一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其包括主体躯干、控制系统、腿部机构、脖子机构和龟壳开合装置，所述腿部机构、脖子机构和龟壳开合装置的动作均由控制系统控制，龟壳开合装置包括位于主体躯干上方的龟壳，龟壳包括多片壳片，壳片中位于龟壳边缘的一端通过支撑机构铰接，每片壳片均配置一个实现壳片开合的连杆机构，主体躯干上安装有龟壳舵机，龟壳舵机的输出端上直接或者间接安装有丝杆，丝杆的外表面套有丝杆螺母，连杆机构的一端和丝杆螺母铰接，连杆机构的另一端铰接在壳片上。通过龟壳开合装置，龟壳能够自由展开成3瓣花状，龟壳展开后可以看见内部的盛放的珍珠，然后烟雾喷射器可以喷雾增加舞台效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人
本专利技术涉及机器人研究领域中的一种海龟机器人，特别是一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人。
技术介绍
党的十八大指出指出，促进文化和科技融合，发展新型文化业态，高文化产业规模化、集约化、专业化水平。科技创新是文化发展的重要动力，文化与科技融化是增强文化产业核心竞争力的重要途径。文化与科技的融合，推动着人类的文明与进步，科技是文化的重要内容，科技创新与文化传播承载着人类文明发展的重大成果。机器人话剧将科技与艺术进行完美融合，机器人戏剧是文化与科技高度融合的典范，是新的艺术表现形式。机器人技术涉及到计算机、自动控制、传感和无线通讯、精密机械以及仿生材料等众多学科领域，其研究水平能反映出一个国家信息与自动化技术的综合实力。机器人技术日新月异，各种新型仿人机器人，仿生机器人不断的被研制出来，其中足式机器人不同于传统轮式和履带式机器人的运动特点，因其独特的运动特性依然是机器人研究领域的热点。从稳定性和控制难易程度及制造成本等方面综合考虑，四足机是最佳的足式机器人形式，四足机器人的研究深具社会意义和实用价值。最具有代表性的四足机器人是美国卡耐基美隆大学的Bostondynamics实验室研制的BigDog和LittleDog。最具有代表性的表演机器人是日本大阪大学石黑浩教授研制的类人机器人系列中最新女性仿真机器人GeminoidF。目前在现有文献中，尚未查阅到针对舞台表演的海龟机器人。专利申请方面，申请号为201510273138.3的专利提出了一种电驱动小型仿生四足机器人，这是小型哺乳类仿生四足机器人，专利中对爬行类仿生四足机器人的申请较少。申请号为201010569579.5的专利提出了一种蜥蜴式四足机器人，此专利是对仿蜥蜴的四足机器人。申请号为201520150663.1的专利提出了一种用于弹琴表演的机器人。目前现有技术没有针对舞台表演的四足爬行机器人，更没有用于舞台表演的仿生海龟机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人。本专利技术解决其技术问题的解决方案是：一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其包括主体躯干，所述主体躯干设有控制系统、四个实现行走和转弯的腿部机构和一个实现脖子上下左右摆动的脖子机构，主体躯干的上端面设置有龟壳开合装置，所述腿部机构、脖子机构和龟壳开合装置的动作均由控制系统控制，所述龟壳开合装置包括位于主体躯干上方的龟壳，所述龟壳包括多片壳片，所述壳片中位于龟壳边缘的一端通过支撑机构铰接，每片所述壳片均配置一个实现壳片开合的连杆机构，所述主体躯干上安装有龟壳舵机，所述龟壳舵机的输出端上直接或者间接安装有丝杆，所述丝杆的外表面套有丝杆螺母，所述连杆机构的一端和丝杆螺母铰接，连杆机构的另一端铰接在壳片上。作为上述技术方案的进一步改进，所述丝杆螺母上安装有推杆座，所述连杆机构包括推杆、第一推杆铰接座和第二推杆铰接座，所述第一推杆铰接座均匀分布在推杆座上，所述第二推杆铰接座直接或者间接固定在壳片上；所述支撑机构包括两根支撑杆，所述支撑杆的末端设置有支撑杆铰接座，两根所述支撑杆之间横架有水平撑杆，所述水平撑杆的两端分别铰接在两个支撑杆铰接座上，位于水平支撑杆中靠近支撑杆铰接座的位置设置有壳片连接座，所述第二推杆铰接座通过连杆和水平撑杆的中部连接后构成偏置曲柄滑块机构。作为上述技术方案的进一步改进，所述丝杆中靠近龟壳的一端安装有木盒，所述木盒内安装有多个珍珠，所述壳片合拢形成龟壳时，所述珍珠位于龟壳内部；所述壳片的数量为3片，壳片打开时形成一朵绽放的簕杜鹃，所述龟壳下方设置有烟雾喷射器。作为上述技术方案的进一步改进，所述腿部机构包括安装在主体躯干上的上安装架和下安装架，所述上安装架上安装有实现腿部机构前迈的腿部第一舵机，所述腿部第一舵机的输出端安装有中安装架，所述中安装架上安装有第二腿，所述第二腿上铰接有第三腿，第二腿的两侧分别安装有腿部第二舵机和腿部第三舵机，所述腿部第二舵机通过带轮和传送带与第三腿连接后驱使第三腿俯仰运动，所述腿部第三舵机的输出端与第二腿连接后驱使第二腿将第三腿抬起。作为上述技术方案的进一步改进，所述第二腿和第三腿均为中空的铝板，第二腿和第三腿通过铝柱连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述脖子机构包括安装在主体躯干上的两个支撑座、横架在支撑座之间的弹簧固定座以及摄像头安装座，每个所述支撑座上安装两个N2O直流电机以及与N2O直流电机匹配的减速装置，所述减速装置通过齿轮与弹簧固定座连接，所述弹簧固定座和摄像头安装座之间设置有多道弹簧，所述摄像头安装座上安装有摄像头。作为上述技术方案的进一步改进，所述弹簧固定座和摄像头安装座之间设置有多个弹簧辅助板，弹簧的一端固定在弹簧固定座，弹簧的另一端依次穿过弹簧辅助板后固定在摄像头安装座上，每根所述弹簧内部均设置有钢丝，所述钢丝一端固定在弹簧固定座，钢丝的另一端依次穿过弹簧辅助板后固定在摄像头安装座上。作为上述技术方案的进一步改进，所述电机安装座和支撑座、弹簧固定座、摄像头安装座均为3D打印塑料件。作为上述技术方案的进一步改进，所述控制系统包括主芯片、电源模块、wifi模块、语音模块、舵机控制端口、直流电机控制口、USART、电源输出模块、传感器模块，直流电机驱动器、程序下载模块。作为上述技术方案的进一步改进，所述控制系统还包括语音交流功能、避障功能和视觉监测功能。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将表演机器人和四足机器人结合起来，形象生动，运动灵活。以往表演机器人大部分为人形机器人，其不能像人那样行走，而本专利技术海龟机器人能实现爬行步态和转弯步态，脖子机构可以灵活地上下左右摆动，并且增加了龟壳开合装置，龟壳能够自由展开成3瓣花状，龟壳展开后可以看见内部的盛放的珍珠，然后烟雾喷射器可以喷雾增加舞台效果。还有海龟机器人还具备语音交流功能、避障功能和视觉监测功能，能和观众进行交流互动，同时通过脖子上的摄像头监测舞台环境。控制系统采用上位机与嵌入式控制相结合的方式，使人的操作意图能够快速、有效地在机器人上得到响应；本专利技术采用wifi控制，使得操作员能够对机器人进行实时、有效控制。本专利技术尺寸820mm×590mm×380mm，质量小于4kg，此为轻质大型海龟机器人。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是本专利技术的海龟机器人的主体示意图；图2是本专利技术的海龟机器人的主体躯干的示意图；图3是本专利技术的海龟机器人的腿部机构的示意图；图4是本专利技术的海龟机器人的脖子机构的示意图；图5是本专利技术的海龟机器人的龟壳开合装置的示意图；图6是本专利技术的海龟机器人的龟壳开合装置中连杆机构的示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其特征在于：其包括主体躯干，所述主体躯干设有控制系统、四个实现行走和转弯的腿部机构和一个实现脖子上下左右摆动的脖子机构，主体躯干的上端面设置有龟壳开合装置，所述腿部机构、脖子机构和龟壳开合装置的动作均由控制系统控制，所述龟壳开合装置包括位于主体躯干上方的龟壳，所述龟壳包括多片壳片，所述壳片中位于龟壳边缘的一端通过支撑机构铰接，每片所述壳片均配置一个实现壳片开合的连杆机构，所述主体躯干上安装有龟壳舵机，所述龟壳舵机的输出端上直接或者间接安装有丝杆，所述丝杆的外表面套有丝杆螺母，所述连杆机构的一端和丝杆螺母铰接，连杆机构的另一端铰接在壳片上。

【技术特征摘要】
1.一种用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其包括主体躯干，所述主体躯干设有控制系统、四个实现行走和转弯的腿部机构和一个实现脖子上下左右摆动的脖子机构，其特征在于：主体躯干的上端面设置有龟壳开合装置，所述腿部机构、脖子机构和龟壳开合装置的动作均由控制系统控制，所述龟壳开合装置包括位于主体躯干上方的龟壳，所述龟壳包括多片壳片，所述壳片中位于龟壳边缘的一端通过支撑机构铰接，每片所述壳片均配置一个实现壳片开合的连杆机构，所述主体躯干上安装有龟壳舵机，所述龟壳舵机的输出端上直接或者间接安装有丝杆，所述丝杆的外表面套有丝杆螺母，所述丝杆螺母上安装有推杆座，所述连杆机构包括推杆、第一推杆铰接座和第二推杆铰接座，所述第一推杆铰接座均匀分布在推杆座上，所述第二推杆铰接座直接或者间接固定在壳片上；所述支撑机构包括两根支撑杆，所述支撑杆的末端设置有支撑杆铰接座，两根所述支撑杆之间横架有水平撑杆，所述水平撑杆的两端分别铰接在两个支撑杆铰接座上，位于水平支撑杆中靠近支撑杆铰接座的位置设置有壳片连接座，所述第二推杆铰接座通过连杆和水平撑杆的中部连接后构成偏置曲柄滑块机构。2.根据权利要求1所述的用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其特征在于：所述丝杆中靠近龟壳的一端安装有木盒，所述木盒内安装有多个珍珠，所述壳片合拢形成龟壳时，所述珍珠位于龟壳内部；所述壳片的数量为3片，壳片打开时形成一朵绽放的簕杜鹃，所述龟壳下方设置有烟雾喷射器。3.根据权利要求1所述的用于舞台表演的轻质大型海龟机器人，其特征在于：所述腿部机构包括安装在主体躯干上的上安装架和下安装架，所述上安装架上安装有实现腿部机构前迈的腿部第一舵机，所述腿部第一舵机的输出端安装有中安装架，所述中安装架上安装有第二腿，所述第二腿上铰接有第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，黄亮，管贵森，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44