CN104794977B - 一种仿人形机构展示平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿人形机构展示平台，包括胸腔模块、头部模块、左臂模块、右臂模块和腿部模块；其中，头部模块设置在胸腔模块的顶部，左臂模块和右臂模块分别设置在胸腔模块左右两侧，腿部模块设置在胸腔模块的底部。进一步地，本发明通过各种传动机构和必要的连接、支撑机构的有机结合，在模仿人类外形和运动的基础上，通过常见传动机构(如齿轮、凸轮、曲柄摇杆、曲柄滑块、齿形带等)的组合，分别模拟了头部伸吐舌头、转动眼珠、小臂抬起、手部上下来回的动作，并模仿变速箱的结构实现了平台的前后移动。这样将机构的展示赋予了实际应用场景，既有利于学生对传统传动机构的学习和理解，又增强了课堂趣味性。

Description

一种仿人形机构展示平台

技术领域：

本发明涉及一种机械设计类课程用教具，具体涉及一种仿人形机构展示平台。

背景技术：

在学习机械设计类课程的时候，最重要的部分是机构与机械传动，它是所有机械设计的基础。其中包含有平面连杆机构，凸轮机构，齿轮传动，蜗杆传动，轮系，带传动等。

为了直观地展示机构运动原理，教师经常会用到教学教具，分为三类：

1、简单单件教具。这些教具形式单一，仅能展现单一机构的运动原理；

2、由教师自制的多种机构组合演示装置。能直观展示多种传动机构，但形式较为简陋，不够吸引学生的兴趣，也无法推广至全国机械设计课堂进行演示；

3、实验室用传动展示柜。市场上现有许多相关传动展示产品，都是以展示柜的形式呈现多种传动机构，如上海百睿科教有限公司的“JC-10机械传动陈列柜”。这些展示柜以机构的类型划分展示区域，如连杆展示区、凸轮展示区、齿轮展示区等等。

以上现有的机械设计类课程教具大多形式单一，不便推广；即使是融合了多种机构的传动展示柜类产品，仍无法摆脱形式教条，无法客观地展示机构应用原理、不便搬运的缺陷。

为了在机械设计类课堂上，激发同学们对传动机构的兴趣与学习热情，使课堂气氛更加活跃，就需要设计一个具备趣味性，全面性，而且能帮助同学联系这些机构在实际中的作用的演示教具。如果得到合适的使用，教具就能起到画龙点睛的作用，并且如果能让学生亲自动手操作它的话，近距离地观察它的原理，可以更好地理解课本上讲述的知识点，很多时候还可以激发学生的想象力。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种仿人形机构展示平台。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种仿人形机构展示平台，包括胸腔模块、头部模块、左臂模块、右臂模块和腿部模块；其中，头部模块设置在胸腔模块的顶部，左臂模块和右臂模块分别设置在胸腔模块左右两侧，腿部模块设置在胸腔模块的底部。

本发明进一步的改进在于：胸腔模块包括胸腔上面板，以及安装在胸腔上面板左右两侧的胸腔左侧面板和胸腔右侧面板；胸腔模块内还左右对称设置有与胸腔上面板的内壁相连的胸腔左侧固定板和胸腔右侧固定板，以及用于将胸腔左侧固定板和胸腔右侧固定板内侧相连的胸腔中间固定板。

本发明进一步的改进在于：胸腔上面板的前后两侧安装有胸腔前面板和胸腔后面板。

本发明进一步的改进在于：头部模块包括头部上面板和头部下面板，以及安装在头部上面板和头部下面板前后两侧的头部前面板和头部后面板，头部前面板上开设有左右眼孔和嘴巴孔，头部下面板下方设置有颈部套筒，且颈部套筒安装在胸腔上面板上；

头部模块还包括头部电机，其安装在胸腔中间固定板的下方，头部电机的输出轴穿过胸腔中间固定板后通过头部联轴器与头部纵轴的一端相连，头部纵轴的另一端依次穿过胸腔上面板、颈部套筒及头部下面板后伸入至头部模块内部；头部纵轴的中间套装有头部凸轮；在头部前面板的嘴巴孔处设置有头部舌头，头部凸轮的周向与头部舌头的一端接触，在头部电机带动头部纵轴旋转时，头部凸轮通过连接于头部舌头和头部下面板之间的弹簧带动头部舌头的另一端在嘴巴孔处伸缩；

头部纵轴的伸出端设置有头部纵轴锥齿轮，头部纵轴锥齿轮与头部横轴一端的头部横轴锥齿轮外啮合，头部横轴的另一端设置有头部横轴齿轮；

左眼轴固定件和右眼轴固定件左右对称固定在头部上面板下方，左眼轴的一端与左眼轴 固定件活动连接，其另一端与左眼孔活动连接，左眼轴上设置有左眼齿轮，右眼轴的一端与右眼轴固定件活动连接，其另一端与右眼孔活动连接，右眼轴上设置有右眼齿轮，且头部横轴齿轮分别与左眼齿轮和右眼齿轮外啮合。

本发明进一步的改进在于：在头部上面板和头部下面板的左右两侧安装有头部左侧面板和头部右侧面板；头部纵轴的中间通过头部纵轴键套装有头部凸轮；头部纵轴通过固定在头部后面板上的头部纵轴固定件固定，且头部纵轴与头部纵轴固定件之间活动连接；在头部前面板的嘴巴孔处通过头部舌头固定件设置有头部舌头；头部横轴的中间通过固定在头部上面板下方的头部横轴固定件固定，且头部横轴与头部横轴固定件之间活动连接；头部横轴的另一端通过头部横轴键设置有头部横轴齿轮；左眼轴上通过左眼键设置有左眼齿轮；右眼轴上通过右眼键设置有右眼齿轮；

在头部下面板与头部凸轮之间的头部纵轴上套装有头部纵轴下套筒，在头部纵轴固定件与头部纵轴锥齿轮之间的头部纵轴上套装有头部纵轴上套筒，在头部横轴齿轮与头部前面板之间的头部横轴上套装有头部横轴套筒，在左眼齿轮与头部前面板之间的左眼轴上套装有左眼轴套筒，在右眼齿轮与头部前面板之间的右眼轴上套装有右眼轴套筒。

本发明进一步的改进在于：左臂模块包括左臂上面板和设置在左臂上面板下方左右两侧的左臂左面板和左臂右面板，左臂右面板安装在胸腔左侧面板上；

左臂模块还包括左臂电机，其安装在胸腔左侧固定板的右侧，左臂电机的输出轴穿过胸腔左侧固定板后通过左臂联轴器与左臂输入轴的一端相连，左臂输入轴的另一端依次穿过胸腔左侧面板、左臂右面板及左臂左面板，左臂输入轴上设置有左臂输入轴齿轮；左臂输入轴的下方依次设置有左臂中间轴、左臂输出轴及左臂固定轴，左臂中间轴的左右两端分别与左臂左面板和左臂右面板之间活动连接，左臂中间轴上设置有左臂中间轴齿轮和左臂中间轴同步带轮，左臂输出轴的一端与左臂右面板之间活动连接，其另一端伸出至左臂左面板的左侧，左臂输出轴上设置有左臂输出轴同步带轮，左臂固定轴的左右两端分别与左臂左面板和左臂 右面板之间活动连接；左臂输入轴齿轮与左臂中间轴齿轮之间外啮合，左臂中间轴同步带轮与左臂输出轴同步带轮之间通过左臂同步带传动；左臂输出轴的左侧与第二左臂连杆的一端相连，第二左臂连杆的另一端与第一左臂连接轴的一端相连，第一左臂连接轴的另一端与第三左臂连接杆的一端相连，第三左臂连接杆的另一端与第二左臂连接轴的一端相连，第二左臂连接轴的另一端与第一左臂连杆的一端相连，第一左臂连杆的另一端与左臂固定轴的中间相连。

本发明进一步的改进在于：右臂模块包括右臂上面板和设置在右臂上面板下方左右两侧的右臂左面板和右臂右面板，右臂左面板安装在胸腔右侧面板上；

右臂模块还包括右臂电机，其安装在胸腔右侧固定板的左侧，右臂电机的输出轴穿过胸腔右侧固定板后通过右臂联轴器与右臂输入轴的一端相连，右臂输入轴的另一端依次穿过胸腔右侧面板、右臂左面板及右臂右面板，右臂输入轴上设置有右臂输入轴齿轮；右臂输入轴的下方依次设置有右臂中间轴和右臂输出轴，右臂中间轴的左右两端分别与右臂左面板和右臂右面板之间活动连接，右臂中间轴上设置有右臂中间轴齿轮和右臂中间轴同步带轮，右臂输出轴的一端与右臂左面板之间活动连接，其另一端伸出至右臂右面板的右侧，右臂输出轴上设置有右臂输出轴同步带轮；右臂输入轴齿轮与右臂中间轴齿轮之间外啮合，右臂中间轴同步带轮与右臂输出轴同步带轮之间通过右臂同步带传动；右臂输出轴的右侧与第一右臂连杆的一端相连，第一右臂连杆的另一端与第一右臂连接轴的相连，第一右臂连接轴的左右两端分别与右臂凹槽板的一端和第二右臂连杆的一端相连，右臂凹槽板的另一端设置有导向槽，第二右臂连杆的另一端与第二右臂连接轴的一端相连，第二右臂连接轴的另一端设置在右臂凹槽板另一端上的导向槽内。

本发明进一步的改进在于：腿部模块包括左腿和右腿，其中，

右腿包括呈“7型”的右腿右侧面板，以及设置在右腿右侧面板左侧的右腿左侧面板，右腿通过右腿右侧面板的顶部固定在胸腔前面板和胸腔后面板上，右腿左侧面板和右腿右侧面板 的下方对称设置有四个右腿从动轮；

左腿包括呈“7型”的左腿右侧面板，以及设置在左腿右侧面板左侧的左腿左侧面板，左腿通过左腿右侧面板的顶部固定在胸腔前面板和胸腔后面板上；

左腿还包括腿部电机，其安装在右腿左侧面板的右侧，腿部电机的输出轴穿过右腿左侧面板后通过腿部联轴器与左腿输入轴的一端相连，左腿输入轴的另一端依次穿过左腿右侧面板和左腿左侧面板，左腿输入轴上设置有左腿输入轴齿轮，左腿输入轴的下方依次设置有左腿变速轴、左腿中间轴、左腿过渡轴和左腿输出轴，左腿变速轴、左腿中间轴及左腿过渡轴的左右两端分别与左腿左侧面板和左腿右侧面板活动连接，左腿输出轴的左右两端分别伸出至左腿左侧面板和左腿右侧面板的外侧，且左腿输出轴的左右两端各设置有一个左腿主动轮，两个左腿主动轮的后侧还各设置有一个左腿从动轮；左腿变速轴上设置有左腿变速轴固定齿轮和第一左腿变速轴齿轮，左腿中间轴上设置有第一左腿中间轴齿轮，左腿过渡轴上设置有左腿过渡轴齿轮，左腿输出轴上设置有左腿输出轴齿轮，左腿输入轴齿轮与左腿变速轴固定齿轮之间外啮合，第一左腿变速轴齿轮与第一左腿中间轴齿轮之间外啮合，第一左腿中间轴齿轮与左腿过渡轴齿轮之间外啮合，左腿过渡轴齿轮与左腿输出轴齿轮之间外啮合。

本发明进一步的改进在于：左腿变速轴上还设置有第二左腿变速轴齿轮，且第二左腿变速轴齿轮的公称直径大于第一左腿变速轴齿轮的公称直径，左腿中间轴上还设置有第二左腿中间轴齿轮，且第二左腿中间轴齿轮的公称直径小于第一左腿中间轴齿轮的公称直径，工作时，第二左腿变速轴齿轮与第二左腿中间轴齿轮之间能够外啮合，并且此时，第一左腿变速轴齿轮与第一左腿中间轴齿轮之间脱离。

本发明进一步的改进在于：还包括腿部左变速扳手和腿部右变速扳手，腿部左变速扳手和腿部右变速扳手的一端放在左腿后面板上的扳手槽内，扳手槽呈倒“山”形，另一端通过平键与左腿变速轴活动连接；变速时，在静止状态下，从扳手槽的竖向槽提起腿部左变速扳手和腿部右变速扳手，使其沿扳手槽的横向槽滑动，再放入另一组竖向槽内，此时腿部左变速 扳手和腿部右变速扳手在左腿变速轴的轴向位置发生改变，进而推动改变第一左腿变速轴齿轮和第二左腿变速轴齿轮在左腿变速轴上的轴向位置。

与现有技术相比，本发明一种仿人形机构展示平台，以人体形态为背景，一共分为五个模块，分别为胸腔模块、头部模块、左臂模块、右臂模块以及腿部模块，本发明以模块中人体各部分的主要运动来展示多种传动机构的传动原理。

进一步地，传动机构体现在其身体各个可以活动部分，如眼睛、舌头、颈部、手臂、腿部。机构形式主要包括平面连杆机构，凸轮机构，齿轮传动，轮系，带传动等。通过齿轮传动控制眼部的旋转、通过凸轮机构实现吐舌头、通过平面连杆机构实现小臂运动、通过带传动控制肘关节的运动等等。控制电路和电机装在胸腔部分，身体各个部位的运动都由传动实现，操作时只需要开启电机，即可实现身体各个部位的同时、有序运动。另外，外壳透明，能够直观看到具体某种机构的实现方式以及不同机构结合起来完成同一运动形式的过程，在完成机械设计类课程传动展示教学要求的同时，也增强了课程的趣味性。

综上所述，本发明为了满足教学需要、克服现有产品的不足，以人体各部位特征和主要运动为背景，将各种传动机构有机结合在一起，具有以下优点：

1、本发明包含的传动机构种类足够全，可以清晰地展示多种机构的运动原理。

2、赋予了传动机构实际应用背景。传动机构非常重要的功能就是进行运动转换，而本发明以人体各部分形态和运动为背景将机构有机组合起来，实现了运动的转换。

3、有足够的趣味性。本发明的展示以“人体”的运动来完成，如“眨眼睛”、“吐舌头”、“摆胳膊”等富有趣味性的动作。

附图说明：

图1是本发明一种仿人形机构展示平台的总体三维模型；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明头部模块的三维模型，由于外壳会影响图片展示效果，故隐去了头部模块三维模型的视角方向的外壳；

图5是本发明左臂模块的三维模型；

图6是本发明右臂模块的三维模型；

图7是本发明腿部模块的三维模型，其中，隐去视角方向的部分外壳。

图中：Ⅰ-胸腔模块，Ⅱ-头部模块，Ⅲ-左臂模块，Ⅳ-右臂模块，Ⅴ-腿部模块；

1-头部上面板，2-头部前面板，3-头部左侧面板，4-头部下面板，5-头部后面板，6-头部右侧面板，7-左眼轴，8-左眼轴套筒，9-左眼齿轮，10-左眼键，11-左眼轴固定件，12-头部横轴固定件，13-头部横轴，14-头部横轴锥齿轮，15-头部纵轴锥齿轮，16-头部纵轴，17-头部纵轴上套筒，18-头部纵轴固定件，19-头部纵轴键，20-头部凸轮，21-头部纵轴下套筒，22-头部舌头，23-头部舌头固定件，24-头部横轴齿轮，25-头部横轴键，26-头部横轴套筒，27-右眼轴，28-右眼轴套筒，29-右眼齿轮，30-右眼键，31-右眼轴固定件，32-颈部套筒，33-胸腔上面板，34-胸腔右侧面板，35-胸腔左侧面板，36-头部联轴器，37-胸腔左侧固定板，38胸腔中间固定板，39-胸腔右侧固定板，40-头部电机，41-右臂电机，42-右臂联轴器，43-左臂电机，44-左臂联轴器，45-胸腔后面板，46-胸腔前面板，47-左臂上面板，48-左臂右面板，49-左臂左面板，50-左臂固定板，51-左臂输入轴，52-左臂输入轴齿轮，53-左臂中间轴齿轮，54-左臂中间轴，55-左臂同步带，56-左臂中间轴同步带轮，57-左臂输出轴同步带轮，58-左臂输出轴，59-左臂固定轴，60-第一左臂连杆，61-第一左臂连接轴，62-第二左臂连杆，63-第三左臂连接杆，64-第二左臂连接轴，65-右臂上面板，66-右臂左面板，67-右臂右面板，68-右臂固定板，69-右臂输入轴，70-右臂输入轴齿轮，71-右臂中间轴齿轮，72-右臂中间轴，73-右臂同步带，74-右臂中间轴同步带轮，75-右臂输出轴同步带轮，76-右臂输出轴，77-第一右臂连杆，78-右臂凹槽板，79-第一右臂连接轴，80-第二右臂连杆，81-第二右臂连接轴，82- 左腿前固定板，83-左腿后固定板，84-右腿前固定板，85-右腿后固定板，86-左腿右侧面板，87-左腿后面板，88-左腿左侧面板，89-左腿输入轴，90-左腿输入轴齿轮，91-左腿变速轴固定齿轮，92-左腿变速轴，93-第二左腿变速轴齿轮，94-第一左腿变速轴齿轮，95-左腿中间轴，96-第二左腿中间轴齿轮，97-第一左腿中间轴齿轮，98-左腿过渡轴齿轮，99-左腿过渡轴，100-左腿输出轴齿轮，101-左腿输出轴，102-左腿主动轮，103-左腿从动轮，104-右腿从动轮，105-右腿右侧面板，106-右腿后面板，107-右腿左侧面板，108-右腿前面板，109-腿部联轴器，110-腿部电机，111-腿部左变速扳手，112-腿部右变速扳手，113-右臂后面板，114-左臂后面板，115-左腿前面板。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明以人体形态为背景，一共分为五个模块，以模块中人体各部分的主要运动来展示多种传动机构的传动原理。每个模块由电机分别驱动，由遥控直流电机正反转控制器实现对电机的控制。

如图1至图3所示，本发明一种仿人形机构展示平台，包括胸腔模块Ⅰ、头部模块Ⅱ、左臂模块Ⅲ、右臂模块Ⅳ和腿部模块Ⅴ；其中，胸腔模块Ⅰ包括电机和控制器；头部模块Ⅱ包括直齿轮、斜齿轮、凸轮机构；左臂模块Ⅲ包括齿轮机构、带传动、曲柄滑块机构；右臂模块Ⅳ包括齿轮机构、带传动、曲柄滑块机构；腿部模块Ⅴ包括周转轮系，主要展示齿轮箱变速原理；头部模块Ⅱ设置在胸腔模块Ⅰ的顶部，左臂模块Ⅲ和右臂模块Ⅳ分别设置在胸腔模块Ⅰ左右两侧，腿部模块Ⅴ设置在胸腔模块Ⅰ的底部。

1.胸腔模块结构及工作原理

这部分是仿人形模型承上启下的部分，承载着头部和手臂，与腿部相连；胸腔也是运动控制和驱动的核心。因此它由如下部分组成：与身体各部分相连的轴、驱动轴的电机、以及 为保证各运动构件拥有相应的预定的自由度所需要的约束部件。同时，它还有驱动电动机的控制部分，如导线、电源及控制器。

具体来说，胸腔模块Ⅰ包括胸腔上面板33，安装在胸腔上面板33左右两侧的胸腔左侧面板35和胸腔右侧面板34，以及安装在胸腔上面板33前后两侧的胸腔前面板46和胸腔后面板45；胸腔模块Ⅰ内还左右对称设置有与胸腔上面板33的内壁相连的胸腔左侧固定板37和胸腔右侧固定板39，以及用于将胸腔左侧固定板37和胸腔右侧固定板39内侧相连的胸腔中间固定板38。

2.头部模块结构及工作原理

具体模型图如图4。

头部结构外壳为头部上面板1、头部前面板2、头部左侧面板3、头部下面板4、头部后面板5以及头部右侧面板6。这六个壳板采用透明有机玻璃板，以方便展示内部主体运动部分。内部主体包括左眼轴7、左眼齿轮9、左眼轴固定件11、头部横轴固定件12、头部横轴13、头部横轴锥齿轮14、头部纵轴锥齿轮15、头部纵轴16、头部凸轮20、舌头22、舌头固定件23、头部横轴齿轮24、右眼轴27、右眼齿轮29以及右眼轴固定件31。

不同壳板通过螺栓连接组合成一个正方体外壳。左眼轴固定件11通过螺栓螺母与头部左侧面板3相连，实现了左眼轴7的固定；右眼轴固定件31通过螺栓螺母与头部右侧面板6相连，实现了右眼轴27的固定；头部横轴固定件12通过螺栓螺母与头部上面板1相连，实现了头部横轴13的固定；头部舌头固定件23保证了头部舌头22进行直线运动，用弹簧将头部舌头22与头部下面板4相连，以利用弹簧弹力将头部舌头22与安装在头部纵轴16上的头部凸轮20紧密接触，构成凸轮机构。

具体来说，头部模块Ⅱ包括头部上面板1和头部下面板4，安装在头部上面板1和头部下面板4左右两侧的头部左侧面板3和头部右侧面板6，以及安装在头部上面板1和头部下面板4前后两侧的头部前面板2和头部后面板5，头部前面板2上开设有左右眼孔和嘴巴孔，头部下面板4下方设置有颈部套筒32，且颈部套筒32安装在胸腔上面板33上；

头部模块Ⅱ还包括头部电机40，其安装在胸腔中间固定板38的下方，头部电机40的输出轴穿过胸腔中间固定板38后通过头部联轴器36与头部纵轴16的一端相连，头部纵轴16的另一端依次穿过胸腔上面板33、颈部套筒32及头部下面板4后伸入至头部模块Ⅱ内部；头部纵轴16的中间通过头部纵轴键19套装有头部凸轮20，且头部纵轴16穿过固定在头部后面板5上的头部纵轴固定件18；在头部前面板2的嘴巴孔处通过头部舌头固定件23设置有头部舌头22，头部凸轮20的周向与头部舌头22的一端接触，在头部电机40带动头部纵轴16旋转时，头部凸轮20通过连接于头部舌头22和头部下面板4之间的弹簧带动头部舌头22的另一端在嘴巴孔处伸缩；

头部纵轴16的伸出端设置有头部纵轴锥齿轮15，头部纵轴锥齿轮15与头部横轴13一端的头部横轴锥齿轮14外啮合，头部横轴13的中间穿过固定在头部上面板1下方的头部横轴固定件12，头部横轴13的另一端通过头部横轴键25设置有头部横轴齿轮24；

左眼轴固定件11和右眼轴固定件31左右对称固定在头部上面板1下方，左眼轴7的一端与左眼轴固定件11活动连接，其另一端与左眼孔活动连接，左眼轴7上通过左眼键10设置有左眼齿轮9，右眼轴27的一端与右眼轴固定件31活动连接，其另一端与右眼孔活动连接，右眼轴27上通过右眼键30设置有右眼齿轮29，且头部横轴齿轮24分别与左眼齿轮9和右眼齿轮29外啮合。

进一步地，在头部下面板4与头部凸轮20之间的头部纵轴16上套装有头部纵轴下套筒21，在头部纵轴固定件18与头部纵轴锥齿轮15之间的头部纵轴16上套装有头部纵轴上套筒17，在头部横轴齿轮24与头部前面板2之间的头部横轴13上套装有头部横轴套筒26，在左眼齿轮9与头部前面板2之间的左眼轴7上套装有左眼轴套筒8，在右眼齿轮29与头部前面板2之间的右眼轴27上套装有右眼轴套筒28。

头部的运动传递过程如下：

动力由安装在胸腔模块Ⅰ内的头部电机40通过头部联轴器36传递给头部纵轴16，使其绕轴线旋转。一方面，安装在头部纵轴16上的头部凸轮20旋转，通过凸轮机构使得头部舌头22在头部舌头固定件23内往复运动，完成“吐舌头”的动作；另一方面，安装在头部纵轴16上的头部纵轴锥齿轮15与头部横轴锥齿轮14啮合，带动头部横轴13绕其轴线旋转。而头部横轴13上的头部横轴齿轮24与左眼齿轮9以及右眼齿轮29啮合，运动继而传递给左眼齿轮9以及右眼齿轮29，使这两个齿轮分别绕其轴线旋转，实现“转眼睛”动作。

3.左臂模块结构及工作原理

以下结合附图5，说明左臂具体工作原理：

左臂模块Ⅲ包括左臂上面板47和设置在左臂上面板47下方左右两侧的左臂左面板49和左臂右面板48以及左臂上面板47下方后侧的左臂后面板114，左臂右面板48通过左臂固定板50安装在胸腔左侧面板35上；

左臂模块Ⅲ还包括左臂电机43，其安装在胸腔左侧固定板37的右侧，左臂电机43的输出轴穿过胸腔左侧固定板37后通过左臂联轴器44与左臂输入轴51的一端相连，左臂输入轴51的另一端依次穿过胸腔左侧面板35、左臂固定板50、左臂右面板48及左臂左面板49，左臂输入轴51上设置有左臂输入轴齿轮52；左臂输入轴51的下方依次设置有左臂中间轴54、左臂输出轴58及左臂固定轴59，左臂中间轴54的左右两端分别与左臂左面板49和左臂右面板48之间活动连接，左臂中间轴54上设置有左臂中间轴齿轮53和左臂中间轴同步带轮56，左臂输出轴58的一端与左臂右面板48之间活动连接，其另一端伸出至左臂左面板49的左侧，左臂输出轴58上设置有左臂输出轴同步带轮57，左臂固定轴59的左右两端分别与左臂左面板49和左臂右面板48之间活动连接；左臂输入轴齿轮52与左臂中间轴齿轮53之间外啮合，左臂中间轴同步带轮56与左臂输出轴同步带轮57之间通过左臂同步带55传动；左臂输出轴58的左侧与第二左臂连杆62的一端相连，第二左臂连杆62的另一端与第一左臂连接轴61的一端相连，第一左臂连接轴61的另一端与第三左臂连接杆63的一端相连，第三左 臂连接杆63的另一端与第二左臂连接轴64的一端相连，第二左臂连接轴64的另一端与第一左臂连杆60的一端相连，第一左臂连杆60的另一端与左臂固定轴59的中间相连。为了突出整体结构，图中未标出一些起连接作用的螺栓、螺母。

左臂的运动传递过程如下：

动力由左臂输入轴51输入，带动左臂输入轴齿轮52转动，左臂输入轴齿轮52通过轮齿的啮合带动左臂中间轴齿轮53转动，由于左臂中间轴齿轮53和左臂中间轴同步带轮56均是定位在左臂中间轴54上的，所以左臂中间轴同步带轮56也会转动，并通过左臂同步带55带动左臂输出轴同步带轮57转动，于是左臂输出轴58和在其上良好定位的第二左臂连杆62均旋转，第二左臂连杆62通过第一左臂连接轴61使第三左臂连接杆63运动，第三左臂连接杆63末端通过第二左臂连接轴64带动第一左臂连杆60绕左臂固定轴59转动。

4.右臂模块结构及工作原理

以下结合附图6，说明右臂具体工作原理：

右臂模块Ⅳ包括右臂上面板65和设置在右臂上面板65下方左右两侧的右臂左面板66和右臂右面板67，以及右臂上面板65下方后侧的右臂后面板113，右臂左面板66通过右臂固定板68安装在胸腔右侧面板34上；

右臂模块Ⅲ还包括右臂电机41，其安装在胸腔右侧固定板39的左侧，右臂电机41的输出轴穿过胸腔右侧固定板39后通过右臂联轴器42与右臂输入轴69的一端相连，右臂输入轴69的另一端依次穿过胸腔右侧面板34、右臂固定板68、右臂左面板66及右臂右面板67，右臂输入轴69上设置有右臂输入轴齿轮70；右臂输入轴69的下方依次设置有右臂中间轴72和右臂输出轴76，右臂中间轴54的左右两端分别与右臂左面板66和右臂右面板67之间活动连接，右臂中间轴54上设置有右臂中间轴齿轮71和右臂中间轴同步带轮74，右臂输出轴76的一端与右臂左面板66之间活动连接，其另一端伸出至右臂右面板67的右侧，右臂输出轴76上设置有右臂输出轴同步带轮75；右臂输入轴齿轮70与右臂中间轴齿轮71之间外啮 合，右臂中间轴同步带轮74与右臂输出轴同步带轮75之间通过右臂同步带73传动；右臂输出轴76的右侧与第一右臂连杆77的一端相连，第一右臂连杆77的另一端与第一右臂连接轴79的相连，第一右臂连接轴79的左右两端分别与右臂凹槽板78的一端和第二右臂连杆80的一端相连，右臂凹槽板78的另一端设置有导向槽，第二右臂连杆80的另一端与第二右臂连接轴81的一端相连，第二右臂连接轴81的另一端设置在右臂凹槽板78另一端上的导向槽内。为了突出整体结构，图中未标出一些起连接作用的螺栓、螺母。

右臂的运动传递过程如下：

动力由右臂输入轴69输入，带动右臂输入轴齿轮70转动，右臂输入轴齿轮70通过轮齿的啮合带动右臂中间轴齿轮71转动，由于右臂中间轴齿轮71和右臂中间轴同步带轮74均是定位在右臂中间轴72上的，所以右臂中间轴同步带轮74也会转动，并通过右臂同步带73带动右臂输出轴同步带轮75转动，于是右臂输出轴76和在其上良好定位的第一右臂连杆77均旋转，第一右臂连杆77通过第一右臂连接轴79使第二右臂连杆80运动，第二右臂连杆80末端被第二右臂连接轴81限制在右臂凹槽板78中，在凹槽中上下往复。

5.腿部模块结构及工作原理

以下结合附图7，说明腿部具体工作原理：

腿部模块Ⅴ包括左腿和右腿，其中，

右腿包括呈“7型”的右腿右侧面板105，设置在右腿右侧面板105左侧的右腿左侧面板107，以及设置在右腿右侧面板105和右腿左侧面板107的前后两侧的右腿前面板108和右腿后面板106，右腿分别通过右腿右侧面板105顶上设置的右腿前固定板84和右腿后固定板85固定在胸腔前面板46和胸腔后面板45上，右腿左侧面板107和右腿右侧面板105的下方对称设置有四个右腿从动轮104；

左腿包括呈“7型”的左腿右侧面板86，设置在左腿右侧面板86左侧的左腿左侧面板88，以及设置在左腿右侧面板86和左腿左侧面板88的前后两侧的左腿前面板115和左腿后面板 87，左腿分别通过左腿右侧面板86顶上设置的左腿前固定板82和左腿后固定板83固定在胸腔前面板46和胸腔后面板45上；

左腿还包括腿部电机110，其安装在右腿左侧面板107的右侧，腿部电机110的输出轴穿过右腿左侧面板107后通过腿部联轴器109与左腿输入轴89的一端相连，左腿输入轴89的另一端依次穿过左腿右侧面板86和左腿左侧面板88，左腿输入轴89上设置有左腿输入轴齿轮90，左腿输入轴89的下方依次设置有左腿变速轴92、左腿中间轴95、左腿过渡轴99和左腿输出轴101，左腿变速轴92、左腿中间轴95及左腿过渡轴99的左右两端分别与左腿左侧面板88和左腿右侧面板86活动连接，左腿输出轴101的左右两端分别伸出至左腿左侧面板88和左腿右侧面板86的外侧，且左腿输出轴101的左右两端各设置有一个左腿主动轮102，两个左腿主动轮102的后侧还各设置有一个左腿从动轮103；左腿变速轴92上设置有左腿变速轴固定齿轮91和第一左腿变速轴齿轮94，左腿中间轴95上设置有第一左腿中间轴齿轮97，左腿过渡轴99上设置有左腿过渡轴齿轮98，左腿输出轴101上设置有左腿输出轴齿轮100，左腿输入轴齿轮90与左腿变速轴固定齿轮91之间外啮合，第一左腿变速轴齿轮94与第一左腿中间轴齿轮97之间外啮合，第一左腿中间轴齿轮97与左腿过渡轴齿轮98之间外啮合，左腿过渡轴齿轮98与左腿输出轴齿轮100之间外啮合。

进一步地，左腿变速轴92上还设置有第二左腿变速轴齿轮93，且第二左腿变速轴齿轮93的公称直径大于第一左腿变速轴齿轮94的公称直径，左腿中间轴95上还设置有第二左腿中间轴齿轮96，且第二左腿中间轴齿轮96的公称直径小于第一左腿中间轴齿轮97的公称直径，工作时，第二左腿变速轴齿轮93与第二左腿中间轴齿轮96之间能够外啮合，并且此时，第一左腿变速轴齿轮94与第一左腿中间轴齿轮97之间脱离。

进一步地，腿部模块Ⅴ还包括腿部左变速扳手111和腿部右变速扳手112，腿部左变速扳手111和腿部右变速扳手112的一端放在左腿后面板87上的扳手槽内，扳手槽呈倒“山”形，另一端通过平键与左腿变速轴92活动连接；变速时，在静止状态下，从扳手槽的竖向槽提起 腿部左变速扳手111和腿部右变速扳手112，使其沿扳手槽的横向槽滑动，再放入另一组竖向槽内，此时腿部左变速扳手111和腿部右变速扳手112在左腿变速轴92的轴向位置发生改变，进而推动改变第一左腿变速轴齿轮94和第二左腿变速轴齿轮93在左腿变速轴92上的轴向位置。

腿部的动力传递过程如下：

动力由腿部电机110提供，通过腿部联轴器109与左腿输入轴89相连，使得左腿输入轴89转动，其上的左腿输入轴齿轮90与左腿变速轴固定齿轮91啮合，带动左腿变速轴92转动。左腿变速轴92可以实现变速，改变扳手在壳体固定槽内的位置，即可选择第二左腿变速轴齿轮93或者第一左腿变速轴齿轮94参与与左腿中间轴95上的齿轮啮合。其中，第二左腿变速轴齿轮93与第二左腿中间轴齿轮96的啮合可以实现较高的前进速度；第一左腿变速轴齿轮94与第一左腿中间轴齿轮97的啮合可以实现较低的前进速度。之后，再通过第一左腿中间轴齿轮97与左腿过渡轴齿轮98的啮合使得左腿过渡轴99转动，进而通过左腿过渡轴齿轮98与左腿输出轴齿轮100的啮合带动左腿输出轴101转动。最终，动力传递至左腿主动轮102，实现本发明仿人形机构展示平台的前进。

Claims (8)

1.一种仿人形机构展示平台，其特征在于：包括胸腔模块(Ⅰ)、头部模块(Ⅱ)、左臂模块(Ⅲ)、右臂模块(Ⅳ)和腿部模块(Ⅴ)；其中，头部模块(Ⅱ)设置在胸腔模块(Ⅰ)的顶部，左臂模块(Ⅲ)和右臂模块(Ⅳ)分别设置在胸腔模块(Ⅰ)左右两侧，腿部模块(Ⅴ)设置在胸腔模块(Ⅰ)的底部；

胸腔模块(Ⅰ)包括胸腔上面板(33)，以及安装在胸腔上面板(33)左右两侧的胸腔左侧面板(35)和胸腔右侧面板(34)；胸腔模块(Ⅰ)内还左右对称设置有与胸腔上面板(33)的内壁相连的胸腔左侧固定板(37)和胸腔右侧固定板(39)，以及用于将胸腔左侧固定板(37)和胸腔右侧固定板(39)内侧相连的胸腔中间固定板(38)；

头部模块(Ⅱ)包括头部上面板(1)和头部下面板(4)，以及安装在头部上面板(1)和头部下面板(4)前后两侧的头部前面板(2)和头部后面板(5)，头部前面板(2)上开设有左右眼孔和嘴巴孔，头部下面板(4)下方设置有颈部套筒(32)，且颈部套筒(32)安装在胸腔上面板(33)上；

头部模块(Ⅱ)还包括头部电机(40)，其安装在胸腔中间固定板(38)的下方，头部电机(40)的输出轴穿过胸腔中间固定板(38)后通过头部联轴器(36)与头部纵轴(16)的一端相连，头部纵轴(16)的另一端依次穿过胸腔上面板(33)、颈部套筒(32)及头部下面板(4)后伸入至头部模块(Ⅱ)内部；头部纵轴(16)的中间套装有头部凸轮(20)；在头部前面板(2)的嘴巴孔处设置有头部舌头(22)，头部凸轮(20)的周向与头部舌头(22)的一端接触，在头部电机(40)带动头部纵轴(16)旋转时，头部凸轮(20)通过连接于头部舌头(22)和头部下面板(4)之间的弹簧带动头部舌头(22)的另一端在嘴巴孔处伸缩；

头部纵轴(16)的伸出端设置有头部纵轴锥齿轮(15)，头部纵轴锥齿轮(15)与头部横轴(13)一端的头部横轴锥齿轮(14)外啮合，头部横轴(13)的另一端设置有头部横轴齿轮(24)；

左眼轴固定件(11)和右眼轴固定件(31)左右对称固定在头部上面板(1)下方，左眼轴(7)的一端与左眼轴固定件(11)活动连接，其另一端与左眼孔活动连接，左眼轴(7)上设置有左眼齿轮(9)，右眼轴(27)的一端与右眼轴固定件(31)活动连接，其另一端与右眼孔活动连接，右眼轴(27)上设置有右眼齿轮(29)，且头部横轴齿轮(24)分别与左眼齿轮(9)和右眼齿轮(29)外啮合。

2.根据权利要求1所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：胸腔上面板(33)的前后两侧安装有胸腔前面板(46)和胸腔后面板(45)。

3.根据权利要求1所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：在头部上面板(1)和头部下面板(4)的左右两侧安装有头部左侧面板(3)和头部右侧面板(6)；头部纵轴(16)的中间通过头部纵轴键(19)套装有头部凸轮(20)；头部纵轴(16)通过固定在头部后面板(5)上的头部纵轴固定件(18)固定，且头部纵轴(16)与头部纵轴固定件(18)之间活动连接；在头部前面板(2)的嘴巴孔处通过头部舌头固定件(23)设置有头部舌头(22)；头部横轴(13)的中间通过固定在头部上面板(1)下方的头部横轴固定件(12)固定，且头部横轴(13)与头部横轴固定件(12)之间活动连接；头部横轴(13)的另一端通过头部横轴键(25)设置有头部横轴齿轮(24)；左眼轴(7)上通过左眼键(10)设置有左眼齿轮(9)；右眼轴(27)上通过右眼键(30)设置有右眼齿轮(29)；

在头部下面板(4)与头部凸轮(20)之间的头部纵轴(16)上套装有头部纵轴下套筒(21)，在头部纵轴固定件(18)与头部纵轴锥齿轮(15)之间的头部纵轴(16)上套装有头部纵轴上套筒(17)，在头部横轴齿轮(24)与头部前面板(2)之间的头部横轴(13)上套装有头部横轴套筒(26)，在左眼齿轮(9)与头部前面板(2)之间的左眼轴(7)上套装有左眼轴套筒(8)，在右眼齿轮(29)与头部前面板(2)之间的右眼轴(27)上套装有右眼轴套筒(28)。

4.根据权利要求1所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：左臂模块(Ⅲ)包括左臂上面板(47)和设置在左臂上面板(47)下方左右两侧的左臂左面板(49)和左臂右面板(48)，左臂右面板(48)安装在胸腔左侧面板(35)上；

左臂模块(Ⅲ)还包括左臂电机(43)，其安装在胸腔左侧固定板(37)的右侧，左臂电机(43)的输出轴穿过胸腔左侧固定板(37)后通过左臂联轴器(44)与左臂输入轴(51)的一端相连，左臂输入轴(51)的另一端依次穿过胸腔左侧面板(35)、左臂右面板(48)及左臂左面板(49)，左臂输入轴(51)上设置有左臂输入轴齿轮(52)；左臂输入轴(51)的下方依次设置有左臂中间轴(54)、左臂输出轴(58)及左臂固定轴(59)，左臂中间轴(54)的左右两端分别与左臂左面板(49)和左臂右面板(48)之间活动连接，左臂中间轴(54)上设置有左臂中间轴齿轮(53)和左臂中间轴同步带轮(56)，左臂输出轴(58)的一端与左臂右面板(48)之间活动连接，其另一端伸出至左臂左面板(49)的左侧，左臂输出轴(58)上设置有左臂输出轴同步带轮(57)，左臂固定轴(59)的左右两端分别与左臂左面板(49)和左臂右面板(48)之间活动连接；左臂输入轴齿轮(52)与左臂中间轴齿轮(53)之间外啮合，左臂中间轴同步带轮(56)与左臂输出轴同步带轮(57)之间通过左臂同步带(55)传动；左臂输出轴(58)的左侧与第二左臂连杆(62)的一端相连，第二左臂连杆(62)的另一端与第一左臂连接轴(61)的一端相连，第一左臂连接轴(61)的另一端与第三左臂连接杆(63)的一端相连，第三左臂连接杆(63)的另一端与第二左臂连接轴(64)的一端相连，第二左臂连接轴(64)的另一端与第一左臂连杆(60)的一端相连，第一左臂连杆(60)的另一端与左臂固定轴(59)的中间相连。

5.根据权利要求1所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：右臂模块(Ⅳ)包括右臂上面板(65)和设置在右臂上面板(65)下方左右两侧的右臂左面板(66)和右臂右面板(67)，右臂左面板(66)安装在胸腔右侧面板(34)上；

右臂模块(Ⅲ)还包括右臂电机(41)，其安装在胸腔右侧固定板(39)的左侧，右臂电机(41)的输出轴穿过胸腔右侧固定板(39)后通过右臂联轴器(42)与右臂输入轴(69)的一端相连，右臂输入轴(69)的另一端依次穿过胸腔右侧面板(34)、右臂左面板(66)及右臂右面板(67)，右臂输入轴(69)上设置有右臂输入轴齿轮(70)；右臂输入轴(69)的下方依次设置有右臂中间轴(72)和右臂输出轴(76)，右臂中间轴(54)的左右两端分别与右臂左面板(66)和右臂右面板(67)之间活动连接，右臂中间轴(54)上设置有右臂中间轴齿轮(71)和右臂中间轴同步带轮(74)，右臂输出轴(76)的一端与右臂左面板(66)之间活动连接，其另一端伸出至右臂右面板(67)的右侧，右臂输出轴(76)上设置有右臂输出轴同步带轮(75)；右臂输入轴齿轮(70)与右臂中间轴齿轮(71)之间外啮合，右臂中间轴同步带轮(74)与右臂输出轴同步带轮(75)之间通过右臂同步带(73)传动；右臂输出轴(76)的右侧与第一右臂连杆(77)的一端相连，第一右臂连杆(77)的另一端与第一右臂连接轴(79)的相连，第一右臂连接轴(79)的左右两端分别与右臂凹槽板(78)的一端和第二右臂连杆(80)的一端相连，右臂凹槽板(78)的另一端设置有导向槽，第二右臂连杆(80)的另一端与第二右臂连接轴(81)的一端相连，第二右臂连接轴(81)的另一端设置在右臂凹槽板(78)另一端上的导向槽内。

6.根据权利要求1所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：腿部模块(Ⅴ)包括左腿和右腿，其中，

右腿包括呈“7型”的右腿右侧面板(105)，以及设置在右腿右侧面板(105)左侧的右腿左侧面板(107)，右腿通过右腿右侧面板(105)的顶部固定在胸腔前面板(46)和胸腔后面板(45)上，右腿左侧面板(107)和右腿右侧面板(105)的下方对称设置有四个右腿从动轮(104)；

左腿包括呈“7型”的左腿右侧面板(86)，以及设置在左腿右侧面板(86)左侧的左腿左侧面板(88)，左腿通过左腿右侧面板(86)的顶部固定在胸腔前面板(46)和胸腔后面板(45)上；

左腿还包括腿部电机(110)，其安装在右腿左侧面板(107)的右侧，腿部电机(110)的输出轴穿过右腿左侧面板(107)后通过腿部联轴器(109)与左腿输入轴(89)的一端相连，左腿输入轴(89)的另一端依次穿过左腿右侧面板(86)和左腿左侧面板(88)，左腿输入轴(89)上设置有左腿输入轴齿轮(90)，左腿输入轴(89)的下方依次设置有左腿变速轴(92)、左腿中间轴(95)、左腿过渡轴(99)和左腿输出轴(101)，左腿变速轴(92)、左腿中间轴(95)及左腿过渡轴(99)的左右两端分别与左腿左侧面板(88)和左腿右侧面板(86)活动连接，左腿输出轴(101)的左右两端分别伸出至左腿左侧面板(88)和左腿右侧面板(86)的外侧，且左腿输出轴(101)的左右两端各设置有一个左腿主动轮(102)，两个左腿主动轮(102)的后侧还各设置有一个左腿从动轮(103)；左腿变速轴(92)上设置有左腿变速轴固定齿轮(91)和第一左腿变速轴齿轮(94)，左腿中间轴(95)上设置有第一左腿中间轴齿轮(97)，左腿过渡轴(99)上设置有左腿过渡轴齿轮(98)，左腿输出轴(101)上设置有左腿输出轴齿轮(100)，左腿输入轴齿轮(90)与左腿变速轴固定齿轮(91)之间外啮合，第一左腿变速轴齿轮(94)与第一左腿中间轴齿轮(97)之间外啮合，第一左腿中间轴齿轮(97)与左腿过渡轴齿轮(98)之间外啮合，左腿过渡轴齿轮(98)与左腿输出轴齿轮(100)之间外啮合。

7.根据权利要求6所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：左腿变速轴(92)上还设置有第二左腿变速轴齿轮(93)，且第二左腿变速轴齿轮(93)的公称直径大于第一左腿变速轴齿轮(94)的公称直径，左腿中间轴(95)上还设置有第二左腿中间轴齿轮(96)，且第二左腿中间轴齿轮(96)的公称直径小于第一左腿中间轴齿轮(97)的公称直径，工作时，第二左腿变速轴齿轮(93)与第二左腿中间轴齿轮(96)之间能够外啮合，并且此时，第一左腿变速轴齿轮(94)与第一左腿中间轴齿轮(97)之间脱离。

8.根据权利要求7所示的一种仿人形机构展示平台，其特征在于：还包括腿部左变速扳手(111)和腿部右变速扳手(112)，腿部左变速扳手(111)和腿部右变速扳手(112)的一端放在左腿后面板(87)上的扳手槽内，扳手槽呈倒“山”形，另一端通过平键与左腿变速轴(92)活动连接；变速时，在静止状态下，从扳手槽的竖向槽提起腿部左变速扳手(111)和腿部右变速扳手(112)，使其沿扳手槽的横向槽滑动，再放入另一组竖向槽内，此时腿部左变速扳手(111)和腿部右变速扳手(112)在左腿变速轴(92)的轴向位置发生改变，进而推动改变第一左腿变速轴齿轮(94)和第二左腿变速轴齿轮(93)在左腿变速轴(92)上的轴向位置。