CN218536180U - 一种构筑物 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种构筑物，该构筑物包括支座及安装在所述支座上的罩体，所述罩体内壁的顶部设有一个向下延伸的支柱，所述支柱的下端面为半球面，所述半球面支撑在所述支座的上端的凹槽内；所述罩体的内壁上设有多个驱动装置，所述驱动装置上均安装有一个伸缩臂，所述伸缩臂的伸缩端与所述支座的侧壁连接，且所述支座的侧壁与罩体的内壁之间存在所述伸缩臂活动空间。本实用新型采用的平衡结构可以自动达到平衡稳定状态，在承受重压的情况下具有很好的活动自由度和灵活性，能够使用低功率的驱动器精确驱动重型可动部件，由于罩体的惯性大，运动时比较平滑。

Description

一种构筑物

技术领域

本实用新型属于构筑物技术领域，尤其涉及一种构筑物。

背景技术

游乐场中的大型景观雕塑等构筑物一般是不能活动的，这类型的构筑物并不能给予小朋友或游客以娱乐的趣味性，更不能与游客进行互动。而现有的机器人等设备，虽然可以做到与游客的互动，但一般都是小型装置，并且只能在室内使用。用混凝土制作的室外大型可活动构筑物具有更佳的视觉冲击力及趣味性，但是对于这种大型构筑物在活动过程中既需要保持动作连贯又要确保其始终平衡稳定，避免意外发生，是目前亟待解决的一大难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种既能活动又能保持平衡的构筑物。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种构筑物，该构筑物包括支座及安装在所述支座上的罩体，所述罩体内壁的顶部设有一个向下延伸的支柱，所述支柱的下端面为半球面，所述半球面支撑在所述支座的上端的凹槽内；

所述罩体的内壁上设有多个驱动装置，所述驱动装置上均安装有一个伸缩臂，所述伸缩臂的伸缩端与所述支座的侧壁连接，且所述支座的侧壁与罩体的内壁之间存在所述伸缩臂活动空间。

由此，本实用新型通过一个向下延伸的支柱支撑在支座上，将整个罩体的重量通过支柱底端传到支座上，通过伸缩臂控制罩体活动，多个伸缩臂相互配合可以有效提升罩体的平衡性，防止罩体在活动过程中发生脱落，避免意外发生。

进一步，所述罩体的内壁上周向设有多个配重块，当罩体采用不规则形状时，配重块可以更好的分配罩体的重心，使重心保持在支柱底端处。

进一步，所述罩体的内壁上周向设有成对滑轨，所述滑轨位于驱动装置的下方，每个所述滑轨上设有至少一个配重块，所述配重块可在滑轨上移动；或者

所述罩体的内壁上周向设有成对导向杆，所述导向杆位于驱动装置的下方，每个所述导向杆上可悬挂至少一个配重块，所述配重块可在导向杆上移动。通过设置滑轨可以使罩体在活动过程中对罩体重心进行实时调整，促进罩体的平衡性。

再进一步，所述罩体的内壁上对称设有四个驱动装置，每组对称设置的驱动装置的连线相互垂直。

再进一步，所述伸缩臂向下倾斜设置，且所述伸缩臂相对于水平面夹角为25°～50°，所述伸缩臂相对于水平面夹角优选为30°。

更进一步，所述支座的上部设有旋转套筒，所述支座的内部设有驱动电机，所述驱动电机驱动所述旋转套筒旋转，所述伸缩臂的伸缩端与所述旋转套筒连接，使罩体可以随旋转套筒旋转。

更进一步，所述支座上还设有一个控制器，所述驱动装置和驱动电机与所述控制器电连接。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的构筑物采用的平衡结构可以自动达到平衡稳定状态，在承受重压的情况下具有很好的活动自由度和灵活性，能够使用低功率的驱动器精确驱动重型可动部件，由于罩体的惯性大，运动时比较平滑。在使用过程中既能减少动作的顿挫感，又能达到与建筑体量机器人形象相配的敏捷程度。

2、本实用新型提供的构筑物可采用混凝土或重型钢结构，采用混凝土时耐候抗风雪，坚固耐久，采用重型钢结构时耐候性较混凝土低，但是尺寸可以做得更大。两者均可安装于室外长期使用。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的构筑物结构示意图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型第一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例的结构示意图。

图中标记说明：1、支座；2、罩体；3、支柱；4、半球面；5、凹槽；6、驱动装置； 7、伸缩臂；8、旋转套筒；9、配重块；10、滑轨；11、驱动电机；21、声音采集设备； 22、摄像头；23、音响。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本实施例的一种构筑物，包括支座1及安装在所述支座1上的罩体2，所述罩体2内壁的顶部设有一个向下延伸的支柱3，所述支柱3的下端面为半球面 4，所述半球面4支撑在所述支座1的上端的凹槽5内。

所述罩体2的内壁上对称设有多个驱动装置6。具体地，所述罩体2的内壁上对称设有四个驱动装置6，每组对称设置的驱动装置6的连线相互垂直。所述驱动装置6上均安装有一个伸缩臂7，所述伸缩臂7向下倾斜设置，且所述伸缩臂7相对于水平面夹角为25 °～50°。优选地，所述伸缩臂7相对于水平面夹角为30°。所述支座1的上部设有旋转套筒8，所述支座1的内部设有驱动电机11，所述驱动电机11驱动所述旋转套筒8旋转，所述伸缩臂7的伸缩端与所述旋转套筒8连接，且所述支座1的侧壁与罩体2的内壁之间存在所述伸缩臂7活动空间。所述支座1上还设有一个控制器，所述驱动装置6和驱动电机11与所述控制器电连接。

所述罩体2的内壁上周向设有一组成对滑轨10，所述滑轨10位于驱动装置6的下方，每个所述滑轨10上设有一个配重块9，所述配重块9可在滑轨10上移动。

本实施例所述的构筑物可用于室外大体量的构筑物工程。这种活动构造包括在上的所述罩体2，和在下用于固定的支座1。这种构造使沉重的罩体2稳定置于支座1上时，具有很好的活动自由度和灵活性，以至于罩体2可以被较小的驱动器驱动，并由计算机控制。应用本实施例所述的构筑物和控制方法的智能构筑物的效果如同一种大型机器人，比如复活节岛上的巨人石像的头部可以自由转动，并看向游人，或者乐山大佛可以面朝脚下的游船，看向游人的镜头。下面以这种形似大型机器人的智能构筑物的“头”“身”连接作为活动构造应用例进行说明。

本实施例所述构筑物主要使用钢筋混凝土材料制造，也可以混合使用型钢与混凝土，这里主要以混凝土材料为例进行阐述。罩体2可以理解为机器人的“头”，支座1为机器人的“身”。罩体2置于支座1的顶部，是可以活动的，支座1是固定的。罩体2在支座 1上的支点仅有一个，不锈钢制造，位于罩体2的内部，支点的水平高程高于罩体2的底部，预埋入罩体2的混凝土中。这意味着，罩体2内部形成的空腔实际上罩住了支座1 的一部分。如图2所示，通过对罩体2内部重量分布设计，使罩体2的下部比上部重，在稳定状态下整体重心与支点在同一垂直线上，且低于与支点，从而使罩体2能够稳定地安放在支座1上，同时以支点为原点的xyz三轴转动的自由度，即“头”可以作俯仰，旋转和偏转的动作，并且在活动范围除稳定状态的任意位置都有自动回到稳定状态位置的趋势。罩体2内部重量分布设计按下列步骤进行。

步骤一、确定罩体2支点位置，支点位置主要考虑罩体2运动幅度，如图3至图5 所示，本实施例所述构筑物的罩体2是类似头的形态，支点位置就设在接近正常人头与颈的连接处。这样能使罩体2运动幅度与人头部运动幅度近似，比较自然生动。

步骤二、将罩体2设计为一个薄壳壳体。理想情况下，使用工程软件辅助设计，通过控制壳体厚度，使壳体重心位置在支点的垂线上，支点以下。这样的壳体厚度通常不是均匀的，而受生产工艺限制，壳体一般要做成均匀的，这就导致重心位置不能满足理想位置要求，壳体自重对于支点有一个力矩，可使用工程软件计算出这个力矩待处理。

步骤三、布置罩体2内结构和运动部件。部件将安装与壳体内并于壳体连接为一体，对于需要检修更换的部件，采用可拆卸的连接。每个部件的重力对于支点都有一个力矩，通过在工程软件中计算模拟，合理布置部件，保证所有部件以及壳体所受的重力对于支点的力矩之和为0，即罩体2重心在支点的垂线上，罩体2达到力学平衡。同时，计算包括壳体在内所有部件的重量，布置部件使占一半以上重量的部件在支点水平面以下，可确保罩体2整体重心在支点以下，罩体2达到稳定状态。当必要的结构和运动部件数量不足以满足平衡和稳定性要求时，可设置专门用于平衡的固定配重通过永久性连接的方式安装于壳体上。

步骤四、为了防止由于实际生产过程中的误差导致重心与设计的重心位置偏差，在罩体2下部设置了一对平行于y轴的可移动配重，在罩体2安装于支座后，根据罩体2 平衡情况增减配重量，调整配重位置，使重心位置满足设计要求。可移动配重的另一个作用是在维护检修拆卸某些部件时，可以增减配重保持整体平衡。支座与支点向接触部位是下凹的，注入润滑油形成润滑油池，润滑的同时防止意外情况导致罩体2滑脱支座。

本实施例构筑物的建造方法包括如下步骤：

步骤一、建造支座1，并在所述支座1的顶部安装金属凹槽5；

步骤二、在所述罩体2上安装驱动装置6，在所述驱动装置6上安装伸缩臂7，在所述支柱3的下端安装金属半球面4。

步骤三、将罩体2起吊安装在所述支座1上，将支柱3的半球面4支撑在凹槽5内，并在罩体2底部设置支架进行支撑。

步骤四、将伸缩臂7的伸缩端与支座1侧壁上的铰接点进行铰接。

步骤五、撤去罩体2底部的支架。

步骤六、所述驱动装置6控制伸缩臂7伸缩使罩体2活动。

具体地，如图1和图2所示，在步骤六中，所述伸缩臂7的伸缩量通过如下公式确定：

式中，Δi是伸缩臂7的伸缩量；

a是驱动装置6的中心点到支柱3底端支撑点的连线s的长度；

t是支座1侧壁上的铰接点与支柱3底端支撑点的连线k的长度；

α是线s和线k之间的夹角；

θ是罩体2的俯仰角度。

对称设置的两个所述伸缩臂一个伸长，那么对应的伸缩臂就需要缩短，相对应的伸缩臂的伸缩量通过如下公式确定：

式中，Δm是伸缩臂7相对的伸缩臂的伸缩量；

b是驱动装置6的中心点到支柱3底端支撑点的连线s的长度；

t是支座1侧壁上的铰接点与支柱3底端支撑点的连线k的长度；

β是线s和线k之间的夹角；

θ是罩体2的俯仰角度。

所述伸缩量为正即所述伸缩臂7伸长，为负即所述伸缩臂7缩短。

如图2所示，本实施例所述构筑物靠两对驱动装置6和一个驱动电机11驱动。所述驱动装置6为液压驱动器，以罩体2内的支点为远点，罩体2的前侧为x轴，罩体2的顶部方向为z轴建立空间坐标系，A组的一对液压驱动器(A1，A2)中心连线在xz平面上，位于x轴正下方。液压驱动器的罩体2部分安装在罩体2内部平行于y轴的金属轴上，可以绕轴旋转。安装在液压驱动器上的伸缩臂7末端通过铰接的方式与支座1上的金属环相连。A组液压驱动器用于控制罩体2做前后俯仰动作。驱动装置6通过各自驱动臂的伸缩控制俯仰角度θ，驱动臂伸缩量通过计算机控制。

类似的，B组液压驱动器中心连线在yz平面上，位于y轴正下方，安装原理与A组一样，用于控制罩体2做左右摇晃动作。支座上的旋转套筒8由驱动电机11控制，以z 轴为轴进行旋转，通过A、B两组驱动器的伸缩臂7带动罩体2绕z轴旋转。所有驱动器通过控制程序协调同步工作，能驱动罩体2以任意路径转动到在运动范围内的任意角度。在本实例中，xz截面尺寸如图，A组液压驱动器驱动臂伸缩量控制公式如下：

式中，Δi是A1伸缩臂的伸缩量；

Δm是A2伸缩臂的伸缩量；

单位：mm；

罩体2的俯仰角θ为±12°。

如2和图5所示，作为本实用新型的第二实施例在罩体左右两侧设有声音采集设备21，前侧设有摄像头22和音响23，并且通过无线网络与云端服务器相连。这些硬件和软件协同工作，类似于生物的反射弧可以使本实施例的构筑物对外界刺激作出较为复杂和自然的反应。比如：1、类似于人耳定位声源的原理，当构筑物接收到声音时，通过装载的软件系统，根据两侧声音采集设备21的时间差和强度差等信号差异，计算出生源的大致位置和方向，构筑物的旋转套筒8启动，使罩体2发生旋转，罩体2前侧朝向声源方向。 2、构筑物可以通过云端服务器的人工智能，对音乐作出反应，如有节奏地晃动罩体。3、构筑物可以识别人的面部，使罩体前侧朝向特定个人。并且可以通过采用智能语音助手，使之与人语音简单交流。4、在有突发事件时，能够接收来自于云端的警告指令，通过音响23发出警报，指明避险方向。

本实用新型所提供的构筑物有自动回到平衡稳定状态的趋势，安全可靠。所用的材料和驱动器价低易得，性能稳定，容易维护，可以计算机控制。生产工艺简单，安装容易，适合批量生产。构筑物连接点只有一个，结构简单，因此可靠性很高，不易损坏。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种构筑物，包括支座(1)及安装在所述支座(1)上的罩体(2)，其特征在于，所述罩体(2)内壁的顶部设有一个向下延伸的支柱(3)，所述支柱(3)的下端面为半球面(4)，所述半球面(4)支撑在所述支座(1)的上端的凹槽(5)内；

所述罩体(2)的内壁上设有多个驱动装置(6)，所述驱动装置(6)上均安装有一个伸缩臂(7)，所述伸缩臂(7)的伸缩端与所述支座(1)的侧壁连接，且所述支座(1)的侧壁与罩体(2)的内壁之间存在所述伸缩臂(7)活动空间。

2.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述罩体(2)的内壁上周向设有多个配重块(9)。

3.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述罩体(2)的内壁上周向设有成对滑轨(10)，所述滑轨(10)位于驱动装置(6)的下方，每个所述滑轨(10)上设有至少一个配重块(9)，所述配重块(9)可在滑轨(10)上移动。

4.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述罩体(2)的内壁上周向设有成对导向杆，所述导向杆位于驱动装置(6)的下方，每个所述导向杆上可悬挂至少一个配重块(9)，所述配重块(9)可在导向杆上移动。

5.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述罩体(2)的内壁上对称设有四个驱动装置(6)，每组对称设置的驱动装置(6)的连线相互垂直。

6.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述伸缩臂(7)向下倾斜设置，且所述伸缩臂(7)相对于水平面夹角为25°～50°。

7.根据权利要求1所述的构筑物，其特征在于，所述支座(1)的上部设有旋转套筒(8)，所述支座(1)的内部设有驱动电机(11)，所述驱动电机(11)驱动所述旋转套筒(8)旋转，所述伸缩臂(7)的伸缩端与所述旋转套筒(8)连接。

8.根据权利要求7所述的构筑物，其特征在于，所述支座(1)上还设有一个控制器，所述驱动装置(6)和驱动电机(11)与所述控制器电连接。

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