機器人的翅膀運動機構及具有其的機器人的製作方法

2023-06-03 18:28:51

本實用新型涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種機器人的翅膀運動機構及具有其的機器人。

背景技術：

目前，市場上已經出現了很多仿生機器人代替真正的寵物，其外形仿生逼真，形態可愛呆萌，動作豐富多姿，成為社會上智能寵物的選擇趨向。但目前大部分仿生機器人都不具備翅膀拍動的仿生功能，不能像現實生活中鳥類一樣拍動翅膀，使得現有機器人缺少了娛樂性和仿生性。

技術實現要素：

本實用新型提供一種機器人的翅膀運動機構及具有其的機器人，以解決現有技術中的機器人娛樂性和仿生性不高的問題。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種機器人的翅膀運動機構，翅膀運動機構包括：機架；翅膀組件，可擺動地設置在機架上；齒輪傳動組件，設置在機架上；驅動單元，設置在機架上，驅動單元通過齒輪傳動組件與翅膀組件驅動連接，驅動單元通過齒輪傳動組件驅動翅膀組件進行前後擺動。

進一步地，齒輪傳動組件包括：相互嚙合的主動齒輪和齒輪軸，驅動單元與主動齒輪驅動連接，齒輪軸的軸部與翅膀組件連接。

進一步地，翅膀運動機構包括兩個翅膀組件，齒輪軸的軸部的兩端分別與兩個翅膀組件連接。

進一步地，齒輪傳動組件還包括：傳動軸，齒輪軸通過傳動軸與翅膀組件連接。

進一步地，齒輪傳動組件還包括：第一萬向節和第二萬向節，傳動軸的一端通過第一萬向節與齒輪軸連接，傳動軸的另一端通過第二萬向節與翅膀組件連接。

進一步地，傳動軸為伸縮杆。

進一步地，翅膀組件包括：安裝架，安裝架可轉動地設置在機架上；翅膀，第二萬向節穿過安裝架與翅膀連接。

進一步地，驅動單元驅動翅膀擺動的方向為第一方向，安裝架相對機架轉動的方向為第二方向，第一方向與第二方向垂直設置。

進一步地，安裝架為U形結構，安裝架的兩端與機架可轉動地連接，第二萬向節穿過安裝架與翅膀連接。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種機器人，機器人包括如上所述的翅膀運動機構。

應用本實用新型的技術方案，提供了一種機器人的翅膀運動機構及具有其的機器人，驅動單元動作以通過齒輪傳動組件驅動翅膀組件圍繞機架進行前後擺動，從而能夠生動形象地仿生行走鳥類的翅膀擺動動作，以使具有該翅膀運動機構的機器人更為生動活潑，增加了機器人的娛樂性和仿生性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本實用新型提供的翅膀運動機構的結構示意圖；

圖2示出了圖1中翅膀運動機構的正視圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、機架；20、翅膀組件；21、安裝架；22、翅膀；30、驅動單元；31、舵機；40、齒輪傳動組件；41、主動齒輪；42、齒輪軸；43、傳動軸；44a、第一萬向節；44b、第二萬向節；50、固定架。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如「前、後、上、下、左、右」、「橫向、豎向、垂直、水平」和「頂、底」等所指示的方位或位置關係通常是基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞並不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制；方位詞「內、外」是指相對於各部件本身的輪廓的內外。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為「在其他器件或構造上方」或「在其他器件或構造之上」的器件之後將被定位為「在其他器件或構造下方」或「在其他器件或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用「第一」、「第二」等詞語來限定零部件，僅僅是為了便於對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語並沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制。

如圖1所示，本實用新型實施例提供一種機器人的翅膀運動機構，該翅膀運動機構包括：機架10、翅膀組件20、驅動單元30，其中翅膀組件20可擺動地設置在機架10上，齒輪傳動組件設置在機架上，驅動單元30設置在機架10，驅動單元30通過齒輪傳動組件40與翅膀組件20驅動連接，驅動單元30通過齒輪傳動組件40驅動翅膀組件20進行前後擺動。

應用此種配置方式，提供了一種機器人的翅膀運動機構及具有其的機器人，驅動單元動作以通過齒輪傳動組件驅動翅膀組件圍繞機架進行前後擺動，從而能夠生動形象地仿生行走鳥類的翅膀擺動動作，以使具有該翅膀運動機構的機器人更為生動活潑，增加了機器人的娛樂性和仿生性。

進一步地，在本實用新型中，考慮結構緊湊性及傳動穩定性，可將齒輪傳動組件40配置為包括相互嚙合的主動齒輪41和齒輪軸42，驅動單元30與主動齒輪41驅動連接，齒輪軸42的軸部與翅膀組件20連接。

具體地，如圖1所示，驅動單元30驅動主動齒輪41轉動，主動齒輪41和齒輪軸42相嚙合連接，主動齒輪41的轉動帶動齒輪軸42轉動，翅膀組件20與齒輪軸42的軸部連接，從而齒輪軸42的轉動帶動翅膀組件20的擺動。

在本實用新型中，為了更加形象地仿真鳥類運動，可將翅膀運動機構配置為包括兩個翅膀組件20，齒輪軸42的軸部的兩端分別與兩個翅膀組件20連接。應用此種配置方式，驅動單元30驅動主動齒輪41轉動，主動齒輪41帶動齒輪軸42轉動，齒輪軸42的轉動進而可帶動與其相連接的兩個翅膀組件20的同步轉動，以生動形象地仿生自然界鳥類擺動翅膀運動。考慮翅膀運動機構擺動的美觀性，可將兩個翅膀組件20和齒輪傳動組件40均設置為以機架10的中心軸線對稱，從而通過驅動單元30以帶動兩個翅膀組件同步擺動。

進一步地，為了實現動力的傳遞，可將齒輪傳動組件40配置為還包括傳動軸43，齒輪軸42通過傳動軸43與翅膀組件20連接。應用此種配置方式，驅動單元30驅動主動齒輪41轉動，主動齒輪41和齒輪軸42相嚙合連接，主動齒輪41的轉動帶動齒輪軸42轉動，傳動軸43與齒輪軸42的軸部連接，以將動力傳遞至翅膀組件20，從而能夠帶動翅膀組件20的擺動。

在本實用新型中，在通過驅動單元30驅動翅膀擺動的過程中，為了避免與翅膀其他方向運動發生衝突，以提高翅膀運動的靈活性，可將齒輪傳動組件40配置為還包括第一萬向節44a和第二萬向節44b，傳動軸43的一端通過第一萬向節44a與齒輪軸42連接，傳動軸43的另一端通過第二萬向節44b與翅膀組件20連接。

具體地，如圖1所示，作為本實用新型的一個具體實施例，可將第一萬向節44a和第二萬向節44b均配置為十字軸式萬向節，左側第一萬向節44a使用銷鍵與傳動軸43相連接，並通過緊定螺釘進行緊固，左側第二萬向節44b使用銷鍵與傳動軸43相連接，並通過緊定螺釘進行緊固，左側第一萬向節44a、左側傳動軸43和左側第二萬向節44b共同構成左側雙萬向節等角度結構，從而使得左側翅膀22隨著左側第一萬向節44a的轉動角速同方向轉動。右側第一萬向節44a使用銷鍵與傳動軸43相連接，並通過緊定螺釘進行緊固，右側第二萬向節44b使用銷鍵與傳動軸43相連接，並通過緊定螺釘進行緊固，右側第一萬向節44a、右側傳動軸43和右側第二萬向節44b共同構成右側雙萬向節等角度結構，從而使得右側翅膀22隨著右側第一萬向節44a的轉動角速同方向轉動。

進一步地，為了適應翅膀其他方向的運動，以增加翅膀運動靈活性，可將傳動軸43配置為伸縮杆。具體地，如圖1所示，為了實現翅膀在第一方向及第二方向的同時運動，其中，第一方向為沿著豎直平面向前及向後方向擺動(即圖2中朝向紙內及紙外方向)，第二方向為沿著豎直平面向左或向右擺動，通過將傳動軸43配置為伸縮杆，從而能夠在實現翅膀在第一方向運動的同時，也能夠沿著第二方向運動。

在本實用新型中，為了帶動翅膀沿著第二方向運動，可將翅膀組件20配置為包括安裝架21和翅膀22，其中，安裝架21設置在機架10上，第二萬向節44b穿過安裝架21與翅膀22連接。應用此種配置方式，通過第二方向驅動單元驅動安裝架21沿著第二方向擺動，安裝架21與翅膀22固定連接，安裝架21帶動翅膀沿著第二方向擺動，通過第二萬向節44b帶動翅膀22沿著第一方向擺動，從而能夠實現翅膀在第一方向及第二方向的同時運動，增加翅膀的運動靈活性。

具體地，如圖1所示，作為本實用新型的一個具體實施例，翅膀22呈企鵝翅膀模樣，末端設置有連接孔以與連接軸通過螺釘固定連接，連接軸與第二萬向節44b通過螺釘固定連接，從而能夠保證第二萬向節44b與翅膀22等角速轉動，以實現翅膀沿著第一方向的擺動。

進一步地，為了實現翅膀沿著第二方向的擺動，在本實用新型中，安裝架21與機架10可轉動地連接。由於安裝架21與機架10可轉動地連接，通過第二方向驅動單元能夠驅動安裝架21繞著機架轉動，從而帶動翅膀22沿著第二方向的擺動。

具體地，在本實用新型中，驅動單元30驅動翅膀22擺動的方向為第一方向，安裝架21相對機架10轉動的方向為第二方向，第一方向與第二方向垂直設置。

為了避免安裝架21與齒輪傳動組件在運動過程中產生衝突，如圖1所示，可將安裝架21配置為U形結構，安裝架21的兩端與機架10可轉動地連接，第二萬向節44b穿過安裝架21的中部與翅膀22連接。應用此種配置結構，第二萬向節44b帶動翅膀22繞著機架在第一方向擺動，安裝架21帶動翅膀22繞著機架在第二方向擺動，從而增加了翅膀的運動靈活性。

為了方便驅動單元30在機架10上的安裝，在本實用新型中，可將翅膀運動機構配置為還包括設置在機架10上的固定架50，驅動單元30設置在固定架50上。其中，驅動單元30可設置為舵機31，舵機31體積小，輸出力矩大且易於控制，能夠方便安裝在體積較小的雙足智慧機器人上，以實現慢速和快速地擺動翅膀。具體地，為了通過舵機驅動主動齒輪41轉動，可將主動齒輪41用螺釘固定在法蘭連接盤上，法蘭連接盤與舵機31的輸出軸通過軸鍵連接，齒輪軸42通過軸鍵與機架10相連接，通過在連接處設置軸承，以實現齒輪軸42繞著機架10的轉動。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種機器人，機器人包括如上所述的翅膀運動機構。由於翅膀運動機構能夠實現翅膀的擺動運動，從而能夠提高機器人的娛樂性和仿生性。本實用新型僅以一種仿生企鵝機器人為例進行了詳細說明，但是本實用新型不限於此，本實用新型提供的翅膀運動機構也可運用到其他動物，例如鴕鳥、袋鼠等雙足智慧機器人，以提高機器人的娛樂性和仿生性。

為了對本實用新型有進一步地了解，下面結合附圖1至圖2對本實用新型的翅膀運動機構翅膀動作原理進行詳細說明。

驅動單元30驅動主動齒輪41旋轉，主動齒輪41與齒輪軸42嚙合傳動，主動齒輪41的轉動帶動齒輪軸42的轉動，齒輪軸42的轉動同時帶動左側第一萬向節44a和右側第一萬向節44a轉動，左側第一萬向節44a帶動左側傳動軸43轉動，左側傳動軸43進而帶動左側第二萬向節44b轉動，由於左側第二萬向節44b穿過左側安裝架21與左側翅膀22相連接，進而左側第二萬向節44b的轉動帶動左側翅膀22沿著第一方向擺動。

右側第一萬向節44a帶動右側傳動軸43轉動，右側傳動軸43進而帶動右側第二萬向節44b轉動，由於右側第二萬向節44b穿過右側安裝架21與右側翅膀22相連接，進而右側第二萬向節44b的轉動帶動右側翅膀22沿著第一方向擺動。左右兩側齒輪傳動組件在一定角度內規律地等速轉動，從而帶動左右兩側翅膀22沿著第一方向規律性擺動。

同時，第二方向驅動單元驅動安裝架21沿著第二方向擺動，安裝架21與翅膀22固定連接，安裝架21可帶動翅膀沿著第二方向擺動。由此，即可實現翅膀在第一方向及第二方向的同時運動，增加翅膀的運動靈活性。

進一步地，由於兩個翅膀組件20以及兩個齒輪傳動組件40均以機架10的中心對稱設置，因此能夠保證翅膀的同步擺動。其中，通過對控制器進行編程，可以控制翅膀的擺動速度。通過控制器控制伺服電機的電壓，可以控制伺服電機的旋轉速度，以控制翅膀擺動的頻率。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。