专利名称：会弹琴的机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机电产品，特别是一种能在普通钢琴或电子琴琴键上弹奏出所选定曲目的机器人。
由本人以前申请的电动拾球器(申请号98229535．4)和自动跟踪击球机(申请号00222909．9)，分别是一种能在一定范围内将抛出的球拾起来和对球进行自动跟踪后将球击打入洞的机器人，具有较强的观赏性，但却不能使人们得到优美音乐的享受。市面上所出售的会弹琴的玩具小人，琴是不能进行弹奏的玩具琴，玩具小人所弹出的音乐则是事先录制后进行播放的乐曲，因此娱乐性较差。虽然在工业生产的许多方面已采用机器手代替人手进行作业，但在器乐演奏方面尚无先例。
本实用新型的目的在于提供一种会弹琴的机器人，通过电路控制和机械传动对手臂、手指的动作进行控制，以达到弹奏准确无误，观赏性和娱乐性强的目的。
本实用新型的解决方案在于该种会弹琴的机器人包括底座、头部、上身、下肢、电路控制板等。其特征在于电路控制板设在底座内，包括中央处理器、分别与中央处理器连接的控制手臂、头部和眼睛移动的电机驱动回路、定位检测回路、位置检测回路、控制手指运动的电磁阀驱动回路。上身骨架包括胸部骨架和腰部骨架，在胸部骨架上设有控制手臂左右移动的电机，通过齿轮传动机构与转轴连接，手臂则由连杆组合而成，并通过固定在转轴上的轴承和轴销与转轴连接。在胸部骨架上还设有控制手臂上下移动的电机，通过曲柄连杆机构与手臂连杆连接。手掌包括手掌骨架、固定在手掌骨架上的手指转轴、拉簧及手指，手掌固定在手臂连杆上，并通过牵引绳与手臂平行连杆连接。在头部骨架上设有电机及与该电机和头部骨架连接的控制头部左右转动的连杆机构，还设有控制眼睛伸缩的电机，及分别与该电机和眼睛骨架连接的连杆机构。下肢由与底座固定连接的骨架构成，在该骨架上部设有托板，托板上设有电磁阀，该电磁阀与手指之间通过钢丝牵引绳连接。
上述上身腰部骨架上还设有滑轨，上述手臂连杆上设有滑轮，滑轮设置在滑轨中，以保证手臂及手指左右移动时相对于琴键的高度不变。
上述头部骨架上设有螺旋形滑槽，上述眼睛上固定有导向块，该导向块设置在所述滑槽中，以使眼睛在伸缩的同时转动。
上述电机驱动回路包括整流电路、滤波电路、倍压电路、前置激励、调速激励、场效应管驱动、继电器。
上述电磁阀驱动回路包括前置激励、调速激励、场效应管驱动、电磁阀。
上述位置检测回路包括光电耦合电路、整流电路、滤波电路、复合管激励、场效应管驱动。
上述中央处理器还连接有由选择按钮、限流电阻和稳压管组成的选曲信号回路，以使人们根据喜好对曲目进行选择。
上述中央处理器还连接有红外信号启动回路，以便有人走动时自动开始弹奏。
本实用新型的优点在于通过电路控制和机械传动，可使机器人根据选择的曲目在普通钢琴或电子琴键上进行现场演奏。通过电机驱动、电磁阀的吸合与断开、位置检测和定位检测，再经中央处理器处理后根据曲目确定手指所处的位置并进行弹奏，从而实现整个自动演奏。且在整个演奏过程中具有灵活、准确的特点，并实现了机器手代替人手进行器乐演奏，因而具有较强的观赏性和娱乐性。
附
图1是本实用新型主视图。
附图2是本实用新型左视图。
附图3是
图1的A-A视图。
附图4是
图1的B-B视图。
附图5是
图1的C-C视图。
附图6是
图1的D-D视图。
附图7是图2的E向视图。
附图8是图2的F向视图。
附图9是
图1的G向视图。
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图10是本实用新型电路框图。
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图11是本实用新型电机驱动回路电路原理图。
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图12是本实用新型电磁阀驱动回路电路原理图。
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图13是本实用新型位置检测回路电路原理图。
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述。
本实用新型由底座1、腿部2、胸部24、35、39、手臂10、11、12、13、16、43、47、57、手掌45、51、腰部36、头部17、23、设在底座1内的电路控制板38等组成。腿部2采用钢管焊接成门形框架，底部固定在底座上，其上部对称焊接有托板37，每个托板37上均匀设置5个电磁阀3。胸部由骨架24、35、39及加强筋30、34相互焊接而成，转轴14通过固定在骨架24和35上的轴承设置在两骨架之间，控制两手臂左右移动的电机7对称固定在加强筋30上，其输出轴上的齿轮6与固定在转轴14上的扇形齿轮8啮合，带动转轴14转动。手臂由平行连杆10、11、12、13、43、57通过铰接而成，其中连杆10一端与固定在转轴14上的轴承及轴销连接，另一端与连杆57铰接，连杆11通过固定在转轴上的轴承及轴销分别与转轴14及连杆13之间形成复合固定铰链，连杆11另一端与连杆57铰接，连杆12一端与连杆13铰接，另一端与连杆43铰接，连杆43一端与连杆57铰接，另一端与手掌骨架51固定在一起，使手臂绕转轴14进行左右移动。控制两手臂上下移动的电机15对称固定在扇形齿轮8上，其输出轴与曲柄33之间通过键连接，曲柄33另一端与连杆31铰连接，连杆31的另一端与连杆16通过导杆、滑块连接，连杆16的另一端与手臂连杆13焊接，通过曲柄33、连杆31、16可使手臂上下移动。在转轴14上铰接有平行连杆29，连杆29另一端与平行连杆42铰接，连杆42的另一端与胸部加强筋30铰接，牵引绳采用钢丝32，钢丝32一端通过钢丝环固定在连杆29上，另一端穿过钢丝套49后，通过钢丝扣50固定在手掌骨架51的左右两侧，由钢丝32、连杆29和42组成的平行连杆机构，可使上臂左右移动时，手掌和小臂一起相对于上臂作反向移动。手掌骨架51上固定有手指转轴52，手指45通过轴承安装在转轴52上，在手掌骨架51上还固定有与手指45连接的拉簧44，用于帮助手指45复位。腰部主骨架36分别与腿部框架2和胸部骨架35焊接，其侧骨架上固定有拉簧54，拉簧54另一端固定在钢丝环上，作为牵引绳的钢丝4一端通过钢丝卡55分别与电磁阀3连接，另一端穿过钢丝套53后，分别与五个手指45连接，电磁阀3拉动钢丝4，从而带动手指45绕手指转轴52转动，从而实现各手指向下按动琴键的目的。控制头部左右偏动的电机25固定在胸部加强筋34上，其输出轴依次连接曲柄26、连杆28、27、17、头部骨架23，其中连杆28分别与曲柄26和连杆27铰接，连杆27另一端焊接在构成颈部的连杆17上，连杆17分别与胸部骨架24和头部骨架23铰接。控制眼睛41伸缩的电机21固定在头部骨架23上，其输出轴与连杆40连接，连杆40另一端与眼睛骨架20连接，眼睛骨架20则焊接在连杆22上，该连杆与头部骨架23连接，眼睛41通过焊接在眼睛骨架20两端的眼睛轴56与骨架20连接，并在眼睛41内分别装有两套轴承，可使眼睛41转动，在眼睛41上还固定有导向块19，在头部骨架23上固定有螺旋形滑槽18，该滑槽位于眼睛41两旁，导向块19设置在该滑槽中，电机21通过连杆40使眼睛骨架20前后摆动，从而带动眼睛41前后伸缩，在眼睛41伸缩的同时，导向块19在滑槽18中运动，从而使眼睛41绕轴56转动。制作时，身体各部位均采用玻璃钢制成外壳，十分美观。
电机驱动回路中，中央处理器输出的信号通过由耦合电容E1、整流管D3、D4、滤波电容E2构成的倍压电路后，经过由三极管N3、P2构成的复合管，驱动继电器J线包；同时，信号通过三极管N1前置激励，中频率三极管P1调速激励后，由场效应管P5驱动继电器J线包，此时，继电器J线包通电，其常开触点闭合，常闭触点断开，使电机15、25、21正转，反之，电机反转，由此控制手臂、头部和眼睛的运动。
电磁阀驱动回路中，中央处理器输出的信号通过三极管N1前置激励，三极管N2调速激励后，由场效应管N3驱动电磁阀3(电磁阀3两端的二极管D1起续流作用，电容C1起抗干扰作用)，通过钢丝4带动手指45运动，而手指45的运动节奏由中央处理器控制，使其与音乐曲目的节奏一致。
位置检测回路中，中央处理器输出的信号通过光电藕合管D1、D2输出到A点，从A点分为两路一路经藕合电容E1藕合，经整流管D3、D4、充电电容E2送到三极管T1、T2组成的复合管，使继电器J1吸合；另一路经三极管T3前置激励，三极管T4调速激励后，由场效应管T5驱动继电器J1触点，此时，继电器J1线包通电，其常开触点闭合，常闭触点断开，控制电机7正转，反之，电机反转，从而控制手臂左右移动的距离。
接通电源后，通过选曲按钮接通选曲回路，主控制板38上的中央处理器接到选曲信号后，通过位置检测回路和定位检测回路使电机7正转或反转，从而通过齿轮传动机构6、8带动手臂绕转轴14左右移动；同时，中央处理器通过电机驱动回路和定位检测回路一方面控制电机15正转或反转，从而通过曲柄33、连杆31、16机构和钢丝32使手臂上下移动，另一方面控制电机25和21的正反转，分别通过曲柄26、连杆17、27、28机构使头部左右运动，以及通过连杆20、22、眼睛转轴56、导向块19、滑槽18等使眼睛41在伸缩的同时转动；另外，中央处理器通过电磁阀驱动回路控制电磁阀3，从而通过钢丝4、拉簧44、54使手指绕手指转轴52运动并进行弹奏。如果不进行选曲，则机器人会在中央处理器的控制下按曲目顺序演奏，直至演奏完所有预先设定的曲目或有人选曲为止。此后，无论何时有人通过机器人的红外探测器前，都会通过红外信号启动回路使中央处理器开始工作。
权利要求1.一种会弹琴的机器人，包括底座、头部、上身、下肢、电路控制板，其特征在于电路控制板设在底座内，包括中央处理器、分别与中央处理器连接的控制手臂、头部和眼睛移动的电机驱动回路、定位检测回路、位置检测回路、控制手指运动的电磁阀驱动回路；上身骨架包括胸部骨架和腰部骨架，在胸部骨架上设有控制手臂左右移动的电机，通过齿轮传动机构与转轴连接，手臂由连杆组合而成，并通过固定在转轴上的轴承和轴销与转轴连接，在胸部骨架上还设有控制手臂上下移动的电机，通过曲柄连杆机构与手臂连杆连接；手掌包括手掌骨架、固定在手掌骨架上的手指转轴、拉簧及手指，手掌固定在手臂连杆上，并通过牵引绳与手臂平行连杆连接；在头部骨架上设有电机及与该电机和头部骨架连接的控制头部左右转动的连杆机构，还设有控制眼睛伸缩的电机，及分别与该电机和眼睛骨架连接的连杆机构；下肢由与底座固定连接的骨架构成，在该骨架上部设有托板，托板上设有电磁阀，该电磁阀与手指之间通过牵引绳连接。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的上身腰部骨架上设有滑轨，所述的手臂连杆上设有滑轮，滑轮设置在滑轨中，以保证手臂及手指左右移动时相对于琴键的高度不变。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的头部骨架上设有螺旋形滑槽，所述的眼睛上固定有导向块，该导向块设置在所述滑槽中，以使眼睛在伸缩的同时转动。
4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的电机驱动回路包括整流电路、滤波电路、倍压电路、前置激励、调速激励、场效应管驱动、继电器。
5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的电磁阀驱动回路包括前置激励、调速激励、场效应管驱动、电磁阀。
6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的位置检测回路包括光电耦合电路、整流电路、滤波电路、复合管激励、场效应管驱动、继电器。
7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的中央处理器还连接有由选择按钮、限流电阻和稳压管组成的选曲信号回路，以使人们根据喜好对曲目进行选择。
8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述的中央处理器还连接有红外信号启动回路，以便有人走动时自动开始弹奏。
专利摘要本实用新型提供了一种会弹琴的机器人,包括底座、头部、上身、下肢、设在底座内的电路控制板,还包括分别控制手臂、头部和眼睛运动的电机及传动机构,控制手指运动的电磁阀和牵引绳。通过电路控制和机械传动,可使机器人根据选择的曲目确定手指所处的位置,并在普通钢琴或电子琴琴键上进行自动弹奏,且整个弹奏过程具有灵活、准确的特点,具有较强的观赏性和娱乐性。
文档编号G10H1/26GK2427866SQ0022353
公开日2001年4月25日 申请日期2000年6月28日 优先权日2000年6月28日
发明者孙帆 申请人:自贡市挚友电器有限公司