專利名稱：一種仿真人迎客機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及模擬真人藝術(shù)機器人領(lǐng)域。
有關(guān)機器人的設(shè)想和制作在中國已有一千多年的歷史，最初人們用樹的枝條和稻草制成假人俗稱“茅人”，用來驅(qū)趕野禽和野獸，在一定程度上保護農(nóng)作物勉受侵害。后來這一構(gòu)想被三國時期的諸藹亮采納。制成了數(shù)量可觀的“茅人”用于戰(zhàn)爭，起迷惑作用。直到二十世紀補期這一啟蒙性的方法才流傳到西方國家，人們遇到了有毒的、危險的和勞動強度大的工作，當時利用自動控制原理制成了最簡單的工業(yè)機器人，以取代人的體力勞動。
近二十年間，隨著計算機技術(shù)的普及，人們已著手研制各式各樣的智能機器人，以取代人們的腦力勞動。
當人類剛剛踏進二十一世紀，盡管世界擁有研制各種智能機器人的相關(guān)條件，由于歷史和傳統(tǒng)原因和思維慣性問題，人們始終把機器人規(guī)范為純機械人的范疇。
迫于設(shè)想設(shè)計界面的超越、迫于人們對于環(huán)境的追求、迫于人們對文化的追求，因此本實用新型較從前的機器人以一種界面突破，使機器人具有真人的相貌和外表，具有最基本的模擬真人的情感活動，使“她”涉及人們的精神文化生活，和更加容恰地靠近人類為人類服務(wù)。
本實用新型的目的在于在現(xiàn)有智能機器人框架前題下，對功能和結(jié)構(gòu)作一種大范圍的改進和化減；使機器人生產(chǎn)成本降到原生產(chǎn)成本的10％以下，同時，增加仿真人面部或仿真人外表、增加笑功能驅(qū)動器，將原有的光電傳感探頭改進為熱釋紅外線和光電管交替工作探頭，以大幅降低待機電能消耗，采用較為簡單的復合智能傳感器取代較為復雜的光電掃描和計算機識別系統(tǒng)，使復合智能傳感器、笑功能驅(qū)動器和仿真人面部相互作用完成笑容迎送客人。本實用新型的實現(xiàn)首先利用現(xiàn)有市面出售的服裝模特兒，其一，拆掉右手，換成仿真人運動的機械手；其二，鋸掉頭部換成仿真人頭部如圖1所示。然后將復合智能傳感器、語言播放器從頸部斷面處置于模特兒腹腔內(nèi)，并在背后鉆孔，用幾個自攻螺釘固定，再將面向跟蹤驅(qū)動器和伺服電機一并安裝在下頸部斷面的頸腔內(nèi)，使電機軸垂直于斷面向上凸出，便于頭殼體上頸部聯(lián)接固定；安裝好腹腔內(nèi)通訊電纜插座從下頸部斷面伸出，最后將笑功能驅(qū)動器置于預先制成的蜂蜜狀多孔塑料頭殼體內(nèi)，固定好三只探頭、粘貼仿真人面部材料，使頭殼體內(nèi)通訊電纜插頭從上頸部斷面伸出，將插頭插入插座，用螺絲刀固定頸部與伺服電機軸的螺釘，啟動體內(nèi)12伏直流電源開關(guān)，等待30秒鐘后，機器進入正常運行階段，第一部安裝完畢。
接著在模特兒右肩部斷面沿腔內(nèi)裝上舉手驅(qū)動器，并用自攻螺釘固定，然后安裝塑料仿真人機械手，并鎖定經(jīng)絡(luò)線，再給機械手帶上特制的長至齊肩部的仿真人膚色手套第二步安裝完畢。
使用試驗，將仿真人迎客機器人放在門道或某一場合，在相距5米以內(nèi)，當你從她面向前方行走時，機器人立刻面向你的行走方向旋轉(zhuǎn)跟蹤，如果你是進門，她會發(fā)出“顧客您好，歡迎光臨”！如果你是出門，“她會發(fā)出，謝謝，再見，歡迎下次再來！”等歡送語言。隨后自動舉手再見！當你向她舉手再見時，“她會再次舉手以示回敬?！比绻谠O(shè)有搖控自動門的場所，你正想出門和進門時，“她”會用附加搖控器將自動門打開。同時當她發(fā)現(xiàn)你時，她面帶笑容。栩栩如生，“她”的舉動會使許多觀看者意外地覺得“她”是一位真人。但“她”只是一位仿真人迎客機器人。
仿真人迎客機器人與現(xiàn)有技術(shù)中的機器人相比，整體結(jié)構(gòu)非常簡單，實施生產(chǎn)容易，單個生產(chǎn)成本低廉?！八笔∪チ斯怆姃呙柘到y(tǒng)，省去了非常復雜的電腦儲存和識別系統(tǒng)，因此長期使用故障率極低。“她”在待機監(jiān)視狀態(tài)電力消耗小于30毫安、小于0.3瓦，基本可損去電源啟動開關(guān)。目前采用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的初級智能活動“迎賓機器人”其單個成本竟達15～50萬元，而本實用新型所實現(xiàn)的初級智能活動的“迎客機器人”其單個生產(chǎn)成本僅為0.15～1.2萬元，如果在縮小體積的情況下，其降低成本還有很大的潛力。現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)機器人的機械手方面，需要三只步進電機，而本實用新型中的舉手動作驅(qū)動器只有一只普通電機。本實用新型中的機械手的制作方法和原理、智能傳感器的特殊性能可拓展到其它機器人領(lǐng)域，而達到降低生產(chǎn)機器人成本的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)的“迎賓機器人”只考慮智能活動、而忽略了迎賓中最關(guān)鍵的一項仿真人性和藝術(shù)效果。由于仿真人迎客機器人大幅度地降低了生產(chǎn)成本、且具初級智能活動和情感活動，獨創(chuàng)性地將科學和藝術(shù)容作于一體，“她”的普及將極大的改善了我們的公共環(huán)境和豐富了我們的公共精神文化生活。


圖1為仿真人迎客機器人整體工況說明圖，圖2為仿真人迎客機器人電路聯(lián)接原理框圖。
圖1中的[1]為伺服電機、[2]為蜂窩狀頭殼體，[3]為光電管探頭，[4]和[5]為熱釋紅外線探頭，[6]為機械手，[8]為小手臂，[10]為大手臂，[7]、[9]、[11]為機械手活動了聯(lián)接點，[13]為機械手運動拉力經(jīng)絡(luò)線，[14]為復合彈性塑料，[15]為面向跟蹤驅(qū)動器，[16]為智能傳感器，[17]為語言播放器，[18]、[19]分別為右向跟蹤和左向跟蹤，再觸發(fā)開關(guān)，[20]為仿真人面膜。
圖2為電路聯(lián)接原理框圖，它是一種閉環(huán)自動控制原理。探頭感知來客的角度方向經(jīng)智能傳感器比較輸出執(zhí)行指令，將指令信號分別送入舉手驅(qū)動器和面向跟蹤驅(qū)動、舉手驅(qū)動器再傳達指令使笑容功能驅(qū)動器和語言播放器工作，面向跟蹤驅(qū)動器工作的瞬間同時改變了探頭的角度方向，探頭又將新的角度反饋到智能傳感器，因此周而復始地工作。
以下結(jié)合附圖祥細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作狀況圖1、[20]是一種高彈性、高柔軟性、耐老化的仿真人膚色的面膜和海棉復合而成，厚度為5～7毫米，以面膜內(nèi)置n個經(jīng)絡(luò)線，眼部肌肉區(qū)、臉部肌肉區(qū)和唇部肌肉區(qū)分別將經(jīng)絡(luò)線并接成6根以上的分支經(jīng)絡(luò)線分別在不同部位，穿入蜂窩狀多也頭殼體[2]，開孔處與笑容功能驅(qū)動器聯(lián)接。
笑容傳感器在接收到動作指令時，仿真人面部立刻生產(chǎn)笑容。
圖1中的[3]、[4]和[5]攝取了客人行走的熱輻射信號和光電信號，經(jīng)智能傳感器2～3萬倍的數(shù)字放大器放大、比較和相應(yīng)的門電路，分兩路輸出，送給面向跟蹤驅(qū)動器[15]和舉手驅(qū)動器[12]，當跟蹤驅(qū)動器[15]獲得驅(qū)動信號，經(jīng)驅(qū)動器放大驅(qū)動伺服電機[1]產(chǎn)生動力旋轉(zhuǎn)，因頭殼體[2]，固定在電機軸上，所以整個頭部跟隨同步旋轉(zhuǎn)。當語言播放器[17]獲得觸發(fā)信號，經(jīng)內(nèi)部功放電路發(fā)出迎客或送客語言。當舉手驅(qū)動器[12]獲得驅(qū)動信號，驅(qū)動器[12]經(jīng)內(nèi)部電機減速部件收緊經(jīng)絡(luò)線[13]，因為機械手相對應(yīng)一邊為固定長度并由活動聯(lián)接點[7]、[9]和[11]構(gòu)成，再因手臂另一側(cè)的陰影部分為鋼塑復合彈性材料[14]，在經(jīng)絡(luò)線的拉力作用下，彈性材料被壓縮使手臂產(chǎn)生舉手運動。
權(quán)利要求1.一種仿真人迎客機器人，其特征在于a、頭部和頸部活動處裝有自動跟蹤來去客人的伺服電機[1]，頭部、耳部裝有傳感探頭；b、面部由仿真人復合彈性材料構(gòu)成且與頭殼體內(nèi)相應(yīng)的驅(qū)動器以經(jīng)絡(luò)線方式聯(lián)接，完成笑容迎送客人；c、右手腕至肩部裝三個活動關(guān)節(jié)段分別為[6]、[8]、[10]，活動連接點分別為[7]、[9]、[11]，復合材料[14]、經(jīng)絡(luò)線[13]；d、頭部和頸部的左、右轉(zhuǎn)向區(qū)分別安裝有迎送客人語言播放開關(guān)[18]、[19]。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1、a所述的仿真人迎客機器人，其特征是頭部和面部分別裝有微型熱釋紅外線探頭[4]和[5]，光電管探頭[3]，其體內(nèi)裝有識別人體運動方向的復合智能傳感器[16]，完成面向跟蹤客人。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1、b所述的仿真人迎客機器人，其特征是頭、殼體[2]面部為蜂窩狀多孔塑料殼體，頭殼體內(nèi)裝有n個經(jīng)絡(luò)線的笑容驅(qū)動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1、b和3所述的仿真人迎客人機器人，其特征是頭殼體面部為仿真膚色塑料面膜[20]構(gòu)成，面膜內(nèi)有n個經(jīng)絡(luò)線在笑功能驅(qū)動器的作用下產(chǎn)生眼部、臉部和唇部肌肉變形完成笑容迎送客人。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1、c所述的仿真人迎客機器人，其特征是機器人機械手的運動方式由一根總經(jīng)絡(luò)線拉動并聯(lián)接肩部驅(qū)動器[12]，完成舉手再見。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1、d所述的仿真人迎客機器人，其特征是當行人進入門道或某一方向，機器人發(fā)出迎客語言；當行人走出門道或另一方向，機器人發(fā)出送客語言。
專利摘要一種能夠模擬真人動作和笑表情的迎客機器人。它是在人體模型中的頭頸部和手關(guān)節(jié)部裝有伺服電機驅(qū)動器，并連接安裝在頭部相對應(yīng)的傳感器，另外頭面部套上彈性仿真人面膜，且面膜與頭內(nèi)的笑容驅(qū)動器實行機械連接，笑容驅(qū)動器接受頭動作和手動作雙信號控制。分別實現(xiàn)面向自動跟蹤顧客，隨顧客舉手再見，自動面向顧客微笑和語言迎送顧客。
文檔編號B25J11/00GK2551416SQ0124010
公開日2003年5月21日 申請日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者孫言明 申請人:孫言明