本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及服裝展示用的模特機器人。

背景技術：

目前服裝店的服裝展示模特一般使用靜態(tài)模特，靜態(tài)模特是靜止的，不會動，服裝展示效果差，因而，出現了動態(tài)模特機器人，但已有的動態(tài)模特機器人均是由舵機提供原動力，舵機價格貴導致模特機器人的生產成本高，且舵機的安裝精度要求高，安裝難度大，一般小型品牌的服裝店負擔不起舵機形式的模特機器人。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于解決現有技術中的模特機器人生產成本高與安裝難度大的問題。

為實現上述目的，一種模特機器人，包括：

肩膀動力裝置100、上臂200、肘部動力裝置300和前臂400；所述肩膀動力裝置100的動力來源是直流電機與機械傳動配合的運動方式,所述肘部動力裝置300的動力來源是直流電機與拉線輪配合的拉線運動方式。

所述肩膀動力裝置100包括：

總框架101，所述總框架101是框架結構，固定安裝于機器人上身的胸腔殼體內；

第一電機102，所述第一電機102固定安裝于總框架101中；

第一連接軸103，所述第一連接軸103一端與第一電機102輸出軸相連，另一端與總框架101的外邊框相連；

第一齒輪104，所述第一齒輪104同軸心固定套在第一連接軸103上，跟隨第一連接軸103一起轉動；

第二齒輪105，所述第二齒輪105與第一齒輪104嚙合，第二齒輪105中心有安裝孔；

套筒106，所述套筒106的一端固定連接于第二齒輪105，且所述套筒106與第二齒輪105中心的安裝孔同軸心安裝；

肩膀骨架107，所述肩膀骨架107是一個L型的框架，包括活動連接的水平部分和豎直部分；所述肩膀骨架107與套筒106另一端固定連接；

第二電機108，所述第二電機108固定安裝于總框架101中；

第二連接軸109，所述第二連接軸109前端與第二電機108輸出軸相連，第二連接軸109的外徑小于第二齒輪105的安裝孔和套筒106的內徑，所述第二連接軸109穿過第二齒輪105的安裝孔和套筒106且與套筒106同軸心安裝，第二連接軸109可以在套筒106內獨立轉動；

換向器110，所述換向器110與第二連接軸109末端相連，將第二連接軸的徑向旋轉運動轉換為以與第二連接軸垂直方向為軸向的徑向旋轉運動，且所述換向器110固定安裝于肩膀骨架107內。

進一步地，所述第一電機102位于第二電機108的正下方，使得所述第一齒輪104在豎直方向上與所述第二齒輪105嚙合。

所述肘部動力裝置300包括：

第四電機301，所述第四電機301固定安裝于上臂200的內部，第四電機301的輸出軸豎直向下；

第一關節(jié)302，所述第一關節(jié)302與第四電機301的輸出軸固定連接；

第二關節(jié)303，所述第二關節(jié)303轉動連接于第一關節(jié)302兩側；

第三電機304，所述第三電機304固定安裝于總框架101；

拉線輪305，所述拉線輪305具有拉線輪軸，所述拉線輪軸的兩側穿過第一關節(jié)302的兩側并固定安裝于第二關節(jié)303；

拉線306，所述拉線306一端與第三電機304的輸出軸相配合，另一端固定連接在拉線輪305上。

進一步地，所述第三電機304與絲桿相連接，絲桿上設有滑塊,滑塊內部有與絲桿相配合的內螺紋，拉線306連接在滑塊上。

進一步地，所述肘部動力裝置300還包括：扭簧，扭簧的一端連接所述第一關節(jié)302，另一端連接所述第二關節(jié)303，所述拉線輪軸穿過扭簧的圈體部分。

所述上臂200是空心殼體，固定連接于肩膀骨架107的下部。

進一步地，所述換向器110為錐齒輪換向器。

所述前臂400是空心殼體，固定連接于第二關節(jié)303下部。

進一步地，所述肩膀動力裝置100、上臂200、肘部動力裝置300和前臂400的數量均為2個，左右對稱地安裝到機器人上身兩側，構成兩條機器人手臂。

進一步地，所述模特機器人還包括控制裝置，所述控制裝置設置在機器人胸腔內，并控制所述肩膀動力裝置100和所述肘部動力裝置300中的電機；所述控制裝置控制每條手臂單獨運動或同時運動。

與現有技術相比，本技術方案具有如下優(yōu)點：

本技術方案的模特機器人的機械臂的動力來源采用直流電機代替了舵機，可將生產成本降低至現有的使用舵機的模特機器人的2/5；動力裝置采用機械傳動的形式，將4/5的動力裝置安裝于機器人的上身胸腔內部，利用了機器人的空余空間，為機器人手臂里的裝置增大了安裝空間，降低了機器人整體組裝的困難度；并且，使用8個直流電機，每只手臂具有4個自由度，兩條手臂共8個自由度，采用簡單的裝置即可完全模仿人類手臂的各種姿勢動作。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方法對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明一種模特機器人的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的示肩膀動力裝置的結構意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

本發(fā)明提供一種模特機器人。

參考圖1，所述模特機器人，包括：肩膀動力裝置100、上臂200、肘部動力裝置300和前臂400。

所述上臂200的兩端分別連接所述肩膀動力裝置100與所述肘部動力裝置300；所述肘部動力裝置300連接所述前臂400。

在本實施例中，所述模特機器人用肩膀動力裝置100模仿人類的肩關節(jié)，用上臂200模仿人類的上臂，用肘部動力裝置300模仿人類的肘關節(jié)，用前臂400模仿人類的前臂，通過肩膀動力裝置100和肘部動力裝置300的運動與配合，來實現機器人手臂的運動與姿勢的變化。

所述肩膀動力裝置100采用的是直流電機與機械傳動配合的運動方式，直流電機和機械傳動部分均隱藏于機器人胸腔內。

所述肩膀動力裝置100包括總框架101、第一電機102、第一連接軸103、第一齒輪104、第二齒輪105、套筒106、肩膀骨架107、第二電機108、第二連接軸109和換向器110。

所述總框架101是框架結構，固定安裝于機器人上身的胸腔殼體內?？偪蚣?01的作用是為直流電機和機械傳動部件提供安裝空間和安裝固定位置。

在本實施例中，所述第一電機102固定安裝于總框架101中。

所述第一連接軸103一端與第一電機102輸出軸相連，另一端與總框架101的外邊框相連。

所述第一齒輪104同軸心安裝在第一連接軸103上，跟隨第一連接軸103一起轉動。

所述第二電機108固定安裝于總框架101中，第二電機108輸出軸的軸線與第一電機102輸出軸的軸線平行。第二電機108的輸出軸與第二連接軸109相連。

所述第二齒輪105與第一齒輪104嚙合。

在本實施例中，所述第二齒輪105在第一齒輪104的豎直方向上與第一齒輪104嚙合。

所述第二齒輪105中心設有安裝孔，第二齒輪105的中心安裝孔與第二電機108的輸出軸同軸心。

所述套筒106的中心孔與第二齒輪105中心的安裝孔同軸心，套筒106固定連接于第二齒輪105。

所述第二連接軸109的外徑小于第二齒輪105中心安裝孔的孔徑，也小于套筒106的內徑，第二連接軸109穿過第二齒輪105的安裝孔和套筒106，末端連接換向器110。

所述肩膀骨架107是框架結構，在本實施例中，肩膀骨架107是一個L型的框架，水平部分和豎直部分鉸接在一起，所述肩膀骨架107與套筒106另一端固定連接。所述換向器110固定安裝于肩膀骨架107內。

在本實施例中，所述第一電機102轉動帶動第一連接軸103轉動，第一連接軸103帶動第一齒輪104一起轉動，第一齒輪104帶動第二齒輪105一起轉動，第二齒輪105帶動套筒106一起轉動，套筒106帶動肩膀骨架107一起轉動。

在本實施例中，第二連接軸109跟隨第二電機108轉動，在套筒106內獨立轉動而不帶動套筒106轉動；換向器110將第二連接軸的徑向旋轉運動轉換為以與第二連接軸垂直方向為軸向的徑向旋轉運動，并跟隨第二連接軸109運動；肩膀骨架107的豎直部分跟隨換向器110運動。

在本實施例中，所述換向器110采用錐齒輪的換向器。

在其他實施例中，換向器110可以有多種實現方式，可以是市面上已經成熟的換向器，也可以是自己設計的錐齒輪副，渦輪蝸桿副等換向裝置，只要能將第二連接軸的徑向旋轉運動轉換為以與第二連接軸垂直方向為軸向的徑向旋轉運動即可。

所述上臂200是一種空心殼體，固定連接所述肩膀動力裝置100和所述肘部動力裝置300。

本實施例中，由于人類的上臂200本身是沒有自由度的，是跟隨肩關節(jié)和肘關節(jié)一起運動的，因此本發(fā)明的上臂200也是沒有自由度的。

所述肘部動力裝置300采用的是電機與拉線輪配合的拉線運動方式，電機和拉線均藏于機械人胸腔內，所述肘部動力裝置300具有既可以讓前臂400旋轉、屈伸的功能。

所述肘部動力裝置300包括第四電機301、第一關節(jié)302、第二關節(jié)303、第三電機304、拉線輪305和拉線306。

所述第四電機301固定安裝于上臂200的內部。

本實施例中，所述第四電機301的輸出軸豎直向下。

所述第一關節(jié)302與第四電機301的輸出軸固定連接。

本實施例中，第一關節(jié)302可以跟隨第四電機301做旋轉運動。

所述第二關節(jié)303轉動連接于第一關節(jié)302兩側。

所述第三電機304固定安裝于總框架101。

所述拉線輪305具有拉線輪軸，所述拉線輪軸的兩側穿過第一關節(jié)302的兩側并固定安裝于第二關節(jié)303。

所述拉線306一端與第三電機304的輸出軸相配合，另一端固定連接在拉線輪305上。

還包括扭簧，扭簧的一端連接所述第一關節(jié)302，另一端連接所述第二關節(jié)303，所述拉線輪軸穿過扭簧的圈體部分。

所述第三電機304運動作用于拉線306，拉線306帶動拉線輪305旋轉，拉線輪305旋轉帶動第二關節(jié)303繞第一關節(jié)302旋轉。

在本實施例中，當手臂靜止時，拉線306處于繃緊狀態(tài)，第三電機304啟動，拉線306開始帶動拉線輪305旋轉，帶動第二關節(jié)303繞第一關節(jié)302旋轉，即肘部動力裝置300開始彎曲，肘部需要回復上一個動作位置時，依靠手臂自身重力和第三電機304反轉回復，拉線306處于重新繃緊的狀態(tài)。

本實施例中，因拉線306不具有剛性，因此當手臂彎曲到與胸前位置平行時，手臂失去重力而拉線306不具有推力會導致拉線306暫時失效，機器人抬起的肘部動力裝置300無法做回復運動，此時肘部動力裝置300可以依靠第一關節(jié)302和第二關節(jié)303之間的扭簧完成肘部的回復運動，即當拉線306暫時失效時，第一關節(jié)302和第二關節(jié)303之間的扭簧可代替拉線306做回復運動。

在本實施例中，第三電機304與拉線306之間的配合方式主要采用的是絲桿和滑塊來實現的，絲桿與第三電機304相連接，滑塊內部有與絲桿相配合的內螺紋，拉線306連接在滑塊上。

本實施例中，第三電機304轉動時，絲桿跟隨第三電機304一起轉動，由于螺紋之間的配合運動，滑塊在絲桿上移動，帶動拉線306的移動，拉線306的移動帶動拉線輪305旋轉，拉線輪305旋轉和手臂的自身重力或者是第一關節(jié)302和第二關節(jié)303之間扭簧的彈力帶動第二關節(jié)303做屈伸運動。

在其他實施例中，第三電機304與拉線306之間的配合方式還可以通過其他機構實現，比如，將第三電機304的輸出軸與滾輪連接，拉線306的一端連接到滾輪上，另一端連接到拉線輪305上，第三電機304轉動時，滾輪跟隨轉動，滾輪跟隨第三電機304正反轉時，可以實現拉線306的收放功能，從而拉線306帶動拉線輪305正反轉，實現第二關節(jié)303的屈伸運動。

所述前臂400是一種空心殼體，固定連接于所述肘部動力裝置300中的第二關節(jié)303下部。

本實施例中，當肘部動力裝置300運動時，第四電機301轉動，與第四電機301的輸出軸固定連接的第一關節(jié)302旋轉，第一關節(jié)302旋轉帶動第二關節(jié)303旋轉，這樣前臂400也跟著做旋轉運動，由此，肘部動力裝置300完全實現了屈伸運動和前臂400的旋轉運動。

在本實施例中，機器人手臂要運動時，第一電機102轉動帶動第一連接軸103轉動，第一齒輪104及齒輪105和套筒106轉動，套筒106帶動肩膀骨架107一起轉動，肩膀骨架107帶動上臂200跟隨肩膀骨架107運動，第一關節(jié)302和第二關節(jié)303跟隨上臂200運動，前臂400跟隨第二關節(jié)303運動；因此，第一電機102正轉，機器人的手臂跟隨肩膀骨架107向前擺動；第一電機102反轉，機器人的手臂跟隨肩膀骨架107向后擺動。

在本實施例中，第二電機108的轉動帶動第二連接軸109轉動，換向器110將第二連接軸的徑向旋轉運動轉換為以與第二連接軸垂直方向為軸向的徑向旋轉運動，換向器110的運動帶動機器人手臂向上舉或者向下放；當第二電機108正轉，機器人手臂向上舉，第二電機108反轉，機器人手臂向下放。

在本實施例中，第三電機304轉動通過拉線306帶動拉線輪305轉動，拉線輪305帶動第二關節(jié)303繞第一關節(jié)302轉動，模仿人類手臂的彎曲動作，前臂400跟隨第二關節(jié)303運動，第三電機304正轉，機器人手臂彎曲，第三電機304反轉，機器人手臂靠重力或者扭簧的彈力回復成伸展狀態(tài)。

在本實施例中，第四電機301的轉動帶動第一關節(jié)302轉動，第一關節(jié)302帶動第二關節(jié)303和前臂400轉動，模仿人類手臂的前臂400可以旋轉的運動。

在本實施例中，肩膀骨架107的前后擺動和上下舉放是2個自由度，兩個肩膀骨架107便是4個自由度。

在本實施例中，肘部動力裝置300的旋轉運動和屈伸運動是2個自由度，兩個肘部動力裝置300便是4個自由度。

在本實施例中，每條手臂具有4個自由度，兩條手臂共有8個自由度；這8個電機和8個自由度之間的配合便可模仿人類手臂的運動，實現各種姿勢的變化。

在本實施例中，第一電機102、第二電機108、第三電機304和第四電機301各設置2個，共8個電機，每個電機可以獨自啟動，也可以和其他的電機配合一起作用。

在其他實施例中，所述第一電機102、第二電機108、第三電機304和第四電機301的數量可以根據機器人手臂的數量和功能進行設置，比如，如果機器人設置為3個手臂的機器人，可以設置第一電機102、第二電機108、第三電機304和第四電機301的數量各位3個。

在本實施例中，所述肩膀動力裝置100、上臂200、肘部動力裝置300和前臂400的數量均為2套，仿造人類上肢左右對稱地安裝到機器人上身兩側；一套肩膀動力裝置100、上臂200及肘部動力裝置300和前臂400組成一條機器人手臂；每條手臂的電機和機械傳動部分均固定安裝于機器人胸腔內部；手臂內只有肩膀位置安裝有肩膀骨架107和換向器110，也只有上臂200殼體內安裝有第四電機301和肘部動力裝置300的第一關節(jié)302、第二關節(jié)303和拉線輪305。

在本實施例中，還包括控制裝置，所述控制裝置設置在機器人胸腔內，并控制所述肩膀動力裝置100和所述肘部動力裝置300中的電機，所述控制裝置控制每條手臂單獨運動或同時運動。

在本實施例中，每條手臂是一個獨立完整的裝置，可以單獨運動。

在其他實施例中，每條手臂是一個獨立完整的裝置，可以一起運動。

在本實施例中，每條手臂是一個獨立完整的裝置，可以對稱運動，也可以不對稱運動。

在其他實施例中，兩條手臂可以設計由同一個控制裝置控制。

在本實施例中，為了外觀更美觀，可用殼體將裸露在外的裝置包裹起來，做成一條完整的手臂。

本實施例的模特機器人的動力來源采用直流電機代替了舵機，可將生產成本降低至現有的使用舵機的模特機器人的2/5；動力裝置采用機械傳動的形式，將4/5的動力裝置安裝于機器人的上身胸腔內部，利用了機器人的空余空間，為機器人手臂里的裝置增大了安裝空間，降低了機器人整體組裝的困難度；并且，使用8個直流電機，每只手臂具有4個自由度，兩條手臂共8個自由度，采用簡單的裝置即可完全模仿人類手臂的各種姿勢動作。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。