仿人型机器人头部单元结构设计+CAD图纸(2)
现阶段，机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用尤其 受到普遍关注，并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。 研究与人类外观特征类似，具有人类智能、灵活性，并能够与人交流，不断适 应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。世界上最早的仿人机器人研究组织诞 生于日本，1973 年，以早稻大学加藤一郎教授为首，组成了大学和企业之间的联合 研究组织，其目的就是研究仿人机器人。加藤一郎教授突破了仿人机器人研究中最 关键的一步——两足步行。1996 年 11 月，本田公司研制出了自己的第一台仿人步行 机器人机 P2，2000 年 11 月，又推出了最新一代的仿人机器人 ASIMO。国防科技大学 也在 2001 年 12 月独立研制出了我国第一台仿人机器人。 仿人机器人要能够理解、适合环境、精确灵活地进行作业，高性能传感器的开 发必不可少。传感器是机器人获得智能的重要手段，如何组合传感器摄取的信息， 并有效地加以运用，是基于传感器控制的基础，也是实现机器人自治的先决条件。 仿人机器人研究在很多方面已经取得了突破，如关键机械单元、基本行走能力、 整体运动、动态视觉等，但是离我们理想中的要求还相去甚远，还需要在仿人机器 人的思文和学习能力、与环境的交互、躯体结构和四肢运动、体系结构等方面进行 更进一步的研究。 仿人机器人具有人类的外观，可以适合人类的生活和工作环境，代替人类完成 各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，在服务、医疗、教育、娱乐等多个 领域得到广泛应用。
1.2拟人形机器人的研究概况
2.2 头部运动和面部器官运动分析
图6.2 眼睑结构实例 图6.3眼球运动图
仿人型机器人的头部结构单元的机械结构分为三大部分：
1.眼部运动
双眼能实现6个自由度的运动，也就是说明了，每个眼球应该实现的是三个自由度的运动。如图6.3所示机器人的眼球的机械结构表现为圆球状，眼球能够绕Y轴及Z轴旋转，这就实现了眼球部分的两个自由度的运动，而通过这两个自由度的合理组合，就能实现合乎人眼运动方式的运动。而眼球上部分，如图6.2，碗状的眼睑覆盖在裸眼上，眼睑能实现Y轴方向的转动，通过这个自由度，眼睑实现了转动。从而达到眼睛开合的效果。
图6.4 颈部结构
2.颈部的运动
颈部的运动包括三个自由度，分别对应着人颈部的三个动作,包括头部前后倾，左右摇摆，旋转。如图一，通过使用中心轴和步进电机将颈部上下两段进行连接，我们能做到颈部处于绕Z轴方向上的自由度（颈部左右旋转），而头部的前后倾斜和左右摇摆可以通过人体的关节型连接来达到，颈部下端做成球头状。通过步进电机带动处于X轴方向和Y轴方向上的两个滚轮合成头部的前后倾斜和左右摇摆运动。
3.嘴部运动
嘴部的运动最简单的是上下颚的运动，上颚于头盖骨相连，而下颚可以做到开合运动，下颚的张合运动能带动嘴巴的运动实现机器人的嘴部运动，如图，我们可以通过电动机驱动曲柄连杆机构实现开合运动。
2.3本章小结
本章主要对人类面部的表情和动作原理进行阐述分析，对接下来的结构设计进行准备
第三章 仿人机器人头部的结构设计
3.1仿人机器人头部结构方案分析
通过对国内外机器人发展状况的研究.确定本课题所研究的拟人型机器人头部系统方案。拟人型机器人头部需耍模拟人类头部的运动，所以它要具有人类头部大部分的自由度，人类头部的自由度很多，如果要 全部模拟，那会使头部的结构异常复杂而且以现在的科学枝术水平来实现也非常困难，很难实现的。这里我们的机器人人头共分三个部分进行设计.分别是:颈部三个自由度的设计，两眼球眉毛共6个自由度的设计，下巴的两个自由度设计。要求尽可能的与人类头部相似。