CN220159210U - 一种人偶肩关节装置、人偶骨架与仿真人偶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及玩具与仿真人偶领域，尤其是仿真人偶领域。本实用新型提供的人偶肩关节装置，依据人体肩关节结构进行仿真设计，利用关节球与其球体上的凹陷或沟槽、关节套筒的弧面与其曲线边沿以及牵拉索、拉簧，实现类似肩部关节形态、连接结构与运转方式的三维度仿真；使不超出限定范围的人偶上肢形态，无需分解为多个流程与步骤，可便利的进行相关调整与摆布，提高了相关人偶产品的易用性以及肩部外观动态塑形的仿真度。同时，本实用新型提供的人偶肩关节装置结构简单，部件数量较现有产品大幅减少且易于加工制作，并解决了现有产品因磨损或紧固件松动而导致的关节失效问题，其结构强度能够满足人偶肩部关节应用的需要。

Description

一种人偶肩关节装置、人偶骨架与仿真人偶

技术领域

本实用新型涉及玩具与仿真人偶领域，尤其是仿真人偶领域。

背景技术

随着3D动画影视与游戏产业的发展，以及元宇宙概念的推进与演化，与之对应的各类虚拟角色小型与等身人偶产品也越来越普及。而目前的相关产品大多为硬质材料浇注或3D打印制作的小型硬质人偶，已经不能满足用户对相关产品的形态、动态与质感高仿真度的要求。现有部分采用热塑体TPE或硅胶材料制作的人偶产品虽然外形仿真度较高，但由于初始结构设计与制作工艺的原因，存在着内部骨架结构设计不合理、肢体动态失真、重量沉重、涂妆一致性差、表皮易裂且无法长时站立展示与储置等问题。因此，一种重量轻，肌体、骨架与关节结构仿真度高、灵活性好，且易于日常使用与维护的仿真人偶产品，作为相关作品与元空间的高端衍生产品，进行同期的市场拓展宣传与销售增收，就成为相关行业的一种现实需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种关节结构、运转过程与范围都具有一定仿真度的人偶肩关节装置。

现有人偶产品骨架的肩部关节，大多采用组合万向节式或臼式球形关节进行制作，由于上述关节结构缺少实现肱骨轴向旋转维度的运动结构，因此无法有效实现对人偶进行肘关节的内翻与外翻等动作模拟；且其运动方式受结构设计的限制，必须分步进行操作，例如大臂由下垂到身前侧向上举，必须分解为二个以上的多个步骤或动作才能得以实现，否则极易导致人偶的肩部关节结构损坏，而且随着使用中的磨损与连接的松动易导致关节定位功能的失效。同时，采用万向节式或臼式球形关节的产品，受节间组合与球臼大小和球柄连杆长短的限制，会导致人偶肩部运动形态的失真。因此需要一种与人体肩部关节结构具有较高仿真度的三维度肩部关节装置，用以解决现有产品存在的问题。

本实用新型提出的技术方案如下：

1.一种人偶肩关节装置，其特征在于，包括：关节球(1)、关节套筒(2)、牵拉索(3)、拉簧(4)，

所述关节球(1)球体为实心或空心，具有容纳所述牵拉索(3)沿所述关节球(1)球体中心点为基点进行扭转和/或摆动并限制所述牵拉索(3)摆动范围的凹陷或沟槽；

所述关节套筒(2)与所述关节球(1)的接触面，具有与所述关节球(1)球面贴合的弧面，该弧面在位于所述关节套筒(2)的轴心或非轴心处具有至少一个与另一侧贯穿的通孔，弧面的边沿形状为非平面曲线，用于限制所述关节球(1)球柄摆臂端的运转范围；

所述牵拉索(3)一端连接固定在所述关节球(1)球体的中心点，一端穿过所述关节套筒(2)弧面处的通孔连接所述拉簧(4)；

所述拉簧(4)位于所述关节套筒(2)或连接管(5)内。

2.进一步的，所述关节套筒(2)外观形状可为多种。

3.进一步的，所述关节球(1)和/或所述关节套筒(2)弧面的表面具有耐磨防滑涂层，或所述关节球(1)与所述关节套筒(2)至少其中之一为防滑材料制作。

4.进一步的，所述的人偶肩关节装置还包括：还包括定位销一(6)、定位销二(7)，所述定位销一(6)与定位销二(7)用于所述连接管(5)在所述关节套筒(2)内的定位与所述拉簧(4)的定位及拉力大小的调整。

5.进一步的，所述关节球(1)与所述关节套筒(2)外部包覆具有弹性的橡胶套管和/或棉纱，防止异物进入所述关节球(1)的凹陷或沟槽。

本实用新型还提出了以下技术方案：

一种人偶骨架，其特征在于：所述人偶骨架的关节结构包括本节1至5中任一项所述的人偶肩关节装置。

一种仿真人偶，其特征在于：所述仿真人偶内置骨架关节包括本节1至5中任一项所述的人偶肩关节装置；所述仿真人偶包含头部躯干与四肢或仅包含颈部以下躯干与四肢的部分。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的人偶肩关节装置，依据人体肩关节结构进行仿真设计，利用关节球与其球体上的凹陷或沟槽、关节套筒的弧面与其曲线边沿以及牵拉索、拉簧，实现类似肩部关节形态、连接结构与运转方式的三维度仿真；使不超出限定范围的人偶上肢形态，无需分解为多个流程与步骤，可便利的进行相关调整与摆布，提高了相关人偶产品的易用性以及肩部外观动态塑形的仿真度。同时，本实用新型提供的人偶肩关节装置结构简单，部件数量较现有产品大幅减少且易于加工制作，并解决了现有产品因磨损或紧固件松动而导致的关节失效问题，其结构强度能够满足人偶肩部关节应用的需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型人偶肩关节装置顶视剖面与正视透视结构示意图；

图中：1.关节球，2.关节套筒，3.牵拉索，4.拉簧，5.连接管，6.定位销一，7.定位销二。

图2为本实用新型人偶肩关节装置变形应用的顶正视剖面与正视透视结构示意图；

图3为本实用新型人偶肩关节装置运转范围示意图；

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图和具体实施方式，对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细清楚、完整地描述。

本实用新型的目的在于提出一种关节结构、运转过程与范围都具有一定仿真度的人偶肩关节装置。

下面结合附图对本实用新型进行说明。

【实施例1】

如图1所示本实用新型人偶肩关节装置由1.关节球，2.关节套筒，3.牵拉索，4.拉簧，5.连接管，6.定位销一，7.定位销二等部件组成。

1.关节球：所述关节球(1)球体为实心或空心，具有容纳所述牵拉索(3)沿所述关节球(1)球体中心点为基点进行旋转和/或摆动并限制所述牵拉索(3)摆动范围的凹陷或沟槽；所述关节球(1)球体表面具有一定粗糙度或表面具有耐磨防滑涂层，球柄摆臂配合所述关节套筒(2)接触弧面边沿的曲线形状，限定所述关节球(1)球柄摆臂的可动范围，使其能够在有效地模拟肩关节的运动状态的同时，防止超出正常体态的形态出现；所述关节球(1)球体下部的球柄摆臂下端用于安装套管连接人偶肘部关节。

由于所述关节球(1)与所述关节套筒(2)采用半开放的球面接触，其结构与人体肩部关节的连接方式近似，因此可模拟肱骨的三维度动态，且运转方式也与人体肩部关节的运动行为一致无需进行分解。

所述关节球(1)可使用满足强度要求的常规可加工金属和/或非金属进行加工制作，例如为减轻结构重量可使用硬木、强化木与铝合金等进行组合制作。

2.关节套筒：所述关节套筒(2)一端连接所述关节球(1)，一端用于与人偶主干骨架相连，其内部可安装所述牵拉索(3)与所述拉簧(4)；所述关节套筒(2)与所述关节球(1)的接触面，具有与所述关节球(1)球面贴合的弧面，该弧面在位于所述关节套筒(2)的轴心或非轴心处具有至少一个与另一侧贯穿的通孔，通孔可位于所述关节套筒(2)轴心处，或位于轴心的后侧，用以调节与隐藏所述关节球(1)表面的凹陷或沟槽，在所述关节球(1)运转时不会外漏，附图所示轴心处的通孔仅为便于示意与理解其结构与功能，不能限制该通孔只能位于轴心处；弧面的边沿形状为非平面曲线，用于限制所述关节球(1)球柄摆臂端的运转范围；弧面表面可喷涂耐磨防滑涂层，或所述关节球(1)与所述关节套筒(2)至少其中之一为防滑材料制作，增加弧面与所述关节球(1)间的摩擦力，增加关节的承重能力防止打滑问题出现，为了适应所需的应用环境与结构强度需求，如图2、图3所示，所述关节套筒(2)外观形状可为多种，且为便于弧面的加工所述关节套筒(2)可切分为二个或以上的部件进行组合制作；所述关节套筒(2)可使用满足强度要求的常规可加工金属和/或非金属进行加工制作，例如为减轻结构重量可使用强化木与铝合金进行组合制作。

为防止异物进入所述关节球(1)的凹陷或沟槽阻碍关节的运转，所述关节球(1)与所述关节套筒(2)外部可捆扎包覆具有弹性的橡胶套管和/或棉纱，用以模拟肩部关节的筋膜组织进行防护；同时也可限制所述关节球(1)球柄摆臂轴向的过度扭转，并有利于骨架关节外部的其他弹性体制作材料更好的与骨架关节结合。

如图3所示，所述关节套筒(2)与所述关节球(1)接触贴合的弧面，其弧面边沿的形状为根据限位需求而设计的非平面曲线，用于所述关节球(1)球柄摆臂运转范围的限制，使之与实际人体肩部骨骼的运转范围基本一致。

3.牵拉索：所述牵拉索(3)一端连接固定在所述关节球(1)球体的中心点，一端穿过所述关节套筒(2)弧面处的通孔连接所述拉簧(4)；所述牵拉索(3)可由高强度纤维和/或金属丝编织制作，因此所述牵拉索(3)具有一定的柔韧性，可沿所述关节球(1)球体中心点进轴向扭转和/或摆动；所述牵拉索(3)在连接所述拉簧(4)与所述关节球(1)后，当所述关节球(1)进行运转时，可在所述关节球(1)表面的凹陷或沟槽内以所述关节球(1)球体中心点为基点，进行扭转和/或摆动，而不会改变所述拉簧(4)拉力的大小，使所述关节球(1)与所述关节套筒(2)接触的弧面间，始终保持受力方向紧密贴合状态；结构强度方面所述牵拉索(3)由高强度纤维和/或金属丝编织制作，其所能承受的抗拉性能要求不小于30公斤，因此，能够满足实际应用时的强度需求。

4.拉簧：所述拉簧(4)一端利用所述定位销二(7)固定在所述连接管(5)或所述关节套筒(2)中，一端连接所述牵拉索(3)；所述拉簧(4)可由钢制拉簧或具有伸缩性的橡胶材料制作，利用所述拉簧(4)通过所述牵拉索(3)使所述关节球(1)与所述关节套筒(2)的接触弧面间产生压力与摩擦力，并防止所述关节球(1)自所述关节套筒(2)半开放的弧面内脱落。所述拉簧(4)要求能够提供足够的拉力，使所述关节球(1)所带动的人偶大小臂在不大于2kg的负重下，仍能够实现任意不超限位置与姿态的悬停；对关节松紧度有特殊要求的，可通过更换所述拉簧(4)型号或对所述定位销一(6)调整进行拉力大小的调节。

所述拉簧(4)与所述牵拉索(3)可以融合制作为一体，例如使用钢制拉簧与钢丝绳组合时，可在其连接处焊接使之成为一体；对于对耐用性与可靠性要求不高的产品，所述拉簧(4)与所述牵拉索(3)也可使用具有弹性与柔性的材料制作为一体，起到所述拉簧(4)与所述牵拉索(3)组合所起的作用。但因同时具有弹性与柔性的材料多为橡胶类材料，其抗老化、抗形变与耐久性较差，因此仅适用于低端或临时性产品的应用。

5.连接管：所述连接管(5)用于所述关节套筒(2)与人偶主干骨架相连，其内部可用于安置所述拉簧(4)。

6.定位销一：所述定位销一(6)用于所述连接管(5)与所述关节套筒(2)间的连接与固定，并起到调整所述拉簧(4)拉力大小的作用。

7.定位销二：所述定位销二(7)用于所述拉簧(4)在所述连接管(5)内的定位。

综上所述，本实用新型人偶肩关节装置，依据人体的肩关节骨骼结构与运动特性进行设计制作，可较完整地从关节结构、运转过程与范围模拟关节的三维度运动形态，并且结构简单耐用，操作便利，解决了现有产品因接触面磨损或紧固件松动而导致的关节失效的问题；任何不超出限定范围的上肢动作，可便利的进行相关调整与摆布，无需分解为多个流程与步骤，提高了相关人偶产品的易用性，以及肩部外观动态塑形的仿真度。

本实用新型还提供了一种人偶骨架，所述人偶骨架的关节结构包括上述实施例中任一项所述的人偶肩关节装置。

本实用新型还提供了一种仿真人偶，所述仿真人偶内置骨架关节包括上述实施例中任一项所述的人偶肩关节装置；所述仿真人偶包含头部躯干与四肢或仅包含颈部以下躯干与四肢的部分。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，显然，所提供的实施例仅为本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。

基于本实用新型中的实施例与此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想与获得到的本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种人偶肩关节装置，其特征在于，包括：关节球(1)、关节套筒(2)、牵拉索(3)、拉簧(4)，

所述关节球(1)球体为实心或空心，具有容纳所述牵拉索(3)沿所述关节球(1)球体中心点为基点进行扭转和/或摆动并限制所述牵拉索(3)摆动范围的凹陷或沟槽；

所述关节套筒(2)与所述关节球(1)的接触面，具有与所述关节球(1)球面贴合的弧面，该弧面在位于所述关节套筒(2)的轴心或非轴心处具有至少一个与另一侧贯穿的通孔，弧面的边沿形状为非平面曲线，用于限制所述关节球(1)球柄摆臂端的运转范围；

所述牵拉索(3)一端连接固定在所述关节球(1)球体的中心点，一端穿过所述关节套筒(2)弧面处的通孔连接所述拉簧(4)；

所述拉簧(4)位于所述关节套筒(2)或连接管(5)内。

2.根据权利要求1所述的人偶肩关节装置，其特征在于：所述关节套筒(2)外观形状可为多种。

3.根据权利要求1所述的人偶肩关节装置，其特征在于：所述关节球(1)和/或所述关节套筒(2)弧面的表面具有耐磨防滑涂层，或所述关节球(1)与所述关节套筒(2)至少其中之一为防滑材料制作。

4.根据权利要求1所述的人偶肩关节装置，其特征在于：还包括定位销一(6)、定位销二(7)，所述定位销一(6)与定位销二(7)用于所述连接管(5)在所述关节套筒(2)内的定位与所述拉簧(4)的定位及拉力大小的调整。

5.根据权利要求1所述的人偶肩关节装置，其特征在于：所述关节球(1)与所述关节套筒(2)外部包覆具有弹性的橡胶套管和/或棉纱，防止异物进入所述关节球(1)的凹陷或沟槽。

6.一种人偶骨架，其特征在于：所述人偶骨架的关节结构包括权利要求1至5中任一项所述的人偶肩关节装置。

7.一种仿真人偶，其特征在于：所述仿真人偶内置骨架关节包括权利要求1至5中任一项所述的人偶肩关节装置；所述仿真人偶包含头部躯干与四肢或仅包含颈部以下躯干与四肢的部分。