本發(fā)明涉及一種面部表情仿真裝置，具體涉及一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，屬于液壓式仿生驅(qū)動領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前面部仿真多使用電機(jī)驅(qū)動，采用連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動、齒輪傳動等方式實(shí)現(xiàn)面部動作，在面部材料上采用硅膠等柔性材料，這些裝置能夠模擬數(shù)個人類面部表情，其中一些可以對于環(huán)境變化作出對應(yīng)的反應(yīng)；也有的仿真裝置采用線傳動配合滾珠實(shí)現(xiàn)眼部動作，能夠有效地減少摩擦損耗；但是這些結(jié)構(gòu)系統(tǒng)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、造價高昂、面部表情仿真度不高，還有一些采用氣動的仿真裝置，使用氣缸產(chǎn)生面部變形所需的力，成本較低，對環(huán)境友好，但噪聲大，體積龐大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人面部仿真技術(shù)使用電機(jī)等機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、造價高昂、仿真度不高以及氣動式驅(qū)動器體積龐大、控制繁瑣、仿真效果差的技術(shù)問題，進(jìn)而提供一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：它包括仿真肌肉組件、流道控制閥組件、微泵和邏輯控制單元，仿真肌肉組件安裝在仿真人臉面部上，且仿真肌肉組件通過流道與微泵上的微泵連接端連通，且流道控制閥組件安裝在仿真肌肉組件和微泵之間的流道上，流道控制閥組件和微泵的供電控制器均與邏輯控制單元連接。

本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明提供的一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，通過內(nèi)含流道的仿真肌肉實(shí)現(xiàn)面部表情的仿真，符合自然肌肉的發(fā)力方式和效果。

二、本發(fā)明提供的一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，仿真肌肉組件1由流道控制閥組件2，由微泵4提供動力，響應(yīng)快，體積小，可通過本發(fā)明組合實(shí)現(xiàn)精細(xì)的表情控制。

三、本發(fā)明提供的一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，使用微泵4液壓驅(qū)動，具有能耗低，材料成本低的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明沒有傳統(tǒng)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定性高。

四、本發(fā)明提供的一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，通過邏輯控制單元5實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人表情的控制，可以應(yīng)用于機(jī)器人的頭部以與人類進(jìn)行面部表情的交流。

五、本發(fā)明使用的微流控技術(shù)相較于傳統(tǒng)的機(jī)械傳動方法具有重量更輕，更高的靈活性的特點(diǎn)。

六、本發(fā)明使用的材料特性具有類似人類皮膚的彈性，可以做出更接近人類的表情變化的動作，具有仿真效果好的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的第一仿真肌肉1-1中示意圖，圖中B處為第一仿真肌肉1-1的肌肉流道。圖3為第一仿真肌肉1-1分層結(jié)構(gòu)示意圖,圖中A處為第一仿真肌肉1-1的外表面殼體彎曲層，B處為第一仿真肌肉1-1的肌肉流道，C處為第一仿真肌肉1-1的外表面殼體變形層。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1-圖3明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，它包括仿真肌肉組件1、流道控制閥組件2、微泵4和邏輯控制單元5，仿真肌肉組件1安裝在仿真人臉面部上，且仿真肌肉組件1通過流道與微泵4上的微泵連接端3連通，且流道控制閥組件2安裝在仿真肌肉組件1和微泵4之間的流道上，流道控制閥組件2和微泵4的供電控制器均與邏輯控制單元5連接。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1-圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，仿真肌肉組件1包括兩個第一仿真肌肉1-1、兩個第二仿真肌肉1-2、兩個第三仿真肌肉1-3、兩個第四仿真肌肉1-4、兩個第五仿真肌肉1-5和兩個第六仿真肌肉1-6，第一仿真肌肉1-1具有肌肉流道，兩個第一仿真肌肉1-1分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的眉梢處，且兩個第一仿真肌肉1-1的肌肉流道連通成一個第一仿真肌肉流道，第二仿真肌肉1-2具有肌肉流道，兩個第二仿真肌肉1-2分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的眉心處，且兩個第二仿真肌肉1-2的腔體連通成一個第二仿真肌肉流道，第三仿真肌肉1-3具有肌肉流道，兩個第三仿真肌肉1-3分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的鼻翼處，且兩個第三仿真肌肉1-3的腔體連通成一個第三仿真肌肉流道，第四仿真肌肉1-4具有肌肉流道，兩個第四仿真肌肉1-4分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的顴骨處，且兩個第四仿真肌肉1-4的腔體連通成一個第四仿真肌肉流道，第五仿真肌肉1-5具有肌肉流道，兩個第五仿真肌肉1-5分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的兩腮和唇周處，且兩個第五仿真肌肉1-5的腔體連通成一個第五仿真肌肉流道，第六仿真肌肉1-6 具有肌肉流道，兩個第六仿真肌肉1-6分別對應(yīng)安裝在仿真人臉面部兩側(cè)的下頜處，且兩個第六仿真肌肉1-6的腔體連通成一個第六仿真肌肉流道,其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，微泵連接端3包括微泵第一出口端3-1、微泵第二出口端3-2、微泵第三出口端3-3、微泵第四出口端3-4、微泵第五出口端3-5、微泵第六出口端3-6、微泵第一入口端3-7、微泵第二入口端3-8、微泵第三入口端3-9、微泵第四入口端3-10、微泵的第五入口端3-11和微泵第六入口端3-12，微泵第一出口端3-1、微泵第二出口端3-2、微泵第三出口端3-3、微泵第四出口端3-4、微泵第五出口端3-5和微泵第六出口端3-6均與微泵4的入口端連接，微泵第一入口端3-7、微泵第二入口端3-8、微泵第三入口端3-9、微泵第四入口端3-10、微泵的第五入口端3-11和微泵第六入口端3-12均與微泵4的出口端連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，流道控制閥組件2包括第一面部流道控制閥2-1、第二面部流道控制閥2-2、第三面部流道控制閥2-3、第四面部流道控制閥2-4、第五面部流道控制閥2-5和第六面部流道控制閥2-6，第一仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第一出口端3-1連通，第一仿真肌肉流道的另一端與微泵第一入口端3-7連通，且第一面部流道控制閥2-1設(shè)置在第一仿真肌肉流道和微泵第一出口端3-1之間的流道上，第二仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第二出口端3-2連通，第二仿真肌肉流道的另一端與微泵第二入口端3-8連通，且第二面部流道控制閥2-2設(shè)置在第二仿真肌肉流道和微泵第二出口端3-2之間的流道上，第三仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第三出口端3-3連通，第三仿真肌肉流道的另一端與微泵第三入口端3-9連通，且第三面部流道控制閥2-3設(shè)置在第三仿真肌肉流道和微泵第三出口端3-3之間的流道上，第四仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第四出口端3-4連通，第四仿真肌肉流道的另一端與微泵第四入口端3-10連通，且第四面部流道控制閥2-4設(shè)置在第四仿真肌肉流道和微泵第四出口端3-4之間的流道上，第五仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第五出口端3-5連通，第五仿真肌肉流道的另一端與微泵第五入口端3-11連通，且第五面部流道控制閥2-5設(shè)置在第五仿真肌肉流道和微泵第五出口端3-11之間的流道上，第六仿真肌肉流道的一端通過流道與微泵第六出口端3-6連通，第六仿真肌肉流道的另一端與微泵第六入口端3-12連通，且第六面部流道控制閥2-6設(shè)置在第六仿真肌肉流道和微泵第六出口端3-12之間的流道上。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一、二或三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，邏輯控制單元5分別與第一面部流道控制閥2-1、第二面部流道控制閥2-2、第三面部流道控制閥2-3、第四面部流道控制閥2-4、第五面部流道控制閥2-5、第六面部流道控制閥2-6和微泵4連接。通過邏輯控制單元5分別控制第一面部流道控制閥2-1、第二面部流道控制閥2-2、第三面部流道控制閥2-3、第四面部流道控制閥2-4、第五面部流道控制閥2-5、第六面部流道控制閥2-6和微泵4。通過邏輯控制單元5控制第一面部流道控制閥2-1的開啟和關(guān)閉，通過邏輯控制單元5控制第二面部流道控制閥2-2的開啟和關(guān)閉，通過邏輯控制單元5控制第三面部流道控制閥2-3的開啟和關(guān)閉，通過邏輯控制單元5控制第四面部流道控制閥2-4的開啟和關(guān)閉，通過邏輯控制單元5控制第五面部流道控制閥2-5的開啟和關(guān)閉，通過邏輯控制單元5控制第六面部流道控制閥2-6的開啟和關(guān)閉，邏輯控制單元5為數(shù)字電路或計(jì)算機(jī)控制器，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，微泵4上安裝有電機(jī)。微泵4通過電機(jī)驅(qū)動。通過邏輯控制單元5控制微泵4上的電機(jī)進(jìn)行開啟和關(guān)閉工作，邏輯控制單元5通過預(yù)編譯的算法，對機(jī)器運(yùn)行進(jìn)行控制。邏輯控制單元5與外部注液裝置連接，通過邏輯控制單元5控制外部注液裝置向微泵4注入液體，通過微泵4向仿真肌肉組件1注入液體，并通過流道控制閥組件2控制液體流量，且液體在仿真肌肉組件1、流道和微泵4行程回路，仿真肌肉組件1通過不同流量的液體時產(chǎn)生不同程度的彎曲，通過邏輯控制單元5微流體芯片的彎曲及若干類似微流體芯片運(yùn)動的配合形成微流控芯片區(qū)1來模擬人類表情變化時相關(guān)肌肉的運(yùn)動，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖1-圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于液壓式仿生驅(qū)動器的面部表情仿真裝置，第一仿真肌肉1-1肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第一仿真肌肉1-1的外表面殼體是由PDMS材料制成，第一仿真肌肉1-1的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第一仿真肌肉1-1肌肉流道靠近第一仿真肌肉1-1的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第一仿真肌肉1-1肌肉流道遠(yuǎn)離第一仿真肌肉1-1的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第一仿真肌肉1-1肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第一仿真肌肉1-1的肌肉流道均布設(shè)置在第一仿真肌肉1-1的外表面殼體內(nèi)，第一仿真肌肉1-1的肌肉流道布滿在第一仿真肌肉1-1的外表面殼體內(nèi)，第二仿真肌肉1-2肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第二仿真肌肉1-2的外表面殼體是由PDMS材料制成，第二仿真肌肉1-2的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第二仿真肌肉1-2肌肉流道靠近第二仿真肌肉1-2的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第二仿真肌肉1-2肌肉流道遠(yuǎn)離第二仿真肌肉1-2的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第二仿真肌肉1-2肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第二仿真肌肉1-2的肌肉流道均布設(shè)置在第二仿真肌肉1-2的外表面殼體內(nèi)，第二仿真肌肉1-2的肌肉流道布滿在第二仿真肌肉1-2的外表面殼體內(nèi)，第三仿真肌肉1-3肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第三仿真肌肉1-3的外表面殼體是由PDMS材料制成，第三仿真肌肉1-3的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第三仿真肌肉1-3肌肉流道靠近第三仿真肌肉1-3的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第三仿真肌肉1-3肌肉流道遠(yuǎn)離第三仿真肌肉1-3的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第三仿真肌肉1-3肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第三仿真肌肉1-3的肌肉流道均布設(shè)置在第三仿真肌肉1-3的外表面殼體內(nèi)，第三仿真肌肉1-3的肌肉流道布滿在第三仿真肌肉1-3的外表面殼體內(nèi)，第四仿真肌肉1-4肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第四仿真肌肉1-4的外表面殼體是由PDMS材料制成，第四仿真肌肉1-4的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第四仿真肌肉1-4肌肉流道靠近第四仿真肌肉1-4的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第四仿真肌肉1-4肌肉流道遠(yuǎn)離第四仿真肌肉1-4的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第四仿真肌肉1-4肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第四仿真肌肉1-4的肌肉流道均布設(shè)置在第四仿真肌肉1-4的外表面殼體內(nèi)，第四仿真肌肉1-4的肌肉流道布滿在第四仿真肌肉1-4的外表面殼體內(nèi)，第五仿真肌肉1-5肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第五仿真肌肉1-5的外表面殼體是由PDMS材料制成，第五仿真肌肉1-5的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第五仿真肌肉1-5肌肉流道靠近第五仿真肌肉1-5的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第五仿真肌肉1-5肌肉流道遠(yuǎn)離第五仿真肌肉1-5的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第五仿真肌肉1-5肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第五仿真肌肉1-5的肌肉流道均布設(shè)置在第五仿真肌肉1-5的外表面殼體內(nèi)，第五仿真肌肉1-5的肌肉流道布滿在第五仿真肌肉1-5的外表面殼體內(nèi)，第六仿真肌肉1-6肌肉流道的外壁是由Ecoflex材料制成，第六仿真肌肉1-6的外表面殼體是由PDMS材料制成，第六仿真肌肉1-6的外表面殼體包括變形層和彎曲層，第六仿真肌肉1-6肌肉流道靠近第六仿真肌肉1-6的外表面殼體變形層的一側(cè)設(shè)置，第六仿真肌肉1-6肌肉流道遠(yuǎn)離第六仿真肌肉1-6的外表面殼體彎曲層的一側(cè)設(shè)置，第六仿真肌肉1-6肌肉流道的橫截面為方形、三角形或半圓形，第六仿真肌肉1-6的肌肉流道均布設(shè)置在第六仿真肌肉1-6的外表面殼體內(nèi)。第六仿真肌肉1-6的肌肉流道布滿在第六仿真肌肉1-6的外表面殼體內(nèi)，PDMS為聚二甲基硅氧烷的材料，Ecoflex為鉑金催化固化硅橡膠，Ecoflex為國Smooth-On公司開發(fā)產(chǎn)品。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

工作原理

本發(fā)明通過對產(chǎn)生人類面部表情的肌肉動作進(jìn)行分析，將動作信息整理、簡化并量化，轉(zhuǎn)換成控制信號，輸入邏輯控制單元中，通過對信號分析，形成相應(yīng)的邏輯控制指令，對面部流道控制閥輸出邏輯控制指令，通過控制面部流道控制閥的開關(guān)，控制面部流道中注入的液體量；當(dāng)一定量的液體充入仿真肌肉后，仿真肌肉產(chǎn)生各自對應(yīng)膨脹、彎曲、收縮等形變，從而模擬仿真人類喜怒哀樂等表情；當(dāng)排出仿真肌肉中液體后，表情效果失效。