專利名稱：仿生機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于仿生機(jī)器人，特別是仿蟹機(jī)器人。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利95234111. 5號(hào)公開(kāi)了 “一種仿生動(dòng)物裝置”，是由“仿四足動(dòng)物的驅(qū)殼” 和驅(qū)殼內(nèi)的齒輪傳動(dòng)的機(jī)械裝置構(gòu)成的。中國(guó)專利200420039563. 3公開(kāi)了一種“機(jī)械行走裝置”，屬于“健身游樂(lè)器材”。中國(guó)專利CN86107799A公開(kāi)了一種“玩具馬”。它采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是“雙向棘鏈傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)”。機(jī)器人設(shè)計(jì)原理與實(shí)例/靳桂芳編著_北京化學(xué)工業(yè)出版社，2005年3月出版的 專業(yè)書(shū)中介紹了兩足和四足玩具的機(jī)械裝置。上述機(jī)械裝置僅適用驅(qū)動(dòng)兩足或四足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，不適用超過(guò)四足的仿生動(dòng) 物的驅(qū)動(dòng)，特別是6足、8足“橫行”動(dòng)物玩具的驅(qū)動(dòng)。在仿生機(jī)器人的種類里，還沒(méi)有可以左右行走——橫行的，并且可以自載、載人的 玩具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供可以左右行走的仿生機(jī)器人，特別是具有仿蟹外殼的仿蟹機(jī)器人?？梢詸M行的多足動(dòng)物，除了螃蟹以外，還有蟋蟀(6足)、螽斯(6足)、蟈蟈(6足)、 蜘蛛(8足)、蝎子(胸足4對(duì))等等。這類動(dòng)物，在一般情況下是前行的。絕大多數(shù)種類的螃蟹都是橫行的，具體的說(shuō)，本發(fā)明提供不同驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的同一基 本構(gòu)思的兩類機(jī)器人一可以自載、載人的機(jī)器人和用于觀賞的機(jī)器人。更具體的說(shuō)，本發(fā)明提供人力直接驅(qū)動(dòng)和/或安裝有蓄電池、電動(dòng)機(jī)及電控裝置 的可以左右行走的機(jī)器人、以及安裝有發(fā)條機(jī)構(gòu)和/或蓄電池、電動(dòng)機(jī)、電控裝置的用于觀 賞的小型機(jī)器人。其共同的特點(diǎn)是在機(jī)器人的機(jī)架上裝有肢體可以左右驅(qū)動(dòng)的仿多足動(dòng)物 形狀的外殼，或者說(shuō)，在仿多足動(dòng)物形狀的外殼里，裝有可以驅(qū)動(dòng)的玩具運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置和 /或電動(dòng)裝置，以及發(fā)條彈簧裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在機(jī)架上裝一可以旋轉(zhuǎn)的曲軸。曲軸由主軸、曲柄和偏 軸組成。如果機(jī)架上安裝的是仿6足動(dòng)物的外殼，那么曲軸可以有3個(gè)或6個(gè)偏軸，每個(gè)偏 軸可以與2個(gè)或1個(gè)肢節(jié)動(dòng)連。如果機(jī)架上安裝的是仿8足動(dòng)物的外殼，那么曲軸可以有4個(gè)或8個(gè)偏軸。更多 足，可以類推。人力驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，可以用曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)偏軸旋轉(zhuǎn)。電力或發(fā)條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 曲軸旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)件直接裝在主軸上。旋轉(zhuǎn)的曲軸帶動(dòng)偏軸旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的偏軸帶動(dòng)肢體的一個(gè) 肢節(jié)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？梢宰笥倚凶叩呐佬袆?dòng)物的一個(gè)肢體的多個(gè)肢節(jié)中，必須有兩個(gè)肢節(jié)成“V”字形，而足端則必須做與殼體“遠(yuǎn)-近”的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)條件是仿真的需要。如果 利用足端的運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)架的運(yùn)動(dòng)，那么足端還應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虼笮〉恼龎毫ΑＨ绻愣嗽谕鶑?fù)運(yùn)動(dòng)中始終與地面接觸，則足端應(yīng)該裝有輪子；如果此輪用作驅(qū) 動(dòng)，那么此輪應(yīng)加裝內(nèi)摩擦或者外摩擦式單向輪機(jī)構(gòu)；如果機(jī)架可以左右雙向運(yùn)動(dòng)，那么應(yīng) 加裝雙向可控單向輪機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品稱之為輪式仿生機(jī)器人。如果足端在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，只有半周與地面接觸，而另半周足端抬起，則產(chǎn)品稱之為 行走式仿生機(jī)器人，此時(shí)肢體為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，足端的運(yùn)動(dòng)軌跡為橫的“D”字形，如果進(jìn)一 步仿真，則可以加裝擺桿和杠桿，從而組成曲柄搖桿、擺桿、杠桿的組合連桿機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是增加了玩具領(lǐng)域的新種類，對(duì)于自載式人力驅(qū)動(dòng)的仿生機(jī)器 人，可以增加鍛煉身體的趣味性。



下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是仿生機(jī)器人——仿多足爬行動(dòng)物——仿蟹自載機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。圖2是具有驅(qū)動(dòng)力的輪式仿生機(jī)器人的肢節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。圖3是步行式仿生機(jī)器人肢節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。圖4是電動(dòng)和/或發(fā)條驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖。圖中1、鞍座；2、鞍座立桿；3、右踏板；4、踏板立桿；5、上橫桿；6、下橫桿；7、節(jié)關(guān) 節(jié)；8、彈簧；9、鋼絞線；10、第1肢；11、肢關(guān)節(jié)；12、第2肢；13、爪輪；14、滑輪；15、第3肢； 16、第4肢；17、機(jī)架；18、仿蟹外形殼體；19、仿蟹螯；20、軸套；21、第1節(jié)；22、第2節(jié)；23、 仿蟹肢節(jié)殼；24、第5肢第3節(jié)；25、第6肢；26、第7肢；27、第8肢；28、左踏板；29、左踏板 立桿；30、支架；31、立架；32、連桿；33、曲柄；34、主軸；35、偏軸；36、定位架；37、壓簧；38、 支點(diǎn)軸；39、搖桿；40、套筒；41、足節(jié)；42、發(fā)條；43、電機(jī)；44、小鏈輪(小皮帶輪)；45、鏈條 (皮帶)；46、大鏈輪(大皮帶輪)。
具體實(shí)施例方式在圖1中，機(jī)架(17)上裝有仿蟹形殼體(18)；與仿蟹殼體(18)相連的仿蟹肢節(jié) 可以左右驅(qū)動(dòng)。坐在鞍座(1)上的騎乘者踏動(dòng)左踏板(29)和右踏板(3)時(shí)，連桿(32)就會(huì)上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)偏軸(35)旋轉(zhuǎn)。偏軸(35)上裝有軸套(20)，其上固連有鋼絞線(9)，通過(guò) 安裝在第2節(jié)(22)上的滑輪(14)，拉動(dòng)第3節(jié)(24)，在彈簧(8)的共同作用下，爪輪(13) 沿地面作左右方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于曲柄(33)與主軸(34)的空間角度不同，從而使得各 個(gè)肢節(jié)在同一時(shí)刻其空間位置也依次不同，達(dá)到了仿生機(jī)器人的機(jī)械肢節(jié)的仿生運(yùn)動(dòng)。同 時(shí)，固連在機(jī)械肢節(jié)上的每個(gè)節(jié)上的仿蟹肢節(jié)，也隨之運(yùn)動(dòng)。在圖2中，如果爪輪(13)具有對(duì)機(jī)架運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，那么爪輪(13)必須得到一定 大小的正壓力，才會(huì)產(chǎn)生足夠的摩擦力，當(dāng)然爪輪(13)也必須是單向輪——只允許向一個(gè) 方向旋轉(zhuǎn)的輪。為此，在第1節(jié)(21)的適合位置上裝一支點(diǎn)軸，該支點(diǎn)軸通過(guò)軸承座等零 部件安裝在機(jī)架上。第1節(jié)(21)的一端與第2節(jié)(22)固連，另一端壓在定位架(36)內(nèi)的 壓簧(37)上，當(dāng)曲柄(33)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絞線(9)，并且通過(guò)滑輪(14)拉動(dòng)第2節(jié)(24)運(yùn)動(dòng)時(shí)，爪輪(13)由于第1節(jié)(21)的杠桿作用，從而得到一正壓力。當(dāng)然，如果第3節(jié)(24)的 長(zhǎng)度合適，那么爪輪還會(huì)得到機(jī)架重力通過(guò)肢節(jié)傳遞過(guò)來(lái)的正壓力。曲柄運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)半周，第3節(jié)(24)在彈簧(8)的作用下，與第(2)節(jié)分離，從而使得第2節(jié)與第3節(jié)之間也產(chǎn) 生相對(duì)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在圖3中，如果希望肢節(jié)是以步行的方式運(yùn)動(dòng)，那么足節(jié)(41)的足端的運(yùn)動(dòng)軌跡 就應(yīng)該是近似橢圓形或者橫“D”形。那么曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以完成這一功能。安裝在機(jī)架 (17)上的主動(dòng)件主軸(34)的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)曲柄(33)以及偏軸(35)旋轉(zhuǎn)，固連在軸套(20)上 的第1節(jié)(21)，在搖桿(39)的束縛下，通過(guò)固連的第2節(jié)(22)第3節(jié)(24)帶動(dòng)足節(jié)(41) 運(yùn)動(dòng)，足節(jié)(41)的運(yùn)動(dòng)軌跡即是3維的與地面垂直的橢圓形。套筒(40)與彈簧(42)是調(diào) 節(jié)足端的正壓力的。在圖4中，帶動(dòng)仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主軸旋轉(zhuǎn)，可以是電動(dòng)機(jī)(43)通過(guò)小鏈輪(44)、 鏈條(45)、大鏈輪(46)帶動(dòng)的。當(dāng)然也可以用皮帶傳動(dòng)。發(fā)條(47)釋放時(shí)，也可以帶動(dòng)主 軸旋轉(zhuǎn)，這適用于小型玩具的驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
一種由機(jī)架、以及安裝在機(jī)架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和操控機(jī)構(gòu)組成的仿生機(jī)器人，其特征是該產(chǎn)品的機(jī)架上還裝有肢體可以左右驅(qū)動(dòng)的仿多足動(dòng)物形狀的外殼，特別是仿蟹形狀的外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人，其特征是驅(qū)動(dòng)肢體左右運(yùn)動(dòng)的是多個(gè)曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生機(jī)器人，其特征是安裝有多個(gè)曲柄的曲軸上，至少有3 個(gè)與仿生機(jī)器人肢體相連接的偏軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿生機(jī)器人，其特征是驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的，可以是人力驅(qū)動(dòng)的 連桿機(jī)構(gòu)和/或電動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人，其特征是輪式仿生機(jī)器人肢體的足端裝有單 向輪或者是雙向可控的單向輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人，其特征是行走式仿生機(jī)器人的機(jī)械肢體是由 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與擺桿機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種由機(jī)架以及安裝在機(jī)架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和操控機(jī)構(gòu)組成的仿生機(jī)器人，在其機(jī)架上還裝有肢體可以左右驅(qū)動(dòng)的仿多足動(dòng)物形狀的外殼，如蟋蟀(6足)、蜘蛛(8足)等，特別是仿蟹形狀的外殼。驅(qū)動(dòng)肢體仿真運(yùn)動(dòng)的是曲軸，驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的可以是人力驅(qū)動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)條彈簧機(jī)構(gòu)。大型仿生機(jī)器人可以騎乘，小型玩具可以觀賞。適用于游樂(lè)場(chǎng)和家庭，當(dāng)然，也可以作為學(xué)校、幼兒園的體育鍛煉器材。
文檔編號(hào)A63H11/12GK101797433SQ200910010358
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者張敏學(xué) 申請(qǐng)人:張敏學(xué)