一种半身机器人和遥控半身机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种半身机器人和遥控半身机器人。

背景技术：

在游乐场内通过机器人与人类的互动，往往能得到游玩者的注意和聚集。但是目前游乐场内的机器人动作单一、呆板，在游玩者的片刻停留之后，便会使得游玩者产生厌烦感，而被遗忘在角落里。为了让机器人能够在游乐场里长久得到游玩者的注意，必然要改进机器人的运动自由度，以提高机器人的灵活性。

技术实现要素：

本发明提供了一种半身机器人，旨在解决现有技术中一种半身机器人和遥控半身机器人存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种半身机器人，其包括头部、颈部、手臂、躯干和腰部；

所述头部与所述颈部铰接，所述颈部与所述躯干转动连接，所述颈部设置有头部俯仰组件，所述头部俯仰组件控制所述头部进行俯仰摆动；

所述手臂包括手臂主体和肩部，所述肩部与所述躯干一侧转动连接，所述手臂主体与所述肩部远离所述躯干的一侧铰接；

所述腰部包括躯干转动组件和腰部框架，所述躯干包括躯干框架和躯干铰接座，所述躯干铰接座与所述躯干框架铰接，所述腰部框架与所述躯干铰接座转动连接，所述躯干转动组件可驱动所述躯干铰接部转动；

所述躯干还包括头部转动组件、躯干俯仰组件和手臂转动组件，所述头部转动组件、所述躯干俯仰组件和所述手臂转动组件均与所述躯干框架固定相连，所述头部转动组件可控制所述头部转动；所述躯干俯仰组件的一端与所述躯干铰接座铰接，另一端与所述躯干框架滑动连接。

在本发明较佳的实施例中，所述躯干俯仰组件包括躯干俯仰驱动件和滑动平台，所述滑动平台包括相对设置的第一侧和第二侧，所述第一侧与所述躯干框架一侧滑动连接，所述第二侧与所述躯干框架另一侧滑动连接，所述滑动平台还包括连接所述第一侧和所述第二侧的第三侧，所述躯干俯仰驱动件一端与所述第三侧铰接，另一端与所述躯干铰接座铰接。

在本发明较佳的实施例中，所述颈部包括第一颈部铰接件和第二颈部铰接件，所述第一颈部铰接件与所述头部一端固定相连，所述第一颈部铰接件远离所述头部的一端与所述第二颈部铰接件远离所述躯干的一端通过颈部铰接轴铰接，所述头部俯仰组件包括头部俯仰驱动件、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮固定在所述头部俯仰驱动件的输出端，所述第二锥齿轮与所述颈部铰接轴同轴且固定连接，所述颈部铰接轴与所述第一颈部铰接件固定连接。

在本发明较佳的实施例中，所述头部转动组件包括头部转动驱动件和头部转动传动件，所述头部驱动件外壳与所述躯干框架固定连接，所述头部转动驱动件与所述头部转动传动件的输入端固定连接，所述第二颈部铰接件与头部转动传动件的输出端固定连接。

在本发明较佳的实施例中，所述躯干转动组件包括躯干转动驱动件和躯干转动传动件，所述躯干转动传动件一端与所述躯干铰接座固定连接，另一端与所述躯干转动驱动件铰接，所述躯干转动驱动件可驱动所述躯干转动传动件带动所述躯干铰接座转动。

在本发明较佳的实施例中，所述肩部远离所述手臂主体的一侧固定设置有转动延伸部，所述躯干主体上固定设置有第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述转动延伸部通过第一传动部连接，所述第一驱动电机可为所述转动延伸部输送转矩。

在本发明较佳的实施例中，所述肩部上固定设置有第二驱动电机，所述手臂主体与所述肩部远离所述躯干的一侧铰接，所述第二驱动电机的输出头和所述手臂主体的铰接点通过第二传动部连接，所述第二驱动电机可驱动所述手臂主体以铰接点转动。

在本发明较佳的实施例中，所述手臂主体包括大臂、小臂和手掌；

所述大臂与所述肩部远离所述转动延伸部的一端转动连接，所述大臂内设置有大臂转动电机，所述大臂转动电机可驱动所述大臂和所述肩部相对转动；

所述大臂远离所述肩部的一端与所述小臂通过小臂铰接杆铰接，所述大臂远离所述肩部的一端安装有小臂摆动电机，所述电机端头设置有第三锥齿轮，所述小臂铰接杆上设置有同轴的第四锥齿轮，所述第三锥齿轮和所述第四锥齿轮啮合；

所述手掌与所述小臂远离所述大臂的一端铰接。

在本发明较佳的实施例中，所述半身机器人的所述手臂为两个，两个所述手臂对称设置，两个所述手臂的所述转动延伸部同轴。

一种遥控半身机器人，其包括无线发射装置，处理系统和上述的半身机器人；

所述处理系统与所述头部转动组件、所述头部俯仰组件、所述手臂转动组件以及所述躯干转动组件电连接；

所述处理系统可接收并处理所述无线发射装置发射的信号。

本发明的有益效果是：通过本发明提供的半身机器人，可以完成多种复杂的动作，比如躯干的俯仰和转动，手部的转动和摆动，以及头部的转动和摆动，自由度非常高。更符合生物运动学，使得半身机器人惟妙惟肖。在配合头部、手部具体结构的情况下，十分逼近真人运动。另外通过各传动组件的位置的合理分布，可以省去的腿部，实现半身机器人的单独运作，或者制作成半人马等童话生物。通过本发明提供的遥控半身机器人，还可由无线发射装置，对半身机器人进行遥控，由工作人员完成指定动作，以达到和观众互动的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种半身机器人的结构示意图；

图2是图1中腰部的第一视角的结构示意图；

图3是图1中腰部的第二视角的结构示意图；

图4是图1中头部和颈部的第一视角的结构示意图；

图5是图1中头部和颈部的第二视角的结构示意图；

图6是图1中手臂的结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的一种遥控半身机器人的结构示意图。

图标：001-半身机器人；002-遥控半身机器人；010-头部；020-颈部；021-第一颈部铰接件；023-第二颈部铰接件；025-颈部铰接轴；030-躯干；040-腰部；050-手臂；060-无线发射装置；110-头部俯仰组件；111-第一电机；113-第一锥齿轮；115-第二锥齿轮；130-头部转动组件；131-第二电机；310-躯干框架；311-第一侧壁；313-第二侧壁；315-顶部；317-躯干铰接座；319-滑槽；330-躯干俯仰组件；331-第二液压杆；333-滑动平台；410-腰部框架；430-躯干转动组件；431-躯干转动驱动件；433-躯干转动传动件；4331-躯干连接端；4333-躯干转动轴；4335-传动件连接端；4337-铰接凸起；435-第一液压杆；510-肩部；511-转动延伸部；513-第一驱动电机；515-第一传动部；517-第二驱动电机；519-第二传动部；530-大臂；531-大臂转动电机；533-小臂摆动电机；535-第三锥齿轮；550-小臂；551-小臂铰接杆；553-第四锥齿轮；570-手掌；571-掌部；573-手指；590-手臂铰接座。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种半身机器人001，请参阅图1，这种半身机器人001包括头部010、颈部020和躯干030。

请参阅图1、图4和图5，颈部020包括第一颈部铰接件021和第二颈部铰接件023，第一颈部铰接件021和第二颈部铰接件023通过颈部铰接轴025铰接，颈部铰接轴025的两端与第一颈部铰接件021固定，通过转动颈部铰接轴025可以带动第一颈部铰接件021与第二颈部铰接件023相对转动。头部010与第一颈部铰接件021远离第二颈部铰接件023的一面固定连接，第二颈部铰接件023远离第一颈部铰接件021的一端与躯干030通过轴承转动连接。

颈部020还包括头部俯仰组件110，头部俯仰组件110包括头部010俯仰驱动件、第一锥齿轮113和第二锥齿轮115。第二锥齿轮115同轴且固定设置在颈部铰接轴025上，头部010俯仰驱动件固定设置在第二颈部铰接件023上，在本实施例中头部010俯仰驱动件为第一电机111，第一电机111的输出头与颈部铰接轴025垂直，第一电机111的输出轴上设置有第一锥齿轮113，第一锥齿轮113和第二锥齿轮115啮合。

请参阅图1，躯干030包括躯干框架310，躯干框架310包括相对设置的第一侧壁311和第二侧壁313，以及连接第一侧壁311和第二侧壁313的顶壁，在顶壁远离头部010的一面固定安装有头部转动组件130，头部转动组件130包括头部010转动驱动件和头部010转动传动件(图中未示出)，在本实施例中头部010转动驱动件为第二电机131，第二电机131的输出头通过齿轮和第二颈部铰接件023通过头部010转动传动件连接，头部010转动传动件为齿轮组，通过第二电机131以及头部010转动传动件的配合可为第二颈部铰接件023传输扭矩带动第二颈部铰接件023相对躯干030转动，第二颈部铰接件023的转动轴与颈部铰接轴025垂直。

请参阅图1、图2和图3，这种半身机器人001还包括腰部040，腰部040包括腰部040框架和躯干转动组件430，躯干030还包括躯干铰接座317，躯干铰接座317与躯干框架310铰接，躯干铰接座317与躯干框架310的铰接轴与颈部铰接轴025平行。躯干转动组件430包括躯干转动驱动件431和躯干转动传动件433，躯干转动传动件433包括躯干连接端4331、躯干转动轴4333和传动件连接端4335，躯干连接端4331、躯干转动轴4333和传动件连接端4335同轴且依次固定连接，躯干连接端4331与躯干铰接座317远离躯干框架310的一端固定连接，在腰部040框架上设置有通孔，传动件连接端4335穿过通孔，躯干连接端4331可转动设置在腰部040框架上端。在本实施例中躯干转动驱动件431为两个第一液压杆435，在传动件连接端4335设置有对称两个铰接凸起4337，第一液压杆435的一端与铰接凸起4337铰接，另一端固定安装在腰部040框架上。两个第一液压杆435平行设置。通过第一液压杆435的伸缩可以控制传动件连接端4335转动，从而带动躯干连接端4331转动。

躯干030还包括躯干俯仰组件330，躯干俯仰组件330包括躯干030俯仰驱动件和滑动平台333，在第一侧壁311和第二侧壁313的相对面设置有滑槽319，滑动平台333的两端分别置于滑槽319中，滑动平台333可通过沿着滑槽319滑动。在本实施例中，躯干030俯仰驱动件为第二液压杆331，第二液压杆331的一端于滑动平台333铰接，另一端与躯干铰接座317铰接，通过第二液压杆331的拉伸可以控制滑动平台333的滑动。

请参阅图1和图6，这种半身机器人001还包括手臂050，手臂050包括依次连接的肩部510、大臂530、小臂550和手掌570。其中肩部510与第二侧壁313转动连接，并穿过第一侧壁311设置有转动延伸部511，转动延伸部511上设置有齿，在第一侧上还设置有第一驱动电机513，第一驱动电机513的输出轴与转动延伸部511中心轴平行，第一驱动电机513的输出轴和转动延伸部511通过第一传动部515连接，在本实施例中第一传动部515为同步带。

大臂530、小臂550和手掌570组成手臂050主体，手臂050主体远离手掌570的一端设置有手臂铰接座590，手臂铰接座590铰接在肩部510远离躯干030的一端，肩部510为框架结构，在框架中间固定设置有第二驱动电机517，第二驱动电机517的输出头伸出肩部510，手臂铰接座590与肩部510的铰接部伸出肩部510，第二驱动电机517的输出头与手臂铰接座590的铰接部通过第二传动部519连接，在本实施例中第二传动部519为同步带。通过第二驱动电机517可以驱动手臂铰接座590的铰接部转动从而带动手臂050主体以铰接轴为轴转动。

大臂530与手臂铰接座590转动连接，大臂530为框架结构，在大臂530内固定设置有大臂转动电机531，大臂转动电机531的输出头与手臂铰接座590固定连接，通过大臂转动电机531可驱动大臂530相对大臂530铰接座转动。

大臂530远离肩部510的一端与小臂550通过小臂铰接杆551铰接，小臂铰接杆551与小臂550的框架固定连接，在小臂铰接杆551上同轴且固定设置有第四锥齿轮553，在大臂530远离肩部510的一端固定设置有小臂摆动电机533，小臂摆动电机533的输出头上设置有第三锥齿轮535，第三锥齿轮535与第四锥齿轮553啮合。通过小臂摆动电机533可以实现小臂550以小臂铰接杆551为轴进行摆动。

小臂550远离大臂530的一端与手掌570铰接，手掌570包括掌部571和设置在掌部571远离小臂550的一端的五根手指573，小臂550为框架结构，在小臂550内还设置有手指573驱动组件和手掌570驱动组件，通过手指573驱动组件可以驱动手指573摆动，通过手掌570驱动组件可驱动手掌570摆动。

在本实施例中，手臂050包括两根，两根手臂050结构相同，且相对于躯干030对称设置，第二根手臂050设置在第二侧壁313，两根手臂050的转动延伸部511同轴。

通过本发明提供的半身机器人001，可以完成多种复杂的动作，比如躯干030的俯仰和转动，手部的转动和摆动，以及头部010的转动和摆动，自由度非常高。更符合生物运动学，使得半身机器人001惟妙惟肖。在配合头部010、手部具体结构的情况下，十分逼近真人运动。另外通过各传动组件的位置的合理分布，可以省去的腿部，实现半身机器人001的单独运作，或者制作成半人马等童话生物。

实施例二

本实施例提供了一种遥控半身机器人002，请参阅图7，这种遥控半身机器人002包括无线发射装置060，处理系统(图中未示出)和实施例一中的半身机器人001。

处理系统与头部010摆动组件、头部俯仰组件110、手臂050转动组件以及躯干转动组件430电连接；

处理系统可接收并处理无线发射装置060发射的信号。

通过本发明提供的遥控半身机器人002，可以完成多种复杂的动作，比如躯干030的俯仰和转动，手部的转动和摆动，以及头部010的转动和摆动，自由度非常高。更符合生物运动学，使得半身机器人001惟妙惟肖。在配合头部010、手部具体结构的情况下，十分逼近真人运动。另外通过各传动组件的位置的合理分布，可以省去的腿部，实现半身机器人001的单独运作，或者制作成半人马等童话生物。还可通过无线发射装置060，对半身机器人001进行遥控，由工作人员完成指定动作，以达到和观众互动的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。