本實用新型涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種仿人面部表情機構及具有其的機器人。

背景技術：

目前，現有技術中的仿真面部表情機器人能夠模擬人的表情，做出很多人面部表情的基本動作。

現有技術中，例如專利號CN101570019A公開了一種仿真面部表情機器人，該機器人包括一個本體機架，在本體機架上仿人體面部眉、眼、頜的位置相應安裝有兩個眉毛轉動部件、兩個眼瞼轉動部件、兩個眼球轉動部件及一個下頜轉動部件，兩個眉毛轉動部件分別由連接桿對稱地固定于左右兩對稱的支座上，再由支座固定在本體機架上，兩個眼球轉動部件通過一個舵機架連接在本體機架上，下頜轉動部件由另一個舵機架固定于本體機架上。

該機器人通過舵機的驅動，能夠實現人體面部的眉毛、眼睛、下顎的運動。然而，由于現有技術中機器人的表情動作簡單，不夠豐富，無法滿足表情交互的要求。

技術實現要素：

本實用新型提供一種仿人面部表情機構及具有其的機器人，以解決現有技術中的機器人的表情機構動作簡單、表情單一的問題。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種仿人面部表情機構，仿人面部表情機構包括：基體；用于眼部運動的眼部運動模塊，設置在基體上；用于臉頰運動的臉頰運動模塊，設置在基體上，并位于眼部運動模塊的下部。

進一步地，臉頰運動模塊包括：臉頰驅動機構，設置在基體上；擺動機構，與臉頰驅動機構驅動連接，且擺動機構與面部模型連接，臉頰驅動機構通過擺動機構驅動面部模型運動。

進一步地，仿人面部表情機構包括兩個臉頰運動模塊，兩個臉頰運動模塊對稱設置在基體上。

進一步地，眼部運動模塊包括：安裝架，設置在基體上；眼睛運動組件，眼睛運動組件包括第一眼部驅動機構、第一連桿組件以及眼球，第一眼部驅動機構設置在安裝架上，眼球可轉動地設置在安裝架上，第一眼部驅動機構通過第一連桿組件驅動眼球轉動。

進一步地，眼睛運動組件包括一一對稱設置的兩個第一眼部驅動機構、兩個第一連桿組件以及兩個眼球，眼睛運動組件還包括：第二眼部驅動機構，設置在安裝架上，且位于兩個眼球之間；第二連桿組件，第二連桿組件與第二眼部驅動機構驅動連接，第二連桿組件分別與兩個眼球連接；第二眼部驅動機構通過第二連桿組件驅動眼球轉動；其中，第一眼部驅動機構驅動眼球的轉動方向與第二眼部驅動機構驅動眼球的轉動方向不同。

進一步地，眼部運動模塊還包括：眼皮運動組件，眼皮運動組件包括眼皮驅動機構、第三連桿組件以及眼皮，眼皮驅動機構設置在安裝架上，眼皮可轉動地設置在安裝架上且位于眼球的外部，眼皮驅動機構通過第三連桿組件驅動眼皮轉動。

進一步地，眼皮包括上眼皮和下眼皮，上眼皮和下眼皮均可轉動地設置在安裝架上，第三連桿組件包括第一連桿、第二連桿和第一擺桿，第一擺桿與眼皮驅動機構連接，第一連桿的第一端與第二連桿的第一端均與第一擺桿的端部連接，第一連桿的第二端與上眼皮鉸接，第二連桿的第二端與下眼皮鉸接，眼皮驅動機構通過第三連桿組件驅動上眼皮和下眼皮打開或閉合。

進一步地，仿人面部表情機構還包括：眉毛運動模塊，眉毛運動模塊包括眉毛驅動機構、傳動機構以及眉毛，眉毛驅動機構設置在基體上，眉毛可活動地設置在基體上，眉毛驅動機構通過傳動機構驅動眉毛移動。

進一步地，眉毛運動模塊包括兩個眉毛，傳動機構包括：第二擺桿，第二擺桿與眉毛驅動機構連接；第三連桿，第三連桿的一端與第二擺桿的擺動端連接；固定軸，豎直設置在基體上；滑塊，可移動地設置在固定軸上，第三連桿的另一端與滑塊連接；第四連桿和第五連桿，第四連桿的第一端和第五連桿的第一端分別連接在滑塊的兩端，第四連桿的第二端與其中一個眉毛鉸接，第五連桿的第二端與另一個眉毛鉸接。

進一步地，仿人面部表情機構還包括：嘴巴運動模塊，嘴巴運動模塊包括嘴巴驅動機構、固定架、第四連桿組件以及彈性片，固定架設置在基體上，嘴巴驅動機構和彈性片均設置在固定架上，嘴巴驅動機構通過第四連桿組件驅動彈性片變形。

進一步地，嘴巴運動模塊包括一一對應設置的兩個嘴巴驅動機構、兩個第四連桿組件以及兩個彈性片，兩個第四連桿組件以及兩個彈性片對稱設置在固定架上，兩個彈性片形成嘴巴。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種機器人，包括仿人面部表情機構，仿人面部表情機構為如上所述的仿人面部表情機構。

應用本實用新型的技術方案，通過在仿人面部表情機構中配置眼部運動模塊和臉頰運動模塊，以模擬人類眼部及臉頰部位運動，從而使得機器人表情動作豐富，能夠滿足機器人表情交互的要求。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本實用新型提供的仿人面部表情機構的結構示意圖；

圖2示出了圖1中臉頰運動模塊的結構示意圖；

圖3示出了圖1中眼部運動模塊的結構示意圖；

圖4示出了圖1中眉毛運動模塊的結構示意圖；

圖5示出了圖1中嘴巴運動模塊的結構示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

100、眼部運動模塊；110、安裝架；120、眼睛運動組件；121、第一眼部驅動機構；122、第一連桿組件；122a、一字舵盤；122b、第一桿；123、眼球；124、第二眼部驅動機構；125、第二連桿組件；125a、第二桿；125b、第三桿；130、眼皮運動組件；131、眼皮驅動機構；132、第三連桿組件；132a、第一連桿；132b、第二連桿；133、眼皮；133a、上眼皮；133b、下眼皮；200、臉頰運動模塊；210、臉頰驅動機構；220、擺動機構；300、眉毛運動模塊；310、眉毛驅動機構；320、傳動機構；321、第三連桿；322、固定軸；323、滑塊；324、第四連桿；325、第五連桿；330、眉毛；400、嘴巴運動模塊；410、嘴巴驅動機構；420、固定架；430、第四連桿組件；440、彈性片。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關系通常是基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制；方位詞“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內外。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應零部件進行區(qū)別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。

如圖1所示，根據本實用新型的具體實施例提供了一種仿人面部表情機構，該仿人面部表情機構包括基體、用于眼部運動的眼部運動模塊100和用于臉頰運動的臉頰運動模塊200，其中，眼部運動模塊100設置在基體上，臉頰運動模塊200設置在基體上，并位于眼部運動模塊100的下部。

應用此種配置方式，通過在仿人面部表情機構中配置眼部運動模塊和臉頰運動模塊，以模擬人類眼部及臉頰部位運動，從而使得機器人表情動作豐富，能夠滿足機器人表情交互的要求。

在本實施例中，如圖2所示，臉頰運動模塊200包括臉頰驅動機構210和擺動機構220，其中，臉頰驅動機構210設置在基體上，擺動機構220與臉頰驅動機構210驅動連接，且擺動機構220與面部模型連接，臉頰驅動機構210通過擺動機構220驅動面部模型運動。具體地，在本實用新型中，為了簡化機器人結構，降低成本，可選用舵機作為臉頰驅動機構來驅動面部模型運動。

為了更加逼真模擬人體面部結構，在本實施例中，可將仿人面部表情機構配置為包括兩個臉頰運動模塊200，兩個臉頰運動模塊200對稱設置在基體上。具體地，兩個舵機對稱設置在基體上，左右兩個舵機分別驅動左右兩側臉頰，擺動機構220包括一字舵盤和擺桿，舵機旋轉以帶動一字舵盤轉動，一字舵盤驅動擺桿擺動以帶動左右兩側臉頰擺動，其中通過舵機來調節(jié)臉頰擺動的幅度和速度。

進一步地，為了實現眼球的轉動，在本實施例中，如圖3所示，可將眼部運動模塊100配置為包括安裝架110和眼睛運動組件120，安裝架110設置在基體上，眼睛運動組件120包括第一眼部驅動機構121、第一連桿組件122以及眼球123，第一眼部驅動機構121設置在安裝架110上，眼球123可轉動地設置在安裝架110上，第一眼部驅動機構121通過第一連桿組件122驅動眼球123轉動。具體地，在本實施例中，可將第一眼部驅動機構設置為舵機，通過舵機以驅動眼球轉動，能夠簡化機器人結構，降低成本。

為了更加逼真模擬人體眼部運動，在本實施例中，可將眼睛運動組件120配置為包括一一對稱設置的兩個第一眼部驅動機構121、兩個第一連桿組件122以及兩個眼球123，眼睛運動組件120還包括第二眼部驅動機構124和第二連桿組件125，第二眼部驅動機構124通過第二連桿組件125驅動眼球123轉動，其中，第二眼部驅動機構124設置在安裝架110上，且位于兩個眼球123之間，第二連桿組件125與第二眼部驅動機構124驅動連接，第二連桿組件125分別與兩個眼球123連接，第一眼部驅動機構121驅動眼球123的轉動方向與第二眼部驅動機構124驅動眼球123的轉動方向不同。

應用此種配置方式，通過將第一眼部驅動機構驅動眼球的轉動方向配置為與第二眼部驅動機構124驅動眼球123的轉動方向不同，從而能夠實現眼球朝向不同方向的運動，以增加仿人面部表情機構的表情豐富性，從而更加接近人類眼球動作。作為本實用新型的一個具體實施例，第一眼部驅動機構用于驅動眼球沿著左右方向的運動，第二眼部驅動機構用于驅動眼球沿著上下方向的運動，從而能夠實現眼球的左右上下運動，以提高仿人面部表情機構的表情豐富性。

具體地，在本實施例中，第一眼部驅動機構和第二眼部驅動機構均設置為舵機。如圖3所示，第一連桿組件122包括一字舵盤122a和第一桿122b，左側舵機通過驅動左側一字舵盤122a，并經與其相連接的左側第一桿122b以帶動左側眼球123的左右轉動，右側舵機通過驅動右側一字舵盤122a，并經與其相連接的右側第一桿122b以帶動右側眼球123的左右轉動。第二連桿組件125包括第二桿125a和第三桿125b，其中第二桿125a的一端與第二眼部驅動機構124相連接，第二桿125a的另一端與第三桿125b的一端相連接，第三桿125b的另一端與眼球123相連接，第二眼部驅動機構124驅動第二桿125a運動，并經過第三桿125b帶動眼球123上下運動。其中，第三桿125b為兩個，兩個第三桿125b分別設置在第二桿125a的兩個端部，并分別連接左側眼球123和右側眼球123，從而通過第二眼部驅動機構124同時帶動兩個眼球123的上下運動。

進一步地，在本實用新型中，為了能夠進一步地仿真人類眼部結構以增加眼部的靈活度及豐富性，可將眼部運動模塊100配置為還包括眼皮運動組件130，其中，眼皮運動組件130包括眼皮驅動機構131、第三連桿組件132以及眼皮133，眼皮驅動機構131設置在安裝架110上，眼皮133可轉動地設置在安裝架110上，且位于眼球123的外部，眼皮驅動機構131通過第三連桿組件132驅動眼皮133轉動。在本實用新型中，眼皮運動組件130為兩組，分別配置在安裝架110的左右兩側，左側眼皮運動組件130用于驅動左側眼球123的眼皮的張開與閉合，右側眼皮運動組件130用于驅動右側眼球123的眼皮的張開與閉合。其中，左側眼皮運動組件與右側眼皮運動組件結構相同。

具體地，如圖3所示，為了實現仿人面部表情機構的睜眼與閉眼操作，可將眼皮133配置為包括上眼皮133a和下眼皮133b，上眼皮133a和下眼皮133b均可轉動地設置在安裝架110上，第三連桿組件132包括第一連桿132a、第二連桿132b和第一擺桿，第一擺桿與眼皮驅動機構131連接，第一連桿132a的第一端與第二連桿132b的第一端均與第一擺桿的端部連接，第一連桿132a的第二端與上眼皮133a鉸接，第二連桿132b的第二端與下眼皮133b鉸接，眼皮驅動機構131通過第三連桿組件132驅動上眼皮133a和下眼皮133b打開或閉合。其中，作為本實用新型的一個具體實施方式，可將眼皮驅動機構131設置為舵機，以通過舵機來驅動眼皮運動。

進一步地，為了模擬人類面部眉毛運動，在本實用新型中，可將仿人面部表情機構配置為還包括眉毛運動模塊300，眉毛運動模塊300包括眉毛驅動機構310、傳動機構320以及眉毛330，眉毛驅動機構310設置在基體上，眉毛330可活動地設置在基體上，眉毛驅動機構310通過傳動機構320驅動眉毛330移動。應用此種配置方式，通過眉毛驅動機構310提供動力，并經傳動機構320傳遞動力以帶動眉毛330上下擺動，擺動幅度和速度均可調，從而能夠更加逼真模擬人類高興以及生氣等眉毛變化情況。

具體地，在本實用新型中，如圖4所示，為了更加逼真地仿真人體面部結構，可將眉毛運動模塊300配置為包括兩個眉毛330，傳動機構320包括第二擺桿、第三連桿321、固定軸322、滑塊323、第四連桿324和第五連桿325，其中，第二擺桿與眉毛驅動機構310連接，第三連桿321的一端與第二擺桿的擺動端連接，固定軸322豎直設置在基體上，滑塊323可移動地設置在固定軸322上，第三連桿321的另一端與滑塊323連接，第四連桿324的第一端和第五連桿325的第一端分別連接在滑塊323的兩端，第四連桿324的第二端與其中一個眉毛330鉸接，第五連桿325的第二端與另一個眉毛330鉸接。作為本實用新型的一個具體實施例，可將眉毛驅動機構310配置為舵機。

應用此種配置方式，通過眉毛驅動機構310通過驅動第二擺桿以帶動第三連桿321運動，第三連桿321帶動滑塊323沿著固定軸322上下運動，在滑塊323的兩端分別球鉸接連接有第四連桿324和第五連桿325，滑塊323通過第四連桿324和第五連桿325以帶動位于基體左右兩側的兩個眉毛330的上下擺動，從而能夠生動形象地模擬人類不同情緒下的眉毛變化情況。

進一步地，為了模擬人類面部嘴巴的運動，如圖5所示，在本實用新型中，可將仿人面部表情機構配置為還包括嘴巴運動模塊400，嘴巴運動模塊400包括嘴巴驅動機構410、固定架420、第四連桿組件430以及彈性片440，固定架420設置在基體上，嘴巴驅動機構410和彈性片440均設置在固定架420上，嘴巴驅動機構410通過第四連桿組件430驅動彈性片440變形。作為本實用新型的一個具體實施方式，可將嘴巴驅動機構410設置為舵機。

應用此種配置方式，通過嘴巴驅動機構410提供動力，以帶動第四連桿組件430運動，第四連桿組件430與彈性片440相連接，因此，第四連桿組件430的運動能夠帶動彈性片440的彎曲變形，彈性片440的彎曲變形能夠形象地示出人類在不同情緒下嘴巴的變化情況。

進一步地，為了更加逼真模擬人體嘴巴運動，可將嘴巴運動模塊400配置為包括一一對應設置的兩個嘴巴驅動機構410、兩個第四連桿組件430以及兩個彈性片440，兩個第四連桿組件430以及兩個彈性片440對稱設置在固定架420上，兩個彈性片440形成嘴巴。由此，通過兩個相對設置的彈性片440的運動，使得該仿人面部表情機構能夠形象示出嘴巴張開、嘴巴閉合、嘴巴上彎及嘴巴下彎等動作。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種機器人，該機器人包括如上所述的仿人面部表情機構。根據上述記載可知，本實用新型提供的仿人面部表情機構表情更加豐富、生動且具體，因此，具有該仿人面部表情機構的機器人能夠更加逼真地模仿人類表情動作，與人類互動性及娛樂性均得到提高。

作為本實用新型的一個具體實施例，機器人的仿人面部表情機構的上眼皮和下眼皮的眨動角度范圍為35°左右，速度至少為30°/s，其中眼皮眨動的速度可調；臉頰運動上揚、下挫的范圍為±20°左右，速度至少為30°/s，其中臉頰運動的速度可調；眉毛上下運動的范圍為±20°左右，速度至少為30°/s，其中眉毛運動的速度可調；眼球上下左右轉動的范圍為±20°左右，速度至少為30°/s，其中眼球運動的速度可調。通過仿人面部表情機構各個部位驅動機構的驅動，從而能夠根據實際需要調整各個表情部位運動的角度和速度，以實現不同的表情動作。

進一步地，為了更加逼真模擬人體面部運動，可將具有彈性的面部材料貼合在仿人面部表情機構的眼部、臉頰、眉毛和嘴巴上，通過各個部位的驅動機構以帶動彈性材料活動，從而能夠實現機器人面部的正常、開心和悲傷等表情活動。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。