[发明专利]眼球内部具有驱动装置的人工眼系统

说明书

本发明涉及人工眼系统，该人工眼系统包括至少一个眼睛单元， 该眼睛单元具有包括旋转球壳的眼球以及用于使所述球壳绕着其中 心旋转的驱动装置，该驱动装置包括磁性元件和电线圈。表述＂球形＂ 是指球体或者大致球体的至少一部分的形状，大致球体即与准确球体 有偏差(这可以是局部偏差)的球。

在US-A-2003/0178901中公开了这种系统。该公开描述了照相 机系统，其中该照相机单元包括球面球，该球面球可在具有环绕球面 球一部分的凹形支撑面的套筒中旋转。为了驱动球面球的旋转运动， 该球的表面具有在该公开中示为定位器的磁性元件。套筒的凹形支撑 面具有大量电线圈。通过向一个或多个线圈提供电能以导致即就是磁 性元件的定位器移位来实现球面球的旋转运动。

该人工眼系统可用作玩具(例如玩偶)或者机器人(例如家用机 器人)或者需要一个或多个活动眼睛(即旋转眼球)的任何其他设备 中的眼睛。在许多应用中，希望眼球相对于携载旋转眼球的结构(支 撑结构)的旋转运动相对快速，尤其是在支撑结构本身也运动的情况 下更是如此。人的眼睛的旋转运动可以非常快速，并且经常期望机器 人或者用于娱乐目的玩偶或者动物的眼睛的旋转运动与实际人眼的 运动一样快。例如，需要这种快速运动以给出人工眼正追随你和/或 看着你这样的印象。

可借助于对照相机视野(视场)中的运动着的＂感兴趣对象＂进行 检测的照相机来对眼睛的运动进行控制。可根据用户期望来选择感兴 趣的对象，诸如具有某个颜色和/或某个形状的对象，例如人脸、人 手、图形、汽车等。可将照相机固定到携载一个或者多个旋转眼球的 支撑结构上，由此照相机检测感兴趣对象的方向。从而，以使眼球的 前侧继续保持在所检测到的感兴趣对象的方向上这样的方式来对眼 球的驱动装置进行控制。

在另一应用中，将照相机装配在旋转眼球中，由此以保持感兴趣 对象在照相机视野的中心这样的方式来对眼球的驱动装置进行控制。 如例如在US-A-2005/0185945中所述，可得到用于这种应用的软 件。

本发明的目的是这样一种人工眼系统，该人工眼系统包括至少一 个眼睛单元，该眼睛单元具有包括旋转球壳的眼球并且具有包括磁性 元件和电线圈的驱动装置，其中眼球的球壳可相对于支撑结构相对快 速地旋转。

本发明的另一目的是这样一种人工眼系统，该人工眼系统包括至 少一个眼睛单元，该眼睛单元具有包括旋转球壳的眼球并且具有用于 使眼球相对于其支撑结构旋转的驱动装置，其中包括有驱动装置的眼 睛单元的尺寸相对较小。

为了实现这些目的中的一个或这两者，磁性元件以及电线圈位于 旋转球壳之内，即位于与球壳部分毗接的眼球内部。从而，可实现有 效地驱动球壳的旋转，由此可使驱动装置的所有部分彼此靠近地定 位，以便它们可以相对较小，但是仍然可生成足够的驱动力以便进行 快速运动。

更好地，两个电线圈的轴在与眼睛单元的主视向基本上垂直的平 面上彼此基本上垂直地走向。从而，根据提供给线圈的电流，电线圈 可产生期望的磁场，并且磁性元件将根据该磁场而相对于电线圈移 动。按照这种方式，可对磁性元件相对于线圈的相对运动进行控制。

在优选实施例中，将磁性元件固定到携载旋转球壳的结构上，即 固定到携载眼球的结构上，并且将电线圈固定到球壳上。从而，眼球 的旋转部分具有相对小的重量，这是因为通常电线圈的重量小于磁性 元件的重量。从而，更好地，电线圈位于球壳的中心，即位于眼球的 中心，以便眼球的旋转部分的惯性矩相对较低。

在另一优选实施例中，将电线圈固定到携载旋转球壳的结构上， 并且将磁性元件固定到球壳上并位于球壳的中心，即位于眼球的中 心，以使得用于将电流提供给线圈的电线来互连静止元件。更好地， 磁性元件具有球形。从而，磁性元件将绕着球壳旋转，但是因为磁性 元件绕着其中心旋转，所以惯性矩较小。

因此，更好地，在相对于所述电线圈而言的磁性元件的相对侧上， 一块铁磁材料与至少一个电线圈同轴定位。这块铁磁材料会增强电线 圈在磁性元件所处位置处的磁场。当然，这块铁磁材料还可用在其他 位置处以便影响该磁场。

在另一优选实施例中，两个同轴电线圈的轴基本上与两个其他同 轴电线圈的轴相垂直，由此磁性元件位于所述两个同轴电线圈之间。 如果磁性元件位于眼球的壳的中心，那么两个小同轴电线圈可位于所 述壳内部的磁性元件的两侧以便在磁性元件的位置处创建适当磁场。