專利名稱：會彈琴的機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機電產(chǎn)品，特別是一種能在普通鋼琴或電子琴琴鍵上彈奏出所選定曲目的機器人。
由本人以前申請的電動拾球器(申請?zhí)?8229535．4)和自動跟蹤擊球機(申請?zhí)?0222909．9)，分別是一種能在一定范圍內(nèi)將拋出的球拾起來和對球進行自動跟蹤后將球擊打入洞的機器人，具有較強的觀賞性，但卻不能使人們得到優(yōu)美音樂的享受。市面上所出售的會彈琴的玩具小人，琴是不能進行彈奏的玩具琴，玩具小人所彈出的音樂則是事先錄制后進行播放的樂曲，因此娛樂性較差。雖然在工業(yè)生產(chǎn)的許多方面已采用機器手代替人手進行作業(yè)，但在器樂演奏方面尚無先例。
本實用新型的目的在于提供一種會彈琴的機器人，通過電路控制和機械傳動對手臂、手指的動作進行控制，以達到彈奏準確無誤，觀賞性和娛樂性強的目的。
本實用新型的解決方案在于該種會彈琴的機器人包括底座、頭部、上身、下肢、電路控制板等。其特征在于電路控制板設(shè)在底座內(nèi)，包括中央處理器、分別與中央處理器連接的控制手臂、頭部和眼睛移動的電機驅(qū)動回路、定位檢測回路、位置檢測回路、控制手指運動的電磁閥驅(qū)動回路。上身骨架包括胸部骨架和腰部骨架，在胸部骨架上設(shè)有控制手臂左右移動的電機，通過齒輪傳動機構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，手臂則由連桿組合而成，并通過固定在轉(zhuǎn)軸上的軸承和軸銷與轉(zhuǎn)軸連接。在胸部骨架上還設(shè)有控制手臂上下移動的電機，通過曲柄連桿機構(gòu)與手臂連桿連接。手掌包括手掌骨架、固定在手掌骨架上的手指轉(zhuǎn)軸、拉簧及手指，手掌固定在手臂連桿上，并通過牽引繩與手臂平行連桿連接。在頭部骨架上設(shè)有電機及與該電機和頭部骨架連接的控制頭部左右轉(zhuǎn)動的連桿機構(gòu)，還設(shè)有控制眼睛伸縮的電機，及分別與該電機和眼睛骨架連接的連桿機構(gòu)。下肢由與底座固定連接的骨架構(gòu)成，在該骨架上部設(shè)有托板，托板上設(shè)有電磁閥，該電磁閥與手指之間通過鋼絲牽引繩連接。
上述上身腰部骨架上還設(shè)有滑軌，上述手臂連桿上設(shè)有滑輪，滑輪設(shè)置在滑軌中，以保證手臂及手指左右移動時相對于琴鍵的高度不變。
上述頭部骨架上設(shè)有螺旋形滑槽，上述眼睛上固定有導(dǎo)向塊，該導(dǎo)向塊設(shè)置在所述滑槽中，以使眼睛在伸縮的同時轉(zhuǎn)動。
上述電機驅(qū)動回路包括整流電路、濾波電路、倍壓電路、前置激勵、調(diào)速激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動、繼電器。
上述電磁閥驅(qū)動回路包括前置激勵、調(diào)速激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動、電磁閥。
上述位置檢測回路包括光電耦合電路、整流電路、濾波電路、復(fù)合管激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動。
上述中央處理器還連接有由選擇按鈕、限流電阻和穩(wěn)壓管組成的選曲信號回路，以使人們根據(jù)喜好對曲目進行選擇。
上述中央處理器還連接有紅外信號啟動回路，以便有人走動時自動開始彈奏。
本實用新型的優(yōu)點在于通過電路控制和機械傳動，可使機器人根據(jù)選擇的曲目在普通鋼琴或電子琴鍵上進行現(xiàn)場演奏。通過電機驅(qū)動、電磁閥的吸合與斷開、位置檢測和定位檢測，再經(jīng)中央處理器處理后根據(jù)曲目確定手指所處的位置并進行彈奏，從而實現(xiàn)整個自動演奏。且在整個演奏過程中具有靈活、準確的特點，并實現(xiàn)了機器手代替人手進行器樂演奏，因而具有較強的觀賞性和娛樂性。
附


圖1是本實用新型主視圖。
附圖2是本實用新型左視圖。
附圖3是
圖1的A-A視圖。
附圖4是
圖1的B-B視圖。
附圖5是
圖1的C-C視圖。
附圖6是
圖1的D-D視圖。
附圖7是圖2的E向視圖。
附圖8是圖2的F向視圖。
附圖9是
圖1的G向視圖。
附
圖10是本實用新型電路框圖。
附
圖11是本實用新型電機驅(qū)動回路電路原理圖。
附
圖12是本實用新型電磁閥驅(qū)動回路電路原理圖。
附
圖13是本實用新型位置檢測回路電路原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步詳述。
本實用新型由底座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、頭部17、23、設(shè)在底座1內(nèi)的電路控制板38等組成。腿部2采用鋼管焊接成門形框架，底部固定在底座上，其上部對稱焊接有托板37，每個托板37上均勻設(shè)置5個電磁閥3。胸部由骨架24、35、39及加強筋30、34相互焊接而成，轉(zhuǎn)軸14通過固定在骨架24和35上的軸承設(shè)置在兩骨架之間，控制兩手臂左右移動的電機7對稱固定在加強筋30上，其輸出軸上的齒輪6與固定在轉(zhuǎn)軸14上的扇形齒輪8嚙合，帶動轉(zhuǎn)軸14轉(zhuǎn)動。手臂由平行連桿10、11、12、13、43、57通過鉸接而成，其中連桿10一端與固定在轉(zhuǎn)軸14上的軸承及軸銷連接，另一端與連桿57鉸接，連桿11通過固定在轉(zhuǎn)軸上的軸承及軸銷分別與轉(zhuǎn)軸14及連桿13之間形成復(fù)合固定鉸鏈，連桿11另一端與連桿57鉸接，連桿12一端與連桿13鉸接，另一端與連桿43鉸接，連桿43一端與連桿57鉸接，另一端與手掌骨架51固定在一起，使手臂繞轉(zhuǎn)軸14進行左右移動?？刂苾墒直凵舷乱苿拥碾姍C15對稱固定在扇形齒輪8上，其輸出軸與曲柄33之間通過鍵連接，曲柄33另一端與連桿31鉸連接，連桿31的另一端與連桿16通過導(dǎo)桿、滑塊連接，連桿16的另一端與手臂連桿13焊接，通過曲柄33、連桿31、16可使手臂上下移動。在轉(zhuǎn)軸14上鉸接有平行連桿29，連桿29另一端與平行連桿42鉸接，連桿42的另一端與胸部加強筋30鉸接，牽引繩采用鋼絲32，鋼絲32一端通過鋼絲環(huán)固定在連桿29上，另一端穿過鋼絲套49后，通過鋼絲扣50固定在手掌骨架51的左右兩側(cè)，由鋼絲32、連桿29和42組成的平行連桿機構(gòu)，可使上臂左右移動時，手掌和小臂一起相對于上臂作反向移動。手掌骨架51上固定有手指轉(zhuǎn)軸52，手指45通過軸承安裝在轉(zhuǎn)軸52上，在手掌骨架51上還固定有與手指45連接的拉簧44，用于幫助手指45復(fù)位。腰部主骨架36分別與腿部框架2和胸部骨架35焊接，其側(cè)骨架上固定有拉簧54，拉簧54另一端固定在鋼絲環(huán)上，作為牽引繩的鋼絲4一端通過鋼絲卡55分別與電磁閥3連接，另一端穿過鋼絲套53后，分別與五個手指45連接，電磁閥3拉動鋼絲4，從而帶動手指45繞手指轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)各手指向下按動琴鍵的目的?？刂祁^部左右偏動的電機25固定在胸部加強筋34上，其輸出軸依次連接曲柄26、連桿28、27、17、頭部骨架23，其中連桿28分別與曲柄26和連桿27鉸接，連桿27另一端焊接在構(gòu)成頸部的連桿17上，連桿17分別與胸部骨架24和頭部骨架23鉸接?？刂蒲劬?1伸縮的電機21固定在頭部骨架23上，其輸出軸與連桿40連接，連桿40另一端與眼睛骨架20連接，眼睛骨架20則焊接在連桿22上，該連桿與頭部骨架23連接，眼睛41通過焊接在眼睛骨架20兩端的眼睛軸56與骨架20連接，并在眼睛41內(nèi)分別裝有兩套軸承，可使眼睛41轉(zhuǎn)動，在眼睛41上還固定有導(dǎo)向塊19，在頭部骨架23上固定有螺旋形滑槽18，該滑槽位于眼睛41兩旁，導(dǎo)向塊19設(shè)置在該滑槽中，電機21通過連桿40使眼睛骨架20前后擺動，從而帶動眼睛41前后伸縮，在眼睛41伸縮的同時，導(dǎo)向塊19在滑槽18中運動，從而使眼睛41繞軸56轉(zhuǎn)動。制作時，身體各部位均采用玻璃鋼制成外殼，十分美觀。
電機驅(qū)動回路中，中央處理器輸出的信號通過由耦合電容E1、整流管D3、D4、濾波電容E2構(gòu)成的倍壓電路后，經(jīng)過由三極管N3、P2構(gòu)成的復(fù)合管，驅(qū)動繼電器J線包；同時，信號通過三極管N1前置激勵，中頻率三極管P1調(diào)速激勵后，由場效應(yīng)管P5驅(qū)動繼電器J線包，此時，繼電器J線包通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，使電機15、25、21正轉(zhuǎn)，反之，電機反轉(zhuǎn)，由此控制手臂、頭部和眼睛的運動。
電磁閥驅(qū)動回路中，中央處理器輸出的信號通過三極管N1前置激勵，三極管N2調(diào)速激勵后，由場效應(yīng)管N3驅(qū)動電磁閥3(電磁閥3兩端的二極管D1起續(xù)流作用，電容C1起抗干擾作用)，通過鋼絲4帶動手指45運動，而手指45的運動節(jié)奏由中央處理器控制，使其與音樂曲目的節(jié)奏一致。
位置檢測回路中，中央處理器輸出的信號通過光電藕合管D1、D2輸出到A點，從A點分為兩路一路經(jīng)藕合電容E1藕合，經(jīng)整流管D3、D4、充電電容E2送到三極管T1、T2組成的復(fù)合管，使繼電器J1吸合；另一路經(jīng)三極管T3前置激勵，三極管T4調(diào)速激勵后，由場效應(yīng)管T5驅(qū)動繼電器J1觸點，此時，繼電器J1線包通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，控制電機7正轉(zhuǎn)，反之，電機反轉(zhuǎn)，從而控制手臂左右移動的距離。
接通電源后，通過選曲按鈕接通選曲回路，主控制板38上的中央處理器接到選曲信號后，通過位置檢測回路和定位檢測回路使電機7正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而通過齒輪傳動機構(gòu)6、8帶動手臂繞轉(zhuǎn)軸14左右移動；同時，中央處理器通過電機驅(qū)動回路和定位檢測回路一方面控制電機15正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而通過曲柄33、連桿31、16機構(gòu)和鋼絲32使手臂上下移動，另一方面控制電機25和21的正反轉(zhuǎn)，分別通過曲柄26、連桿17、27、28機構(gòu)使頭部左右運動，以及通過連桿20、22、眼睛轉(zhuǎn)軸56、導(dǎo)向塊19、滑槽18等使眼睛41在伸縮的同時轉(zhuǎn)動；另外，中央處理器通過電磁閥驅(qū)動回路控制電磁閥3，從而通過鋼絲4、拉簧44、54使手指繞手指轉(zhuǎn)軸52運動并進行彈奏。如果不進行選曲，則機器人會在中央處理器的控制下按曲目順序演奏，直至演奏完所有預(yù)先設(shè)定的曲目或有人選曲為止。此后，無論何時有人通過機器人的紅外探測器前，都會通過紅外信號啟動回路使中央處理器開始工作。
權(quán)利要求1.一種會彈琴的機器人，包括底座、頭部、上身、下肢、電路控制板，其特征在于電路控制板設(shè)在底座內(nèi)，包括中央處理器、分別與中央處理器連接的控制手臂、頭部和眼睛移動的電機驅(qū)動回路、定位檢測回路、位置檢測回路、控制手指運動的電磁閥驅(qū)動回路；上身骨架包括胸部骨架和腰部骨架，在胸部骨架上設(shè)有控制手臂左右移動的電機，通過齒輪傳動機構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，手臂由連桿組合而成，并通過固定在轉(zhuǎn)軸上的軸承和軸銷與轉(zhuǎn)軸連接，在胸部骨架上還設(shè)有控制手臂上下移動的電機，通過曲柄連桿機構(gòu)與手臂連桿連接；手掌包括手掌骨架、固定在手掌骨架上的手指轉(zhuǎn)軸、拉簧及手指，手掌固定在手臂連桿上，并通過牽引繩與手臂平行連桿連接；在頭部骨架上設(shè)有電機及與該電機和頭部骨架連接的控制頭部左右轉(zhuǎn)動的連桿機構(gòu)，還設(shè)有控制眼睛伸縮的電機，及分別與該電機和眼睛骨架連接的連桿機構(gòu)；下肢由與底座固定連接的骨架構(gòu)成，在該骨架上部設(shè)有托板，托板上設(shè)有電磁閥，該電磁閥與手指之間通過牽引繩連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的上身腰部骨架上設(shè)有滑軌，所述的手臂連桿上設(shè)有滑輪，滑輪設(shè)置在滑軌中，以保證手臂及手指左右移動時相對于琴鍵的高度不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的頭部骨架上設(shè)有螺旋形滑槽，所述的眼睛上固定有導(dǎo)向塊，該導(dǎo)向塊設(shè)置在所述滑槽中，以使眼睛在伸縮的同時轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的電機驅(qū)動回路包括整流電路、濾波電路、倍壓電路、前置激勵、調(diào)速激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動、繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的電磁閥驅(qū)動回路包括前置激勵、調(diào)速激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動、電磁閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的位置檢測回路包括光電耦合電路、整流電路、濾波電路、復(fù)合管激勵、場效應(yīng)管驅(qū)動、繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的中央處理器還連接有由選擇按鈕、限流電阻和穩(wěn)壓管組成的選曲信號回路，以使人們根據(jù)喜好對曲目進行選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述的中央處理器還連接有紅外信號啟動回路，以便有人走動時自動開始彈奏。
專利摘要本實用新型提供了一種會彈琴的機器人,包括底座、頭部、上身、下肢、設(shè)在底座內(nèi)的電路控制板,還包括分別控制手臂、頭部和眼睛運動的電機及傳動機構(gòu),控制手指運動的電磁閥和牽引繩。通過電路控制和機械傳動,可使機器人根據(jù)選擇的曲目確定手指所處的位置,并在普通鋼琴或電子琴琴鍵上進行自動彈奏,且整個彈奏過程具有靈活、準確的特點,具有較強的觀賞性和娛樂性。
文檔編號G10H1/26GK2427866SQ0022353
公開日2001年4月25日 申請日期2000年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月28日
發(fā)明者孫帆 申請人:自貢市摯友電器有限公司