本發明涉及機器人領域，具體而言，涉及仿人機械頭部及仿人機器人。

背景技術：

仿生機器人是指依據仿生學原理，模仿生物結構、運動特性等設計的性能優越的機電系統，已逐漸在反恐防爆、太空探索、搶險救災等不適合由人來承擔任務的環境中凸顯出良好的應用前景。

仿生機器人主要有仿人、仿生物和生物機器人三大類。

仿人機器人是指具有兩手、兩足、頭部和軀干等人類外形特征，能用雙足進行移動和其它類人功能的人形機器人。現有的仿人機械頭部和仿人機器人雖然具有類似于人的形態特征和運動方式，但是其機構結構復雜、運動靈活性不高等問題亟待改善。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種仿人機械頭部，其結構簡單、運動靈活性高。

本發明的另一目的在于提供一種仿人機器人，其結構簡單、運動靈活性高。

本發明的提供一種技術方案：

一種仿人機械頭部，包括第一舵機、第二舵機、第一擺臂、第二擺臂、基板、二軸萬向節和基座。二軸萬向節的兩端分別與基板與基座固定連接，第一舵機與第二舵機均安裝于基板上，且位于二軸萬向節的兩側。第一舵機與第一擺臂鉸接，第一擺臂遠離第一舵機的一端與基座鉸接。第二舵機與第二擺臂鉸接，第二擺臂遠離第二舵機的一端與基座鉸接。第一舵機與第一擺臂、第二舵機與第二擺臂相互配合以實現仿人機械頭部前后點頭與左右擺頭動作。

進一步地，上述第一擺臂包括第一橫擺臂和第一豎擺臂。第一橫擺臂的一端與第一豎擺臂的一端鉸接，第一橫擺臂的另一端與第一舵機鉸接，第一豎擺臂的另一端與基座鉸接。第二擺臂包括第二橫擺臂和第二豎擺臂，第二橫擺臂的一端與第二豎擺臂的一端鉸接，第二橫擺臂的另一端與第二舵機鉸接，第二豎擺臂的另一端與基座鉸接。

進一步地，上述第一橫擺臂與第一豎擺臂通過關節軸承連接，第二橫擺臂與第二豎擺臂通過關節軸承連接。

進一步地，上述基座包括支撐座和支撐件。支撐件安裝于支撐座，支撐件分別與第一豎擺臂的一端和第二豎擺臂的一端鉸接。

進一步地，上述支撐件與第一豎擺臂通過關節軸承連接。支撐件與第二豎擺臂通過關節軸承連接。

進一步地，上述支撐件為L形。L形的支撐件的一端安裝于基座，另一端分別與第一豎擺臂和第二豎擺臂連接。

進一步地，上述基板設置有攝像頭，攝像頭用于采集環境特征。

進一步地，上述第一舵機與第二舵機均是通過螺栓與基板連接。

本發明還提供另一種技術方案：

一種仿人機器人。包括軀體部和仿人機械頭部。仿人機械頭部包括第一舵機、第二舵機、第一擺臂、第二擺臂、基板、二軸萬向節和基座。二軸萬向節的兩端分別與基板與基座固定連接，第一舵機與第二舵機均安裝于基板上，且位于二軸萬向節的兩側。第一舵機與第一擺臂鉸接，第一擺臂遠離第一舵機的一端與基座鉸接。第二舵機與第二擺臂鉸接，第二擺臂遠離第二舵機的一端與基座鉸接。第一舵機與第一擺臂、第二舵機與第二擺臂相互配合以實現仿人機械頭部前后點頭與左右擺頭動作。仿人機械頭部與軀體部轉動連接，以實現仿人機械頭部相對于軀體部轉動。

進一步地，上述仿人機械頭部還包括驅動電機，驅動電機安裝于基座，驅動電機用于驅動基座與軀體部相對轉動。

相比現有技術，本發明提供的仿人機械頭部及仿人機器人的有益效果是：第一舵機和第二舵機分別驅動第一擺臂和第二擺臂，從而帶動二軸萬向節轉動，進而使仿人機械頭部運動。第一舵機和第二舵機的轉動方向不同，第一擺臂和第二擺臂的運動方式也不同。第一舵機與第一擺臂、第二舵機與第二擺臂相互配合實現了仿人機械頭部靈活地進行前后點頭運動與左右擺頭運動。本發明提供的仿人機械頭部及仿人機器人結構簡單，運動靈活性高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明第一實施例提供的仿人機械頭部的結構示意圖；

圖2為圖1中第一擺臂、第二擺臂和基座的位置和結構示意圖；

圖3為本發明第一實施例提供的仿人機械頭部在抬頭狀態下的結構示意圖；

圖4為本發明第一實施例提供的仿人機械頭部在低頭狀態下的結構示意圖；

圖5為本發明第一實施例提供的仿人機械頭部在向左偏頭狀態下的結構示意圖；

圖6為本發明第一實施例提供的仿人機械頭部在向右偏頭狀態下的結構示意圖；

圖7為本發明第二實施例提供的仿人機器人的結構示意圖。

圖標：100、210-仿人機械頭部；110-第一舵機；120-第二舵機；130-第一擺臂；132-第一橫擺臂；134-第一豎擺臂；140-第二擺臂；142-第二橫擺臂；144-第二豎擺臂；150、215-基座；152、2152-支撐件；154、2154-支撐座；160-二軸萬向節；170-基板；180-視覺識別系統；200-仿人機器人；2156-驅動電機；230-軀體部。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

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定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“內”、“外”、等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”和“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合附圖，對本發明的實施方式作詳細說明。

第一實施例

請參閱圖1，本實施例提供了一種仿人機械頭部100，包括第一舵機110、第二舵機120、第一擺臂130、第二擺臂140、基板170、二軸萬向節160和基座150。二軸萬向節160的兩端分別與基板170與基座150固定連接，第一舵機110與第二舵機120均安裝于基板170上，且位于二軸萬向節160的兩側。第一舵機110與第一擺臂130轉動連接，第一擺臂130遠離第一舵機110的一端與基座150鉸接。第二舵機120與第二擺臂140轉動連接，第二擺臂140遠離第二舵機120的一端與基座150鉸接。

在本實施例中第一舵機110與第二舵機120通過螺栓安裝于基板170上，從而保持第一舵機110與基板170、第二舵機120與基板170的固定。當然，在本發明的其他實施例中，第一舵機110與第二舵機120也可以通過其他方式固定安裝于基板170上，并且第一舵機110和第二舵機120的安裝方式也不必完全一致。

第一舵機110與第一擺臂130、第二舵機120與第二擺臂140相互配合以實現仿人機械頭部100前后點頭與左右擺頭動作。

請參閱圖2，第一擺臂130的作用是在第一舵機110的驅動下，帶動基板170向預定方向運動。其包括第一橫擺臂132和第一豎擺臂134，第一橫擺臂132的一端與第一豎擺臂134的一端鉸接，第一橫擺臂132的另一端與第一舵機110鉸接，第一豎擺臂134的另一端與基座150鉸接。

在本實施例中，第一橫擺臂132與第一豎擺臂134通過關節軸承連接。關節軸承是一種球面滑動軸承，其滑動接觸表面是一個內球面和一個外球面，運動時可以在任意角度旋轉擺動。當然在本發明的其他實施例中，第一橫擺臂132與第一豎擺臂134也可以通過其他的方式鉸接，比如二軸萬向節160。

在本實施例中，第一橫擺臂132與第一舵機110的輸出軸通過轉軸連接。當然在本發明的其他實施例中，第一橫擺臂132與第一舵機110也可以通過其他的方式轉動連接，比如銷釘銷軸連接。

第二擺臂140的作用是在第二舵機120的驅動下，帶動基板170向預定方向運動。其包括第二橫擺臂142和第二豎擺臂144，第二橫擺臂142的一端與第二豎擺臂144的一端鉸接，第二橫擺臂142的另一端與第二舵機120鉸接，第二豎擺臂144的另一端與基座150鉸接。

在本實施例中，第二橫擺臂142與第二豎擺臂144通過關節軸承連接。當然在本發明的其他實施例中，第二橫擺臂142與第二豎擺臂144也可以通過其他的方式鉸接，比如二軸萬向節160。

在本實施例中，第二橫擺臂142與第二舵機120的輸出軸通過轉軸連接。當然在本發明的其他實施例中，第二橫擺臂142與第二舵機120也可以通過其他的方式轉動連接，比如銷釘銷軸連接。

第一擺臂130在第一舵機110的驅動下、第二擺臂140在第二舵機120的驅動下，與二軸萬向節160配合，實現仿人機械頭部100前后點頭和左右擺頭的動作。

基座150的作用是支撐和固定基板170，包括支撐座154和支撐件152。支撐件152安裝于支撐座154，支撐件152分別與第一豎擺臂134的一端和第二豎擺臂144的一端鉸接。

在本實施例中，支撐件152為L形。具體而言，L形的支撐件152的一端安裝于基座150，另一端分別與第一豎擺臂134和第二豎擺臂144連接。

在本實施例中，第一豎擺臂134與基座150通過關節軸承連接。當然在本發明的其他實施例中，第一豎擺臂134與基座150也可以通過其他的方式鉸接，比如二軸萬向節160。

在本實施例中，第二豎擺臂144與基座150通過關節軸承連接。當然在本發明的其他實施例中，第二豎擺臂144與基座150也可以通過其他的方式鉸接，比如二軸萬向節160。

基座150為第一舵機110、第二舵機120、第一擺臂130、第二擺臂140和基板170提供支撐，且通過二軸萬向節160和關節軸承，安裝于基座150上的各部件能按照預定的動作運動。

在本實施例中，在基板170上還安裝有視覺識別系統180。該視覺識別系統180設置于遠離第一舵機110和第二舵機120的一側。視覺識別系統180包括處理單元和兩個攝像頭，攝像頭用于采集環境特征，處理單元用于對攝像頭采集到的環境特征進行分析和處理。

本實施例提供的仿人機械頭部100通過控制第一舵機110和第二舵機120的擺臂運動可以實現控制頭部前后點頭和左右擺頭，其中圖1提供的是仿人機械頭部100正常放松狀態下，各零部件之間的位置關系。以下分別就頭部前后點頭和左右擺頭進行詳細說明。

1.仿人機械頭部100的向后點頭狀態

請參閱圖3，第一舵機110和第二舵機120分別驅動第一擺臂130和第二擺臂140向上運動，進而使仿人機械頭部100向后點頭。具體而言，第一舵機110的輸出軸驅動第一橫擺臂132，由于第一橫擺臂132與第一豎擺臂134連接，從而對第一豎擺臂134產生一個向上的牽引力。第一豎擺臂134與基座150連接，該牽引力反作用于二軸萬向節160，從而使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向上轉動；同理可知，第二舵機120對第二豎擺臂144也產生一個向上的牽引力，該牽引力向作用于二軸萬向節160，進一步使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向上轉動。即實現了仿人機械頭部100的向后點頭。

2.仿人機械頭部100的向前點頭狀態

請參閱圖4，第一舵機110和第二舵機120分別驅動第一擺臂130和第二擺臂140向下運動，進而使仿人機械頭部100向前點頭。具體而言，第一舵機110的輸出軸驅動第一橫擺臂132，由于第一橫擺臂132與第一豎擺臂134連接，從而對第一豎擺臂134產生一個向下的壓力。第一豎擺臂134與基座150連接，該壓力反作用于二軸萬向節160，從而使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向下轉動；同理可知，第二舵機120對第二豎擺臂144也產生一個向下的壓力，該壓力反作用于二軸萬向節160，進一步使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向下轉動。即實現了仿人機械頭部100的向前點頭。

3.仿人機械頭部100的向左擺頭狀態

請參閱圖5，第一舵機110驅動第一擺臂130向下運動，第二舵機120驅動第二擺臂140向上運動，進而使仿人機械頭部100向第二舵機120所在的左邊擺動。具體而言，第一舵機110的輸出軸驅動第一橫擺臂132，由于第一橫擺臂132與第一豎擺臂134連接，從而對第一豎擺臂134產生一個向下的壓力。第二舵機120的輸出軸驅動第二橫擺臂142，由于第二橫擺臂142與第二豎擺臂144連接，從而對第二豎擺臂144產生一個向上的牽引力。第一舵機110產生的壓力和第二舵機120產生的牽引力共同作用于二軸萬向節160，從而使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向左轉動，即實現了仿人機械頭部100的向左擺頭。

4.仿人機械頭部100的向右擺頭狀態

請參閱圖6，第一舵機110驅動第一擺臂130向上運動，第二舵機120驅動第二擺臂140向下運動，進而使仿人機械頭部100向第一舵機110所在的右邊擺動。具體而言，第一舵機110的輸出軸驅動第一橫擺臂132，由于第一橫擺臂132與第一豎擺臂134連接，從而對第一豎擺臂134產生一個向上的牽引力。第二舵機120的輸出軸驅動第二橫擺臂142，由于第二橫擺臂142與第二豎擺臂144連接，從而對第二豎擺臂144產生一個向下的壓力。第一舵機110產生的牽引力和第二舵機120產生的壓力共同作用于二軸萬向節160，從而使基座150，及安裝于基座150上的各部件繞二軸萬向節160向右轉動，即實現了仿人機械頭部100的向右擺頭。

綜上所述，本實施例提供的仿人機械頭部100結構簡單，運動靈活性高。

第二實施例

請參閱圖7，本實施例提供了一種仿人機器人200，其包括軀體部230和仿人機械頭部210。仿人機械頭部210的基座215包括支撐件2152和支撐座2154，支撐件2152安裝于支撐座2154，支撐座2154與軀體部230轉動連接，以實現仿人機械頭部210相對于軀體部230轉動。

仿人機械頭部210還包括驅動電機2156，驅動電機2156安裝于支撐座2154靠近軀體部230的一端。在本實施例中，驅動電機2156通過同步帶驅動支撐座2154與軀體部230相對轉動，當然，在本發明的其他實施例中，驅動電機2156也可以通過其他方式進行驅動，比如齒輪傳動。

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