CN105666500B - 一种变脸机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变脸机器人，包括底座、转动台、披风摆动装置、挡脸装置、换脸装置和动力机构，所述底座上设有能够转动的转动台，所述转动台的后面设有披风摆动装置，所述转动台的顶面中心设有换脸装置，所述换脸装置的前方设有挡脸装置，所述动力机构为转动台、披风摆动装置和挡脸装置提供动力。本发明的变脸机器人能够真实模拟变脸表演时的动作，使复杂的变脸表演通过机器人完成，对中华文化瑰宝——变脸的延续起到了划时代的作用。

Description

一种变脸机器人

技术领域

本发明涉及一种变脸机器人。

背景技术

我国古老戏剧剧种有大概360多个剧种,包括徽剧、汉剧、昆曲、秦腔、川剧等。绝大多数都有自己的脸谱形式,其脸谱形式十分丰富。川剧尤其以变脸闻名,变脸艺术不仅是我们历史的瑰宝,在国际上也受到一致好评。作为非物质文化遗产,我们应该真正了解到它独特的魅力,让这门艺术能够传承和发展下去。

随着现代影音科技发展，变脸逐渐为人淡忘,现在变脸艺术也面临着“后继无人”的窘况,变脸操作困难，能够表演者寥寥无几，降低了变脸的流传度和影响力。数年来，川剧变脸同其他各种地方戏曲一样出现了生存危机，观众减少，演出市场萎缩，经费不足，传承发展举步维艰，抢救、保护川剧的任务正严肃地摆在人们的面前。追其根本原因，在于传统艺术的表演形式在过去几百年间没有重大表演方式上的创新。年青一代难以在川剧变脸中发现新的趣味。

如何才能将变脸这一历史的瑰宝在现代化的今天延续下去，是作为中华儿女的我们所要亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种变脸机器人，本发明的变脸机器人能够真实模拟变脸表演时的动作，使复杂的变脸表演通过机器人完成，对中华文化瑰宝——变脸的延续起到了划时代的作用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变脸机器人，包括底座、转动台、披风摆动装置、挡脸装置、换脸装置和动力机构，所述底座上设有能够转动的转动台，所述转动台的后面设有披风摆动装置，所述转动台的顶面中心设有换脸装置，所述换脸装置的前方设有挡脸装置，所述动力机构为转动台、披风摆动装置和挡脸装置提供动力。

所述动力机构包括电机，所述电机的输出轴驱动第一传动轴，所述第一传动轴上设有第一链轮，所述第一链轮同时驱动安装在第二传动轴上的第二链轮和第三传动轴上的第三链轮，所述第二传动轴的下方安装有第三齿轮，所述第三齿轮绕固定在底座上的第四齿轮转动从而使转动台转动，所述第三传动轴的上方安装有第五链轮，所述第五链轮同时驱动安装在第四传动轴上的第六链轮、第五传动轴上的第七链轮和第六传动轴上的第八链轮，所述第四传动轴和第五传动轴驱动挡脸装置，所述第六传动轴通过安装在其上的第一锥齿轮驱动与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮从而驱动披风摆动装置。

所述挡脸装置包括左手臂挡脸装置和右手臂挡脸装置，所述左手臂挡脸装置做水平摇摆运动，所述右手臂挡脸装置做竖直摇摆运动。

所述右手挡脸装置包括支架、第一曲柄、连杆、直线导轨、齿条和第五齿轮，所述第一曲柄由动力机构驱动并与连杆的一端连接驱动连杆运动，所述连杆的另一端与直线导轨的滑块连接，所述滑块上设有齿条，所述齿条驱动第五齿轮转动，所述第五齿轮通过齿轮轴驱动安装在齿轮轴上的第一摆杆做竖直摇摆运动。

所述左手臂挡脸装置包括第三摆杆、第四摆杆、驱动盘和导轨，所述第三摆杆的一端铰连接在转动台上，另一端与第四摆杆的一端连接，所述第三摆杆与第四摆杆相连接的一端四分之一处铰接有导轨，所述导轨由所述驱动盘上的圆柱销驱动。

所述披风摆动装置包括主动链轮、从动链轮、第三曲柄和第四曲柄、第五摆杆、第六摆杆、第七摆杆和V型杆，所述主动链轮与从动链轮通过链条传动，所述第三曲柄的一端与主动链轮的固定轴连接，另一端与第五摆杆的中部铰接，所述第五摆杆的一端为自由端，另一端与V型杆的一端铰接，V型杆的另一端与第七摆杆的一端铰接，V型杆的折弯处铰接在转动台上，第七摆杆的另一端与第六摆杆的一端铰接，第六摆杆的另一端为自由端，所述第四曲柄的一端与从动链轮的固定轴连接，另一端与第六摆杆的中部铰接。

所述换脸装置包括舵机和脸谱画卷，所述脸谱画卷的两端设有卷轴，其中一根卷轴的上端设有第二齿轮，所述第二齿轮与所述舵机上安装的第一齿轮相互啮合。

所述链轮还可以为带轮。

所述导轨为弧形导轨。

本发明的有益效果为：

(1)本发明改变传统手动操作的变脸，用机械机构与单片机结合，简单方便完成整套过程；

(2)本发明在变脸过程中增加了两只手和抖披风的运动，完全模仿人类操作，增加了机器人的可观赏性；

(3)本发明脸谱卷轴可以更换，丰富了表演内容。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明动力机构下半部分的结构示意图；

图3是本发明动力机构上半部分的结构示意图；

图4是本发明右手臂挡脸装置结构示意图；

图5是本发明左手臂挡脸装置结构示意图；

图6是本发明披风摆动装置结构示意图；

图7是本发明换脸装置结构示意图；

其中，1、底座，2、转动台，3、披风摆动装置，4、换脸装置，5、挡脸装置，6、动力机构，31、主动链轮，32、第二锥齿轮，33、从动链轮，34、第四曲柄，35、第七摆杆，36、第六摆杆，37、V型杆，38、第五摆杆，39、第三曲柄，41、舵机，42、第一齿轮，43、第二齿轮，44、脸谱画卷，45、卷轴，511、支架，512、第一曲柄，513、连杆，514、直线导轨，515、第五齿轮，516齿条，521、第三摆杆，522、驱动盘，523、导轨，524第四摆杆，61、电机，62、第一传动轴，63、第一链轮，64、第三链轮，65、第三传动轴，66、第二链轮，67、第二传动轴，68、第三齿轮，69、第四齿轮，70、第五链轮，71、第四传动轴，72第六链轮，73、第五传动轴，74、第七链轮，75、第六传动轴，76、第八链轮，77、第一锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种变脸机器人，包括控制器、底座1、转动台2、披风摆动装置3、挡脸装置5、换脸装置4和动力机构6，所述底座1上设有能够转动的转动台2，所述转动台2的后面设有披风摆动装置3，所述转动台2的顶面中心设有换脸装置4，所述换脸装置4的前方设有挡脸装置5，所述动力机构6为转动台2、披风摆动装置3和挡脸装置5提供动力，所述控制器控制动力机构6和换脸装置4。

所述动力机构6包括电机61，所述电机61固定在转动台2的底面上，所述电机61的输出轴通过联轴器与第一传动轴62连接并驱动第一传动轴62，所述第一传动轴62上设有第一链轮63，所述第一链轮63通过链条同时驱动安装在第二传动轴67上的第二链轮66和第三传动轴65上的第三链轮64，所述第二传动轴67的下方安装有第三齿轮68，所述第三齿轮68绕固定在底座1上的第四齿轮69转动从而使转动台2转动，形成机器人的转身动作，所述第三传动轴65的上方安装有第五链轮70，所述第五链轮70通过链条同时驱动安装在第四传动轴71上的第六链轮72、第五传动轴73上的第七链轮74和第六传动轴75上的第八链轮76，所述第四传动轴71和第五传动轴73驱动挡脸装置5，实现右手臂挡脸装置5在竖直平面内的竖直往复运动和左手臂挡脸装置5在水平面内的水平摇摆运动，所述第六传动轴75通过安装在其上的第一锥齿轮77驱动与第一锥齿轮77啮合的第二锥齿轮32从而驱动披风摆动装置3，实现变脸过程中披风的抖动。

所述挡脸装置5包括左手臂挡脸装置5和右手臂挡脸装置5，所述左手臂挡脸装置5做水平摇摆运动，所述右手臂挡脸装置5做竖直摇摆运动。

所述右手挡脸装置5包括支架511、第一曲柄512、连杆513、直线导轨514、齿条516和第五齿轮515，所述第一曲柄512由动力机构6的第四传动轴71驱动并与连杆513的一端连接驱动连杆513运动，所述连杆513的另一端与直线导轨514的滑块连接，在曲柄的驱动下，滑块在直线导轨514上做往复运动，所述滑块上设有齿条516，滑块的往复运动带动齿条516的往复运动，所述齿条516驱动第五齿轮515转动，所述第三齿轮515通过齿轮轴驱动安装在齿轮轴上的第一摆杆做竖直摇摆运动，实现机器人的挡脸动作。

所述左手臂挡脸装置5包括第三摆杆521、第四摆杆524、驱动盘522和导轨523，所述第三摆杆521的一端铰连接在转动台2上，另一端与第四摆杆524的一端连接，所述第三摆杆521自与第四摆杆524相连接的一端四分之一处铰接有导轨523，所述导轨523为弧形导轨523，导轨523上设有凸轮槽，所述导轨523由所述驱动盘522上的圆柱销驱动，当驱动盘522转动或者往复转动时，圆柱销驱动导轨523，导轨523带动第三摆杆521在水平平面内做往复运动，实现机器人左手臂的挡脸动作。

所述披风摆动装置3包括主动链轮31、从动链轮33、第三曲柄39和第四曲柄34、第五摆杆38、第六摆杆36、第七摆杆35和V型杆37，所述主动链轮31与从动链轮33通过链条传动，所述第三曲柄39的一端与主动链轮31的固定轴连接，另一端与第五摆杆38的中部铰接，所述第五摆杆38的一端为自由端，另一端与V型杆37的一端铰接，V型杆37的另一端与第七摆杆35的一端铰接，V型杆37的折弯处铰接在转动台2上，第七摆杆35的另一端与第六摆杆36的一端铰接，第六摆杆36的另一端为自由端，所述第四曲柄34的一端与从动链轮33的固定轴连接，另一端与第六摆杆36的中部铰接。

所述换脸装置4包括舵机41和脸谱画卷44，所述脸谱画卷44的两端设有卷轴45，其中一根卷轴45的上端设有第二齿轮43，所述第二齿轮43与所述舵机41上安装的第一齿轮42相互啮合，舵机41带动第一齿轮42转动，第一齿轮42的转动带动第二齿轮43的转动，第二齿轮43带动卷轴45转动，实现脸谱画卷44的更换，实现机器人的换脸动作。

实施例2：

在实施例1的基础上，可将实施例1中所述链轮更换为带轮，能够提高机器人的运转速度，其他结构不变，此处不再赘述。

本申请的一种变脸机器人具体运动过程如下，控制器控制电机61和舵机41的运动，其中电机61驱动第一传动轴62转动，带动第一链轮63转动，第一链轮63通过链条同时驱动第二链轮66和第三链轮64转动，其中第二链轮66的转动带动第二传动轴67的转动，安装在第二传动轴67底部的第三齿轮68也跟着转动，安装在底座1上的第四齿轮69为固定安装，第三齿轮68自转的同时相对于第四齿轮69公转，当控制器控制电机61往复转动时，第三齿轮68和第四齿轮69的配合实现机器人转身的动作；第三链轮64的转动驱动第三传动轴65转动，带动安装在第三传动轴65上位于第三链轮64上方的第五链轮70转动，第五链轮70通过链条同时带动第六链轮72、第七链轮74和第八链轮76同时转动，其中，第六链轮72的转动驱动第四传动轴71的转动，第四传动轴71驱动转动通过一对锥齿轮传递给台顶面上的右手臂挡脸装置5，并且使转动的方向由竖直方向改为水平方向，带动右手挡脸装置5的第一曲柄512运动，第一曲柄512的运动通过连杆513带动滑块在直线导轨514上往复运动，滑块上固定的往复运动的齿条516驱动第五齿轮515转动，第五齿轮515的传动轴带动模拟右手臂在竖直平面内摆动，同时第七链轮74的转动驱动第五传动轴73的转动，第五传动轴73带动左手挡脸装置5的驱动盘522运动，安装在驱动盘522上的圆柱销驱动导轨523运动，导轨523使第三摆杆521做摇摆运动，从而使与第三摆杆521固连的第四摆杆524往复运动；这样，第四传动轴71和第五传动轴73的转动同步完成了机器人的挡脸动作，使右手臂做竖直平面的摆动，左手臂做水平平面的摆动。第八链轮76的转动驱动第六传动轴75转动，第六传动轴75的转动带动安装在第六传动轴75上位于第八链轮76下方的第一锥齿轮77转动，第一锥齿轮77驱动与其啮合的第二锥齿轮32从而将动力传递给披风摆动装置3的主动链轮31，主动链轮31通过链条带动从动链轮33，主动链轮31和从动链轮33同时驱动第三曲柄39和第四曲柄34，第三曲柄39和第四曲柄34带动第五摆杆38和第六摆杆36运动，实现披风的抖动，而在机器人转身、挡脸装置5将脸部挡住时，控制器控制舵机41运动，实现脸部脸谱的更换，实现机器人变脸。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种变脸机器人，其特征是：包括底座、转动台、披风摆动装置、挡脸装置、换脸装置和动力机构，所述底座上设有能够转动的转动台，所述转动台的后面设有披风摆动装置，所述转动台的顶面中心设有换脸装置，所述换脸装置的前方设有挡脸装置，所述动力机构为转动台、披风摆动装置和挡脸装置提供动力；

所述挡脸装置包括左手臂挡脸装置和右手臂挡脸装置，所述左手臂挡脸装置做水平摇摆运动，所述右手臂挡脸装置做竖直摇摆运动。

2.如权利要求1所述的一种变脸机器人，其特征是，所述动力机构包括电机，所述电机的输出轴驱动第一传动轴，所述第一传动轴上设有第一链轮，所述第一链轮同时驱动安装在第二传动轴上的第二链轮和第三传动轴上的第三链轮，所述第二传动轴的下方安装有第三齿轮，所述第三齿轮绕固定在底座上的第四齿轮转动从而使转动台转动，所述第三传动轴的上方安装有第五链轮，所述第五链轮同时驱动安装在第四传动轴上的第六链轮、第五传动轴上的第七链轮和第六传动轴上的第八链轮，所述第四传动轴和第五传动轴驱动挡脸装置，所述第六传动轴通过安装在其上的第一锥齿轮驱动与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮从而驱动披风摆动装置。

3.如权利要求1所述的一种变脸机器人，其特征是：所述右手挡脸装置包括支架、第一曲柄、连杆、直线导轨、齿条和第五齿轮，所述第一曲柄由动力机构驱动并与连杆的一端连接驱动连杆运动，所述连杆的另一端与直线导轨的滑块连接，所述滑块上设有齿条，所述齿条驱动第五齿轮转动，所述第五齿轮通过齿轮轴驱动安装在齿轮轴上的第一摆杆做竖直摇摆运动。

4.如权利要求1所述的一种变脸机器人，其特征是：所述左手臂挡脸装置包括第三摆杆、第四摆杆、驱动盘和导轨，所述第三摆杆的一端铰连接在转动台上，另一端与第四摆杆的一端连接，所述第三摆杆与第四摆杆相连接的一端四分之一处铰接有导轨，所述导轨由所述驱动盘上的圆柱销驱动。

5.如权利要求1所述的一种变脸机器人，其特征是：所述披风摆动装置包括主动链轮、从动链轮、第三曲柄和第四曲柄、第五摆杆、第六摆杆、第七摆杆和V型杆，所述主动链轮与从动链轮通过链条传动，所述第三曲柄的一端与主动链轮的固定轴连接，另一端与第五摆杆的中部铰接，所述第五摆杆的一端为自由端，另一端与V型杆的一端铰接，V型杆的另一端与第七摆杆的一端铰接，V型杆的折弯处铰接在转动台上，第七摆杆的另一端与第六摆杆的一端铰接，第六摆杆的另一端为自由端，所述第四曲柄的一端与从动链轮的固定轴连接，另一端与第六摆杆的中部铰接。

6.如权利要求1所述的一种变脸机器人，其特征是：所述换脸装置包括舵机和脸谱画卷，所述脸谱画卷的两端设有卷轴，其中一根卷轴的上端设有第二齿轮，所述第二齿轮与所述舵机上安装的第一齿轮相互啮合。

7.如权利要求2或5所述的一种变脸机器人，其特征是：所述链轮还可以为带轮。

8.如权利要求4所述的一种变脸机器人，其特征是：所述导轨为弧形导轨。