眼球仿生机构的制作方法

1.本公开涉及仿生机器人技术领域，特别是涉及一种眼球仿生机构。


背景技术：

2.在现有技术中，现有的眼球仿生机构大多采用类似双轴的旋转机构，并通过电机对眼球的旋转进行驱动，在现有的眼球仿生机构中，眼球的上下转动是通过各自的电机控制的，而眼球的左右旋转是由一个电机通过连杆同步控制的。这就导致现有技术的眼球仿生机构中，如果眼球绕垂直轴旋转时，水平轴就会穿出人头蒙皮与眼球安装架的接触面；如果眼球绕水平轴旋转时，垂直轴也会穿出人头蒙皮与眼球安装架的接触面。也就是说，在现有技术中，人头蒙皮与眼球固定架的接触面以外的空间距离受到旋转轴的影响。


技术实现要素：

3.本公开实施例的目的是至少解决现有技术中人头蒙皮与眼球固定架的接触面以外的空间距离受到旋转轴的影响的问题。为实现上述目的，本公开提供如下技术方案：
4.本公开实施例提出一种眼球仿生机构，包括：眼球安装架；一对仿真眼球模组，仿真眼球模组包括仿真眼球、滚珠、保持架和万向轴框，万向轴框固定连接于眼球安装架，保持架设置在万向轴框内，保持架上设置有用于容纳滚珠的容纳孔，滚珠的一部分位于容纳孔中，仿真眼球通过滚珠保持在保持架上，仿真眼球上设置有联动轴；同步机构，同步机构与联动轴连接，以驱动一对仿真眼球上下转动和/或左右转动。
5.根据本公开实施例的一种眼球仿生机构，仿真眼球模组包括仿真眼球、滚珠、保持架和万向轴框，万向轴框固定连接于眼球安装架，保持架设置在万向轴框内，保持架上设置有用于容纳滚珠的容纳孔，滚珠的一部分位于容纳孔中，仿真眼球通过滚珠保持在保持架上，仿真眼球上设置有联动轴；同步机构，同步机构与联动轴连接，以驱动一对仿真眼球上下转动和/或左右转动。本公开实施例采用将一对仿真眼球模组固定在眼球安装架上，该仿真眼球模组通过万向轴框、保持架和滚珠将仿真眼球限制在万向轴框内，且仿真眼球可在万向轴框内灵活转动，这样以最大限度地增加眼球突出人头蒙皮与眼球安装架接触面以外的面积，使得仿真眼球的视角有更大的活动范围，本公开实施例在仿真眼球上设置有联动轴，同步机构与该联动轴连接，以驱动一对仿真眼球上下转动和/或左右转动，可见，在本公开实施例中，将仿真眼球上的联动轴作为控制仿真眼球的控制点，从而人头蒙皮与眼球安装架的接触面以外的空间距离不受旋转轴的影响，保证有足够的仿真眼球部分可以容纳在仿真人头的眼窝内。
6.另外，根据本公开实施例的一种，还可以具有以下附加的技术特征：
7.在本公开的一些实施例中，所述同步机构包括：同步拉杆、上下摆臂轮和左右摆臂轮，所述同步拉杆的两端以可转动的方式连接于所述联动轴，所述上下摆臂轮以可转动的方式连接于所述眼球安装架，所述左右摆臂轮的一端以可转动的方式连接于所述上下摆臂轮且所述左右摆臂轮以可转动的方式连接于所述同步拉杆。
8.在本公开的一些实施例中，所述万向轴框包括相互连接的万向轴前框和万向轴后框，所述万向轴前框和所述万向轴后框上均设置有用于对所述保持架限位的挡圈。
9.在本公开的一些实施例中，所述保持架的内壁和所述保持架的外壁为同心弧面，所述容纳孔对称分布在所述保持架中心截面的两侧。
10.在本公开的一些实施例中，所述仿真眼球上还设置有短臂，所述联动轴通过所述短臂连接于所述仿真眼球，所述同步拉杆的两端均设置有第一轴孔，所述联动轴上设置有第一通孔，螺丝穿过其中一个所述第一轴孔和第一个所述第一通孔连接所述同步拉杆和所述联动轴，另外一条螺丝穿过另外一个所述第一轴孔和第二个所述第一通孔连接所述同步拉杆和所述联动轴，且固定后所述同步拉杆相对于所述联动轴可灵活转动。
11.在本公开的一些实施例中，所述眼球安装架上设置有两个轴孔座，所述轴孔座上均设置有第二轴孔且两个所述第二轴孔的中心线穿过所述仿真眼球的球心，所述上下摆臂轮上设置有两个第二通孔，螺丝穿过其中一个所述第二轴孔和其中一个第二通孔以及另一条螺丝穿过另外一个所述第二轴孔和另外一个所述第二通孔连接所述上下摆臂轮和所述眼球安装架，且固定后所述上下摆臂轮相对于所述眼球安装架可灵活转动。
12.在本公开的一些实施例中，所述上下摆臂轮位于两个所述第二轴孔的中心位置设置有第三轴孔，所述左右摆臂轮上设置有第四轴孔，螺丝穿过所述第三轴孔和所述第四轴孔连接所述上下摆臂轮和所述左右摆臂轮，且固定后的所述左右摆臂轮相对于所述上下摆臂轮可灵活转动。
13.在本公开的一些实施例中，所述同步拉杆的中间位置设置有联动定位销钉，所述左右摆臂轮上设置有与所述联动定位销钉相适配的联动定位孔，所述联动定位销钉穿过所述联动定位孔后，所述左右摆臂轮可绕所述联动定位销钉转动。
14.在本公开的一些实施例中，所述联动定位孔的轴心到所述第四轴孔的轴心的距离与所述第一轴孔的轴心到所述仿真眼球的球心的距离相等。
15.在本公开的一些实施例中，所述上下摆臂轮通过摩擦轮电机、皮带轮电机或齿轮电机驱动，所述左右摆臂轮通过摩擦轮电机、皮带轮电机或齿轮电机驱动。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
17.图1为本公开实施例眼球仿生机构的结构示意图；
18.图2为本公开实施例眼球仿生机构的总装结构图；
19.图3为本公开实施例眼球仿生机构的仿真眼球模组的结构示意图；
20.图4为本公开实施例眼球仿生机构的仿真眼球模组的剖视图；
21.图5为本公开实施例眼球仿生机构的同步拉杆的结构示意图；
22.图6为本公开实施例眼球仿生机构的上下摆臂轮的结构示意图；
23.图7为本公开实施例眼球仿生机构的左右摆臂轮的结构示意图；
24.图8为本公开实施例眼球仿生机构的眼球安装架的结构示意图；
25.图9为本公开实施例眼球仿生机构的万向轴前框的结构示意图；
26.图10为本公开实施例眼球仿生机构的万向轴后框的结构示意图；
27.图11为现有技术双轴眼球仿生机构中的眼球绕垂直轴旋转前的俯视图；
28.图12为现有技术双轴眼球仿生机构中的眼球绕垂直轴旋转后的俯视图；
29.图13为现有技术双轴眼球仿生机构中的眼球绕水平轴旋转前的侧视图；
30.图14为现有技术双轴眼球仿生机构中的眼球绕水平轴旋转后的侧视图；
31.附图中各标记表示如下：
32.l100：双轴眼球仿生机构的水平轴；
33.l200：双轴眼球仿生机构的垂直轴；
34.t100：双轴眼球仿生机构的安装架与人头蒙皮接触面；
35.010—眼球安装架；011—轴孔座；012—第二轴孔；013—耳板；
36.014—第三通孔；015—第一螺丝孔；016—第二螺丝孔；017—第四通孔；
37.020—仿真眼球模组；021—万向轴前框；022—万向轴后框；
38.023—保持架；024—滚珠；025—仿真眼球；026—联动轴；027—短臂；
39.028—挡圈；029—第一通孔；030—上下摆臂轮；031—第二通孔；
40.032—第三轴孔；033—第一弧面；040—左右摆臂轮；041—第四轴孔；
41.042—联动定位孔；043—第二弧面；050—同步拉杆；051—第一轴孔；
42.052—联动定位销钉。
具体实施方式
43.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
44.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
45.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
46.在现有技术的双轴眼球仿生机构中，如果眼球绕双轴眼球仿生机构的垂直轴l200旋转时，双轴眼球仿生机构的水平轴l100就会穿出双轴眼球仿生机构的安装架与人头蒙皮接触面t100，如图11和图12所示；如果眼球绕双轴眼球仿生机构的水平轴l100旋转时，双轴眼球仿生机构的垂直轴l200也会穿出双轴眼球仿生机构的安装架与人头蒙皮接触面t100，如图13和图14所示。
47.为解决上述问题，如图1至图10所示，本公开实施例提出了一种眼球仿生机构，包括：眼球安装架010；一对仿真眼球模组020，仿真眼球模组020包括仿真眼球025、滚珠024、保持架023和万向轴框，万向轴框固定连接于眼球安装架010，保持架023设置在万向轴框
内，保持架023上设置有用于容纳滚珠024的容纳孔，滚珠024的一部分位于容纳孔中，仿真眼球025通过滚珠024保持在保持架023上，仿真眼球025上设置有联动轴026；同步机构，同步机构与联动轴026连接，以驱动一对仿真眼球025上下转动和/或左右转动。
48.根据本公开实施例的一种眼球仿生机构，仿真眼球模组020包括仿真眼球025、滚珠024、保持架023和万向轴框，万向轴框固定连接于眼球安装架010，保持架023设置在万向轴框内，保持架023上设置有用于容纳滚珠024的容纳孔，滚珠024的一部分位于容纳孔中，仿真眼球025通过滚珠024保持在保持架023上，仿真眼球025上设置有联动轴026；同步机构与联动轴026连接，以驱动一对仿真眼球025上下转动和/或左右转动。本公开实施例采用将一对仿真眼球模组020固定在眼球安装架010上，该仿真眼球模组020通过万向轴框、保持架023和滚珠024将仿真眼球025限制在万向轴框内，且仿真眼球025可在万向轴框内灵活转动，这样以最大限度地增加眼球突出人头蒙皮与眼球安装架010接触面以外的面积，使得仿真眼球025的视角有更大的活动范围，本公开实施例在仿真眼球025上设置有联动轴026，同步机构与该联动轴026连接，以驱动一对仿真眼球025上下转动和/或左右转动，可见，在本公开实施例中，将仿真眼球025上的联动轴026作为控制仿真眼球025的控制点，从而人头蒙皮与眼球安装架010的接触面以外的空间距离不受旋转轴的影响，保证有足够的仿真眼球025部分可以容纳在仿真人头的眼窝内。
49.在本公开的一些实施例中，所述同步机构包括：同步拉杆050、上下摆臂轮030和左右摆臂轮040，同步拉杆050的两端以可转动的方式连接于联动轴026，上下摆臂轮030以可转动的方式连接于眼球安装架010，左右摆臂轮040的一端以可转动的方式连接于上下摆臂轮030且左右摆臂轮040以可转动的方式连接于同步拉杆050，在本实施例中，将两个仿真眼球模组020通过同步拉杆050进行连接，并通过与同步拉杆050固定的左右摆臂轮040对同步拉杆050的左右运动进行控制，同时通过上下摆臂轮030来控制同步拉杆050和左右摆臂轮040的上下运动，从而最终联动到仿真眼球025上的联动轴026以达到控制仿真眼球025旋转的目的。
50.在本公开的一些实施例中，万向轴框包括相互连接的万向轴前框021和万向轴后框022，万向轴前框021和万向轴后框022上均设置有用于对保持架023限位的挡圈028，如图3所示，万向轴框包括相互连接的万向轴前框021和万向轴后框022，这样，在组装时，可以先将保持架023放置在仿真眼球025的外侧，接着将万向轴前框021和万向轴后框022套设在该保持架023上，通过万向轴前框021上的挡圈028和万向轴后框022上的挡圈028，可以限制保持架023的活动区域而不会脱出，在本公开实施例中，挡圈028可以为一段弧形边框，也可以为圆环形边框，当然挡圈028也可以是其他形状，本公开在此不做具体限定。
51.在本公开的一些实施例中，眼球安装架010上设置有两个对称的耳板013，在耳板013上设置有第三通孔014，用螺丝将仿真眼球模组020上的万向轴前框021和/或万向轴后框022固定连接于眼球安装架010的耳板013上。示例性的，在本公开的一些实施例中，在万向轴前框021上设置有第一螺丝孔015，在万向轴后框022上设置有第四通孔017，螺丝穿过第四通孔017连接于第一螺丝孔015，将万向轴前框021和万向轴后框022固定连接在一起，在万向轴前框021上还设置有第二螺丝孔016，螺丝穿过第三通孔014连接于第二螺丝孔016，将万向轴前框021与眼球安装架010固定连接在一起，万向轴前框021和万向轴后框022固定的方式以及万向轴框与眼球安装架010的固定方式不限于此，本公开在此仅仅举例说
明，并不做具体限定。
52.在本公开的一些实施例中，保持架023的内壁和保持架023的外壁为同心弧面，容纳孔对称分布在保持架023中心截面的两侧，如图3和图4所示，保持架023上的容纳孔对称分布在保持架023中心截面的两侧，也就是说保持架023上的滚珠024分成两组，而且这两组滚珠024靠近外侧的面与万向轴前框021的内侧壁和万向轴后框022的内侧壁接触，而这两组滚珠024靠近内侧的面与仿真眼球025的外弧面接触，在尺寸精度合适的情况下，仿真眼球025在保持架023内可以绕自己的球心灵活旋转，同时又不会从保持架023中脱离，外力通过仿真眼球025上的联动轴026就可以控制仿真眼球025的转动。
53.在本公开的一些实施例中，仿真眼球025上还设置有短臂027，联动轴026通过短臂027连接于仿真眼球025，同步拉杆050的两端均设置有第一轴孔051，联动轴026上设置有第一通孔029，配置为螺丝穿过其中一个第一轴孔051和第一个第一通孔029连接同步拉杆050和联动轴026，另外一条螺丝穿过另外一个第一轴孔051和第二个第一通孔029连接同步拉杆050和联动轴026，且固定后同步拉杆050相对于联动轴026可灵活转动，示例性的，如图4所示，在仿真眼球025的前端仿制出眼球的角膜、虹膜和瞳孔等，而在仿真眼球025的后端设置一个短臂027，联动轴026通过短臂027连接于仿真眼球025，在同步拉杆050的两端都设置有第一轴孔051，在联动轴026上设置有第一通孔029，在组装时，当把两个仿真眼球模组020固定在眼球安装架010以后，将该同步拉杆050的两端分别用螺丝与这两个仿真眼球模组020的联动轴026连接在一起，且固定后同步拉杆050相对于联动轴026可以灵活转动。
54.在本公开的一些实施例中，眼球安装架010上设置有两个轴孔座011，轴孔座011上均设置有第二轴孔012且两个第二轴孔012的中心线穿过仿真眼球025的球心，上下摆臂轮030上设置有两个第二通孔031，螺丝穿过其中一个第二轴孔012和其中一个第二通孔031以及另一条螺丝穿过另外一个第二轴孔012和另外一个第二通孔031连接上下摆臂轮030和眼球安装架010，且固定后上下摆臂轮030相对于眼球安装架010可灵活转动，示例性的，如图1、图2、图6和图8所示，用螺丝将上下摆臂轮030与眼球安装架010固定在一起，且固定后的上下摆臂轮030相对于眼球安装架010可灵活转动，而且在眼球安装架010上设置的这两个第二轴孔012的中心线穿过仿真眼球025的球心，这样在移动上下摆臂轮030的时候，也意味着上下摆臂轮030绕着仿真眼球025与这两个第二轴孔012的连接线转动。
55.在本公开的一些实施例中，上下摆臂轮030位于两个第二轴孔012的中心位置设置有第三轴孔032，左右摆臂轮040上设置有第四轴孔041，螺丝穿过第三轴孔032和第四轴孔041连接上下摆臂轮030和左右摆臂轮040，且固定后的左右摆臂轮040相对于上下摆臂轮030可灵活转动，示例性的，如图1、图6和图7所示，用螺丝对准上下摆臂轮030的第三轴孔032和左右摆臂轮040的第四轴孔041将上下摆臂轮030和左右摆臂轮040固定在一起，且固定后的左右摆臂轮040相对于上下摆臂轮030可灵活转动，由于第三轴孔032位于上下摆臂轮030上的这两个第二轴孔012的中心位置，这样，当移动左右摆臂轮040时，两个仿真眼球025左右移动的距离和角度都是一致的，在本公开的一些实施例中，左右摆臂轮040远离第四轴孔041的一端设置有以该第四轴孔041为圆心的圆弧面。
56.在本公开的一些实施例中，同步拉杆050的中间位置设置有联动定位销钉052，左右摆臂轮040上设置有与联动定位销钉052相适配的联动定位孔042，联动定位销钉052穿过联动定位孔042后，左右摆臂轮040可绕联动定位销钉052转动，如图1、图5和图7所示，在组
装时，将同步拉杆050的中间位置设置的联动定位销钉052对准左右摆臂轮040的联动定位孔042，这样在移动左右摆臂轮040的时候，同步拉杆050也会一起移动。
57.在本公开的一些实施例中，联动定位孔042的轴心到第四轴孔041的轴心的距离与第一轴孔051的轴心到仿真眼球025的球心的距离相等，可以理解的是，当移动上下摆臂轮030和左右摆臂轮040的时候，由于联动定位孔042的轴心到第四轴孔041的轴心的距离与第一轴孔051的轴心到仿真眼球025的球心的距离相等，所以左右两个仿真眼球025转动的方向和角度都是统一的。
58.在本公开的一些实施例中，上下摆臂轮030通过摩擦轮电机、皮带轮电机或齿轮电机驱动，左右摆臂轮040通过摩擦轮电机、皮带轮电机或齿轮电机驱动，在本公开的实施例中，示例性的，如图6和图7所示，上下摆臂轮030的一端设计为第一弧面033，该第一弧面033的圆心与第三轴孔032的轴心重合，左右摆臂轮040的一端设计为第二弧面043，该第二弧面043的圆心与第四轴孔041的轴心重合，这样第一弧面033和第二弧面043可以适配摩擦轮电机驱动或皮带轮电机驱动，如果把这两个弧面设计成齿轮就可以适配齿轮电机的驱动，所以本公开的眼球仿生机构可适配多种驱动电机的安装。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
60.本公开的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
61.以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。