CN104802172A - 高仿真机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体地说是一种高仿真机器人。包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，头颅的内部设置有仿真颅骨，躯干的内部设置有仿真脊柱以及仿真肋骨，四肢的内部设置有仿真臂骨或者仿真股骨，躯干的内部设置有真空动力装置以及多个活塞式拉线机构，活塞式拉索机构由两端封闭的柱状壳体和安装在柱状壳体内腔中的活塞构成，柱状壳体的一端通过三通气阀连通真空罐，另一端设置有拉线外皮和拉线，拉线的内端固定连接在活塞上。该高仿真机器人结构简单、体积小、重量轻，操纵肢体动作更灵活，更迅速，更精确，更有力，更有弹性，动作的仿真度高，无论外形和动作都更像真人。

Description

高仿真机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说是一种高仿真机器人。

背景技术

自上个世纪90年代以来，随着计算机技术、微电子技术和人工智能技术的迅猛发展，机器人技术也得到飞速发展。原本用于生产制造的

工业机器人系统也有了长足的进展。机器人的各种功能被相继开发并得到不断增强，机器人的种类不断增多，机器人的应用领域也从最初

的工业控制拓展到各行各业，从军用到民用，从天上到地下，从工业到农业，从生产领域到娱乐服务业甚至到医疗保健业，几乎无处不在。从机器人的发展史，可以看出机器人的用途范围之广，发展之迅速，国际竞争之激烈，前途之广大，科研任务之迫切。机器人的结构形式很多，常用的有直角坐标式、柱面坐标式、球面坐标式，多关节坐标式、伸缩式、爬行式等等，根据不同用途还在不断发展之中。目前，许多国家都在模仿人的功能，制造多关节机器人，因为这种机器人能真正模仿人的各种动作，直接替代人的某些工作，在加入人工智能后，成为真正的智能机器人。智能机器人的水平，在一定程度上，标志着一个国家在高端科学技术的发展水平。多关节机器人的驱动，主要有伺服电机驱动系统、液压驱动系统、气动驱动系统等。但体积都较大，动作僵硬，不易真正模仿人的形状和动作。

发明内容

本发明为解决上述问题提供了一种结构简单、体积小、重量轻、动作幅度大、精确度高、柔韧性好，能同时模仿人的各种复杂动作、采用真空牵引动力装置的高仿真机器人。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述高仿真机器人包括由头颅、躯干和四肢构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，头颅的内部设置有仿真颅骨，躯干的内部设置有仿真脊柱以及仿真肋骨，四肢的内部设置有仿真臂骨或者仿真股骨，所述躯干的内部设置有真空动力装置，所述真空动力装置包括真空罐、用于给真空罐抽真空的真空泵以及连接在真空罐上的多个活塞式拉线机构，所述活塞式拉索机构由两端封闭的柱状壳体和安装在柱状壳体内腔中的活塞构成，柱状壳体的一端通过三通气阀连通真空罐，柱状壳体的另一端设置有拉线外皮，拉线外皮上设置有受力连接点，拉线外皮的内腔中设置有拉线，所述拉线的内端固定连接在活塞上，拉线的外端设置有施力连接点，同一活塞式拉索机构中的受力连接点和施力连接点分别固定在仿真肋骨或者仿真臂骨或者仿真股骨的连接点上，所述连接点是对应于肌肉群作用于人体骨骼上的受力点。

安装于头颅内部的仿真颅骨的眼窝中固定安装有弹性胶圈，所述弹性胶圈的中心位置固定安装有仿真眼球，所述仿真眼球的后端固定连接有眼球驱动杆，两仿真眼球后端的眼球驱动杆铰接在同一根同步杆上，所述同步杆连接在活塞式拉索机构的拉线上。

所述仿真眼球的前方带有成对设置的仿真上眼睑和仿真下眼睑，所述仿真上眼睑和仿真下眼睑分别连接在上杠杆和下杠杆上，所述上杠杆和下杠杆对称设置，上杠杆和下杠杆的另一端分别设置有动衔铁，所述动衔铁与电磁线圈电磁配合。

由于采用了上述结构，本发明所述高仿真机器人结构简单、体积小、重量轻，由于使用了真空动力配合拉线传递实现动作，使四肢体积显著缩小，操纵肢体动作更灵活，更迅速，更精确，更有力，更有弹性，动作的仿真度高，无论外形和动作都更像真人。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2是一个活塞式拉线机构的结构示意图。

图3是仿真眼球及其驱动机构的结构示意图。

图4是眼睑驱动机构的结构示意图。

图5是眼睑驱动机构的俯视结构示意图。

图6是安装在大腿骨上的活塞式拉线机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的高仿真机器人包括由头颅1、躯干2和四肢3、4、5、6构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，仿真皮肤的下面还可以设置电热丝，以便产生接近人体温度的热量。头颅1的内部设置有仿真颅骨，躯干2的内部设置有仿真脊柱以及仿真肋骨，四肢3、4、5、6的内部设置有仿真臂骨或者仿真股骨，所述躯干2的内部设置有真空动力装置，如图2所示，所述真空动力装置包括真空罐7、用于给真空罐7抽真空的真空泵8以及连接在真空罐7上的多个活塞式拉线机构，所述活塞式拉索机构由两端封闭的柱状壳体9和安装在柱状壳体9内腔中的活塞91构成，柱状壳体9的一端通过三通气阀92连通真空罐7，柱状壳体9的另一端设置有拉线外皮93，拉线外皮93上设置有受力连接点94，拉线外皮93的内腔中设置有拉线95，所述拉线95的内端固定连接在活塞91上，拉线的外端设置有施力连接点96，同一活塞式拉索机构中的受力连接点94和施力连接点96分别固定在仿真肋骨或者仿真臂骨或者仿真股骨的连接点上，所述连接点是对应于肌肉群作用于人体骨骼上的受力点。

该真空动力装置可以安装在仿真肋骨环绕的空间中，真空泵8将真空罐7抽真空储存动力，并通过三通气阀92控制活塞式拉线机构，三通气阀92是采用电磁驱动的三通阀，其一端连通柱状壳体9，另一端连通真空罐7，第三端开放；当三通气阀92将柱状壳体9与真空罐7之间的通道关闭，打开通柱状壳体9与外部通道的时候，柱状壳体9内部的压力与大气压相等，活塞91两侧压力相等，并可在外力作用下自由移动。当三通气阀92将柱状壳体9与真空罐7之间的通道打开，关闭外部通道的时候，活塞91上方被抽真空，活塞91向上移动，带动拉线95收缩，并最终在受力连接点94和施力连接点96形成类似肌肉收缩的动作。

如图6所示，还可以将活塞式拉线机构设置在远离真空罐7和真空泵8的仿真大腿骨上，通过管道连接三通气阀92和真空罐7。每一个三通气阀92对应控制一根拉线95，多个三通气阀92环绕设置在仿真大腿骨上的外围，通过不同位置的拉线的协调动作，可完成各种复杂的模拟人体动作。

如图3所示，安装于头颅1内部的仿真颅骨的眼窝中固定安装有弹性胶圈10，所述弹性胶圈10的中心位置固定安装有仿真眼球11，弹性胶圈10的弹性使仿真眼球11可以在外力作用下上、下、左、右偏转一定角度，并在外力消失后自动复位。所述仿真眼球11的后端固定连接有眼球驱动杆12，两仿真眼球11后端的眼球驱动杆12铰接在同一根同步杆13上，所述同步杆13连接在活塞式拉索机构的拉线上。拉线拉动的时候带动同步杆13移动，并通过两根眼球驱动杆12同步带动两个仿真眼球11偏转一定的角度。

如图4、图5所示，所述仿真眼球11的前方带有成对设置的仿真上眼睑14和仿真下眼睑15，所述仿真上眼睑14和仿真下眼睑15分别连接在上杠杆16和下杠杆17上，所述上杠杆16和下杠杆17对称设置，上杠杆16和下杠杆17是一端嵌入仿真眼睑中的弧形的硬质杆，其可以带动仿真眼睑动作，上杠杆16和下杠杆17的另一端分别设置有动衔铁，动衔铁或者上杠杆16和下杠杆17的一端设有铰轴，使其可以产生上、下偏转的摆动动作，动衔铁偏转的时候带动上杠杆16或者下杠杆17同步偏转。所述动衔铁与电磁线圈18电磁配合。可以用一组电磁线圈18同时控制上杠杆16和下杠杆17上的动衔铁，也可以分别用两个电磁线圈控制动衔铁。电磁线圈18通电产生的电磁力吸引动衔铁，带动上杠杆16和下杠杆17分别向上方和下方偏转，产生仿真眼睑开、合的动作。

Claims (3)

1.高仿真机器人，包括由头颅（1）、躯干（2）和四肢（3、4、5、6）构成的躯体总成，所述躯体总成的外表面覆盖仿真皮肤，头颅（1）的内部设置有仿真颅骨，躯干（2）的内部设置有仿真脊柱以及仿真肋骨，四肢（3、4、5、6）的内部设置有仿真臂骨或者仿真股骨，其特征在于：所述躯干（2）的内部设置有真空动力装置，所述真空动力装置包括真空罐（7）、用于给真空罐（7）抽真空的真空泵（8）以及连接在真空罐（7）上的多个活塞式拉线机构，所述活塞式拉索机构由两端封闭的柱状壳体（9）和安装在柱状壳体（9）内腔中的活塞（91）构成，柱状壳体（9）的一端通过三通气阀（92）连通真空罐（7），柱状壳体（9）的另一端设置有拉线外皮（93），拉线外皮（93）上设置有受力连接点（94），拉线外皮（93）的内腔中设置有拉线（95），所述拉线（95）的内端固定连接在活塞（91）上，拉线的外端设置有施力连接点（96），同一活塞式拉索机构中的受力连接点（94）和施力连接点（96）分别固定在仿真肋骨或者仿真臂骨或者仿真股骨的连接点上，所述连接点是对应于肌肉群作用于人体骨骼上的受力点。

2.根据权利要求1所述的高仿真机器人，其特征在于：安装于头颅（1）内部的仿真颅骨的眼窝中固定安装有弹性胶圈（10），所述弹性胶圈（10）的中心位置固定安装有仿真眼球（11），所述仿真眼球（11）的后端固定连接有眼球驱动杆（12），两仿真眼球（11）后端的眼球驱动杆（12）铰接在同一根同步杆（13）上，所述同步杆（13）连接在活塞式拉索机构的拉线上。

3.根据权利要求2所述的高仿真机器人，其特征在于：所述仿真眼球（11）的前方带有成对设置的仿真上眼睑（14）和仿真下眼睑（15），所述仿真上眼睑（14）和仿真下眼睑（15）分别连接在上杠杆（16）和下杠杆（17）上，所述上杠杆（16）和下杠杆（17）对称设置，上杠杆（16）和下杠杆（17）的另一端分别设置有动衔铁，所述动衔铁与电磁线圈（18）电磁配合。