CN105751248B - 仿生液压四足机器恐龙头颈部结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，具有头部关节、上颈部关节、下颈部关节，头部关节前端设有上颌、下颌，头下颌连接头部伺服液压缸，通过头部伺服液压缸驱动实现恐龙嘴巴的张合；上颈部关节通过前后两个旋转轴连接于头部关节和下颈部关节，下颈部关节通过旋转轴连接于恐龙躯干上，上颈部关节、下颈部关节分别连接伺服液压缸，由伺服液压缸驱动实现机构的摇摆、俯仰动作，头部关节和下颈部关节通过传动连杆连接，实现下颈部关节和头部关节的联动。本发明设计新颖，实用性强，减少头部动力***的复杂性，头部结构设置有可眨动的恐龙眼睛，形象逼真；本发明，头颈部自由度多摆动灵活，采用液压***驱动，高效，控制精度高。

Description

仿生液压四足机器恐龙头颈部结构

技术领域

本发明涉及一种四足机器人，尤其是一种四足机器恐龙头颈部结构。

背景技术

机器人是一门多学科交叉的技术，涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等。机器人的应用广泛，包括机械、电子、汽车、家政、影视、娱乐等。本设计的仿生液压四足机械恐龙，采用机械设计技术、仿生学技术，液压控制技术，传感器技术、智能控制技术等，能够实现恐龙的运动特征，如行走，摇头，张嘴，摆尾等。仿生恐龙应用广泛，特别是在一些主题公园和一些娱乐场所等。

现有的四足仿生机器恐龙，普遍存在的问题是，恐龙的头部机构设计，自由度少，不能使其灵活的转动和摆动，影响恐龙行走控制的稳定性。一般采用电机驱动，控制***复杂。整体结构设计和真实恐龙外部特征不像，影响观赏和应用推广。

因此，需要在仿生液压四足机器恐龙在结构上和控制***上进行优全新设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过对仿生液压四足机械恐龙头、颈结构进行全新的设计，解决仿生恐龙头颈部、尾部自由度少，摆动不灵活；解决仿生恐龙外部特征不逼真，达不到展示效果问题，仿生恐龙稳定性问题，解决头颈部传动***问题等，而提供一种仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，具有头部关节、上颈部关节、下颈部关节，头部关节前端设有上颌、下颌，所述上颈部关节通过第一旋转轴连接于头部关节，通过第二旋转轴连接于下颈部关节，下颈部关节通过第三旋转轴接于恐龙躯干上，上颈部关节、下颈部关节分别连接第一伺服液压缸、第二伺服液压缸，由第一伺服液压缸、第二伺服液压缸驱动实现机构的摇摆、俯仰动作，所述头部关节和下颈部关节通过传动连杆连接，实现下颈部关节和头部关节的联动；所述头部关节的上颌(1)设置有两只眼睛结构，两只眼睛结构连接步进电机，在步进电机的控制下实现眼睛的眨动。

所述的眼睛结构由上眼皮结构和眼珠组成，所述眼睛结构由半弧形上眼皮结构和锥球形眼珠球体结构构成，所述上眼皮结构通过联轴器连接在步进电机上，在步进电机的带动下绕锥球形眼珠球体结构转动。

所述头部关节由方形状框架结构构成，所述上颌和下颌分别由半隆状框架构成，所述上颌后端通过连接板与方形状框架结构固定连接，下颌后端通过销轴与连接板转动连接，并通过折弯形面板铰接头部伺服液压缸，头部伺服液压缸与固定在方形框体结构底面的第一铰座转动连接；所述方形状框架结构后端面通过第四通孔圆柱固定连接折行连接杆，折行连接杆后端通过轴配合连接传动连杆。

所述上颈部关节由弧形框架结构构成， 弧形框架结构前端面设有对称的两竖直的第二通孔圆柱，后端面设有垂直的第一通孔圆柱，垂直的第一通孔圆柱设有折形连杆，折形连杆上设有第一支撑铰座；所述上颈部关节前端两竖直的第二通孔圆柱与头部关节后端的第四通孔圆柱通过第一旋转轴连接实现一竖直转动副；所述上颈部关节后端面的第一通孔圆柱与下颈部关节前端面两对称竖直的第三通孔圆柱通过第二旋转轴连接实现另一转动副。

所述下颈部关节由梯形状框架结构构成，梯形状框架结构前端设有弯形连接板，弯形连接板上设有通孔，弯形连接板的通孔与设置在传动连杆上的轴连接，梯形状框架结构侧面设有一平面板，平面板上设有第二铰座，梯形状框架结构后端面设有水平通孔圆柱，水平通孔圆柱连接平面连杆，平面连杆上设有第二支撑铰座；第二铰座上连接第一伺服液压缸尾部，第一伺服液压缸活塞端与设置在上颈部关节后端面第一通孔圆柱上的一折形连杆上的第一支撑铰座相连接，第一伺服液压缸通过驱动折形连杆，使上颈部关节在推动力的作用下绕第二旋转轴左右摆动；头部关节通过传动连杆的驱动下，相对于上颈部关节绕第一旋转轴相对摆动；所述恐龙躯体上的铰座上连接第二伺服液压缸尾部，第二伺服液压缸活塞端与设置在下颈部关节后端的水平通孔圆柱上的平面连杆上的第二支撑铰座相连接，第二伺服液压缸通过驱动平面连杆来实现头颈的上下摆动。

本发明的有益效果是：

本发明提供的仿生液压四足机器恐龙具有以下突出的优点：

（1）头颈部由4个活动关节组成，增加了恐龙脖子全方位摆动的柔韧性，灵活性，使的仿生恐龙运动起来更加自然、逼真，另外也能够增加恐龙的稳定性。

(2) 头部结构设置两个可以眨动的眼睛，仿生效果更加突出，实用性更强。

（3）在恐龙头颈部中设置伺服液压缸推动，连杆机构传动的驱动方式，使的恐龙头部和颈部1在一个液压缸的推动下就可以实现两个关节的联动，这样设计结构简单，减少了头颈部***的复杂性，控制简单。

（4）该恐龙采用液压***控制，控制精度高，效率高。

附图说明

图1 本发明的仿生液压四足机器恐龙头颈部结构立体结构示意图；

图2 本发明中机器恐龙头部结构示意图；

图3 本发明中机器恐龙上颈部关节结构示意图；

图4 本发明中机器恐龙下颈部关节结构示意图；

图5本发明仿生液压四足机器恐龙头颈部结构立体俯视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作一步说明。

如图1至图5所示，一种仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，头部关节001、上颈部关节002、下颈部关节003、上颌1、下颌2、传动连杆5 、步进电机11。

头部关节001前端设有上颌1、下颌2，头下颌2连接头部伺服液压缸3，通过头部伺服液压缸3驱动实现恐龙嘴巴的张合。上颈部关节002通过第一旋转轴17连接于头部关节001，通过第二旋转轴24连接于下颈部关节003，下颈部关节003通过第三旋转轴34连接于恐龙躯干上，上颈部关节002、下颈部关节003分别连接第一伺服液压缸7、第二伺服液压缸9，由第一伺服液压缸7、第二伺服液压缸9驱动实现机构的摇摆、俯仰动作，所述头部关节001和下颈部关节003通过传动连杆5连接，实现下颈部关节003和头部关节001的联动；所述头部关节001的上颌1设置有两只眼睛结构，两只眼睛结构连接步进电机，在步进电机的控制下实现眼睛的眨动。

眼睛结构由上眼皮结构和眼珠组成，所述眼睛结构由半弧形上眼皮结构12和锥球形眼珠球体结构13构成，所述上眼皮结构12通过联轴器连接在步进电机11上，在步进电机11的带动下绕锥球形眼珠球体结构13转动。

本发明的仿生恐龙的机构设计和真实恐龙外部特征具有很高的相似度，头部机构设计采用液压缸驱动和连杆联动相结合，实现一个液压缸控制两个关节的联动。头部的上颌部分设置有两只眼睛，两只眼睛在步进电机的控制下可以实现眼睛的眨动。

如图2所示，头部关节001由方形状框架结构16构成，上颌1和下颌2分别由半隆状框架构成，方形状框架结构16底面设置一平面板，平面板上设有第一铰座20，其后端面设置有第四通孔圆柱4，与第四通孔圆柱4连接的是一折行连接杆18，折行连接杆18端部设置有一通孔19，折行连接杆18端部通孔19与设置在传动连杆5上的轴配合连接，下颌2后端设置有折弯形面板15，折弯形面板15上设有一铰座。上颌1后端通过连接板14与方形框架结构16固定连接，下颌2后端通过销轴与连接板14转动连接，并通过折弯形面板15铰接头部伺服液压缸3，头部伺服液压缸3与固定在方形框体结构16底面的第一铰座20转动连接；折行连接杆18后端通过轴配合连接传动连杆5。

头部伺服液压缸3的缸体尾部与第一铰座20铰接，头部伺服液压缸3的活塞端与折弯形面板15下侧的铰座铰接。头部伺服液压缸15通过驱动下颌2后端的折弯形面板15，来实现恐龙嘴部的张合。头部的上颌1和下颌2侧面分别设有第一、二通孔21、22， 在销轴的连接下，形成一转动副，在头部伺服液压缸3的作用下实现头部的上颌1和下颌2绕转动副转动，以实现所述恐龙嘴巴的张合。

如图3所示，上颈部关节002由弧形框架结构设置而成， 弧形框架结构前端面设有对称的两竖直的第二通孔圆柱23，后端面设有垂直的第一通孔圆柱6， 后端面垂直的第一通孔圆柱6设有一折形连杆26， 折形连杆26上设有第一支撑铰座27。

上颈部关节002前端两竖直的第二通孔圆柱23与头部后端一竖直的第四通孔圆柱4通过第一旋转轴17连接实现一竖直转动副。上颈部关节002后端面的竖直的第一通孔圆柱6与下颈部关节003前端面两对称竖直的第三通孔圆柱28通过第二旋转轴24连接实现另一转动副。

如图4所示，下颈部关节003由梯形状框架结构设置而成，梯形状框架结构前端设有对称的两个第三通孔圆柱28，梯形状框架结构前端设有一弯形连接板29，弯形连接板上设有一通孔，弯形连接板29的通孔与一设置在传动连杆5上的轴相连接，梯形状框架结构侧面设有一平面板30，平面板30上设有第二铰座31，梯形状框架后端面设有一水平通孔圆柱8，梯形状框架后端面通孔圆柱处设有一平面连杆32，平面连杆上设有第二支撑铰座33。

下颈部关节003前端面两竖直第三通孔圆柱28与上颈部关节002后端面第一通孔圆柱6通过第二旋转轴24相连接形成一左右摆动的转动副，下颈部关节003后侧面一水平通孔圆柱8与恐龙躯体上两水平通孔圆柱通过第三旋转轴34相配合连接形成一上下旋转的转动副。

第一伺服液压缸7尾部连接于下颈部关节003侧面上的第二铰座31上，第一伺服液压缸7活塞端与设置在上颈部关节002后端面通孔圆柱上的一折形连杆26上的第一支撑铰座27相连接。第一伺服液压缸7通过驱动折形连杆26，使头部关节001在推动力的作用下绕第二旋转轴24，左右摆动；头部关节001通过传动连杆5的驱动下绕第一旋转轴17相对摆动。第二伺服液压缸9尾部连接于恐龙躯体上的铰座上，第二伺服液压缸9活塞端与设置在下颈部关节003后端面通孔圆柱上的一平面连杆32一端的平面体上的第二铰座33相连接。第二伺服液压缸9通过驱动平面连杆32来实现头颈的上下摆动。

Claims (4)

1.一种仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，具有头部关节(001)、上颈部关节(002)、下颈部关节(003)，头部关节(001)前端设有上颌（1）、下颌（2），其特征在于：所述下颌（2）连接头部伺服液压缸（3），通过头部伺服液压缸（3）驱动实现恐龙嘴巴的张合；所述上颈部关节（002）通过第一旋转轴（17）连接于头部关节（001），通过第二旋转轴（24）连接于下颈部关节（003），下颈部关节(003)通过第三旋转轴（34）接于恐龙躯干上，上颈部关节(002)、下颈部关节(003)分别连接第一伺服液压缸（7）、第二伺服液压缸（9），由第一伺服液压缸（7）、第二伺服液压缸（9）驱动实现机构的摇摆、俯仰动作，所述头部关节(001)和下颈部关节(003)通过传动连杆(5)连接，实现下颈部关节(003)和头部关节(001)的联动；所述头部关节（001）的上颌(1)设置有两只眼睛结构，两只眼睛结构连接步进电机(11)，在步进电机(11)的控制下实现眼睛的眨动；所述上颈部关节(002)由弧形框架结构构成，弧形框架结构前端面设有对称的两竖直的第二通孔圆柱(23)，后端面设有垂直的第一通孔圆柱(6)，垂直的第一通孔圆柱(6)设有折形连杆(26)，折形连杆(26)上设有第一支撑铰座(27)；所述上颈部关节(002)前端两竖直的第二通孔圆柱(23)与头部关节(001)后端的第四通孔圆柱(4)通过第一旋转轴（17）连接实现一竖直转动副；所述上颈部关节(002)后端面的第一通孔圆柱(6)与下颈部关节(003)前端面两对称竖直的第三通孔圆柱(28)通过第二旋转轴（24）连接实现另一转动副。

2.根据权利要求1所述的仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，其特征在于：所述的眼睛结构由上眼皮结构和眼珠组成，所述眼睛结构由半弧形上眼皮结构(12)和锥球形眼珠球体结构(13)构成，所述上眼皮结构(12)通过联轴器连接在步进电机（11）上，在步进电机(11)的带动下绕锥球形眼珠球体结构(13)转动。

3.根据权利要求1所述的仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，其特征在于：所述头部关节(001)由方形状框架结构(16)构成，所述上颌(1)和下颌(2)分别由半隆状框架构成，所述上颌(1)后端通过连接板(14)与方形状框架结构(16)固定连接，下颌(2)后端通过销轴与连接板(14)转动连接，并通过折弯形面板(15)铰接头部伺服液压缸(3)，头部伺服液压缸(3)与固定在方形框体结构底面的第一铰座(20)转动连接；所述方形状框架结构(16)后端面通过第四通孔圆柱（4）固定连接折行连接杆(18)，折行连接杆(18)后端通过轴配合连接传动连杆(5)。

4.根据权利要求1所述的仿生液压四足机器恐龙头颈部结构，其特征在于：所述下颈部关节(003)由梯形状框架结构构成，梯形状框架结构前端设有弯形连接板(29)，弯形连接板(29)上设有通孔，弯形连接板(29)的通孔与设置在传动连杆（5）上的轴连接，梯形状框架结构侧面设有一平面板(30)，平面板(30)上设置有第二铰座(31)，梯形状框架结构后端面设有水平通孔圆柱(8)，水平通孔圆柱(8)连接平面连杆(32)，平面连杆(32)上设有第二支撑铰座(33)；第二铰座(31)上连接第一伺服液压缸(7)尾部，第一伺服液压缸(7)活塞端与设置在上颈部关节(002)后端面第一通孔圆柱(6)上的一折形连杆(26)上的第一支撑铰座(27)相连接，第一伺服液压缸(7)通过驱动折形连杆(26)，使上颈部关节(002)在推动力的作用下绕第二旋转轴（24）左右摆动；头部关节(001)通过传动连杆(5)的驱动下，相对于上颈部关节(002)绕第一旋转轴（17）相对摆动；所述恐龙躯体上的铰座上连接第二伺服液压缸(9)尾部，第二伺服液压缸(9)活塞端与设置在下颈部关节(003)后端的水平通孔圆柱(8)上的平面连杆(32)上的第二支撑铰座(33)相连接第二伺服液压缸(9)通过驱动平面连杆(32)来实现头颈的上下摆动。