CN2585676Y

CN2585676Y - 绳索玩具机器人

Info

Publication number: CN2585676Y
Application number: CN 02289555
Authority: CN
Inventors: 史长存
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2003-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-25

Abstract

绳索玩具机器人，涉及一种应用绳索绕轴、穿心传动无干扰性原理，进行末端控制的仿真玩具机器人。主要由头部、上躯体、上肢体和下体以及手控机构组成组成。操作者在机器人的后面，通过双手十个手指控制机器人的肢体完成预想动作，单个手指的运动通过绳索来控制机器人肢体的相应单独动作，多个操作手指的组合运动可以实现机器人肢体(双腿和双臂)千变万化的运动，以及其不同的速度和力量。该绳索玩具机械人的特点是能实现手脑并用，老少皆宜，不但锻炼了身体，也锻炼了大脑，与现有电动玩具机械人相比，成本低，仿真效果好，且适用人群面广。

Description

绳索玩具机器人

技术领域

本实用新型涉及一种手控机器人玩具，尤其涉及一种应用绳索绕轴、穿心传动无干扰性原理，进行末端控制的仿真玩具机器人。

背景技术

目前公知的末端可动仿真玩具多应用电动、液压、气动或齿轮杆件的方法来实现。有些玩具机器人玩法变化少，动作单一，不利于开发操作者的智力，有些电子玩具机器人，虽然动作灵活，功能较多，但成本太高，不宜推广，而且适用人群面窄(成人及老年玩具品种太少)，有些只重视外观而忽视益智的实质。

实用新型内容

本实用新型的目的和任务是提供一种绳索玩具机器人，应用绳索绕轴、穿心传动无干扰性原理，结合大脑的思维与双手十指的运动控制机器人的肢体完成预想动作以及实现其不同的速度和力量，达到手脑并用，老少皆宜，且降低成本。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种绳索玩具机器人，主要包括头部，上体和下体，所述上体包括上躯体和由大臂、小臂构成的上肢体，其特征在于：所述的上躯体包括由相互平行且连接在一起的上下两平板组成的上体框架、连结上体和下体的固定柱以及对称布置且与固定柱平行的两躯干，两躯干采用空心筒结构；所述大臂通过肩部关节B轴与躯干上部连接；小臂通过肘关节A轴与大臂连接，在躯干下部设有腰部关节C轴，在所述的关节轴上分别装有滑轮；在机器人的背后设有手控机构，该机构包括拉片、与C轴、B轴空间平行的绕绳轴、绕绳II轴以及相互平行且装有多组齿轮—齿条操作杆的I轴和III轴，并通过支架与上体框架连接；采用三根绳索控制一侧肢体的运动，其中两根固定在小臂上，另一根固定在大臂上，所述三根绳索的另一端绕过相应的关节轴上的滑轮且从上躯体中穿过，经绕绳轴与齿轮—齿条操作杆连接。

所述的上躯体中心IV轴、VI轴与装有齿轮—齿条操作杆的I轴、III轴与水平面的交点形成形状可变的四边形。所述的肘关节A轴与肩部关节B轴成一定角度。所述的两躯干可以分别绕各自的中心轴旋转，也可随上体框架一起绕固定柱轴旋转。

本实用新型的下体由大腿和小腿组成，大腿通过根部关节D轴与设置在支架上的园盘连接，小腿通过腿部关节E轴与大腿连接，在所述的D轴和E轴上分别设有园盘，采用三根绳索控制一侧下肢体的运动，控制小腿运动的绳索绕在E轴的园盘上，穿过大腿中心绕过关节D轴并经绕绳II轴与I轴或III轴连接；控制大腿运动的绳索绕在D轴的园盘上经绕绳II轴与I轴或III轴连接。

本实用新型的下体还可采用带有两个车轮的可移动结构。

本实用新型所提供的绳索玩具机器人具有以下优点及有益效果：操作者用双手十指通过控制绳索对机械人进行控制，实现手脑并用，老少皆宜，不但锻炼了身体，也锻炼了大脑，且仿真效果好(被操纵的机器人肢体能够以不同的速度、力量、方位达到人预想的姿态)、玩法变化无穷、功能多。与现有电动玩具机械人相比，成本低，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型提供的绳索玩具机器人的整体结构及操作示意图。

图2为绳索玩具机器人立体分解图。

图3为绳索玩具机器人上肢体动作原理及结构示意图。

图4为绳索玩具机器人的手控机构结构示意图。

图5为绳索玩具机器人整体结构侧面示意图。

图6为本实用新型的另一种实施例的结构示意图。

图中：1-上体框架；2-固定柱；3-上体框架；4-大腿；5-圆盘；6-圆盘；7-圆盘；8-绳索；9-绳索；10-支架；11-下端盖；12-躯干；13-拉片；14-绳索排；15-小臂圆盘；16-大臂；17-绳索排；18-上端盖；19-拉片；20-绕绳轴；22-齿条；23-轮毂；24-外壁；25-操作杆；28-绳索；29-绳索；30-绳索；31-滑轮；32-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细说明本实用新型的具体实施：

本实用新型主要包括头部，上体和下体，上体包括上躯体和由大臂、小臂构成的上肢体。所述的上躯体包括由相互平行且连接在一起的上下两平板组成的上体框架1、连接上、下体的固定柱2以及对称布置且与固定柱平行的两躯干12，两躯干采用空心筒结构，可自转，也可绕固定柱水平旋转；大臂通过肩部关节B轴与躯干上部连接；小臂通过肘关节A轴与大臂连接，在躯干下部设有腰部关节C轴；在机器人的背后设有手控机构，该机构由拉片13、与C轴、B轴空间平行的绕绳轴20、绕绳II轴以及相互平行且装有多组齿轮—齿条操作杆的I轴和III轴所组成，并通过支架10与上体框架1连接；在所述的关节A轴、B轴、C轴上分别装有滑轮31，采用三根绳索控制大臂和小臂的转动和摆动，绳索绕过相应的关节轴上的滑轮且在上躯干中穿过，并绕过与C轴、B轴空间平行的绕绳轴20与齿轮—齿条操作杆连接，所述小臂的转动和摆动由两根一端固定在小臂上其另一端与手控机构相连的绳索29、30及复位弹性部件32进行控制，大臂的运动由一端固定在大臂上其另一端与手控机构相连的绳索28进行控制。

上体和下体由水平板相隔，分别控制，中间用一垂直水平面的轴相连，但彼此的运动互不影响；上体是左右对称的，控制系统可以控制上体的整体转动、胳膊的局部转动和上下摆动、小臂的弯曲和转动(如需要可以控制头部的转动)，以上各种运动互不干扰，即可以单独运动或组合运动；下体也是左右对称的，大腿根部类似万向轴，在转盘上固定一摆动轴，控制大腿的摆动模仿踢腿动作，大腿可以随着转盘的转动而踢到不同的方位，小腿曲伸的结构原理与小臂相似。上体、下体的操作部件通过腰部传向身后的手控机构。

利用绳索在弯曲、扭转时对轴向拉力影响微小的特点，结合受力绳索绕轴传动时不产生力矩，即对刚性杆的作用只是内力而无转矩；对于绕中心旋转的刚体则使绳索穿过此中心；这样当刚体做弯曲或旋转运动时不会影响绳索轴向拉力。

图1(为结构清晰而未画绳索)为本实用新型提供的绳索玩具机器人的整体结构及操作示意图。所示机器人的上体相对下体绕同一固定柱2旋转，其动力来自手控机构中I轴、III轴的变化，I轴、III轴与IV轴、VI轴(这四个轴皆垂直于水平面)与水平面的交点形成形状可变的四边形，机器人的操作部分由手控机构完成，该机构由拉片19、绕绳轴20、绕绳II轴以及与绕绳II轴相互平行的装有多组齿轮—齿条操作杆的I轴、III轴组成，并通过支架10与上体框架1连接。机器人肢体内部力的作用原理基本与人体肌肉相同，其复杂运动由手指控制绳索拉力和双手推转拉片19来完成，同时产生的机器人运动反作用力(或力矩)则通过连接人体的支架10和机器人的下体抵消掉了。绳索张力(手指拉动绳索所产生的力)由机器人的肢体框架1、绕绳II和支架10抵消掉了。例如图3中拉开弯曲小臂的绳索29对A轴产生力矩并拉开弹簧32，小臂张开；绳索29绕过肩部关节B轴(绳索29对其不产生力矩)，同理绕过C轴在两块拉片19中间引至绕绳轴20(图4)，最后缠绕在轮毂23上，手指按动齿条22控制轮毂23的转动，即可实现小臂的曲张。小腿曲伸原理与上例相同，但绳索路线不同，如图2中拉动圆盘7的绳索9穿过大腿绕过轴D，穿过圆盘6的中心(控制大腿上下运动的绳索绕过圆盘5也穿过圆盘6的中心)，绳索9再绕过手控机构的绕绳II轴从中部进入设置在I轴上的轮毂。控制大腿侧踢的绳索8绕过圆盘6外边缘，可以使其转动，穿过支架10绕过绕绳II轴与齿轮—齿条操作杆相连。

如图2所示轴IV与轴VI对称分布于固定柱2(轴V)两侧，躯干12可以绕轴VI自转同时也可绕中心轴V转动，轴IV同理。上体框架1只可以绕中心轴V水平转动，即可以绕固定柱2转动。固定柱2与上体框架3和支架10固定一起，无相对运动。大腿通过根部关节D轴与设置在支架10上的园盘6连接，小腿通过腿部关节E轴与大腿连接，在D轴和E轴上分别设有园盘5、7，采用三根绳索控制大腿和小腿运动，控制小腿运动的绳索绕在园盘7上，从大腿中穿过绕过关节D轴，并经绕绳II轴与I轴或III轴连接；控制大腿运动的绳索9经绕绳II轴与I轴或III轴连接。大腿与圆盘6相连，绳索8可以拉动圆盘6在竖直平面内绕其中心轴旋转。圆盘5与大腿固定，使绕其绳索可以拉动大腿运动，圆盘7同理圆盘6；绳索9是两个通过圆盘6中心的并行绳索；对称分布的双腿结构对称，所以大腿4内部有相似于圆盘5、圆盘7和绳索9的结构。下端盖11、上端盖18对称分布于躯干12的上下两端，使躯干12只能绕轴VI旋转，躯干12绕轴VI的旋转是通过拉片13来实现的。腰部关节C轴与肩部关节B轴不但可以传导绳索轴向拉力，还可以各自连接拉片13与大臂16，肩部关节B轴的绳索排17穿过躯干12，再绕C轴排在两块拉片13中间(既绳索排14)到达控制系统，这样达到控制小臂运动的目的。

图3为一侧上肢体动作原理及结构示意图。通过拉动绳索30、29、28及拉片13可以实现手臂的旋转、曲直、上下、左右运动。如绳索30绕过关节A轴时，距轴心近且用小滑轮31来减少摩擦转矩，则其几乎对轴无扭矩；距轴心远(力矩大)且终端固定则对轴扭矩效果明显，如绳索29对于轴A；绳索29、30的末端连接复位弹性部件32(弹簧或橡皮筋)，该弹性部件可以使小臂恢复原来位置。

图4为手控机构示意图，I轴为手指操作的旋转中心，其旋转可以带动拉片19使躯干12绕IV轴旋转，进一步带动手臂的左右绕肩部转动。绳索28、29、30分别引至齿轮—齿条操作杆，在齿轮轴上装有轮毂23，而轮毂23的转动是由手指按动齿条实现的。齿轮轴、齿条固定在外壁24上。固定于支架10的II轴为I轴的转动中心。控制下肢的绳索8、9绕过II轴与齿轮—齿条操作杆相连，使手指的按压力变成绳索拉力，控制下肢运动。可以有若干个类似绳索8、9的缠绕方法，相应地增加轮毂23及按动齿条22。

图5所示为本玩具的侧面示意图，控制系统拉动绳索通过腰部，再通过无干扰转距传到需要控制的部位。上体框架分机器人为上下两部分，其上部绕固定于支架上的固定轴转动。在小臂的末端装有带搏击器械的万向节或手掌。握在双手中的武器通过在手腕上安装的万向节，使其可以自由挥舞。还可以在机械人的脸部及胸部(G)处安装机械或电子计数器，以便在玩具机器人互搏时记录被打击的次数(类似于拳击比赛)。操作者的双手在机器人的后面，单个手指的运动通过绳索来控制机器人肢体的相应单独动作，多个操作手指的组合运动可以实现机器人肢体(双腿和双臂)千变万化的运动。

图6所示为省略下体采用可在地面移动的车轮式结构。其上体采用如图4所示的手控机构控制上体，下体简单地安装两个车轮以便移动和支撑上体，这样不但节约了加工成本，而且使上体更加灵活、操作更加自如。

Claims

1.一种绳索玩具机器人，主要包括头部，上体和下体，所述上体包括上躯体和由大臂、小臂构成的上肢体，其特征在于：所述的上躯体包括由相互平行且连接在一起的上下两平板组成的上体框架(1)、连结上体和下体的固定柱(2)以及对称布置且与固定柱平行的两躯干(12)，两躯干采用空心筒结构；所述大臂通过肩部关节B轴与躯干上部连接；小臂通过肘关节A轴与大臂连接，在躯干下部设有腰部关节C轴，在所述的关节轴上分别装有滑轮；在机器人的背后设有手控机构，该机构包括拉片、与C轴、B轴空间平行的绕绳轴(20)、绕绳II轴以及相互平行且装有多组齿轮—齿条操作杆的I轴和III轴，并通过支架与上体框架连接；采用三根绳索控制一侧肢体的运动，其中两根固定在小臂上，另一根固定在大臂上，绳索的另一端绕过相应的关节轴上的滑轮且从上躯体中穿过，经绕绳轴(20)与齿轮一齿条操作杆连接。

2.按照权利要求1述的绳索玩具机器人，其特征在于：所述两躯干的中心IV轴和VI轴与装有齿轮—齿条操作杆的I轴、III轴与水平面的交点形成形状可变的四边形

3.按照权利要2所述的绳索玩具机器人，其特征在于：肘关节A轴与肩部关节B轴成一定角度。

4.按照权利要求1、2或3所述的绳索玩具机器人，其特征在于：所述的两躯干可绕各自的中心轴旋转，也可随上体框架绕固定柱(2)旋转。

5.按照权利要求4所述的绳索玩具机器人，其特征在于：所述的下体由大腿和小腿组成，大腿通过根部关节D轴与设置在支架(10)上的园盘(6)连接，小腿通过腿部关节E轴与大腿连接，在所述的D轴和E轴上分别设有园盘(5)、(7)，采用三根绳索控制大腿和小腿运动，控制小腿运动的绳索绕在园盘(7)上，穿过大腿中心绕过关节D轴并经绕绳II轴与I轴或III轴连接；控制大腿运动的绳索绕在园盘(5)上经绕绳II轴与I轴或III轴连接。

6.按照权利要求4所述的绳索玩具机器人，其特征在于：所述的下体采用带有两个车轮的可移动结构。

7.按照权利要求1、5或6所述的绳索玩具机器人，其特征在于：在小臂的末端装有带搏击器械的万向节或手掌。