一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法
技术领域
本发明涉及机器人制造技术领域，尤其涉及一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法。
背景技术
仿真机器人是一种自动执行工作任务的机器装置，既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，仿真机器人能够模仿人类、协助或取代人类的工作，可以为人类提供很多便利服务，如导购、导游、问询等工作，也能够代替人类完成某些危险或难以进行的工作，具有广阔的发展前景，仿真机器人可以具有与真人完全一样的体型和容貌，但目前市面上的仿真机器人裸露在外的仿真皮肤多由塑料或工业硅胶制成，塑料制成的表皮质地坚硬、仿真度较低，而工业硅胶弹性较差，制成的表皮柔韧度和拉伸性能不够，不能随机器人做出复杂的面部表情，肘部、膝盖等关节部位的仿真脸皮常因无法达到抻拉要求而发生破损。
经检索，中国专利申请号为CN200910244953.1的专利，公开了一种为机器人配套仿真人形体皮肤的制作方法，本发明就是在色彩和硬度弹性上接近人体的材料，用于为各种机器人配套仿真形体和皮肤，这种以高分子有机硅橡胶为主要材料，采用形体模具成型，在机器人的手指部分，需要触摸传达信号的敏感地方，也可以采用这种材料，它将使以金属和各种塑料材质制成的人型机器人更加仿真。上述专利中的为机器人配套仿真人形体皮肤的制作方法存在以下不足：硬度高，皮肤质地和人的皮肤相差较大，达不到仿真效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法，包括如下步骤：
S1：获得仿真机器人的头部和脸部三维数据；
S2：根据获得的头部三维数据制作等比例的雕塑泥内置头部模型，在头部模型表面涂抹油泥层，并在油泥层上雕刻脸部特征；
S3：利用石膏翻制头部模型得到头部模具；
S4：在头部模具表面均匀涂抹隔离层，凝结后在隔离层上覆盖一层玻璃丝纤维，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内模；
S5：制作内胆，在内模的内表面涂抹隔离层，凝结后在隔离层上涂刷一层内胆材料，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内胆；
S6：去除内模和内胆中间的内胆材料，使得内模和内胆中间形成间隙，间隙为1-3cm，然后用脱模剂处理润滑间隙；
S7：制作脸皮填充材料；
S8：将制备好的脸皮材料涂覆一层在内胆上，凝固后在其表面铺设一层弹性纤维布，然后再次将制备好的脸皮材料缓慢均匀浇注在间隙内，并不时震荡以排除里面的空气，固化后开模，得到仿真机器人脸皮；
S9：最后在仿真机器人脸皮上化妆即可。
优选地：所述S1中头部和脸部三维数据为由仿真机器人的头部和脸部三维比例获取的实际尺寸测量数据，如顶骨至下颌骨的长度、瞳孔至顶骨的长度、瞳孔至下颌骨的长度、眉弓骨至顶骨的长度、眉弓骨至下颌骨的长度、梨状孔至顶骨的长度、梨状孔至下颌骨的长度及头骨骨点位置。
优选地：所述S2中油泥层的厚度为0.8cm～1.0cm，用于雕刻仿真脸皮的微结构。
优选地：所述S2中雕刻脸部特征包括如下步骤：
S21：根据获得的脸部三维数据，雕刻出仿真机器人的脸部外貌轮廓，包括仿真机器人鼻子、眼睛、嘴巴的位置和形状；
S22：然后雕刻出仿真机器人的皮肤毛孔及皮肤纹理，得到与仿真机器人的脸部相似的模型。
优选地：所述雕刻脸部特征采用高精度的金属雕刻工具对油泥层进行细致雕刻，雕刻后油泥层的厚度为0.4cm～0.6cm。
优选地：所述S3中翻制头部模型时石膏与水的质量比例为1.5：1。
优选地：所述S4中隔离层的材料包括滑石粉、树脂、树脂催化剂和树脂固化剂配制。
优选地：所述S5中内胆材料为环氧树脂与固化剂组成，环氧树脂与固化剂的质量比为4：1。
优选地：所述S6中脸皮填充材料的制备方法，包括如下步骤：
S61：将比例为1：1的硅胶和固化剂混合，充分搅拌均匀；
S62：根据需求配成脸部肤色，如白、黑、黄或其他颜色，最后真空脱泡后即可进行浇注。
优选地：所述真空脱泡处理时的真空度为0.05MPa，进行抽真空处理的时间为6min。
本发明的有益效果为：
1.通过根据仿真机器人的头部和脸部三维数据制作内置头部模型，使之内置头部模型与仿真机器人形成基本相似度的基本轮廓，根据脸部数据通过油泥层能够刻画出仿真机器人的脸部细微结构，通过石膏翻制提高制备的仿真头部模具相似度，向内膜和内胆的间隙中灌注脸皮填充材料并固化得到仿真机器人脸皮，能够完全复制头部模具的细微结构，得到相似度极高的仿真机器人脸皮。
2.在脸皮材料中间层添加了弹性纤维布，提高了脸皮的弹性和拉伸强度，其拉伸强度达到普通硅胶脸皮的5倍，且拉伸后能快速恢复原状，能配合仿真机器人做出各种面部表情，增加了脸皮的柔韧度，使其不易破损，延长了使用寿命，容易着色。
3.按照人体模特体貌特征制作的脸皮，实现了高度仿真性，具有真实皮肤的色泽及柔软度，更容易捕捉皮肤纹理，制作的脸皮温度范围在-65℃-400℃下可长期使用并坚持其柔软弹性功能。
附图说明
图1为本发明提出的一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法的流程示意图；
图2为本发明提出的一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法的实施例参数对比示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：获得仿真机器人的头部和脸部三维数据；
S2：根据获得的头部三维数据制作等比例的雕塑泥内置头部模型，在头部模型表面涂抹油泥层，并在油泥层上雕刻脸部特征；
S3：利用石膏翻制头部模型得到头部模具；
S4：在头部模具表面均匀涂抹隔离层，凝结后在隔离层上覆盖一层玻璃丝纤维，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内模；
S5：制作内胆，在内模的内表面涂抹隔离层，凝结后在隔离层上涂刷一层内胆材料，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内胆，便于后期拆下内胆；
S6：去除内模和内胆中间的内胆材料，使得内模和内胆中间形成间隙，间隙为1-3cm，然后用脱模剂处理润滑间隙；
S7：制作脸皮填充材料；
S8：将制备好的脸皮材料涂覆一层在内胆上，凝固后在其表面铺设一层弹性纤维布，然后再次将制备好的脸皮材料缓慢均匀浇注在间隙内，并不时震荡以排除里面的空气，固化后开模，得到仿真机器人脸皮；
S9：最后在仿真机器人脸皮上化妆即可。
所述S1中头部和脸部三维数据为由仿真机器人的头部和脸部三维比例获取的实际尺寸测量数据，如顶骨至下颌骨的长度、瞳孔至顶骨的长度、瞳孔至下颌骨的长度、眉弓骨至顶骨的长度、眉弓骨至下颌骨的长度、梨状孔至顶骨的长度、梨状孔至下颌骨的长度及头骨骨点位置。
进一步的，所述机器人面部，尤其是接受传感信号的眼部，在制作脸部模具时预留出眼部，制作仿真的透明眼球，以达到机器人整体仿真的效果。
所述S2中油泥层的厚度为0.8cm～1.0cm，油泥层质地坚硬细致、不收缩，具有较好的雕刻性，用于雕刻仿真脸皮的微结构，真实度更好。
所述S2中雕刻脸部特征包括如下步骤：
S21：根据获得的脸部三维数据，雕刻出仿真机器人的脸部外貌轮廓，包括仿真机器人鼻子、眼睛、嘴巴的位置和形状；
S22：然后雕刻出仿真机器人的皮肤毛孔及皮肤纹理，得到与仿真机器人的脸部相似的模型。
进一步的，所述雕刻脸部特征采用高精度的金属雕刻工具对油泥层进行细致雕刻，雕刻后油泥层的厚度为0.4cm～0.6cm。
所述S3中翻制头部模型时石膏与水的质量比例为1.5：1。
所述S4中隔离层的材料包括滑石粉、树脂、树脂催化剂和树脂固化剂配制。
所述S5中内胆材料为环氧树脂与固化剂组成，环氧树脂与固化剂的质量比为4：1。
所述S6中脸皮填充材料的制备方法，包括如下步骤：
S61：将比例为1：1的硅胶和固化剂混合，充分搅拌均匀；
S62：根据需求配成脸部肤色，如白、黑、黄或其他颜色，最后真空脱泡后即可进行浇注。
进一步的，所述真空脱泡处理时的真空度为0.05MPa，进行抽真空处理的时间为6min。
进一步的，所述脸皮材料的制备操作时刻视温度而定(0.5-3)h，硫化(室温)12-24h，加温80-120℃可在数十分钟内硫化，室温快干型操作时刻＜20分钟，硫化时间1小时。
所述S8中固化时的温度为60℃，时间为20min。
本实施例在使用时，通过根据仿真机器人的头部和脸部三维数据制作内置头部模型，使之内置头部模型与仿真机器人形成基本相似度的基本轮廓，根据脸部数据通过油泥层能够刻画出仿真机器人的脸部细微结构，通过石膏翻制提高制备的仿真头部模具相似度，向内膜和内胆的间隙中灌注脸皮填充材料并固化得到仿真机器人脸皮，能够完全复制头部模具的细微结构，得到相似度极高的仿真机器人脸皮，在脸皮材料中间层添加了弹性纤维布，提高了脸皮的弹性和拉伸强度，其拉伸强度达到普通硅胶脸皮的5倍，且拉伸后能快速恢复原状，能配合仿真机器人做出各种面部表情，增加了脸皮的柔韧度，使其不易破损，延长了使用寿命，容易着色，按照人体模特体貌特征制作的脸皮，实现了高度仿真性，具有真实皮肤的色泽及柔软度，更容易捕捉皮肤纹理，制作的脸皮温度范围在-65℃-400℃下可长期使用并坚持其柔软弹性功能。
实施例2：
一种新型智能仿真机器人头部的外貌脸皮制造工艺方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：获得仿真机器人的头部和脸部三维数据；
S2：根据获得的头部三维数据制作等比例的雕塑泥内置头部模型，在头部模型表面涂抹油泥层，并在油泥层上雕刻脸部特征；
S3：利用石膏翻制头部模型得到头部模具；
S4：在头部模具表面均匀涂抹隔离层，凝结后在隔离层上覆盖一层玻璃丝纤维，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内模；
S5：制作内胆，在内模的内表面涂抹隔离层，凝结后在隔离层上涂刷一层内胆材料，然后再涂抹隔离层进行紧密贴合，凝固后得到内胆，便于后期拆下内胆；
S6：去除内模和内胆中间的内胆材料，使得内模和内胆中间形成间隙，间隙为1-3cm，然后用脱模剂处理润滑间隙；
S7：制作脸皮填充材料；
S8：将制备好的脸皮材料涂覆一层在内胆上，凝固后在其表面铺设一层弹性纤维布，然后再次将制备好的脸皮材料缓慢均匀浇注在间隙内，并不时震荡以排除里面的空气，固化后开模，得到仿真机器人脸皮；
S9：最后在仿真机器人脸皮上化妆即可。
所述S1中头部和脸部三维数据为由仿真机器人的头部和脸部三维比例获取的实际尺寸测量数据，如顶骨至下颌骨的长度、瞳孔至顶骨的长度、瞳孔至下颌骨的长度、眉弓骨至顶骨的长度、眉弓骨至下颌骨的长度、梨状孔至顶骨的长度、梨状孔至下颌骨的长度及头骨骨点位置。
进一步的，所述机器人面部，尤其是接受传感信号的眼部，在制作脸部模具时预留出眼部，制作仿真的透明眼球，以达到机器人整体仿真的效果。
所述S2中油泥层的厚度为0.8cm～1.0cm，油泥层质地坚硬细致、不收缩，具有较好的雕刻性，用于雕刻仿真脸皮的微结构，真实度更好。
所述S2中雕刻脸部特征包括如下步骤：
S21：根据获得的脸部三维数据，雕刻出仿真机器人的脸部外貌轮廓，包括仿真机器人鼻子、眼睛、嘴巴的位置和形状；
S22：然后雕刻出仿真机器人的皮肤毛孔及皮肤纹理，得到与仿真机器人的脸部相似的模型。
进一步的，所述雕刻脸部特征采用高精度的金属雕刻工具对油泥层进行细致雕刻，雕刻后油泥层的厚度为0.4cm～0.6cm。
所述S3中翻制头部模型时石膏与水的质量比例为1.3：1。
所述S4中隔离层的材料包括滑石粉、树脂、树脂催化剂和树脂固化剂配制。
所述S5中内胆材料为环氧树脂与固化剂组成，环氧树脂与固化剂的质量比为4：1。
所述S6中脸皮填充材料的制备方法，包括如下步骤：
S61：将比例为1：0.95的硅胶和固化剂混合，充分搅拌均匀；
S62：根据需求配成脸部肤色，如白、黑、黄或其他颜色，最后真空脱泡后即可进行浇注。
进一步的，所述真空脱泡处理时的真空度为0.04MPa，进行抽真空处理的时间为5min。
进一步的，所述脸皮材料的制备操作时刻视温度而定(0.5-3)h，硫化(室温)12-24h，加温80-120℃可在数十分钟内硫化，室温快干型操作时刻＜20分钟，硫化时间1小时。
所述S8中固化时的温度为50℃，时间为25min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
