基于led陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人情緒表達(dá)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)現(xiàn)有仿真機(jī)器人技術(shù)尚不滿足使機(jī)器人與真人一樣完成眨眼動(dòng)作，例如北理工的“匯童”機(jī)器人。國外現(xiàn)有仿真機(jī)器人技術(shù)多是以人工肌肉或者電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)眼部完成眨眼動(dòng)作，例如日本大阪大學(xué)研制的雷普莉Ql號(hào)。其中，用人工肌肉作為驅(qū)動(dòng)件和傳動(dòng)件屬于柔性傳動(dòng)，傳動(dòng)線性差，系統(tǒng)很不穩(wěn)定。另外，人工肌肉屬于氣壓系統(tǒng)，難于實(shí)現(xiàn)比例控制，所以機(jī)器人眼部動(dòng)作與真人動(dòng)作相差較遠(yuǎn)。同時(shí)，上述眨眼傳動(dòng)裝置需要空壓機(jī)，這就帶來了機(jī)器人體積大、噪音大、安裝維修十分繁雜等問題。
[0003]所以，在中國實(shí)用新型專利申請?zhí)枮椤癈N200920034455.X”，名稱為“高仿真表演機(jī)器人用眨眼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”的專利文件中公開了一種高仿真表演機(jī)器人用眨眼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)器人眼瞼動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和安裝在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)器人眼瞼之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為比例伺服舵機(jī)。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、加工制作方便、安裝及使用操作簡便且使用效果好、動(dòng)作可靠，能有效解決現(xiàn)有機(jī)器人眨眼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所存在的體積大、制造成本高、不易安裝、噪音大、安裝維修麻煩、傳動(dòng)效果差等實(shí)際問題。
[0004]然而，該實(shí)用新型通過機(jī)械結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人能夠眨眼，依然比較呆板、冷酷，不太像實(shí)體人。因而如果可以用機(jī)器人的眼睛加上肢體動(dòng)作表達(dá)情緒，使機(jī)器人也有性格、脾氣，使其更像一個(gè)“人”，那就能夠達(dá)到逼真的效果了。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效果逼真的基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一種基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，包括采集表情的感知傳感器、ARM主控處理器、頭部MCU控制器以及眼睛控制器；所述ARM主控處理器的輸入端與感知傳感器的輸出端電連接，且所述ARM主控處理器的輸出端與頭部MCU控制器的輸入端電連接，所述MCU控制器輸出端與眼睛控制器電連接，所述眼睛控制器上設(shè)置有明暗調(diào)節(jié)模組；所述明暗調(diào)節(jié)模組包括PWM調(diào)制模塊、多個(gè)陣列式排布的LED燈以及多塊與LED燈相適配的背光板，所述PffM調(diào)制模塊分別與多個(gè)LED燈電連接。
[0007]其中，所述明暗調(diào)節(jié)模組中LED燈和背光板的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，機(jī)器人眼睛分為上中下三層，三個(gè)LED燈和三個(gè)背光板分別相適配的排布在機(jī)器人眼睛的上中下三層中，所述機(jī)器人眼睛的上層和下層均比中層的寬度要寬。
[0008]其中，機(jī)器人眼睛上還設(shè)置有一層保護(hù)膜以及不透明的黑色的瞳孔片，所述保護(hù)膜設(shè)置在機(jī)器人眼睛的外表面，所述瞳孔片固定在保護(hù)膜的中間位置，且瞳孔片跨越了眼睛的上中下三層。
[0009]其中，所述眼睛控制器上還設(shè)置有顏色調(diào)節(jié)模組，所述顏色調(diào)節(jié)模組分別與多個(gè)LED燈電連接，所述多個(gè)LED燈均為由RGB三色晶片組成全彩像素的發(fā)光管。
[0010]其中，所述表達(dá)裝置還包括機(jī)體動(dòng)作控制模組，所述機(jī)體動(dòng)作控制模組與頭部MCU控制器的輸出端電連接，所述機(jī)體動(dòng)作控制模組接收頭部MCU控制器的情緒動(dòng)作指令并控制頭部作出相應(yīng)動(dòng)作。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置通過在做眨眼動(dòng)作時(shí)，利用PWM技術(shù)，先使得上下兩層的LED亮度漸滅，中間一層的LED保持亮度，然后使上下兩層再漸亮，這樣一來，從人眼的角度去看，與正常人眨眼非常相似。ARM主控處理器通過感知傳感器采集人的表情，并作出判斷，然后發(fā)送預(yù)設(shè)的指令給頭部MCU控制器，使其眼睛表達(dá)不同的情緒。本實(shí)用新型的情緒表達(dá)裝置很好的體現(xiàn)了機(jī)器人情緒的變化，使機(jī)器人也有性格、有情緒，給人機(jī)互動(dòng)帶來很好的體驗(yàn)效果，也使機(jī)器人的行為、動(dòng)作更加人性化，更易于大眾所接受。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型明暗調(diào)節(jié)模組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]主要元件符號(hào)說明如下:
[0016]10、感知傳感器11、ARM主控處理器
[0017]12、頭部MCU控制器 13、眼睛控制器
[0018]14、機(jī)體動(dòng)作控制模組 131、明暗調(diào)節(jié)模組
[0019]132、顏色調(diào)節(jié)模組1311、LED燈
[0020]1312、背光板1313、瞳孔片
[0021]1314、PffM 調(diào)制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更清楚地表述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
[0023]參閱圖1，本實(shí)用新型一種基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，包括采集表情的感知傳感器10、ARM主控處理器11、頭部MCU控制器12以及眼睛控制器13 ；ARM主控處理器11的輸入端與感知傳感器10的輸出端電連接，且ARM主控處理器11的輸出端與頭部MCU控制器12的輸入端電連接，MCU控制器輸出端與眼睛控制器13電連接，眼睛控制器13上設(shè)置有明暗調(diào)節(jié)模組131 ;明暗調(diào)節(jié)模組131包括PffM調(diào)制模塊1314、多個(gè)陣列式排布的LED燈1311以及多塊與LED燈1311相適配的背光板1312，PffM調(diào)制模塊1314分別與多個(gè)LED燈1311電連接。
[0024]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置通過在做眨眼動(dòng)作時(shí)，利用PWM技術(shù)，先使得上下兩層的LED亮度漸滅，中間一層的LED保持亮度，然后使上下兩層再漸亮，這樣一來，從人眼的角度去看，與正常人眨眼非常相似。ARM主控處理器11通過感知傳感器10采集人的表情，并作出判斷，然后發(fā)送預(yù)設(shè)的指令給頭部MCU控制器12，使其眼睛表達(dá)不同的情緒。本實(shí)用新型的情緒表達(dá)裝置很好的體現(xiàn)了機(jī)器人情緒的變化，使機(jī)器人也有性格、有情緒，給人機(jī)互動(dòng)帶來很好的體驗(yàn)效果，也使機(jī)器人的行為、動(dòng)作更加人性化，更易于大眾所接受。
[0025]進(jìn)一步參閱圖2，在本實(shí)施例中，明暗調(diào)節(jié)模組131中LED燈1311和背光板1312的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，機(jī)器人眼睛分為上中下三層，三個(gè)LED燈1311和三個(gè)背光板1312分別相適配的排布在機(jī)器人眼睛的上中下三層中，機(jī)器人眼睛的上層和下層均比中層的寬度要寬。機(jī)器人眼睛按照一定的比例分為上中下三層，中間一層較窄，每層都可以單獨(dú)點(diǎn)亮，且不影響相鄰層，眼睛的整體形狀是較為大眾化的卡通眼睛，背光板1312使得LED燈1311在眼睛里的發(fā)光效果更加均勻，使得LED的光能夠均勻的擴(kuò)散在眼睛上。
[0026]在本實(shí)施例中，機(jī)器人眼睛上還設(shè)置有一層保護(hù)膜(圖未示)以及不透明的黑色的瞳孔片1313，保護(hù)膜設(shè)置在機(jī)器人眼睛的外表面，瞳孔片1313固定在保護(hù)膜的中間位置，且瞳孔片1313跨越了眼睛的上中下三層。保護(hù)膜的設(shè)置對LED燈1311起到了一定的保護(hù)作用，瞳孔片1313的設(shè)置使得機(jī)器人眼睛的顯示更加逼真。
[0027]在本實(shí)施例中，眼睛控制器13上還設(shè)置有顏色調(diào)節(jié)模組132，顏色調(diào)節(jié)模組分別與多個(gè)LED燈1311電連接，多個(gè)LED燈1311均為由RGB三色晶片組成全彩像素的發(fā)光管。利用RGB的變色效果，在不同的情緒下用不同的顏色表示心情，使眼睛的動(dòng)作更加豐富，便于表達(dá)更多的情感。
[0028]在本實(shí)施例中，表達(dá)裝置還包括機(jī)體動(dòng)作控制模組14，機(jī)體動(dòng)作控制模組14與頭部MCU控制器12的輸出端電連接，機(jī)體動(dòng)作控制模組14接收頭部MCU控制器12的情緒動(dòng)作指令并控制頭部作出相應(yīng)動(dòng)作。機(jī)體動(dòng)作控制模組14控制頭部的動(dòng)作，以協(xié)助眨眼以及眼睛的顏色變換，這樣就能使得機(jī)器人的情緒表達(dá)更人性化。
[0029]本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于:
[0030]1、背光板1312使得LED燈1311在眼睛里的發(fā)光效果更加均勻，使得LED的光能夠均勻的擴(kuò)散在眼睛上；
[0031]2、保護(hù)膜的設(shè)置對LED燈1311起到了一定的保護(hù)作用，瞳孔片1313的設(shè)置使得機(jī)器人眼睛的顯示更加逼真；
[0032]3、利用RGB的變色效果，在不同的情緒下用不同的顏色表示心情，使眼睛的動(dòng)作更加豐富，便于表達(dá)更多的情感；
[0033]4、機(jī)體動(dòng)作控制模組14控制頭部的動(dòng)作，以協(xié)助眨眼以及眼睛的顏色變換，這樣就能使得機(jī)器人的情緒表達(dá)更人性化。
[0034]以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，其特征在于，包括采集表情的感知傳感器、ARM主控處理器、頭部MCU控制器以及眼睛控制器；所述ARM主控處理器的輸入端與感知傳感器的輸出端電連接，且所述ARM主控處理器的輸出端與頭部MCU控制器的輸入端電連接，所述MCU控制器輸出端與眼睛控制器電連接，所述眼睛控制器上設(shè)置有明暗調(diào)節(jié)模組；所述明暗調(diào)節(jié)模組包括PWM調(diào)制模塊、多個(gè)陣列式排布的LED燈以及多塊與LED燈相適配的背光板，所述PWM調(diào)制模塊分別與多個(gè)LED燈電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，其特征在于，所述明暗調(diào)節(jié)模組中LED燈和背光板的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，機(jī)器人眼睛分為上中下三層，三個(gè)LED燈和三個(gè)背光板分別相適配的排布在機(jī)器人眼睛的上中下三層中，所述機(jī)器人眼睛的上層和下層均比中層的寬度要寬。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，其特征在于，機(jī)器人眼睛上還設(shè)置有一層保護(hù)膜以及不透明的黑色的瞳孔片，所述保護(hù)膜設(shè)置在機(jī)器人眼睛的外表面，所述瞳孔片固定在保護(hù)膜的中間位置，且瞳孔片跨越了眼睛的上中下三層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，其特征在于，所述眼睛控制器上還設(shè)置有顏色調(diào)節(jié)模組，所述顏色調(diào)節(jié)模組分別與多個(gè)LED燈電連接，每個(gè)LED燈均為由RGB三色晶片組成全彩像素的發(fā)光管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，其特征在于，所述表達(dá)裝置還包括機(jī)體動(dòng)作控制模組，所述機(jī)體動(dòng)作控制模組與頭部MCU控制器的輸出端電連接，所述機(jī)體動(dòng)作控制模組接收頭部MCU控制器的情緒動(dòng)作指令并控制頭部作出相應(yīng)動(dòng)作。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于LED陣列的機(jī)器人眼睛情緒表達(dá)裝置，包括采集表情的感知傳感器、ARM主控處理器、頭部MCU控制器以及眼睛控制器；ARM主控處理器的輸入端與感知傳感器的輸出端電連接，且ARM主控處理器的輸出端與頭部MCU控制器的輸入端電連接，MCU控制器輸出端與眼睛控制器電連接，眼睛控制器上設(shè)置有明暗調(diào)節(jié)模組；明暗調(diào)節(jié)模組包括PWM調(diào)制模塊、多個(gè)陣列式排布的LED燈以及多塊與LED燈相適配的背光板，PWM調(diào)制模塊分別與多個(gè)LED燈電連接。本實(shí)用新型的情緒表達(dá)裝置很好的體現(xiàn)了機(jī)器人情緒的變化，使機(jī)器人也有性格、有情緒，給人機(jī)互動(dòng)帶來很好的體驗(yàn)效果，也使機(jī)器人的行為、動(dòng)作更加人性化，更易于大眾所接受。
【IPC分類】F21V23/00, H05B37/02, A63H3/40, F21V19/00, F21Y101/02, F21S10/00
【公開號(hào)】CN204810627
【申請?zhí)枴緾N201520552276
【發(fā)明人】高子慶
【申請人】深圳市銳曼智能裝備有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月28日