CN110561447B - 一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人。人台机器人包括分别模拟臀、胸、腰、肩部形态的多个部位，每个部位由多层结构的内部形状驱动模块和分片曲面表征的外表蒙皮构成。每一内部形状驱动模块由多个空间分布的直线推进机构组成，并由直线推进机构控制分片曲面的形变。通过调节直线推进机构的推进量，控制分片曲面片的形状，实现对人体横向形状的模拟。相邻部位之间由位移调节支撑机构控制相对距离，实现对人体纵向高度的模拟。由穿在机器人上的紧身衣，表征人体的拟合结果，本发明可用于服装定制中对顾客人体的形状模拟，以及线上线下的服装销售中，用机器人模仿真人试穿服装的着装效果。

Description

一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人

技术领域

本发明涉及一种试衣机器人，特别设计一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，模拟不同体形人体的几何外形。

背景技术

服装网购已经成为服装在市场上流通的重要渠道。然而受限于制造商不同的尺寸标准，消费者常难以选购到合身的服装，导致网购服装的退货率高达25％左右，远高于其他网购商品。高退货率不仅增加了零售商的运营成本，还同时影响消费者的购物体验。

目前存在一些人体模拟方法，如中国专利《能拟合人体躯干形态的类人型机器人》公开了一种可拟合人体躯干模型的类人型机器人，通过三连杆机构和定制肩部拟合机构构建人体躯干形态，但其过渡部分拟合效果较差。如美国专利《method and system forcustom tailoring and retail sale of clothing》公开了一种能模拟人体肩胸部的机电系统，通过直线控制器控制弹性蒙皮，从而使系统能控制肩部在上下左右前后六个方向变形，其不足在于其蒙皮未分块，控制不稳定。如中国专利《一种机器人模型》公开了一种能增强虚拟试衣真实性的机器人模特，通过21个步进电机实现对机器人模特的颈围、肩宽、肩厚、大臂围、胸围、腰围、臀围、肩胸距、胸腰距、腰臀距等十个人体参数的控制，但其对单块蒙皮的控制仅仅处于蒙皮位置控制而缺少蒙皮形状控制。

发明内容

本发明提出一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，由形状可控的机械电子结构模拟人体的形态，从而应用于替代顾客试穿服装，感知个人的着装效果，为解决虚拟试衣提供有效的解决方案。

本发明采用的技术方案是：

包括按照人体结构自上而下依次装配的肩颈部仿形模块、胸部仿形模块、腰部仿形模块和臀部仿形模块，肩颈部仿形模块和胸部仿形模块之间通过肩胸支撑机构连接，胸部仿形模块和腰部仿形模块之间通过胸腰位移调节支撑机构连接并调节两个模块竖直方向之间的距离，腰部仿形模块和臀部仿形模块之间通过腰臀位移调节支撑机构连接并调节两个模块竖直方向之间的距离；

肩颈部仿形模块、胸部仿形模块、腰部仿形模块和臀部仿形模块的外围分别各自包覆有蒙皮，所有仿形模块的蒙皮依次相连形成人体外形面，每个仿形模块的蒙皮根据人体肌肉骨骼组织分布分割为多个分片蒙皮，相邻两个分片蒙皮的相邻边通过弹性片、张紧带等弹性连接，肩颈部仿形模块分别通过气缸组与各个分片蒙皮连接并控制分片蒙皮的变形。

胸部仿形模块、腰部仿形模块和臀部仿形模块均通过水平布置的单层或多层推进组件与各自的分片蒙皮连接，单层推进组件包括多个直线推进机构，多个直线推进机构沿仿形模块的基板平面的外缘一周间隔布置，每个直线推进机构沿所在基板的径向内外伸缩推进，多层推进组件主要由多个单层推进组件上下依次布置构成，多层推进组件的第一层推进组件的布置方式同单层推进组件相同，第二层推进组件通过安装块安装在第一层推进组件的上方，第二层推进组件与第一层推进组件错位分布，任意两个直线推进机构的推进方向均不相同即任意两个直线推进机构的推进方向具有夹角；第三层推进组件的布置方式以此类推。

胸部仿形模块、腰部仿形模块或臀部仿形模块中的每个分片蒙皮至少与三个直线推进机构连接，三个直线推进机构中位于最上方的直线推进机构的推杆端通过柔性接口与分片蒙皮的上部固定连接，柔性接口是指采用硅胶等柔性材料使得连接处形成具有缓冲的非刚性连接。其余两个直线推进机构分别连接在分片蒙皮下部的两侧，分片蒙皮下部的两侧均黏贴有铁布，其余两个直线推进机构的推杆端均固定安装有磁头，其余两个直线推进机构分别通过各自的磁头与铁布的相互吸附从而与分片蒙皮连接。

本发明设置一个直线推进机构与分片蒙皮固定连接，其余两个直线推进机构与分片蒙皮吸附连接，使得控制分片蒙皮扩张或缩小时不会因为三个固定点推进而发生的破坏或失效，两个吸附连接点处可根据固定连接处的运动情况吸附在铁布的不同位置，实现对分片蒙皮的控制更加同步与协调。

肩颈部仿形模块包括肩颈部基板、颈部仿形模块和肩部仿形模块，颈部仿形模块安装在肩颈部基板的中部，两个相同的肩部仿形模块对称安装在颈部仿形模块两侧的肩颈部基板上，颈部仿形模块包括气缸、颈部支撑杆和颈部固定块，颈部固定块通过颈部支撑杆固定在肩颈部基板的上方，沿颈部固定块的完整周向依次间隔均匀安装有多个水平布置的气缸，每个气缸的气缸杆沿水平径向方向作动；颈部固定块的外围一周设有分片蒙皮，每个气缸的气缸杆端部与分片蒙皮的内侧连接，气缸的气缸杆沿水平径向作动使得分片蒙皮扩张或回缩；

肩部仿形模块包括侧基板和多个气缸组，侧基板通过肩部滑轨与肩颈部基板水平滑动连接以调节肩宽，侧基板的另一端向下倾斜形成肩膀，侧基板沿肩方向依次设有多个气缸组，每个气缸组至少包括一个竖直布置的竖直气缸和一对水平布置的水平气缸，竖直气缸的缸杆端朝上设置，两个水平气缸的气缸杆的运动方向相反；肩部仿形模块的外围设有分片蒙皮，每个分片蒙皮至少与一个气缸组连接，竖直气缸和水平气缸的气缸杆端部均与分片蒙皮的内侧连接；通过控制气缸组的气缸杆运动改变分片蒙皮的形态；对称布置的两个肩部仿形模块之间通过第一步进电机组连接，第一步进电机组带动两个肩部仿形模块同时水平相向或相离运动。两个肩部仿形模块同时水平相向运动使得肩宽变小，同时水平相离运动使得肩宽变大。

胸部仿形模块包括上下水平布置的胸部上基板和胸部下基板，胸部上基板和胸部下基板之间通过连接支柱连接，胸部上基板的上表面布置有单层推进组件，即多个直线推进机构的推杆沿胸部上基板径向伸缩运动。胸部下基板的上表面布置有两层推进组件，第二层推进组件中的每个直线推进机构通过胸部安装块固定在第一层推进组件的上方，胸部下基板的下表面布置有单层推进组件，即多个直线推进机构安装在下基板的下表面，并且直线推进机构的推杆沿胸部下基板径向伸缩运动。

肩胸支撑机构包括前部胸肩连接块和后部胸肩连接块，前部胸肩连接块和后部胸肩连接块上端均固定在肩颈部基板的底面，前部胸肩连接块和后部胸肩连接块下端均固定在胸部上基板的上表面，且肩颈部基板和胸部上基板之间具有间隙。

具体实施中，胸部上基板上设有胸部上基板插槽，前部胸肩连接块下端的两侧插装在胸部上基板插槽中进行固定，后部胸肩连接块通过螺丝与胸部上基板连接。

腰部仿形模块包括自上而下依次设置的腰部上基板、腰部中基板和腰部下基板，相邻两块基板之间分别通过连接支柱连接，腰部上基板的上表面布置有两层推进组件，第二层推进组件中的每个直线推进机构通过腰部安装块固定在第一层推进组件的上方，因为胸部下基板的下表面布置有单层推进组件，因此在胸部下基板与腰部上基板之间形成布置高度不同的三层推进组件。腰部上基板与腰部中基板布置有三层推进组件，三层推进组件中的第一层推进组件布置在腰部中基板的上表面，第二层、第三层推进组件自下而上依次布置；腰部下基板的上表面布置有两层推进组件。

胸腰位移调节支撑机构包括电机组件和腰胸导轨组件，电机组件带动胸部仿形模块沿腰胸导轨组件竖直上下移动；电机组件包括第二步进电机、第二步进电机座和腰胸支撑件，第二步进电机通过第二步进电机座竖直固定在腰部上基板上，第二步进电机的输出轴竖直向上伸出，输出轴通过法兰螺母与腰胸支撑件连接并构成丝杠螺母副，腰胸支撑件固定在胸部下基板的下底面，胸部下基板在丝杠螺母副的作用下相对腰部上基板竖直上下移动；腰部上基板和胸部下基板之间还设有多个腰胸导轨组件，腰胸导轨副包括腰胸导轨和腰胸推杆，腰胸导轨竖直安装，腰胸导轨的下端固定在腰部上基板上，腰胸推杆的下端滑动连接在腰胸导轨上构成导轨滑块副，腰胸推杆的上端固定在胸部下基板上，多个腰胸导轨组件用于保证在胸部下基板相对腰部上基板竖直上下移动时的稳定性，使得整个胸部仿形模块保持水平不发生翻转。

腰臀位移调节支撑机构包括腰臀推杆、第三电机座、第三步进电机和腰臀导轨，第三步进电机通过第三电机座竖直固定在臀部下基板上，第三步进电机的输出轴通过法兰螺母与腰臀推杆的下端连接，腰臀推杆的上端与腰部下基板的底面固定连接，腰臀导轨竖直滑动安装在臀部下基板和腰部下基板之间，第三步进电机作动使得腰部仿形模块整体竖直上下移动；

臀部仿形模块包括臀部上基板和臀部下基板，臀部上基板和臀部下基板之间通过连接支柱连接，臀部上基板的中央开孔用于安装控制器，臀部上基板上表面的外圈安装有单层推进组件，臀部下基板的中部通过臀部安装块安装控制器，所有气缸组和直线推进机构均与控制器连接，臀部下基板上安装有两层推进组件。

所述的直线推进机构采用前后式直线推进机构或并列式直线推进机构；具体实施中，根据基板面积空间，在每层推进组件中可混合用前后式直线推进机构和并列式直线推进机构，优化推进组件的布置方式。

前后式直线推进机构包括第一外壳、第一底板、电机、位置传感器和推杆，第一外壳壳体内的底部水平安装有第一底板，第一底板上沿直线依次水平安装有电机和位置传感器，电机的输出轴通过联轴器与丝杆同轴连接，丝杆上套装推杆小方块构成丝杠螺母副，推杆小方块的底部开有用于嵌装于位置传感器的凹槽，位置传感器安装在丝杆下方的第一底板上，位置传感器的上表面设有探头，探头沿位置传感器的表面往返移动作为位移路径，推杆小方块通过凹槽与探头嵌装连接，推杆小方块在第一外壳的限制下仅沿丝杆水平往复运动而不绕丝杆旋转运动；推杆小方块与水平设置的推杆固定连接，推杆与推杆小方块同步往复运动，第一外壳在推杆的上方设有水平布置的限位板，限位板用于限制推杆沿水平方向往复运动；推杆的外端与分片蒙皮连接，从而控制分片蒙皮的推出或缩进。

并列式直线推进机构包括第二外壳、第二底板、电机、位置传感器和推杆，第二外壳壳体内的底部水平安装有第二底板，第二底板上并列安装有电机和位置传感器，电机和位置传感器的轴线在水平面内相互平行，从而缩短并列式直线推进机构的整体长度，节省安装空间。电机的输出轴与电机的一端之间通过一对啮合齿轮传动连接，电机的输出轴与大齿轮采用键连接，小齿轮与丝杆采用键连接，大齿轮与小齿轮相互啮合。丝杆上再套装推杆小方块，推杆小方块再与水平设置的推杆固定连接，其余均与前后式直线推进机构相同。

第一步进电机组通过第一电机座安装在肩颈部基板的中央，第一步进电机组由两个相背布置的步进电机组成，两个相背布置的步进电机的输出轴方向相反，两个输出轴分别与同侧的肩颈部基板连接，具体是：每个输出轴上螺纹套装有法兰螺母，法兰螺母的外圈与肩颈部基板固定连接，步进电机带动输出轴旋转，法兰螺母带动的作用下肩部仿形模块水平移动以调节肩宽。

本发明的创新在于：第一，本发明提出具有多层结构的形状驱动模块，仿形人体不同特征部位，使不同部位模块化；其二，提出位移调节支撑机构，控制相邻形状驱动模块的相对位置，构建仿人体躯干形态机器人；其三，在每一部位仿形结构中，提出多直线推进机构协同控制分片蒙皮的形变。

与其他技术相比，本发明具有的有益效果是：(1)提出仿形驱动机构的部位化和模块化，便于试衣机器人的模块化安装、调试和维修；(2)提出多直线推进机构协同控制分片蒙皮，以及试衣机器人高度调节控制机构，使试衣机器人外形可控。

附图说明

图1是本发明的正面整体立体示意图。

图2是本发明的背面整体立体示意图。

图3是肩部仿形模块的立体示意图。

图4是颈部仿形模块与两侧肩仿形模块的装配关系立体示意图。

图5是两侧肩仿形模块的装配关系立体示意图。

图6是胸部和肩颈部的位移调节支撑机构与胸部仿形模块、肩部仿形模块的装配关系立体示意图。

图7是胸部仿形模块立体示意图。

图8是前后式直线推进机构立体示意图。

图9是前后式直线推进机构装配关系立体示意图。

图10是并列式直线推进机构立体示意图。

图11是并列式直线推进机构装配关系立体示意图。

图12是腰部和胸部的位移调节支撑机构与腰部仿形模块、胸部仿形模块的装配关系立体示意图。

图13是腰部仿形模块立体示意图。

图14是臀部和腰部的位移调节支撑机构与臀部仿形模块、腰部仿形模块的装配关系立体示意图。

图15是臀部仿形模块立体示意图。

图16是直线推进机构与蒙皮连接的立体示意图。

图17是本发明的带蒙皮的整体立体示意图

图中：1、肩颈部仿形模块，2、胸部仿形模块，3、腰部仿形模块，4、臀部仿形模块，5、肩胸支撑机构，6、胸腰位移调节支撑机构，7、腰臀位移调节支撑机构，8、颈部仿形模块，9、肩部仿形模块，10、肩颈部基板，11、气缸，12、侧基板，13、肩部滑轨，14、第一电机座，15、法兰螺母，16、第一步进电机组，17、前部胸肩连接块，18、后部胸肩连接块，19、胸部上基板插槽，20、直线推进机构，21、胸部上基板，22、连接支柱，23、胸部下基板，24、胸部安装块，25、前后式直线推进机构，26、限位板，27、推杆，28、推杆小方块，29、丝杆，30、联轴器，31、电机，32、位置传感器，33、第一底板，34、第一外壳，35、限位螺丝，36、第一前板，37、轴承，38、并列式直线推进机构，39、第二前板，40、第二底板，41、第二后板，42、第二外壳，43、大齿轮，44、小齿轮，45、腰胸推杆，46、腰胸导轨，47、腰胸支撑件，48、第二电机座，49、第二步进电机，50、腰部插槽，51、腰部上基板，52、腰部安装块，53、腰部中基板，54、腰部下基板，55、腰臀推杆，56、第三电机座，57、第三步进电机，58、腰臀导轨，59、臀部上基板，60、控制器安装平台，61、臀部安装块，62、臀部插槽，63、臀部下基板，64、柔性接口，65、分片蒙皮，66、磁头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，腰臀位移调节支撑机构7安装在臀部仿形模块4上，腰部仿形模块3安装在腰臀位移调节支撑机构7上，可以跟随腰部和臀部位移调节支撑机构7的竖直推动而上下移动。腰部仿形模块3上和胸部仿形模块2之间安装胸腰位移调节支撑机构6，从而使胸部仿形模块2和腰部仿形模块3之间的竖直距离可调。肩颈部仿形模块1通过肩胸支撑机构5安装到胸部仿形模块2上。

如图3、图4、图5所示分别为肩颈部仿形模块1、颈部仿形模块8和两侧肩仿形模块9，肩部仿形模块包含了颈部仿形模块8、两侧肩部仿形模块9、肩部基板10，两侧肩部仿形模块9通过滑轨13安装在肩部基板10上。

如图5所示，两侧肩部仿形模块9由气缸11、侧基板12、第一电机座14、法兰螺母15和第一步进电机16组成。第一步进电机16两侧的输出轴均通过法兰螺母15与同侧的侧基板12固定连接在一起，气缸11分别安装在侧基板12上的各个安装位置用于控制前后两侧肩部特征点。当第一步进电机16转动时，可以推动肩部基板10上的侧基板12在肩部滑轨13上水平移动从而控制肩宽。

如图6所示，胸部与肩颈部位移调节支撑机构5由前部胸肩连接块17和后部胸肩连接块18组成。前部胸肩连接块17通过胸部上基板插槽19与胸部仿形模块2连接，后部胸肩连接块18通过螺丝与胸部上基板21连接。

如图7所示，胸部仿形模块由胸部上基板21、连接支柱22、直线推进机构20、胸部安装块24和胸部下基板23构成。六根连接支柱22表面为螺纹，连接支柱22通过紧固螺母将胸部上基板21和胸部下基板23连接。胸部安装块24安装在对应位置的胸部上基板21和胸部下基板23处，目的为把对应直线推进机构20固定至所设计的空间位置，直线推进机构20再分别用螺栓安装至胸部上基板21、胸部下基板23和胸部安装块24的相应位置。

直线推进机构20分为前后式直线推进机构25和并列式直线推进机构，所述直线推进机构包括但并不限于步进电机、伺服电机、直线运动模块、气缸、液压缸等控制直线往复运动的装置。如图8、图9所示为前后式直线推进机构25。前后式直线推进机构25是由第一底板33、第一前板36、电机31、联轴器30、丝杆29、推杆小方块28、推杆27、轴承37、限位螺丝35、限位板26、位置传感器32以及第一外壳34组成。电机31安装在第一底板33的尾部电机座、位置传感器32安装在第一底板33的前部对应安装位置，第一前板36安装在第一底板33的最前端。电机31输出轴通过联轴器30连接丝杆29，丝杆29与推杆小方块28内部孔螺纹连接，从而使得电机31转动时推杆小方块28会将转动转化为水平方向的直线运动。推杆小方块28通过底部的凹槽与位置传感器32连接。推杆27与推杆小方块28通过螺栓连接。丝杆29前端与轴承37内圈过盈配合，轴承37外圈与第一前板36配合。限位螺丝35连接第一底板33、第一前板36和限位板26。限制推杆27前端的竖直及水平方向晃动。第一外壳34安装在机构外部加固电机31的安装以及限制推杆27的推进方向。

如图10、图11所示为并列式直线推进机构38。并列式直线推进机构38是由第二底板40、第二前板39、第二后板41、电机31、丝杆29、推杆小方块28、推杆27、三个轴承37、限位螺丝35、限位板26、位置传感器32、大齿轮43、小齿轮44以及第二外壳42组成的。电机31安装在第二底板40的电机座上、位置传感器32安装在第二底板40的中部对应安装孔位置，第二前板39与第二后板41分别安装在第二底板40的前端和后端，同时固定位置传感器32。电机31输出轴与大齿轮43采用键连接，小齿轮44与丝杆29采用键连接，大齿轮43与小齿轮44相互啮合。电机31输出轴末端通过轴承37固定在第二后板41的一侧固定孔中。丝杆29前后两端分别通过轴承37固定在第二前板39和第二后板41上。丝杆29与推杆小方块28内部孔螺纹连接。推杆小方块28下方凹槽与位置传感器32连接。推杆27与推杆小方块28通过螺栓连接。限位螺丝35连接第二底板40、第二前板39和限位板26。当电机31转动时，带动大齿轮43转动从而转动小齿轮44以及丝杆29。推杆小方块28通过内螺纹孔将丝杆29的转动转化为水平方向运动使推杆27前后径向运动，同时位置传感器32通过推杆小方块28的前后运动将位置信息转化为电信号传输给系统。

如图12所示，腰部与胸部的位移调节支撑机构6由步进电机49、步进电机座48、腰胸支撑件47、腰胸导轨46和腰胸导轨推杆45。步进电机49通过步进电机座48安装在腰部上基板51上，步进电机49的输出轴通过法兰螺母与腰胸支撑件47连接，腰胸调节推杆47与胸部下基板23通过螺栓连接。腰胸导轨46下端插在腰部插槽50并用螺栓固定。腰胸导轨推杆45通过螺栓连接在腰胸导轨46的滑块上，腰胸导轨推杆45在通过螺栓连接胸部下基板23。当步进电机49推动腰胸支撑件47竖直方向移动时，胸部仿形模块2也会随着腰胸支撑件47竖直方向移动，同时腰胸导轨46使得胸部仿形模块2整体保持水平不发生翻转。导轨对胸部仿形模块限位，使胸部仿形模块不产生旋转同时为胸部仿形模块提供支持力使胸部仿形模块保持水平。

如图13所示，腰部仿形模块3由腰部上基板51、腰部中基板53、腰部下基板54、腰部安装块52、连接支柱22、直线推进机构20构成。腰部上基板51、腰部中基板53和腰部下基板54分别通过连接支柱22连接。腰部安装块52则安装在设计需要位置的腰部基板上，多个直线推进机构20安装在腰部上基板51、腰部中基板53、腰部下基板54和腰部安装块52上。当控制直线推进机构20的推杆27水平伸缩时，即可控制对应位置的人体表面点位置。当控制直线推进机构运动时，支撑件在竖直方向推动胸部仿形模块上下调节位置。导轨对腰部仿形模块限位，使腰部仿形模块不产生旋转同时为腰部仿形模块提供支持力使腰部仿形模块保持水平。

如图14所示，腰部与臀部位移调节支撑机构7是由中型步进电机57、中型步进电机座56、腰臀导轨58和腰臀推杆55组成。中型步进电机电机座57安装在臀部下基板63上，中型步进电机57则安装在中型步进电机座56上。腰臀推杆55下端通过法兰螺母连接中型步进电机57的输出端，上端则通过螺栓连接腰部下基板54。两根腰部和臀部导轨58则插入在臀部下基板63上的臀部插槽62。

如图15所示，臀部仿形模块4是由臀部上基板59、臀部下基板63、臀部安装块61、连接支柱22、直线推进机构20和控制器安装平台60组成。臀部上基板59与臀部下基板63之间由连接支柱22连接，臀部安装块61则安装在设计需要位置的臀部基板上，直线推进机构20安装在对应设计位置的臀部上基板59、臀部下基板63和腰部安装块61上。控制器平台安装在中央的臀部安装块61上，臀部上级板承环状，中央空出部分空间用以安装控制板控制电路。臀部基板中央留空，使得控制器安装平台61与腰部下基板间能够有充足的空间安装机器人控制芯片与电路。

如图16所示为蒙皮连接机构，顶部的一个固定直线推进机构20通过柔性接口64与蒙皮65连接,下方两个调节直线推进机构20通过磁头66与黏在蒙皮65上的铁布通过磁性吸引。直线推进机构与蒙皮连接，每块蒙皮由三个及以上直线推进机构推动蒙皮，其中一个直线推进机构与蒙皮固接，其余直线推进机构与蒙皮通过滑动接口连接，使直线推进机构在推进过程中与蒙皮的接触点可变，通过控制不同直线推进机构的推进量，使蒙皮发生弯曲形变。

不同人体在表面形状上的差异，主要可以从两个方面体现：其一，表面积差异；其二，表面弯曲程度差异。

本发明对于上述两方面的变化过程如下：

如图17所示，对于表面积差异，本发明将人体外表连续曲面分解成多个曲面片，相邻曲面片之间存在间隙；通过控制曲面片的空间位移，调整相邻曲面片之间的间隙，以此实现试衣机器人外形的面积大小调整。对于表面弯曲程度控制，每个曲面片由若干个直线推进机构的末端与其铰接，通过控制直线推进机构的推进量，实现对曲面片的弯曲控制；每个曲面片，与其关联的直线推进机构的数目，由曲面片的弯曲特性决定，如对于单弯曲方向的曲面片，由三个直线推进机构控制其弯曲；对于两个弯曲方向的曲面片，则由五个直线推进机构控制其弯曲，其中中心位置的直线推进机构控制整体位移，四角的四个直线推进机构控制其弯曲。由此可见，本发明采用分部位仿形模块，每一模块由多直线推进机构控制分片蒙皮拟合人体表面形状，由连接相邻仿形模块的位移调节支撑机构模拟人体高度，并由穿着在试衣机器人上的紧身衣表征试衣机器人连续表面，实现对不同体形人体的形状模拟。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：包括按照人体结构自上而下依次装配的肩颈部仿形模块（1）、胸部仿形模块（2）、腰部仿形模块（3）和臀部仿形模块（4），肩颈部仿形模块（1）和胸部仿形模块（2）之间通过肩胸支撑机构（5）连接，胸部仿形模块（2）和腰部仿形模块（3）之间通过胸腰位移调节支撑机构（6）连接并调节两个模块竖直方向之间的距离，腰部仿形模块（3）和臀部仿形模块（4）之间通过腰臀位移调节支撑机构（7）连接并调节两个模块竖直方向之间的距离；

肩颈部仿形模块（1）、胸部仿形模块（2）、腰部仿形模块（3）和臀部仿形模块（4）的外围分别各自包覆有蒙皮，所有仿形模块的蒙皮依次相连形成人体外形面，每个仿形模块的蒙皮分割为多个分片蒙皮（65），相邻两个分片蒙皮（65）的相邻边弹性连接，肩颈部仿形模块（1）分别通过气缸组与各个分片蒙皮（65）连接并控制分片蒙皮（65）的变形；

胸部仿形模块（2）、腰部仿形模块（3）和臀部仿形模块（4）均通过水平布置的单层或多层推进组件与各自的分片蒙皮（65）连接，单层推进组件包括多个直线推进机构（20），多个直线推进机构（20）沿仿形模块（1、2、3或4）的基板平面的外缘一周间隔布置，每个直线推进机构（20）沿所在基板的径向内外伸缩推进，多层推进组件主要由多个单层推进组件上下依次布置构成，多层推进组件的第一层推进组件的布置方式同单层推进组件相同，第二层推进组件通过安装块安装在第一层推进组件的上方，第二层推进组件与第一层推进组件错位分布，任意两个直线推进机构（20）的推进方向均不相同；第三层推进组件的布置方式以此类推；

胸部仿形模块（2）、腰部仿形模块（3）或臀部仿形模块（4）中的每个分片蒙皮（65）至少与三个直线推进机构（20）连接，三个直线推进机构（20）中位于最上方的直线推进机构（20）的推杆端通过柔性接口（64）与分片蒙皮（65）的上部固定连接，其余两个直线推进机构（20）分别连接在分片蒙皮（65）下部的两侧，分片蒙皮（65）下部的两侧均黏贴有铁布，其余两个直线推进机构（20）的推杆端均固定安装有磁头（66），其余两个直线推进机构（20）分别通过各自的磁头（66）与铁布的相互吸附从而与分片蒙皮（65）连接；

肩颈部仿形模块（1）包括肩颈部基板（10）、颈部仿形模块（8）和肩部仿形模块（9），颈部仿形模块（8）安装在肩颈部基板（10）的中部，两个相同的肩部仿形模块（9）对称安装在颈部仿形模块（8）两侧的肩颈部基板（10）上，颈部仿形模块（8）包括气缸（11）、颈部支撑杆和颈部固定块，颈部固定块通过颈部支撑杆固定在肩颈部基板（10）的上方，沿颈部固定块的完整周向依次间隔均匀安装有多个水平布置的气缸（11），每个气缸（11）的气缸杆沿水平径向方向作动；颈部固定块的外围一周设有分片蒙皮（65），每个气缸（11）的气缸杆端部与分片蒙皮（65）的内侧连接，气缸（11）的气缸杆沿水平径向作动使得分片蒙皮（65）扩张或回缩；

肩部仿形模块（9）包括侧基板（12）和多个气缸组，侧基板（12）通过肩部滑轨（13）与肩颈部基板（10）水平滑动连接以调节肩宽，侧基板（12）的另一端向下倾斜形成肩膀，侧基板（12）沿肩方向依次设有多个气缸组，每个气缸组至少包括一个竖直布置的竖直气缸和一对水平布置的水平气缸，竖直气缸的缸杆端朝上设置，两个水平气缸的气缸杆的运动方向相反；肩部仿形模块（9）的外围设有分片蒙皮（65），每个分片蒙皮（65）至少与一个气缸组连接，竖直气缸和水平气缸的气缸杆端部均与分片蒙皮（65）的内侧连接；通过控制气缸组的气缸杆运动改变分片蒙皮（65）的形态；对称布置的两个肩部仿形模块（9）之间通过第一步进电机组（16）连接，第一步进电机组（16）带动两个肩部仿形模块（9）同时水平相向或相离运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：胸部仿形模块（2）包括上下水平布置的胸部上基板（21）和胸部下基板（23），胸部上基板（21）和胸部下基板（23）之间通过连接支柱（22）连接，胸部上基板（21）的上表面布置有单层推进组件，胸部下基板（23）的上表面布置有两层推进组件，第二层推进组件中的每个直线推进机构（20）通过胸部安装块（24）固定在第一层推进组件的上方，胸部下基板（23）的下表面布置有单层推进组件；

肩胸支撑机构（5）包括前部胸肩连接块（17）和后部胸肩连接块（18），前部胸肩连接块（17）和后部胸肩连接块（18）上端均固定在肩颈部基板（10）的底面，前部胸肩连接块（17）和后部胸肩连接块（18）下端均固定在胸部上基板（21）的上表面，且肩颈部基板（10）和胸部上基板（21）之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：腰部仿形模块（3）包括自上而下依次设置的腰部上基板（51）、腰部中基板（53）和腰部下基板（54），相邻两块基板之间分别通过连接支柱（22）连接，腰部上基板（51）的上表面布置有两层推进组件，第二层推进组件中的每个直线推进机构（20）通过腰部安装块（52）固定在第一层推进组件的上方，腰部上基板（51）与腰部中基板（53）布置有三层推进组件，三层推进组件中的第一层推进组件布置在腰部中基板（53）的上表面，第二层、第三层推进组件自下而上依次布置；腰部下基板（54）的上表面布置有两层推进组件；

胸腰位移调节支撑机构（6）包括电机组件和腰胸导轨组件，电机组件带动胸部仿形模块（2）沿腰胸导轨组件竖直上下移动；电机组件包括第二步进电机（49）、第二步进电机座（48）和腰胸支撑件（47），第二步进电机（49）通过第二步进电机座（48）竖直固定在腰部上基板（51）上，第二步进电机（49）的输出轴竖直向上伸出，输出轴通过法兰螺母与腰胸支撑件（47）连接并构成丝杠螺母副，腰胸支撑件（47）固定在胸部下基板（23）的下底面，胸部下基板（23）在丝杠螺母副的作用下相对腰部上基板（51）竖直上下移动；腰部上基板（51）和胸部下基板（23）之间还设有多个腰胸导轨组件，腰胸导轨副包括腰胸导轨（46）和腰胸推杆（45），腰胸导轨（46）竖直安装，腰胸导轨46的下端固定在腰部上基板（51）上，腰胸推杆（45）的下端滑动连接在腰胸导轨46上构成导轨滑块副，腰胸推杆（45）的上端固定在胸部下基板（23）上。

4.根据权利要求1所述的一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：腰臀位移调节支撑机构（7）包括腰臀推杆（55）、第三电机座（56）、第三步进电机（57）和腰臀导轨（58），第三步进电机（57）通过第三电机座（56）竖直固定在臀部下基板（63）上，第三步进电机（57）的输出轴通过法兰螺母与腰臀推杆（55）的下端连接，腰臀推杆（55）的上端与腰部下基板（54）的底面固定连接，腰臀导轨（58）竖直滑动安装在臀部下基板（63）和腰部下基板（54）之间，第三步进电机（57）作动使得腰部仿形模块（3）整体竖直上下移动；

臀部仿形模块（4）包括臀部上基板（59）和臀部下基板（63），臀部上基板（59）和臀部下基板（63）之间通过连接支柱（22）连接，臀部上基板（59）的中央开孔用于安装控制器，臀部上基板（59）上表面的外圈安装有单层推进组件，臀部下基板（63）的中部通过臀部安装块（61）安装控制器，所有气缸组和直线推进机构（20）均与控制器连接，臀部下基板（63）上安装有两层推进组件。

5.根据权利要求1所述的一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：所述的直线推进机构（20）采用前后式直线推进机构（25）或并列式直线推进机构（38）；前后式直线推进机构（25）包括第一外壳（34）、第一底板（33）、电机（31）、位置传感器（32）和推杆（27），第一外壳（34）壳体内的底部水平安装有第一底板（33），第一底板（33）上沿直线依次水平安装有电机（31）和位置传感器（32），电机（31）的输出轴通过联轴器（30）与丝杆（29）同轴连接，丝杆（29）上套装推杆小方块（28）构成丝杠螺母副，推杆小方块（28）的底部开有用于嵌装于位置传感器（32）的凹槽，位置传感器（32）安装在丝杆（29）下方的第一底板（33）上，位置传感器（32）的上表面设有探头，探头沿位置传感器（32）的表面往返移动作为位移路径，推杆小方块（28）通过凹槽与探头嵌装连接，推杆小方块（28）在第一外壳（34）的限制下仅沿丝杆（29）水平往复运动而不绕丝杆（29）旋转运动；推杆小方块（28）与水平设置的推杆（27）固定连接，推杆（27）与推杆小方块（28）同步往复运动，第一外壳（34）在推杆（27）的上方设有水平布置的限位板（26），限位板（26）用于限制推杆（27）沿水平方向往复运动；推杆（27）的外端与分片蒙皮连接，从而控制分片蒙皮的推出或缩进；

并列式直线推进机构（38）包括第二外壳（42）、第二底板（40）、电机（31）、位置传感器（32）和推杆（27），第二外壳（42）壳体内的底部水平安装有第二底板（40），第二底板（40）上并列安装有电机（31）和位置传感器（32），电机（31）的输出轴与电机（31）的一端之间通过一对啮合齿轮传动连接，丝杆（29）上再套装推杆小方块（28），推杆小方块（28）再与水平设置的推杆（27）固定连接，其余均与前后式直线推进机构（25）相同。

6.根据权利要求2所述的一种基于分片蒙皮的形状可控人台机器人，其特征在于：第一步进电机组（16）通过第一电机座（14）安装在肩颈部基板（10）的中央，第一步进电机组（16）由两个相背布置的步进电机组成，两个相背布置的步进电机的输出轴方向相反，两个输出轴分别与同侧的肩颈部基板（10）连接，具体是：每个输出轴上螺纹套装有法兰螺母（15），法兰螺母（15）的外圈与肩颈部基板（10）固定连接，步进电机带动输出轴旋转，法兰螺母（15）带动的作用下肩部仿形模块（9）水平移动以调节肩宽。

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