專利名稱：會彈鋼琴的機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動模型，尤其涉及一種會彈鋼琴的機器人。
背景技術：
目前，普遍使用的電動模型的控制方法較為簡單，多數(shù)采用時序集成電路對電動模型的動作時間和順序進行控制，使電動模型重復進行有限的動作。這種控制方法雖然電路結構簡單，但存在動作單一、動作速度和動作力度不夠等問題，其制作出來的產(chǎn)品無論觀賞性和參與性都較差。而且演奏的琴是電子琴，不能控制彈琴手指的力度，也不能彈奏有和弦的曲目。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術電動模型存在的不足，提供一種會彈鋼琴的機器人。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術措施是一種會彈鋼琴的機器人，包括機器人主體和電器控制機構；所述的機器人主體由底座、下肢機構、腰部機構、胸部機構、頸部機構、頭部機構、兩手臂機構和兩手掌機構組成，下肢機構與腰部機構分別與底座活動相連，腰部機構與胸部機構固定相連，胸部機構與頸部機構固定相連，頸部機構通過設在其內(nèi)的十字軸與頭部機構活動相連；在機器人主體的適當部位分別設有兩組手指上下移動控制機構、兩手腕上下移動控制機構、兩手腕左右移動控制機構、右腳左右移動控制機構、上身左右移動控制機構、右腳上下移動控制機構、兩手臂左右移動控制機構、兩手臂上下移動控制機構、頭部前后移動控制機構、頭部左右移動控制機構、眼球轉動控制機構、嘴巴張合控制機構和小臂伸縮控制機構。
所述的頭部機構包括頭部骨架、轉軸、兩眼球和嘴巴，轉軸通過軸承活動連接在頭部骨架上，兩眼球各通過一小軸與頭部骨架絞接相連，嘴巴由上嘴唇和下嘴唇組成，上嘴唇與頭部骨架固定相連，下嘴唇與轉軸絞接相連。
所述的兩手臂機構各包括大臂連桿和小臂連桿，大臂連桿的后端絞接在胸部機構上，其前端與小臂連桿絞接相連，小臂連桿的前端與手掌機構絞接相連。
所述的兩手掌機構各包括手掌骨架、手指轉軸、十字軸、五個手指和五只拉簧，手指轉軸連接在手掌骨架的前端，十字軸的前端與手掌骨架的后端絞接相連，十字軸的后端與小臂連桿絞接相連，五個手指活動連接在手指轉軸上，五只拉簧分別連接在各手指與手掌骨架后端之間。
所述的兩組手指上下移動控制機構各包括五臺電機，五臺電機分別安裝在底座內(nèi)，各通過曲柄與鋼絲繩絞接相連，各鋼絲繩的另一端分別與左右手的五個手指絞接相連；所述的兩手腕上下移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套、連桿和鋼絲繩，電機安裝在底座內(nèi)，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與底座絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩絞接相連，兩鋼絲繩的另一端分別與手掌機構中的十字軸的兩端絞接相連；所述的兩手腕左右移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套、連桿和鋼絲繩，電機安裝在底座內(nèi)，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與底座絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩絞接相連，鋼絲繩的另一端分別與手掌機構中的手掌骨架的兩端絞接相連；所述的右腳左右移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，電機安裝在底座內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與右腳絞接相連，兩端分別與底座的外側絞接相連；所述的上身左右移動控制機構包括電機、主動齒輪、傳動齒輪和傳動軸，電機安裝在底座內(nèi)，主動齒輪安裝在電機的主軸上，并和傳動齒輪嚙合相連，傳動齒輪與傳動軸固定相連，傳動軸的頂端與腰部機構固定相連；所述的右腳上下移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，所述的右腳左右移動控制機構的連桿中部連接有一支桿，電機安裝在該支桿的尾部，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與右腳的根部固定相連；所述的兩手臂左右移動控制機構各包括電機、主動齒輪、傳動齒輪和轉軸，兩電機對稱安裝在胸部機構內(nèi)，主動齒輪安裝在電機的主軸上，并和傳動齒輪嚙合相連，傳動齒輪與轉軸固定相連，兩轉軸對稱垂直安裝在胸部機構的上下兩端之間，其中部分別與兩大臂連桿絞接相連；所述的兩手臂上下移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套和連桿，兩電機分別與兩手臂左右移動控制機構中的兩傳動齒輪絞接相連，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與大臂連桿絞接在手臂左右移動控制機構中的轉軸中部；所述的頭部前后移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，電機安裝在胸部機構內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與頸部機構中的十字軸固定相連；所述的頭部左右移動控制機構包括電機、曲柄和連桿，電機安裝在頭部前后移動控制機構中的連桿上，曲柄的一端與電機的主軸相連，另一端設置在連桿的滑槽內(nèi)，連桿的頂端與頭部機構固定相連，同時與頸部機構中的十字軸絞接相連；所述的眼球轉動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和傳動齒輪機構，電機安裝在頭部骨架內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與傳動齒輪機構絞接相連，傳動齒輪機構的另一端與頭部機構中連接眼球的小軸固定相連；所述的嘴巴張合控制機構包括電機、曲柄和連桿，電機安裝在頭部骨架內(nèi)，曲柄的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與嘴巴的下嘴唇絞接相連；所述的小臂伸縮控制機構各包括連桿、電機、絲桿、絲套，連桿的一端與手臂上下移動控制機構中的連桿固定相連，另一端與電機絞接相連，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與小臂連桿絞接相連。
所述的兩組手指上下移動控制機構、兩手腕上下移動控制機構、兩手腕左右移動控制機構、右腳左右移動控制機構、右腳上下移動控制機構、兩手臂左右移動控制機構、兩手臂上下移動控制機構和小臂伸縮控制機構中的電機為步進電機，采用步進電機驅動器，把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，通過控制步進脈沖信號的頻率，對電機精確調(diào)速，通過控制步進電機脈沖的個數(shù)，使電機精確定位。
所述的上身左右移動控制機構、頭部前后移動控制機構、頭部左右移動控制機構、眼球轉動控制機構和嘴巴張合控制機構中的電機為直流電機，采用調(diào)速器進行脈寬調(diào)速，通過改變輸入脈沖的寬度即占空比實現(xiàn)電機的調(diào)速。
所述的各動作控制機構中，均在相應的部位設有紅外檢測器，各紅外檢測器內(nèi)部具有施密特整形，可對電機的動作精確定位。
所述的電器控制機構包括電器控制箱及外部連接控制部分，電器控制箱內(nèi)設有PC主機、PC主機下分設單片機主機、單片機主機下分設各從機中央處理器，外部連接控制部分包括與從機中央處理器相連接的各紅外檢測回路、各驅動電機回路、電源回路和手動調(diào)試回路。
本發(fā)明采用多機通訊原理，采用串并行通訊方式，實現(xiàn)PC主機與單片機之間及單片機與單片機之間的數(shù)據(jù)傳輸。
本發(fā)明會彈鋼琴的機器人由于采用了以上技術方案，使其與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和特點1、把機器人的動作完成設計為改變步進電機的控制方式即改變步進電機的控制脈沖頻率和動作方向，從而改變步進電機的速度和方向，就可協(xié)調(diào)控制手指擊鍵、腳踏踏板的力度與深度，實現(xiàn)彈琴的節(jié)奏感；2、演奏控制機構采用步進電機和步進電機驅動器，把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，控制步進脈沖信號的頻率，以此對電機精確調(diào)速；3、輔助動作控制機構采用直流電機，而直流電機的調(diào)速采用脈寬調(diào)速，即采用改變輸入脈沖的寬度即占空比來實現(xiàn)電機的調(diào)速，配合機器人的協(xié)調(diào)動作，使其演湊更具有人情味；
4、在各控制機構中采用了紅外檢測器，可使步進電機的行程進行準確的測量和計數(shù)，并對步進電機起到保護作用，而對直流電機，則使直流電機精確定位；5、采用了多機通訊原理，通過相互約定的通訊協(xié)議，采用串并行通訊方式，實現(xiàn)PC機與單片機之間及單片機與單片機之間的數(shù)據(jù)傳輸，可保證控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序，并大大加快通訊速度。


圖1是本發(fā)明會彈鋼琴的機器人的主視結構示意圖；圖2是本發(fā)明會彈鋼琴的機器人的側視結構示意圖；圖3是圖1的A-A剖視放大圖；圖4是圖1的B-B剖視放大圖；圖5是本發(fā)明中的手掌結構示意圖；圖6是圖5的所示手掌結構的側視圖；圖7是圖2和圖5的C-C剖視放大圖；圖8是本發(fā)明中的頭部結構示意圖；圖9是圖8的所示頭部結構的側視圖；圖10是本發(fā)明中的電器控制部分的結構框圖。
具體實施例方式
請參見圖1，配合參見圖2。本發(fā)明會彈鋼琴的機器人由機器人主體和電器控制機構兩部分組成。機器人主體由底座1、下肢機構2、腰部機構3、胸部機構4、頸部機構5、頭部機構6、兩手臂機構7和兩手掌機構8組成，在機器人主體各組成部件的適當部位還分別設有兩組手指上下移動控制機構9、兩手腕上下移動控制機構10、兩手腕左右移動控制機構11、右腳左右移動控制機構12、上身左右移動控制機構13、右腳上下移動控制機構14、兩手臂左右移動控制機構15、兩手臂上下移動控制機構16、頭部前后移動控制機構17、頭部左右移動控制機構18、眼球轉動控制機構19、嘴巴張合控制機構20和小臂伸縮控制機構21。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖8、圖9。本發(fā)明中的頭部機構6包括頭部骨架601、轉軸602、兩眼球603和嘴巴604，轉軸602通過軸承活動連接在頭部骨架601上，兩眼球603各通過一小軸605與頭部骨架601絞接相連，嘴巴604由上嘴唇6041和下嘴唇6042組成，上嘴唇6041與頭部骨架601固定相連，下嘴唇6042與轉軸602絞接相連。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的兩手臂機構7各包括大臂連桿701和小臂連桿702，大臂連桿701的后端絞接在胸部機構4上，其前端與小臂連桿702絞接相連，小臂連桿702的前端與手掌機構8絞接相連。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖5、圖6、圖7。本發(fā)明中的兩手掌機構8各包括手掌骨架801、手指轉軸802、十字軸803、五個手指804和五只拉簧805。手指轉軸802連接在手掌骨架801的外端，十字軸803的外端與手掌骨架801的內(nèi)端絞接相連，十字軸803的內(nèi)端與小臂連桿702絞接相連，五個手指804活動連接在手指轉軸802上，五只拉簧805分別連接在各手指804與手掌骨架801內(nèi)端之間。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖5、圖6。本發(fā)明中的兩組手指上下移動控制機構9各包括五臺電機901，五臺電機分別安裝在底座1內(nèi)，各通過曲柄902與鋼絲繩903絞接相連，各鋼絲繩903的另一端分別與左右手的五個手指804絞接相連，在各手指804與手指轉軸802的絞結點上安裝有紅外檢測器904、905。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖5、圖6、圖7。本發(fā)明中的兩手腕上下移動控制機構10各包括電機101、絲桿102、絲套103、連桿104和鋼絲繩105，電機101安裝在底座1內(nèi)，絲桿102與電機101的主軸相連，絲套103的一端與絲桿102咬合相連，另一端與連桿104絞接相連，連桿104的中部與底座1絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩105絞接相連，兩鋼絲繩105的另一端分別與手掌機構8中的十字軸803的兩端絞接相連，在十字軸803上安裝有紅外檢測器106、107。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖5、圖6。本發(fā)明中的兩手腕左右移動控制機構11各包括電機111、絲桿112、絲套113、連桿114和鋼絲繩115，電機111安裝在底座1內(nèi)，絲桿112與電機111的主軸相連，絲套113的一端與絲桿112咬合相連，另一端與連桿114絞接相連，連桿114的中部與底座1絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩115絞接相連，鋼絲繩115的另一端分別與手掌機構8中的手掌骨架801的兩端絞接相連，在手掌骨架801與十字軸803的絞結點上安裝有紅外檢測器116、117。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的右腳左右移動控制機構12包括電機121、由曲柄122和搖桿123組成的曲柄搖桿機構、連桿124，電機121安裝在底座1內(nèi)，曲柄122的一端與電機的主軸相連，另一端與搖桿123絞接相連，搖桿123的另一端正與連桿124絞接相連，連桿124的中部與右腳2絞接相連，兩端分別與底座1的外側絞接相連；在連桿124與底座1的絞接點上安裝有紅外檢測器125、126。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖3。本發(fā)明中的上身左右移動控制機構13包括電機131、主動齒輪132、傳動齒輪133傳動軸134，電機131安裝在底座1內(nèi)，主動齒輪132安裝在電機上，并和傳動齒輪133嚙合相連，傳動齒輪133與傳動軸134固定相連，傳動軸134的上端與腰部機構2固定相連，在傳動齒輪133上安裝有紅外檢測器135。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的右腳上下移動控制機構14包括電機141、由曲柄142和搖桿143組成的曲柄搖桿機構和連桿144。在右腳左右移動控制機構12的連桿124中部連接有一支桿，電機141安裝在該支桿的尾部，曲柄142的一端與電機的主軸相連，另一端與搖桿143絞接相連，搖桿143的另一端與連桿144絞接相連，連桿144的另一端與右腳2的根部固定相連。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖4。本發(fā)明中的兩手臂左右移動控制機構15各包括電機151、主動齒輪152、傳動齒輪153和轉軸154，電機151安裝在胸部機構內(nèi)，主動齒輪152安裝在電機的主軸上，并與傳動齒輪153嚙合相連，傳動齒輪153與轉軸154固定相連，兩轉軸154垂直安裝在胸部機構4的上下兩端之間，其中部分別與兩大臂連桿701絞接相連，在轉軸154上安裝有紅外檢測器155、156。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的兩手臂上下移動控制機構16各包括電機161、絲桿162、絲套163和連桿164。電機161與手臂左右移動控制機構15中的傳動齒輪153絞接相連，絲桿162與電機161的主軸相連，絲套163的一端與絲桿162咬合相連，另一端與連桿164絞接相連，連桿164與手臂左右移動控制機構15中的轉軸154絞接相連，在大臂連桿701與轉軸154的絞結點上安裝有紅外檢測器165、166。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的頭部前后移動控制機構17包括電機171、由曲柄172和搖桿173組成的曲柄搖桿機構和連桿174，電機171安裝在胸部機構內(nèi)，曲柄172的一端與電機的主軸相連，另一端與搖桿173絞接相連，搖桿173的另一端與連桿174絞接相連，連桿174的另一端與頸部機構5中的十字軸501固定相連，在十字軸501上安裝有紅外檢測器175。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的頭部左右移動控制機構18包括電機181、曲柄182和連桿183。電機181安裝在頭部前后移動控制機構17中的連桿174上，曲柄182的一端與電機181的主軸相連，另一端設置在連桿182的滑槽內(nèi)，連桿182的頂端與頭部機構6固定相連，同時與頸部機構5中的十字軸501絞接相連，在十字軸501上安裝有紅外檢測器184。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖8、圖9。本發(fā)明中的眼球轉動控制機構19包括電機191、由曲柄192和搖桿193組成的曲柄搖桿機構、由齒輪軸194和兩齒輪195組成的傳動齒輪機構，電機191安裝在頭部骨架內(nèi)，曲柄192的一端與電機191的主軸相連，另一端與搖桿193絞接相連，搖桿193的另一端與齒輪軸194絞接相連，齒輪軸194與兩齒輪195嚙合相連，兩齒輪195分別與連接眼球的小軸605固定相連，在小軸605上安裝有紅外檢測器196。
繼續(xù)參見圖1、圖2，配合參見圖8、圖9。本發(fā)明中的嘴巴張合控制機構20包括電機201、曲柄202和連桿203。電機201安裝在頭部骨架601內(nèi)，曲柄202的一端與電機201的主軸相連，另一端與連桿202絞接相連，連桿202的另一端與嘴巴的下嘴唇6042絞接相連，在下嘴唇6042與頭部骨架601的絞結點上安裝有紅外檢測器204。
繼續(xù)參見圖1、圖2。本發(fā)明中的小臂伸縮控制機構21各包括連桿211、電機212、絲桿213和絲套214。連桿211的一端與手臂上下移動控制機構中的連桿164固定相連，另一端與電機212絞接相連，絲桿213與電機212的主軸相連，絲套214的一端與絲桿213咬合相連，另一端與小臂連桿702絞接相連。
本發(fā)明的電器控制機構，包括電器控制箱及外部連接控制部分，電器控制箱內(nèi)設有PC主機、PC主機下分設單片機主機、單片機主機下分設各從機中央處理器，外部連接控制部分包括與從機中央處理器相連接的各紅外檢測回路、各驅動電機回路、電源回路和手動調(diào)試回路。
參見圖10，圖10是本發(fā)明中的電器控制機構的結構框圖，各從機中央處理器通過通訊接口卡與PC機相連。其中左手手腕中央處理器通過電機驅動器控制左手手腕各動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器；右手手腕中央處理器通過電機驅動器控制右手手腕各動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器；左手手指中央處理器通過電機驅動器控制左手手指各動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器；右手手指中央處理器通過電機驅動器控制右手手指各動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器；右腳及輔助動作中央處理器通過電機驅動器控制右腳各動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器，并通過直流驅動器控制各輔助動作電機的動作，其動作行程的起點和終點由各紅外檢測器反饋到中央處理器；選曲及燈光控制中央處理器分別連接選曲控制回路和燈光控制回路。此外，PC機的視頻信號輸出到投影機產(chǎn)生圖像信號，PC機的音頻信號輸出到功放通過音響設備產(chǎn)生聲音信號，觀眾還可通過話筒伴唱。
權利要求
1.一種會彈鋼琴的機器人，其特征在于包括機器人主體和電器控制機構；所述的機器人主體由底座、下肢機構、腰部機構、胸部機構、頸部機構、頭部機構、兩手臂機構和兩手掌機構組成，下肢機構與腰部機構分別與底座活動相連，腰部機構與胸部機構固定相連，胸部機構與頸部機構固定相連，頸部機構通過設在其內(nèi)的十字軸與頭部機構活動相連；在機器人主體的適當部位分別設有兩組手指上下移動控制機構、兩手腕上下移動控制機構、兩手腕左右移動控制機構、右腳左右移動控制機構、上身左右移動控制機構、右腳上下移動控制機構、兩手臂左右移動控制機構、兩手臂上下移動控制機構、頭部前后移動控制機構、頭部左右移動控制機構、眼球轉動控制機構、嘴巴張合控制機構和小臂伸縮控制機構。
2.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的頭部機構包括頭部骨架、轉軸、兩眼球和嘴巴，轉軸通過軸承活動連接在頭部骨架上，兩眼球各通過一小軸與頭部骨架絞接相連，嘴巴由上嘴唇和下嘴唇組成，上嘴唇與頭部骨架固定相連，下嘴唇與轉軸絞接相連。
3.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的兩手臂機構各包括大臂連桿和小臂連桿，大臂連桿的后端絞接在胸部機構上，其前端與小臂連桿絞接相連，小臂連桿的前端與手掌機構絞接相連。
4.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的兩手掌機構各包括手掌骨架、手指轉軸、十字軸、五個手指和五只拉簧，手指轉軸連接在手掌骨架的前端，十字軸的前端與手掌骨架的后端絞接相連，十字軸的后端與小臂連桿絞接相連，五個手指活動連接在手指轉軸上，五只拉簧分別連接在各手指與手掌骨架后端之間。
5.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的兩組手指上下移動控制機構各包括五臺電機，五臺電機分別安裝在底座內(nèi)，各通過曲柄與鋼絲繩絞接相連，各鋼絲繩的另一端分別與左右手的五個手指絞接相連；所述的兩手腕上下移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套、連桿和鋼絲繩，電機安裝在底座內(nèi)，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與底座絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩絞接相連，兩鋼絲繩的另一端分別與手掌機構中的十字軸的兩端絞接相連；所述的兩手腕左右移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套、連桿和鋼絲繩，電機安裝在底座內(nèi)，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與底座絞接相連，兩端分別與兩鋼絲繩絞接相連，鋼絲繩的另一端分別與手掌機構中的手掌骨架的兩端絞接相連；所述的右腳左右移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，電機安裝在底座內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的中部與右腳絞接相連，兩端分別與底座的外側絞接相連；所述的上身左右移動控制機構包括電機、主動齒輪、傳動齒輪和傳動軸，電機安裝在底座內(nèi)，主動齒輪安裝在電機的主軸上，并和傳動齒輪嚙合相連，傳動齒輪與傳動軸固定相連，傳動軸的頂端與腰部機構固定相連；所述的右腳上下移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，所述的右腳左右移動控制機構的連桿中部連接有一支桿，電機安裝在該支桿的尾部，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與右腳的根部固定相連；所述的兩手臂左右移動控制機構各包括電機、主動齒輪、傳動齒輪和轉軸，兩電機對稱安裝在胸部機構內(nèi)，主動齒輪安裝在電機的主軸上，并和傳動齒輪嚙合相連，傳動齒輪與轉軸固定相連，兩轉軸對稱垂直安裝在胸部機構的上下兩端之間，其中部分別與兩大臂連桿絞接相連；所述的兩手臂上下移動控制機構各包括電機、絲桿、絲套和連桿，兩電機分別與兩手臂左右移動控制機構中的兩傳動齒輪絞接相連，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與大臂連桿絞接在手臂左右移動控制機構中的轉軸中部；所述的頭部前后移動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和連桿，電機安裝在胸部機構內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與頸部機構中的十字軸固定相連；所述的頭部左右移動控制機構包括電機、曲柄和連桿，電機安裝在頭部前后移動控制機構中的連桿上，曲柄的一端與電機的主軸相連，另一端設置在連桿的滑槽內(nèi)，連桿的頂端與頭部機構固定相連，同時與頸部機構中的十字軸絞接相連；所述的眼球轉動控制機構包括電機、曲柄搖桿機構和傳動齒輪機構，電機安裝在頭部骨架內(nèi)，曲柄搖桿機構的一端與電機的主軸相連，另一端與傳動齒輪機構絞接相連，傳動齒輪機構的另一端與頭部機構中連接眼球的小軸固定相連；所述的嘴巴張合控制機構包括電機、曲柄和連桿，電機安裝在頭部骨架內(nèi)，曲柄的一端與電機的主軸相連，另一端與連桿絞接相連，連桿的另一端與嘴巴的下嘴唇絞接相連；所述的小臂伸縮控制機構各包括連桿、電機、絲桿、絲套，連桿的一端與手臂上下移動控制機構中的連桿固定相連，另一端與電機絞接相連，絲桿與電機的主軸相連，絲套的一端與絲桿咬合相連，另一端與小臂連桿絞接相連。
6.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的兩組手指上下移動控制機構、兩手腕上下移動控制機構、兩手腕左右移動控制機構、右腳左右移動控制機構、右腳上下移動控制機構、兩手臂左右移動控制機構、兩手臂上下移動控制機構和小臂伸縮控制機構中的電機為步進電機，采用步進電機驅動器，把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，通過控制步進脈沖信號的頻率，對電機精確調(diào)速，通過控制步進電機脈沖的個數(shù)，使電機精確定位。
7.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的上身左右移動控制機構、頭部前后移動控制機構、頭部左右移動控制機構、眼球轉動控制機構和嘴巴張合控制機構中的電機為直流電機，采用調(diào)速器進行脈寬調(diào)速，通過改變輸入脈沖的寬度即占空比實現(xiàn)電機的調(diào)速。
8.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的各動作控制機構中，均在相應的部位設有紅外檢測器，各紅外檢測器內(nèi)部具有施密特整形，可對電機的動作精確定位。
9.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于所述的電器控制機構包括電器控制箱及外部連接控制部分，電器控制箱內(nèi)設有PC主機、PC主機下分設單片機主機、單片機主機下分設各從機中央處理器，外部連接控制部分包括與從機中央處理器相連接的各紅外檢測回路、各驅動電機回路、電源回路和手動調(diào)試回路。
10.如權利要求1所述的會彈鋼琴的機器人，其特征在于采用多機通訊原理，采用串并行通訊方式，實現(xiàn)PC主機與單片機之間及單片機與單片機之間的數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
一種會彈鋼琴的機器人，包括機器人主體和電器控制機構，機器人主體由底座、下肢、腰部、胸部、頸部、頭部、兩手臂和兩手掌等機構組成，在機器人主體的適當部位分別設有控制兩組手指上下移動、兩手腕上下移動、兩手腕左右移動、右腳左右移動、上身左右移動、右腳上下移動、兩手臂左右移動、兩手臂上下移動、頭部前后移動、頭部左右移動、眼球轉動、嘴巴張合和小臂伸縮的控制機構。其演奏控制機構采用步進電機和相應的驅動器控制，其輔助控制機構采用直流電機和相應的調(diào)速器控制。該機器人適用范圍廣，抗干擾能力強，安裝調(diào)試方便，性能可靠，在演奏時動作靈活嫻熟，協(xié)調(diào)逼真。
文檔編號B25J9/18GK1683121SQ20041001761
公開日2005年10月19日 申請日期2004年4月12日 優(yōu)先權日2004年4月12日
發(fā)明者胡學增, 梁兆正, 許永順, 張亦弛, 孫傳倫, 劉波, 謝明亮, 謝平, 孫帆 申請人:上?？萍拣^