CN109968372A - 一种仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生机器人，包括主体、全身骨架组织、全身皮肤组织、全身脂肪组织、固定型体内腔、控制机组和活动型体内腔，所述主体的内部安装有全身骨架组织，其中；所述主体的外侧包裹有全身皮肤组织，所述固定型体内腔固定在主体的头部位置内部，所述控制机组安装在固定型体内腔内部，靠近固定型体内腔的所述主体胸腔内部安装有活动型体内腔；本发明设计了可以伸缩的骨架结构，通过电机控制螺纹杆旋转，而上下肢骨骼的延伸杆与螺纹杆之间是螺纹连接，因此延伸杆可以伸缩，便于模拟不同的身高体宽，并且这些全身骨架组织都是采用高性能铝合金及增强塑料等材料，强度高，重量轻，不容易损坏。

Description

一种仿生机器人

技术领域

本发明涉及仿生机器人相关设备领域，尤其涉及一种仿生机器人。

背景技术

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前在西方国家，机械宠物十分流行，另外，仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入老龄化社会，发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，并能开辟新的产业，创造新的就业机会。

在实际的工作中，仿生机器人的用途十分的广泛，但是现有的仿生机器人虽然能够模拟人类，但是并不能像人类一样拥有不同的高矮、体型也不能像人类一样发生胖瘦不一的变化，鉴于以上现有的仿生机器人存在的缺点，有必要将其进行改进，来完善此项装置，为工作人员提供更大的便利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生机器人，以解决上述背景技术中提出的现有的仿生机器人虽然能够模拟人类，但是并不能像人类一样拥有不同的高矮、体型也不能像人类一样发生胖瘦不一的变化的问题。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种仿生机器人，包括主体（1）、全身骨架组织（2）、全身皮肤组织（3）、全身脂肪组织（4）、固定型体内腔（5）、控制机组（6）和活动型体内腔（7），所述主体（1）的内部安装有全身骨架组织（2），其中；

所述主体（1）的外侧包裹有全身皮肤组织（3），所述固定型体内腔（5）固定在主体（1）的头部位置内部，所述控制机组（6）安装在固定型体内腔（5）内部，靠近固定型体内腔（5）的所述主体（1）胸腔内部安装有活动型体内腔（7）。

进一步的，所述全身骨架组织（2）包括颈部骨骼（21）、肩展骨架（22）、上肢骨骼（23）、脊柱骨架（24）、髋骨骨架（25）和下肢骨骼（26），所述颈部骨骼（21）安装在主体（1）的脖颈位置，靠近主体（1）脖颈的所述颈部骨骼（21）一端安装有肩展骨架（22），所述肩展骨架（22）一端固定有上肢骨骼（23），所述脊柱骨架（24）连接在肩展骨架（22）底部，远离肩展骨架（22）的所述脊柱骨架（24）一端安装有髋骨骨架（25），所述髋骨骨架（25）一端安装有下肢骨骼（26）。

进一步的，所述全身脂肪组织（4）包括全身肌肉组织（41）、臀部脂肪组织（42）、腰部脂肪组织（43）和胸部脂肪组织（44），所述全身肌肉组织（41）分布在主体（1）的内部，靠近髋骨骨架（25）的所述主体（1）内部安装有臀部脂肪组织（42），所述腰部脂肪组织（43）分布在臀部脂肪组织（42）上方，靠近臀部脂肪组织（42）的所述主体（1）内部安装有胸部脂肪组织（44）。

进一步的，所述控制机组（6）包括大脑主控器（61）、小脑阀控部件（62）和神经***（63），所述大脑主控器（61）安装在主体（1）的头部内部，靠近大脑主控器（61）的所述固定型体内腔（5）内固定有小脑阀控部件（62），所述神经***（63）连接在大脑主控器（61）侧面。

进一步的，所述下肢骨骼（26）包括固定杆（2601）、延伸杆（2602）、电机（2603）和螺纹杆（2604），所述固定杆（2601）安装在主体（1）下肢内部，所述延伸杆（2602）包裹在固定杆（2601）内部一端，所述电机（2603）镶嵌在固定杆（2601）一端内部，所述螺纹杆（2604）安装在电机（2603）的输出端。

进一步的，所述颈部骨骼（21）、肩展骨架（22）、上肢骨骼（23）、脊柱骨架（24）、髋骨骨架（25）和下肢骨骼（26）均采用高性能铝合金及增强塑料材质。

进一步的，所述延伸杆（2602）与螺纹杆（2604）之间为螺纹连接，且延伸杆（2602）在固定杆（2601）内构成伸缩结构。

进一步的，所述肩展骨架（22）由可以伸缩的肩宽骨骼、左右肩胛骨、颈椎骨、伸缩辅助支架构成，且左右肩胛骨固定在肩宽骨骼的两端，颈椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右肩胛骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右肩胛骨的圆孔，并可以滑动。

进一步的，所述髋骨骨架（25）由可以伸缩的胯宽骨骼、左右胯骨、尾椎骨、伸缩辅助支架构成，左右胯骨固定在胯宽骨骼的两端，且尾椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右胯骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右胯骨的圆孔，并可以滑动。

进一步的，所述脊柱骨架（24）两个并列的可以伸缩的脊柱骨骼组成；脊柱骨骼上端固定在颈椎骨下端，脊柱骨骼下端固定在尾椎骨上端。

进一步的，所述全身皮肤组织（3）包括表皮及真皮，表皮采用高延展性高韧性的纤维（如氨纶纤维）编织制造，真皮附着在表皮内侧，由高延展性高回弹性致密性材料（如乳胶等）制造。

进一步的，所述全身脂肪组织（4）由全身皮肤组织（3）紧密地包裹；全身肌肉组织（41）紧密的包裹着全身骨架组织（2）和固定型体内腔（5）以及活动型体内腔（7），并通过全身骨架组织（2）和固定型体内腔（5）以及活动型体内腔（7）支撑。

进一步的，所述主体（1）的胸部、腰部和臀部设计有不同大小形状的局部脂肪组织（又称脂肪块），脂肪块镶嵌在肌肉组织里靠近皮肤一侧。

本发明的有益效果为：

1、仿生机器人，设计了可以伸缩的骨架结构，通过电机控制螺纹杆旋转，而上下肢骨骼的延伸杆与螺纹杆之间是螺纹连接，因此延伸杆可以伸缩，便于模拟不同的身高体宽，并且这些全身骨架组织都是采用高性能铝合金及增强塑料等材料，强度高，重量轻，不容易损坏。

2、仿生机器人的肩展骨架和髋部骨架皆可以左右移动，这样的设计能够改变肩膀和胯骨的宽度，从而模拟不同体型人的肩宽的扩宽，达到灵活的模拟状态。

3、仿生机器人全身皮肤组织，按照标准体型的尺寸比例设计加工的；全身皮肤组织具有封闭结构，设计有带电控阀门的气孔，而且全身皮肤组织依靠弹力紧密地包裹着全身肌肉组织，并对全身肌肉组织有保护作用；全身皮肤组织受到全身肌肉组织的弹力支撑，全身皮肤组织具有高延展性，其外形尺寸随肌肉组织变化而变化。

4、仿生机器人全身肌肉组织采用高弹性孔隙材料制造；构成全身肌肉组织的高弹性孔隙材料在施加一定压力时，可以产生相应的形变；全身肌肉组织未受压的初始外形尺寸设计为大于全身皮肤组织的自然状态下的尺寸，这样全身肌肉组织由全身皮肤组织包裹时，会在皮肤弹性包裹下，全身肌肉组织体积有一定的压缩，从而对全身皮肤组织产生足够的弹力支撑；被全身皮肤组织包裹且被全身骨架组织支撑的全身肌肉组织的静态形状，确定了仿生机器人的静态体型。

5、设置有仿生机器人的胸部、腰部和臀部设计有不同大小形状的局部脂肪组织，而局部脂肪组织由高延展性高回弹性的材料制作的密封膜及内部充满高弹性孔隙材料构成，孔隙材料的支撑作用保证了脂肪块的外部形状相对稳定。

6、设置有仿生机器人设计有调压气孔（鼻孔），当内部空气受控排出时，内部气压小于外部气压，皮肤组织及肌肉组织受压收缩，肌肉组织的体积减小，从而仿生机器人“身体变瘦”；反之，则“身体变胖”；这种方式称为负压调节技术，采用负压调节技术调节全身肌肉组织，可以在改变仿生机器人胖瘦的同时，依然能保持其合理的体型比例，脂肪块同样设计有调压气孔，也可以通过负压调节技术改变脂肪块体积；控制调节各个脂肪块的大小，可以模拟产生更加多样的体型体态。

7、设置有仿生机器人智控***包括大脑主控器、小脑机电部件、神经***（各类电控气控管线），大脑主控器可以是嵌入***、PLC或其他可编程的控制器；小脑机电部件包括多组继电器、电磁阀、气泵、压力传感器等；多组继电器分别控制各个骨骼的螺杆驱动电机动作，产生各个骨骼伸缩变化；另有继电器控制气泵动作，配合不同电磁阀控制全身肌肉组织和不同脂肪块的抽放气，产生相应组织体的大小变化；螺纹杆驱动电机设计为步进电机或带脉冲反馈直流电机，通过对脉冲计算，可以获得螺纹杆的推进量，从而计算出对应骨骼的伸缩量，在肌肉及脂肪块内设计有压力传感器，可以获得相应气压值（相对大气压为负压），通过计算，可以获得各组织体的体积变化量，仿生机器人智控***可以设计为自主控制模式，也可以设计通过通信接口接受外部命令，执行操作。

附图说明

图1为一种仿生机器人的结构示意图。

图2为一种仿生机器人的侧视结构示意图。

图3为一种仿生机器人的骨骼变化结构示意图。

图4为一种仿生机器人的肌肉脂肪变化结构示意图。

图5为一种仿生机器人的下肢骨骼结构示意图。

图中所示文字标注表示为：1、主体，2、全身骨架组织，21、颈部骨骼，22、肩展骨架，23、上肢骨骼，24、脊柱骨架，25、髋骨骨架，26、下肢骨骼，2601、固定杆，2602、延伸杆，2603、电机，2604、螺纹杆，3、全身皮肤组织，4、全身脂肪组织，41、全身肌肉组织，42、臀部脂肪组织，43、腰部脂肪组织，44、胸部脂肪组织，5、固定型体内腔，6、控制机组，61、大脑主控器，62、小脑阀控部件，63、神经***，7、活动型体内腔。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图5所示，本发明的具体结构为：一种仿生机器人，包括主体1、全身骨架组织2、全身皮肤组织3、全身脂肪组织4、固定型体内腔5、控制机组6和活动型体内腔7，所述主体1的内部安装有全身骨架组织2，其中；

所述主体1的外侧包裹有全身皮肤组织3，所述固定型体内腔5固定在主体1的头部位置内部，所述控制机组6安装在固定型体内腔5内部，靠近固定型体内腔5的所述主体1胸腔内部安装有活动型体内腔7。

优选的，所述全身骨架组织2包括颈部骨骼21、肩展骨架22、上肢骨骼23、脊柱骨架24、髋骨骨架25和下肢骨骼26，所述颈部骨骼21安装在主体1的脖颈位置，靠近主体1脖颈的所述颈部骨骼21一端安装有肩展骨架22，所述肩展骨架22一端固定有上肢骨骼23，所述脊柱骨架24连接在肩展骨架22底部，远离肩展骨架22的所述脊柱骨架24一端安装有髋骨骨架25，所述髋骨骨架25一端安装有下肢骨骼26。

优选的，所述全身脂肪组织4包括全身肌肉组织41、臀部脂肪组织42、腰部脂肪组织43和胸部脂肪组织44，所述全身肌肉组织41分布在主体1的内部，靠近髋骨骨架25的所述主体1内部安装有臀部脂肪组织42，所述腰部脂肪组织43分布在臀部脂肪组织42上方，靠近臀部脂肪组织42的所述主体1内部安装有胸部脂肪组织44。

优选的，所述控制机组6包括大脑主控器61、小脑阀控部件62和神经***63，所述大脑主控器61安装在主体1的头部内部，靠近大脑主控器61的所述固定型体内腔5内固定有小脑阀控部件62，所述神经***63连接在大脑主控器61侧面。

优选的，所述下肢骨骼26包括固定杆2601、延伸杆2602、电机2603和螺纹杆2604，所述固定杆2601安装在主体1下肢内部，所述延伸杆2602包裹在固定杆2601内部一端，所述电机2603镶嵌在固定杆2601一端内部，所述螺纹杆2604安装在电机2603的输出端。

优选的，所述颈部骨骼21、肩展骨架22、上肢骨骼23、脊柱骨架24、髋骨骨架25和下肢骨骼26均采用高性能铝合金及增强塑料材质。

优选的，所述延伸杆2602与螺纹杆2604之间为螺纹连接，且延伸杆2602在固定杆2601内构成伸缩结构。

优选的，所述肩展骨架22由可以伸缩的肩宽骨骼、左右肩胛骨、颈椎骨、伸缩辅助支架构成，且左右肩胛骨固定在肩宽骨骼的两端，颈椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右肩胛骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右肩胛骨的圆孔，并可以滑动。

优选的，所述髋骨骨架25由可以伸缩的胯宽骨骼、左右胯骨、尾椎骨、伸缩辅助支架构成，左右胯骨固定在胯宽骨骼的两端，且尾椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右胯骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右胯骨的圆孔，并可以滑动。

优选的，所述脊柱骨架24两个并列的可以伸缩的脊柱骨骼组成；脊柱骨骼上端固定在颈椎骨下端，脊柱骨骼下端固定在尾椎骨上端。

优选的，所述全身皮肤组织3包括表皮及真皮，表皮采用高延展性高韧性的纤维（如氨纶纤维）编织制造，真皮附着在表皮内侧，由高延展性高回弹性致密性材料（如乳胶等）制造。

优选的，所述全身脂肪组织4由全身皮肤组织3紧密地包裹；全身肌肉组织41紧密的包裹着全身骨架组织2和固定型体内腔5以及活动型体内腔7，并通过全身骨架组织2和固定型体内腔5以及活动型体内腔7支撑。

优选的，所述主体1的胸部、腰部和臀部设计有不同大小形状的局部脂肪组织（又称脂肪块），脂肪块镶嵌在肌肉组织里靠近皮肤一侧。

具体使用时，活动型体内腔7、首先需要对该仿生机器人进行一个简单的了解，在操作仿生机器人主体1时可以根据所需要的形体模拟状态，来依靠控制机组6内大脑主控器61的嵌入***、PLC或其他可编程的控制器来控制小脑阀控部件62内部的：多组继电器、电磁阀、气泵、压力传感器，这样多组继电器分别控制各个骨骼的螺纹杆2604驱动电机2603动作，使得肩展骨架22和髋骨骨架25部分出现左右滑动现象，改变主体1的肩宽和胯宽值，然后再依靠螺纹杆2604与延伸杆2602之间的旋转调节伸缩性能来改变上肢骨骼23、脊柱骨架24和下肢骨骼26的长度，从而使得主体1的高度发生改变，肢体的长度也有不同的变化，在这些肢体变化的时候，全身皮肤组织3和全身肌肉组织41会因为自身材质原因，以及内设计有压力传感器，可以获得相应气压值，通过计算，可以获得各组织体的体积变化量来配合肢体的变化，需要变化全身脂肪组织4时，利用脂肪块内安装的气泵来调节臀部脂肪组织42、腰部脂肪组织43和胸部脂肪组织44内部的气体膨胀程度，从而达到控制脂肪变化的目的，这就是该发明的操作流程。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种仿生机器人，包括主体（1）、全身骨架组织（2）、全身皮肤组织（3）、全身脂肪组织（4）、固定型体内腔（5）、控制机组（6）和活动型体内腔（7），其特征在于：所述主体（1）的内部安装有全身骨架组织（2），其中；

所述主体（1）的外侧包裹有全身皮肤组织（3），所述固定型体内腔（5）固定在主体（1）的头部位置内部，所述控制机组（6）安装在固定型体内腔（5）内部，靠近固定型体内腔（5）的所述主体（1）胸腔内部安装有活动型体内腔（7）。

2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述全身骨架组织（2）包括颈部骨骼（21）、肩展骨架（22）、上肢骨骼（23）、脊柱骨架（24）、髋骨骨架（25）和下肢骨骼（26），所述颈部骨骼（21）安装在主体（1）的脖颈位置，靠近主体（1）脖颈的所述颈部骨骼（21）一端安装有肩展骨架（22），所述肩展骨架（22）一端固定有上肢骨骼（23），所述脊柱骨架（24）连接在肩展骨架（22）底部，远离肩展骨架（22）的所述脊柱骨架（24）一端安装有髋骨骨架（25），所述髋骨骨架（25）一端安装有下肢骨骼（26）。

3.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述全身脂肪组织（4）包括全身肌肉组织（41）、臀部脂肪组织（42）、腰部脂肪组织（43）和胸部脂肪组织（44），所述全身肌肉组织（41）分布在主体（1）的内部，靠近髋骨骨架（25）的所述主体（1）内部安装有臀部脂肪组织（42），所述腰部脂肪组织（43）分布在臀部脂肪组织（42）上方，靠近臀部脂肪组织（42）的所述主体（1）内部安装有胸部脂肪组织（44）。

4.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述控制机组（6）包括大脑主控器（61）、小脑阀控部件（62）和神经***（63），所述大脑主控器（61）安装在主体（1）的头部内部，靠近大脑主控器（61）的所述固定型体内腔（5）内固定有小脑阀控部件（62），所述神经***（63）连接在大脑主控器（61）侧面。

5.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述下肢骨骼（26）包括固定杆（2601）、延伸杆（2602）、电机（2603）和螺纹杆（2604），所述固定杆（2601）安装在主体（1）下肢内部，所述延伸杆（2602）包裹在固定杆（2601）内部一端，所述电机（2603）镶嵌在固定杆（2601）一端内部，所述螺纹杆（2604）安装在电机（2603）的输出端。

6.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述颈部骨骼（21）、肩展骨架（22）、上肢骨骼（23）、脊柱骨架（24）、髋骨骨架（25）和下肢骨骼（26）均采用高性能铝合金及增强塑料材质。

7.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述延伸杆（2602）与螺纹杆（2604）之间为螺纹连接，且延伸杆（2602）在固定杆（2601）内构成伸缩结构。

8.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述肩展骨架（22）由可以伸缩的肩宽骨骼、左右肩胛骨、颈椎骨、伸缩辅助支架构成，且左右肩胛骨固定在肩宽骨骼的两端，颈椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右肩胛骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右肩胛骨的圆孔，并可以滑动。

9.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述髋骨骨架（25）由可以伸缩的胯宽骨骼、左右胯骨、尾椎骨、伸缩辅助支架构成，左右胯骨固定在胯宽骨骼的两端，且尾椎骨固定在伸缩辅助支架的中部，左右胯骨有圆孔，伸缩辅助支架***左右胯骨的圆孔，并可以滑动。

10.根据权利要求2所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述脊柱骨架（24）两个并列的可以伸缩的脊柱骨骼组成；脊柱骨骼上端固定在颈椎骨下端，脊柱骨骼下端固定在尾椎骨上端。

11.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述全身皮肤组织（3）包括表皮及真皮，表皮采用高延展性高韧性的纤维（如氨纶纤维）编织制造，真皮附着在表皮内侧，由高延展性高回弹性致密性材料（如乳胶等）制造。

12.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述全身脂肪组织（4）由全身皮肤组织（3）紧密地包裹；全身肌肉组织（41）紧密的包裹着全身骨架组织（2）和固定型体内腔（5）以及活动型体内腔（7），并通过全身骨架组织（2）和固定型体内腔（5）以及活动型体内腔（7）支撑。

13.根据权利要求1所述的一种仿生机器人，其特征在于：所述主体（1）的胸部、腰部和臀部设计有不同大小形状的局部脂肪组织（又称脂肪块），脂肪块镶嵌在肌肉组织里靠近皮肤一侧。