CN103239864B - 人形和车形构态可变形机械玩具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人形和车形构态可变形机械玩具，包括头部、躯干、手部、腿部、设于躯干肩部两侧的前轮和设于腿部膝盖两侧的后轮，头部设于躯干顶部中间，躯干顶部铰装前车盖状胸壳；腿部包括大腿架和小腿壳，大腿架铰装于躯干底部，小腿壳与大腿架铰装，躯干上设有大腿架转动伺服电机，大腿架上设有小腿壳转动伺服电机；手部包括大臂杆和小臂杆，大臂杆铰装于躯干肩膀部位，小臂杆与大臂杆铰装，躯干上设有大臂杆转动伺服电机，大臂杆上设有小臂杆转动伺服电机；躯干上设有在人形和车形两种构态之间变形的翻转装置。本发明在单片机的智能编程控制下可自如在人形和车形两种构态下变形，在车形状态下行驶、在人形状态下站立和行走。

Description

人形和车形构态可变形机械玩具

（一）技术领域：

本发明涉及变形玩具系列，具体为一种人形和车形构态可变形机械玩具。

（二）背景技术：

变形金刚是一种可变形玩具，题材取自于风靡全球的美国电影《变形金刚》，电影中的“大黄蜂”等汽车机器人可以根据不同的场合需要在人形和车形两种构态间变形，此科幻般奇思妙想，吸引了观众特别是小朋友们的喜爱。

为满足（特别是）小朋友们的好奇心，培养想象能力和锻炼动手能力，玩具制造商为小朋友们设计出了各种类型的变形玩具，如申请号为201120279804.1的《变形金刚玩具》实用新型专利，就是其中典型的代表。

这类变形玩具的结构特点是将金刚分解为头部构件、手臂构件、身体构件和腿部构件等几大部分，可随意拆卸插接组装，从而构成不同的形态，有些复杂结构变换通常通过手动变形方式实现，还有部分产品通过简单的结构部件的叠加来实现人形和汽车构态的变化。

（三）发明内容：

本发明设计了一种人形和车形构态可变形机器玩具，该玩具可遥控实现人形和汽车形态之间的可逆变形，既可在车形状态下遥控行驶，又能在人形状态下行走和舞蹈，智能化程度高。

能够实现上述目的的人形和车形构态可变形机器玩具，包括头盔状头部、车身状躯干、手部、前车盖状胸壳、后箱盖状腿部，以及设于躯干肩部两侧的左、右前轮和设于腿部膝盖两侧的左、右后轮，所不同的是所述头部铰装于躯干顶部中间，所述胸壳铰装于头部两侧的躯干顶部；所述腿部包括左、右大腿架和半个后箱盖状的左、右小腿壳，所述左、右大腿架铰装于躯干的底部（其位置相当于人形的腰部），左、右小腿壳分别与左、右大腿架铰装，躯干上设有转动大腿架的伺服电机，大腿架上设有转动小腿壳的伺服电机；所述手部包括车门状左、右大臂杆和左、右小臂杆，所述左、右大臂杆分别铰装于躯干肩膀部位的两侧，所述左、右小臂杆分别与左、右大臂杆铰装，躯干上设有转动大臂杆的伺服电机，大臂杆上设有转动小臂杆的伺服电机；所述躯干上设有使胸壳与小腿壳在人形和车形两种构态之间变形的翻转装置；所述后轮为主动轮，所述主动轮通过减速机构连接行走伺服电机。

所述翻转装置设于躯干前部，其一种结构包括于上、下向设置且处于同一垂直平面的胸壳曲柄滑杆机构和小腿壳曲柄滑杆机构，（胸壳曲柄滑杆机构的）胸壳曲柄固连胸壳的铰链轴，（小腿壳曲柄滑杆机构的）小腿壳曲柄固连小腿壳的铰链轴，（胸壳曲柄滑杆机构的）胸壳滑杆和（小腿壳曲柄滑杆机构的）小腿壳滑杆分别置于躯干上设置的上、下向导向滑套内，所述胸壳滑杆的上端铰连胸壳曲柄，所述小腿壳滑杆的下端铰连小腿壳曲柄，胸壳滑杆下端和小腿壳滑杆上端之间设置可使两者（根据使用场合）结合或分离的连接机构。

所述连接机构的一种结构为吸附胸壳滑杆上和小腿壳滑杆的电磁铁，所述电磁铁设于胸壳滑杆下端或小腿壳滑杆上端。

所述胸壳的铰链轴与头部的铰链轴之间设有齿轮传动机构，可使头部随胸壳于人形和车形变化过程中完成抬头和低头动作。

为更具形象化，还设有手指状左、右夹环分别与左、右小臂杆铰装，左、右小臂杆上设有张合左、右夹环的伺服电机。

所述各伺服电机通过各自的相关线路连接单片机和蓄电池，所述单片机和蓄电池设于躯干内部。

本发明的优点是：

本发明人形和车构态可变形机器玩具更具形象化、动作更逼真，在单片机的智能编程控制下（控制各伺服电机运行次序和运行时间），可自如在人形和车形两种构态下变形，并可在车形状态下行驶、在人形状态下站立和交叉步行走，甚至进行舞蹈等动作。

（四）附图说明：

图1是本发明为车形的实施方式立体结构示意图。

图2是本发明为车形向人形变换时的实施方式结构示意图。

图3是本发明为人形的实施方式立体结构示意图。

图4是图1、图2、图3实施方式中翻转装置的结构示意图。

图5是图1、图2、图3实施方式中各伺服电机的位置分布图。

图号标识：1、头部；2、躯干；3、前轮；4、后轮；5、胸壳；6、大腿架；7、小腿壳；8、大臂杆；9、小臂杆；10、夹环；11、胸壳曲柄；12、小腿壳曲柄；13、胸壳滑杆；14、小腿壳滑杆；15、导向滑套；16、电磁铁；17、齿轮传动机构。

（五）具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明人形和车形构态可变形机械玩具包括头盔状头部1、车身状躯干2、手部、后箱盖状腿部、前轮3、后轮4、前车盖状胸壳5、翻转装置和各类型伺服电机。

所述头部1通过铰链轴设于躯干2的顶部中间，所述胸壳5于头部1两侧通过铰链轴安装于躯干2的顶部，胸壳5上开设有避让头部1的避让口，所述前轮3通过车轴设于躯干2肩膀部位的前方左、右两侧，左、右前轮3的宽度大于胸壳5，如图3、图4、图5所示。

所述手部分设于躯干2左、右两侧，包括左、右大臂杆8（形状类似车门）和左、右小臂杆9以及左、右夹环10（手指状），所述左、右大臂杆8铰装于躯干2的肩膀部位两侧（也可铰装于前轮3的车轴上），所述左、右小臂杆9分别与左、右大臂杆8铰装，所述左、右夹环10分别与左、右小臂杆9铰装，躯干2上设有转动大臂杆8的伺服电机，大臂杆8上设有转动小臂杆9的伺服电机，小臂杆9上设有转动夹环10的伺服电机，如图1、图2、图3、图5所示。

所述腿部设于躯干2底部左、右两侧，包括左、右大腿架6和左、右小腿壳7（形状类似半个后箱盖），所述左、右大腿架6铰装于躯干6的底部（即人形腰部），左、右小腿壳7分别与左、右大腿架6铰装，躯干2上设有转动大腿架6的伺服电机，大腿架6上设有转动小腿壳7的伺服电机；所述后轮4通过轮轴设于大腿架6的左、右两侧，所述左、右后轮4为主动轮，大腿架6上设有驱动左、右后轮4的行走伺服电机，所述行走伺服电机通过减速机构连接左、右后轮4的轮轴，如图1、图2、图3、图4、图5所示。

所述翻转装置设于躯干2前部，对应于左、右腿部设置为两套，包括于上、下向设置且处于同一垂直平面的胸壳曲柄滑杆机构（由胸壳曲柄11和胸壳滑杆13相互铰接构成）和小腿壳曲柄滑杆机构（由小腿壳曲柄12和小腿壳滑杆14相互铰接构成）；所述胸壳曲柄11固连胸壳5的铰链轴，所述小腿壳曲柄12固连小腿壳7的铰链轴，所述胸壳滑杆13和小腿壳滑杆14分别置于躯干2上设置的若干个上、下向导向滑套15内，所述胸壳滑杆13上端铰连胸壳曲柄11，所述小腿壳滑杆14下端铰连小腿壳曲柄12，胸壳滑杆13下端设有电磁铁16，通电后的电磁铁16可使胸壳滑杆13和小腿壳滑杆14吸合在一起联动，电磁铁16断电后，胸壳滑杆13和小腿壳滑杆14分离各自运动；所述胸壳5的铰链轴与头部1的铰链轴之间设有齿轮传动机构17，如图3、图4所示。

所述各伺服电机通过各自的相关线路连接单片机和蓄电池，所述单片机和蓄电池设于躯干2内部，所述蓄电池还通过其他相关线路连接电磁铁18以及设于相关部位（比如车门、前车盖和后箱盖）的车灯，用来增加视觉美观性，比如变形、行走时闪烁不同颜色灯光，如图1、图2、图3、图4、图5所示，其中图5所示各伺服电机的位置用白色方块表示。

本发明的变形过程：

如图1所示为本发明的车形状态，此时胸壳5处于前车盖位置，小腿壳7反罩在大腿架6上成为后箱盖，小臂杆9收置于大臂杆8内，大臂杆8处于车身的车门位置；该车形状态下，本机械玩具靠后轮4提供动力可以行驶，并通过单片机控制（遥控技术）两个行走伺服电机的转速不同而产生速度差，实现左、右转弯。

如图2所示，本机械玩具从车形向人形转换：大臂杆8、小臂杆9以及夹环10展开与车身底部垂直，将车身前端支起；大腿架6上的伺服电机动作，左、右小腿壳7向上向后翻转120°（预留60°作为人形行走角度区域）于大腿架6下方，左、右小腿壳7的矩形齿状脚部着地，左、右小腿壳7翻转时电磁铁16通电，胸壳滑杆13和小腿壳滑杆14相互吸合，胸壳5以铰接轴为轴向车底方向转180°（实际为160°，两端各预留10°，防止机构死点而难以转动）贴紧在车身底部，成为人形的前胸，此过程中头部1跟随转动抬起，随后电磁铁16断电，胸壳滑杆13和小腿壳滑杆14分离；所述躯干2上（人形腰部）的伺服电机动作，与大腿架6上伺服电机的动作配合实现躯干2（即人形上肢）的直立；在人形的直立状态下，手部、腿部的各个伺服电机相互配合可实现机械玩具的行走和作不同动作的舞蹈。

由于躯干两边都有变形机构存在，因此本发明玩具不能如同现有产品那样，通过调节上肢重心来实现行走。本发明玩具在人形状态下的行走，是通过控制腰部和膝盖处伺服电机的转动，使单脚提起，另一只脚着地，整个玩具重心位于脚部中间位置，从而确保单腿直立不倾倒。

人形行走时，小腿壳曲柄滑杆机构起作用，小腿壳曲柄12的转动即为小腿壳7的摆动，滑杆的上、下滑动对人形行走不起作用。当从人形变为车形时，左、右小腿壳7向上向前翻转，小腿壳滑杆14伸入胸壳滑杆13的导向滑套15内推动胸壳滑杆13使胸壳曲柄11运动，带动胸壳5转变为前车盖，头部1低下。

Claims (5)

1.人形和车形构态可变形机械玩具，包括头盔状头部(1)、车身状躯干(2)、前车盖状胸壳(5)、手部和后箱盖状腿部，以及设于躯干(2)肩部两侧的左、右前轮(3)和设于腿部膝盖两侧的左、右后轮(4)，其特征在于：所述头部(1)铰装于躯干(2)顶部中间，所述前车盖状胸壳(5)铰装于头部(1)两侧的躯干(2)顶部；所述腿部包括左、右大腿架(6)和半个后车盖状左、右小腿壳(7)，所述左、右大腿架(6)铰装于躯干(2)底部，所述左、右小腿壳(7)分别与左、右大腿架(6)铰装，躯干(2)上设有转动大腿架(6)的伺服电机，大腿架(6)上设有转动小腿壳(7)的伺服电机；所述手部包括车门状左、右大臂杆(8)和左、右小臂杆(9)，所述左、右大臂杆(8)分别铰装于躯干(2)肩膀部位的两侧，左、右小臂杆(9)分别与左、右大臂杆(8)铰装，躯干(2)上设有转动大臂杆(8)的伺服电机，大臂杆(8)上设有转动小臂杆(9)的伺服电机；所述躯干(2)上设有使胸壳(5)与小腿壳(7)在人形和车形两种构态之间变形的翻转装置，所述翻转装置设于躯干(2)前部，包括于上、下向设置且处于同一垂直平面的胸壳曲柄滑杆机构和小腿壳曲柄滑杆机构，胸壳曲柄(11)固连胸壳(5)的铰链轴，小腿壳曲柄(12)固连小腿壳(7)的铰链轴，胸壳滑杆(13)和小腿壳滑杆(14)分别置于躯干(2)上设置的上、下向导向滑套(15)内，所述胸壳滑杆(13)的上端铰连胸壳曲柄(11)，所述小腿壳滑杆(14)的下端铰连小腿壳曲柄(12)，胸壳滑杆(13)下端和小腿壳滑杆(14)上端之间设置可使两者结合或分离的连接机构；所述后轮(4)为主动轮，所述主动轮通过减速机构连接行走伺服电机。

2.根据权利要求1所述的人形和车形构态可变形机械玩具，其特征在于：所述连接机构为吸附胸壳滑杆(13)上和小腿壳滑杆(14)的电磁铁(16)，所述电磁铁(16)设于胸壳滑杆(13)下端或小腿壳滑杆(14)上端。

3.根据权利要求1或2所述的人形和车形构态可变形机械玩具，其特征在于：所述胸壳(5)的铰链轴与头部(1)的铰链轴之间设有齿轮传动机构(17)。

4.根据权利要求1或2所述的人形和车形构态可变形机械玩具，其特征在于：设有手指状左、右夹环(10)分别与左、右小臂杆(9)铰装，左、右小臂杆(9)上设有张合左、右夹环(10)的伺服电机。

5.根据权利要求4所述的人形和车形构态可变形机械玩具，其特征在于：所述各伺服电机通过各自的相关线路连接单片机和蓄电池，所述单片机和蓄电池设于躯干(2)内部。