿过该矩形穿槽。
本发明中，水平驱动舵机带动水平转动轴转动，水平转动半圆形轴带动位于其矩 形穿槽内的眼球连接杆绕关节球轴承上下摆动，从而实现了眼球的上下转动；垂直驱动舵 机带动垂直转动半圆形轴转动，垂直转动轴带动位于其矩形穿槽内的眼球连接杆绕关节球 轴承左右转动，从而实现了眼球的左右摆动；眼球的上下，左右转动互不干涉，上下左右可 以一起运动；眼球转动的角度可以通过控制驱动舵机的转角来控制。 与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点；本发 明将眼球的上下和左右两个方向的运动分离，不仅可以实现各自方向的单独运动，还可以 两个方向一起运动，不会互相干涉。所述的水平驱动舵机、水平驱动舵机支架、联轴器、水平 转动半圆形轴、转动轴下支架、转动轴上支架、眼球连接杆、双头螺柱、眼球连接杆支架和眼 球组成的装置，可以实现眼球的上下转动；所述的垂直驱动舵机、垂直驱动舵机支架、联轴 器、垂直转动半圆形轴、转动轴下支架、转动轴上支架、眼球连接杆、双头螺柱、眼球连接杆 支架和眼球组成的装置，可以实现眼球的左右转动。并且在本发明中，运动机构全部布置在 眼球的后面，不需要在眼球处设计其它驱动装置，这样更容易包人造皮肤，从而更能逼真地 模仿人眼的运动。
图1是本发明一个实例仿人眼球运动机构的结构主视图。
图2是图1的左视图。 图3是图1示例的眼球连接杆部件结构右视图。
图4是图1示例的水平转动半圆形轴的主视图。
图5是图4的右视图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的一个优选实施例作详细说明本实施例在以本发明技术 方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。 如图1、图2所示，仿人眼球运动机构，包括一个本体机架l，其特征在于所述的本 体机架上方安装了一个眼球连接杆支架2和一个转动轴下支架3。在所述的眼球连接杆支 架2上通过一个双头螺柱13与一个眼球连接杆14相联接，在所述的眼球连接杆14的前端 固连一个眼球6，并且眼球连接杆14分别穿过一个水平转动半圆形轴4和一个垂直转动半 圆形轴7。所述的转动轴下支架3和一个转动轴上支架5通过螺栓相互联接。在所述的转动轴上支架5上固定一个垂直驱动舵机机架8，在所述垂直驱动舵机机架8上安装一个垂直 驱动舵机10，所述的垂直驱动舵机10通过一个垂直驱动联轴器9驱动所述的垂直转动半圆 形轴7。将一个水平驱动舵机支架11分别固定在转动轴上支架5和转动轴下支架3上，在 所述的水平驱动舵机支架11上安装一个水平驱动舵机12，所述的水平驱动舵机12通过一 个水平驱动联轴器15驱动所述的水平转动半圆形轴4。 所述的眼球连接杆14上自带有一个关节轴承16，双头螺柱13穿过关节轴承15与
眼球连接杆支架2相联，使得眼球连接杆14可以实现上下左右自由摆动。 所述的水平转动轴4 一端有键槽，所述的水平驱动联轴器15通过键槽与水平转动
半圆形轴4相联。在水平转动半圆形轴4中间是带矩形穿槽的半圆形板条，眼球连接杆14
就穿过该矩形穿槽。 所述的垂直驱动联轴器9通过键槽与垂直转动半圆形轴7相联。在垂直转动半圆 形轴7的另一端是阶梯轴，通过阶梯轴将垂直转动半圆形轴7固定在本体机架1上，在垂直 转动半圆形轴7中间是带矩形穿槽的半圆形板条，眼球连接杆14就穿过该矩形穿槽。
权利要求
仿人眼球运动机构，包括一个本体机架(1)，其特征在于所述的本体机架上方安装了一个眼球连接杆支架(2)和一个转动轴下支架(3)。在所述的眼球连接杆支架(2)上通过一个双头螺柱(13)与一个眼球连接杆(14)相联接，在所述的眼球连接杆(14)的前端固连一个眼球(6)，并且眼球连接杆(14)分别穿过一个水平转动半圆形轴(4)和一个垂直转动半圆形轴(7)的中间矩形穿槽(18、19)。所述的转动轴下支架(3)和一个转动轴上支架(5)通过螺栓相互联接。在所述的转动轴上支架(5)上固定一个垂直驱动舵机机架(8)，在所述垂直驱动舵机机架(8)上安装一个垂直驱动舵机(10)，所述的垂直驱动舵机(10)通过一个垂直驱动联轴器(9)驱动所述的垂直转动半圆形轴(7)。一个水平驱动舵机支架(11)通过螺钉分别固定在转动轴上支架(5)和转动轴下支架(3)上，在所述的水平驱动舵机支架(11)上安装一个水平驱动舵机(12)，所述的水平驱动舵机(12)通过一个水平驱动联轴器(15)驱动所述的水平转动半圆形轴(4)。
2. 根据权利要求l所述的仿人眼球运动机构，其特征在于所述的眼球连接杆(14)上自 带有一个关节轴承(16)，双头螺柱(13)穿过关节轴承(15)与眼球连接杆支架(2)相联，使 得眼球连接杆(14)可以实现上下左右自由摆动。
3. 根据权利要求1所述的仿人眼球运动机构，其特征在于所述的水平转动半圆形轴 (4) 一端有键槽，所述的水平驱动联轴器(15)通过键槽与水平转动半圆形轴(4)相联。在 水平转动半圆形轴(4)中间是带矩形穿槽(18)的半圆形板条，眼球连接杆(14)就穿过该 矩形穿槽(18)。
4. 根据权利要求1所述的仿人眼球运动机构，其特征在于所述的垂直转动半圆形轴 (7) —端有键槽，所述的垂直驱动联轴器(9)通过键槽与垂直转动半圆形轴(7)相联。在垂 直转动半圆形轴(7)的另一端是阶梯轴，通过阶梯轴将垂直转动半圆形轴(7)固定在本体 机架(1)上，在垂直转动半圆形轴(7)中间是带矩形穿槽(19)的半圆形板条，眼球连接杆 (14)就穿过该矩形穿槽(19)。
全文摘要
本发明涉及一种仿人眼球运动机构。在本机构中，眼球连接杆支架安装在本体机架上，眼球连接杆通过与双头螺柱连接固定在眼球连接杆支架上，眼球连接杆的前端安装眼球，后端与水平转动半圆形轴和垂直转动半圆形轴连接；水平转动半圆形轴、垂直转动半圆形轴安装在转动轴下支架和轴承轴下支架上，水平转动轴、垂直转动轴上通过联轴器分别连接水平驱动舵机、垂直驱动舵机；水平驱动舵机、垂直驱动舵机分别通过水平驱动舵机支架、垂直驱动舵机支架固定在转动轴下支架、转动轴上支架上；转动轴下支架固定在本体机架上。本发明将眼球的上下和左右运动分离，结构简单，运动机构全部布置在眼球的后面，更能逼真地模仿人眼的运动。既可以实现眼球的上下或左右单独转动，又可以实现上下和左右一起转动；从而解决了运动干涉的问题。
文档编号A63H3/40GK101711922SQ20091019822
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者唐文彬, 柯显信, 陈玉亮 申请人:上海大学