CN106043642B - 一种机器人仿生机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器人仿生机构及机器人，其包括仿生鳍翅、连杆、固定板、驱动器及顶柱，通过驱动器驱动顶柱推、拉连杆，连杆既沿导轨相对滑动，带动仿生鳍翅以固定板上的铰接孔为圆心作开合运动，令机器人在移动过程中更加生动可爱，改善用户体验。

Description

一种机器人仿生机构及机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人仿生机构及机器人。

背景技术

仿生机构是机器人领域的一个重要分支，仿生机构是向生物界索取工程技术解决方案的原理，并将这些原理移植到工程技术之中，使机器人中的机构模仿着各类生物动作。目前，机器人并没有合适的仿生企鹅鳍翅的方案，未能通过合适的仿生机构模仿企鹅鳍翅拍动过程，机器人移动过程中比较呆板，用户体验较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人仿生机构及机器人，旨在解决现有技术中未能模仿企鹅鳍翅拍动过程，从而解决机器人移动过程中比较呆板，用户体验较差。

为了实现上述目的，本发明提供一种机器人仿生机构，包括仿生鳍翅、连杆、固定板、驱动器及顶柱，所述驱动器及顶柱安装在所述固定板一侧，仿生鳍翅位于固定板的另一侧，所述连杆穿设在所述固定板中，并与固定板铰接，所述连杆其中一端固定在所述仿生鳍翅上，另一端设有沿其长度方向延伸的导轨，所述顶柱的一端与所述导轨套接，另一端与所述驱动器连接，所述驱动器用以驱动所述顶柱沿其长度方向往复运动。

优选地，所述驱动器由缸体及塞柱组成，塞柱封闭于缸体内并作相对滑动，所述顶柱与塞柱连成一体并穿过缸体。

优选地，所述驱动器设置为电磁铁或气动缸驱动，并与机器人的主控电路或气路连接。

优选地，所述仿生鳍翅设置成类椭圆型。

优选地，所述仿生鳍翅其中一纵向端为自由端，另一纵向端为连接端，所述连杆与所述连接端固接或一体成型。

优选地，所述仿生鳍翅与固定板之间还设有挡板，该挡板朝鳍翅一侧的正面设置成凹型曲面与仿生鳍翅啮合。

优选地，所述固定板设置为一阶梯板，底板设置安装孔，所述驱动器通过安装孔安装在底板上。

优选地，所述挡板朝驱动器一侧的背面设有螺钉柱，所述固定板通过螺钉柱固定安装在挡板背面，所述挡板对应所述仿生鳍翅连接端部位设有安装窗，所述顶板整块卡合在安装窗内。

优选地，所述导轨设置为开口导轨。

本发明还包括一种机器人，包括外壳所述的机器人仿生机构，所述外壳设置有开口，所述仿生机构通过该开口安装在所述机器人外壳上。

本发明机器人仿生机构及机器人通过驱动器推、拉连杆，连杆固定板为支点成为撬动仿生鳍翅的杠杆，带动仿生鳍翅以固定板上的铰接孔为圆心作圆周开合运动，令机器人在移动过程中更加生动可爱，改善用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中机器人仿生机构侧视示意图；

图2是本发明一实施例中连杆与驱动器的套接示意图；

图3是本发明一改进实施例中机器人仿生机构示意图；

图4是本发明一改进实施例中机器人仿生机构的分解结构示意图；

图5是本发明一改进实施例中连杆与固定板的安装示意图；

图6是本发明涉及的机器人及机器人仿生机构组装图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、活动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1所示，本发明提供一种机器人仿生机构，其包括仿生鳍翅10、连杆20、固定板30、驱动器40及顶柱43，其中，作为驱动端的驱动器40和顶柱43安装在固定板30一侧，作为从动端的仿生鳍翅10位于固定板30另一侧。固定板30顶部设有通孔311，沿方通孔311孔壁延伸出两凸壁312，两凸壁312各设有铰接孔313，该连杆20为一长条型，连杆20靠近鳍翅10一端设有孔柱21，连杆20与固定板30通过铰接孔313和孔柱21用销钉铰接配合，穿设在通孔311中，并以铰接孔313作为圆心相对固定板转动。同时，在连杆20另一端设有沿其长度方向延伸的导轨22，顶柱43套接在连杆20的轨道22上。从而，形成一杠杆结构，杠杆其中一端与驱动端的顶柱43套接(套接可以采用内套接或外套接等方式)，另一端与从动端的仿生鳍翅10固接(固接可以采用螺钉连接、螺栓螺母连接、卡合连接、铆接及一体成型等方式)，驱动端带动从动端以铰接孔为圆心作圆周运动。

参照图2和图3所示，驱动器40用以驱动所述顶柱43沿其长度方向往复运动，顶柱43设有套环44，套环44由开口环441与导向销442围合而成，通过导向销442与导轨22套接，导向销442在顶柱43上随塞柱一并相对缸体运动，把顶柱43的运动进一步传动至连杆20。通过导轨22，使连杆20沿导轨22滑动，将驱动端在竖直方向的直线运动A传动至从动端，带动仿生鳍翅10以铰接孔为圆心作圆周开合运动a。

通过上述结构，本发明实施例把驱动器40的直线运动转化为仿生鳍翅10的圆周开合动作。在此过程中，通过连杆20将直线运动传动至仿生鳍翅10，令模仿企鹅鳍翅拍动过程生动可爱逼真，改善用户体验。

在一实施例中，为提供往复直线运动的动力源，驱动器由缸体41和塞柱42组成，所述顶柱43与塞柱42连成一体并穿过缸体41，塞柱42封闭在缸体41内并相对其作活塞运动。显然，活塞运动是一种既可以有效限定位置，又可以作往复直线运动的。

当然，为提供合适的往复式直线运动动力源，也可以通过电机搭配齿轮齿条的方式作为驱动动力源。然而出于结构紧凑性的考虑，在本实施例中，优选应用柱塞类动力源。

除了要提供往复式、可限定位置的直线运动的动力源外，在一优选实施例中，还考虑通过把驱动器40设置成可控制的主动元器件，提高仿生机构的 可控制性，增加互动体验。例如，驱动器40设置为电磁铁或气缸驱动，并与机器人的主控电路或气路连接，通过信号控制电磁铁或气缸开合、开合程度及开合频率，使整个仿真过程表现更加栩栩如生，提高用户体验效果。

在动作过程中，生动可爱的表现动作最终会传动至仿生鳍翅，那么，模仿鳍翅摆动也需要从形态上达至生动可爱。把仿生鳍翅10设置成类椭圆型，从形态上既能形成良好的仿生效果，又能带来极佳的亲和力。当然，设置成其它形状也能表达出相应的仿生效果，例如，设置类扇形、类贝壳型等。

进一步，仿照企鹅鳍翅与身体的连接位置，获得良好的开合幅度，令仿生形态更加生动可爱，将其中一纵向端设为自由端12，另一纵向端设为连接端13，连杆20在仿生鳍翅连接端与仿生鳍翅一体成型；也可以在连接端13通过螺钉将连杆20固定于仿生鳍翅10。在摆动过程中，自由端12仿照企鹅鳍翅翅尖部位有良好的摆动幅度。如果把连杆20设置在仿生鳍翅10的中间位置，其余两端都为自由端，将不能达到良好的摆动幅度，仿生效果不够好。

为更进一步增大仿生鳍翅10的摆动幅度。参照图4和图5所示，在一较佳实施例中，仿生鳍翅10与固定板30之间还设有挡板50，该挡板50朝鳍翅一侧面设置成凹型曲面51与仿生鳍翅10贴合。因此产生了额外的摆动空间，提高了仿生效果。也根据仿生鳍翅10的实际形态，设置凹形曲面51的深度，甚至可以进一步增加该凹形曲面51的深度，至完全覆盖仿生鳍翅10。

在另一实施例中，为实现仿生机构便于安装制造。将固定板30设置为一阶梯板，底板32设置安装孔322，驱动器40通过螺钉连接安装孔322，安装在底板32上，安装过程简单方便，最终与驱动器40连为一体。在顶板31中间设置通孔311，该阶梯状固定板30可以通过钣金冲压、铸造、注塑等基本成型方式一体制造，制造成本低，简单方便。

同时，考虑到结构的紧凑，挡板50朝驱动器一侧设有螺钉柱511，固定板30通过螺钉柱511用螺钉固定安装在挡板50上，从而在安装过程中，可方便地用螺钉将驱动器40、固定板30和挡板50连成一整体。进而，考虑让结构更紧凑，挡板50对应仿生鳍翅10连接端13部位设有安装窗512，顶板31整块卡合在安装窗512内，大大提高结构的紧凑性。不通过安装窗安装的情况下，可以通过密封胶或其它固定形式，此实施例中不予考虑。

因仿生鳍翅10已经与连杆20连接成一体；而驱动器40、固定板30和挡 板50也已经连成一整体。导向销442与导轨22套接安装也可以进一步简化。将导轨22设置为开口导轨，方便连杆20穿过通孔311后的套接安装，更进一步简化了安装过程。当然，也可以采用封闭式导轨，在连杆20安装过程中，先将导轨22套装在导向销442上，然后再与铰接孔连接，安装过程可视化程度不够高，本优选实施例中不予考虑。

为使以上实施方式在生动可爱效果上达至更良好的整体性，本发明还提供一种机器人，参照图6所示，包括用于呈现机器人90整体生动可爱性的外壳91及如权利要求1至9中任一项的机器人仿生机构99，外壳设置有开口92，仿生机构99通过该开口92安装在外壳91上，呈现出生动可爱的整体性，提高了用户体现。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种机器人仿生机构，其特征在于，包括仿生鳍翅、连杆、固定板、驱动器及顶柱，所述驱动器及顶柱安装在所述固定板一侧，仿生鳍翅位于固定板的另一侧，所述连杆穿设在所述固定板中，并与固定板铰接，所述连杆其中一端固定在所述仿生鳍翅上，另一端设有沿其长度方向延伸的导轨，所述顶柱的一端与所述导轨套接，另一端与所述驱动器连接，所述驱动器用以驱动所述顶柱沿其长度方向往复运动，所述仿生鳍翅设置呈类椭圆型；所述仿生鳍翅具有两个相对的纵向端，其中一纵向端为自由端，另一纵向端为连接端，所述连杆与所述连接端固接或一体成型，所述仿生鳍翅与固定板之间还设有挡板，所述挡板朝所述仿生鳍翅的一侧正面设置呈凹型曲面而与仿生鳍翅啮合，所述固定板设置为一阶梯板，底板设置安装孔，所述驱动器通过所述安装孔安装在所述底板上，所述挡板朝所述驱动器一侧的背面设有螺钉柱，所述固定板通过螺钉柱固定安装在所述挡板的背面，所述挡板对应所述仿生鳍翅连接端部位设有安装窗，顶板整块卡合在所述安装窗内。

2.如权利要求1所述的机器人仿生机构，其特征在于，所述驱动器由缸体及塞柱组成，塞柱封闭于缸体内并作相对滑动，所述顶柱与塞柱连成一体并穿过缸体。

3.如权利要求2所述的机器人仿生机构，其特征在于，所述驱动器设置为电磁铁或气动缸驱动，并与机器人的主控电路或气路连接。

4.如权利要求1所述的机器人仿生机构，其特征在于，所述导轨设置为开口导轨。

5.一种机器人，其特征在于，包括外壳和如权利要求1至4中任一项所述的机器人仿生机构，所述外壳设置有开口，所述仿生机构通过该开口安装在所述机器人外壳上。