一种仿生象鼻机构及应用其的游乐设备制造技术

本发明专利技术涉及一种仿生象鼻机构及应用其的游乐设备，所述仿生象鼻机构包括一个后段机构和一个或多个前段机构，所述后段机构包括后段支架、后段多节结构、后段连杆气缸，所述每个前段机构包括前段支架、前段支架气缸、前段多节结构、前段连杆气缸，其中所述前段支架气缸用于驱动所述前段支架，所述前段连杆气缸用于驱动所述前段多节结构。该仿生象鼻机构能够拟真地模拟象鼻的运动姿态，较传统软体机构实现方法结构与运动刚性大，且对末端位置控制的技术要求低，调试与控制成本低，适合用于公园、游乐园、主题公园、舞台表演等，容易实现对游客、观众进行喷水互动的动作。而所述游乐设备为包括所述仿生象鼻机构的象相关游乐设备。

A Bionic Elephant Nose Mechanism and Its Amusement Equipment

The present invention relates to a bionic elephant nose mechanism and its application in amusement equipment. The bionic elephant nose mechanism includes a rear segment mechanism and one or more front segment mechanisms. The rear segment mechanism includes a rear segment bracket, a rear segment multi-segment structure and a rear segment connecting rod cylinder. Each front segment mechanism includes a front segment bracket, a front segment bracket cylinder, a front segment multi-segment structure and a front segment connecting rod cylinder. The front support cylinder is used to drive the front support, and the front connecting rod cylinder is used to drive the front multi-section structure. The bionic elephant trunk mechanism can simulate the motion posture of the elephant trunk faithfully. Compared with the traditional software mechanism, the structure and motion rigidity of the elephant trunk mechanism are bigger, and the technical requirement of the end position control is lower, the debugging and control cost is lower. It is suitable for parks, amusement parks, theme parks, stage performances and so on. It is easy to realize the water-spraying interaction between tourists and spectators. The amusement equipment is an elephant-related amusement equipment including the bionic elephant trunk mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生象鼻机构及应用其的游乐设备
本专利技术涉及一种游乐设施的组件，尤其是一种用于与象相关的游乐设施的象鼻部分组件，以及应用其的游乐设备。
技术介绍
随着科技的发展，科学研究和工业生产中的相关技术的应用领域在不断地扩展和深化，如今走进了人们的文化娱乐生活中，各种能够实现仿人、仿生动作的人形或动物形游乐设施，和各种赋予静物动作的演出行动设备出现在各式各样的文化娱乐场所，如游乐园、主题公园、各种活动现场等。以电动、气动、或液压作动力，通过为人物、动物或非现实角色设计所需实现的动作原理，制作出机械部分，外部再包覆以拟真的外观包装层，即能做出专门给特定场景使用的可动仿真模型，其应用能够吸引人们的关注，给予人们新鲜感，再通过自动控制、多媒体技术的配合，实现与人们在场景内的互动，更能成为一种当今时代重要的一种文化娱乐方式。在众多机电仿真模型中，仿生动物是重要的组成部分，而仿生象又是其中常见的一种，在以夏日、热带、丛林等为主题的公园或活动中深受人们喜爱。在仿生象游乐设施中，最重要的运动莫过于象鼻的运动，其配合头部摆动、耳朵扇动，是仿生象能否做得栩栩如生的关键。寻找出一种适合公共娱乐场所环境用于仿生象设施的象鼻实现方法具有很大的意义。而目前在机器人相关领域的研究中，出现了很多有关软体运动的研究成果，但其均适用于实验室研究，不适用于公共娱乐场所，运动控制复杂，对设计调试和维护人员要求较高，结构刚度不高，承载有限，尤其是需满足内部需穿过管路进行喷水动作的情况下，喷水时管路内的压力变化反馈到象鼻自身上时，对自身的受力和驱动端所需的加载力产生影响，使象鼻末端位置的控制变得更加困难。而且，在公共娱乐场所的应用中，其不以研究中能够实现任意角度轨迹的运动为目标，而是以长期使用的稳定性和易用性为目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适合用于公共游乐设施的仿生象鼻机构，其控制、调试与维护成本低，适合长期稳定地工作，结构与运动刚性大，不受内部水管水压变化对自身的影响，末端位置控制简单，容易实现与游客进行喷水互动的动作。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种仿生象鼻机构，包括一个后段机构和一个或多个前段机构，所述后段机构包括后段支架、后段多节结构、后段连杆气缸，所述后段多节结构包括N个后段关节件，其中N为正整数且N≥1，每个后段关节件包含4个铰接处，各铰接处的转轴相互平行，包括后段关节件前上铰接处、后段关节件前下铰接处、后段关节件后上铰接处、后段关节件后下铰接处，每个所述后段关节件的后段关节件前下铰接处与相邻所述后段关节件的后段关节件后上铰接处相铰接，所述后段支架与最后一个后段关节件的后段关节件后上铰接处铰接，所述后段连杆气缸的一端铰接于所述后段支架，所述后段连杆气缸的另一端与所述最后一个后段关节件的后段关节件后下铰接处铰接，以用于驱动所述后段多节结构运动；所述每个前段机构包括前段支架、前段支架气缸、前段多节结构、前段连杆气缸，其中所述前段支架气缸用于驱动所述前段支架，所述前段连杆气缸用于驱动所述前段多节结构。进一步的，所述后段多节结构还包括N+L后段骨架件、后段骨架连接件、2N个后段连杆件、1个后段末端件，其中，所述N个后段关节件前后首尾相铰接，最前端的后段关节件的后段关节件前下铰接处与所述1个后段末端件铰接，最后端的后段关节件与所述后段支架铰接，所述N个后段骨架件与所述N个后段关节件一一固定连接，L个后段骨架件与所述1个后段末端件固定连接，其中L为正整数且L≥1，所述N个后段关节件15串联铰接，2N个后段连杆件在所述后段关节件两侧对称布置，每个所述后段关节件的后段关节件前上铰接处在左右两侧与2个所述后段连杆件铰接，该2个后段连杆件与相隔一个的后段关节件的后段关节件后下铰接处铰接。进一步的，所述后段连杆气缸为单行程气缸或双行程气缸，一端铰接于所述后段支架，另一端铰接于位于最后端的后段关节件的后段关节件后下铰接处，两端铰接处的转轴均与所述后段关节件铰接处的转轴平行。进一步的，所述后段末端件包括4个铰接处，其中2个铰接处与位于最前端的后段连杆件、位于最前端的后段关节件相铰接，与所述后段关节件铰接处的转轴平行，另2个铰接处与所述后段关节件铰接处的转轴相垂直，其中一个与所述前段支架铰接，另一个与所述前段支架气缸的一端铰接。进一步的，所述后段机构还包括拉簧、钢丝绳，其中钢丝绳的一端连接于后段骨架件中的一个上，另一端连接于拉簧上，拉簧的另一端连接于后段支架上。进一步的，所述前段支架包括5个铰接处，其中2个转轴相互平行，其中一个与所述后段末端件铰接，一个与所述前段支架气缸的一端铰接，其余3个铰接处的转轴与所述2个转轴相垂直，其中2个与所述前段多节结构相铰接，另一个与所述前段连杆气缸的一端铰接。进一步的，所述前段多节结构包括M个前段关节件、2M个前段连杆件、M+K个前段骨架件、一个前段末端件，所述M个前段关节件前后首尾相铰接，最前端与所述前段末端件铰接，最后端与所述前段支架铰接，所述前段连杆件在所述前段关节件两侧左右对称布置，与每隔一个的两个前段关节件相铰接，所述M个前段骨架件与所述M个前段关节件一一固定连接，K个前段骨架件与所述前段末端件固定连接，其中M、K为正整数，M≥1，K≥1；所述每个前段关节件包含4个铰接处，各前段关节件铰接处的转轴相互平行，各铰接处按位置分为前段关节件前上铰接处、前段关节件前下铰接处、前段关节件后上铰接处、前段关节件后下铰接处，每个所述前段关节件的前段关节件前下铰接处与相邻所述前段关节件的前段关节件后上铰接处相铰接，位于最后端的前段关节件的后上铰接处与所述前段支架铰接，位于最前端的前段关节件的前段关节件前下铰接处与所述前段末端件铰接；每个所述前段关节件的前段关节件前上铰接处在左右两侧与2个所述前段连杆件铰接，该2个前段连杆件与相隔一个的前段关节件的前段关节件后下铰接处铰接，位于最后端的前段关节件的前段关节件后下铰接处与所述的前段连杆气缸的一端铰接。进一步的，所述前段支架气缸为双行程气缸，一端铰接于所述后段末端件，一端铰接于所述前段支架；所述前段连杆气缸为单行程气缸或双行程气缸，一端铰接于所述前段支架，一端铰接于所述位于最后端的前段关节件的前段关节件后下铰接处，两端铰接处的转轴均与各前段关节件关节铰接处的转轴平行。进一步的，所述前段末端件至少包括2个铰接处，与所述的位于最前端的前段连杆件以及位于最前端的前段关节件相铰接。另一方面，本专利技术还提供一种游乐设备，包括上述的仿生象鼻机构。本专利技术提供的应用所述仿生象鼻机构的游乐设备，在保证效果姿态的同时，能够降低控制、调试与维护成本，且长期稳定地工作；结构刚性大，不受内部水管水压变化对自身的影响，容易地实现与游客的喷水互动动作。适合用于公园、游乐园、主题公园、舞台表演等公共娱乐场所。附图说明图1为本专利技术仿生象鼻机构的总体结构示意图；图2为本专利技术仿生象鼻机构的骨架件结构示意图；图3为本专利技术仿生象鼻机构的后段除骨架件外的结构示意图；图4为本专利技术仿生象鼻机构的可选增加辅助拉簧方案的示意图；图5为本专利技术仿生象鼻机构的前段除骨架件外的结构示意图；图6为本专利技术仿生象鼻机构使用可选前段末端件的结构示意图；图7为本专利技术仿生象鼻机构的几种位置下的姿态示意图；图8为本专利技术应用该仿生象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生象鼻机构，其特征在于，所述仿生象鼻机构包括一个后段机构和一个或多个前段机构，所述后段机构包括后段支架、后段多节结构、后段连杆气缸，所述后段多节结构包括N个后段关节件，其中N为正整数且N≥1，每个后段关节件包含4个铰接处，各铰接处的转轴相互平行，包括后段关节件前上铰接处、后段关节件前下铰接处、后段关节件后上铰接处、后段关节件后下铰接处，每个所述后段关节件的后段关节件前下铰接处与相邻所述后段关节件的后段关节件后上铰接处相铰接，所述后段支架与最后一个后段关节件的后段关节件后上铰接处铰接，所述后段连杆气缸的一端铰接于所述后段支架，所述后段连杆气缸的另一端与所述最后一个后段关节件的后段关节件后下铰接处铰接，以用于驱动所述后段多节结构运动；所述每个前段机构包括前段支架、前段支架气缸、前段多节结构、前段连杆气缸，其中所述前段支架气缸用于驱动所述前段支架，所述前段连杆气缸用于驱动所述前段多节结构。

【技术特征摘要】
1.一种仿生象鼻机构，其特征在于，所述仿生象鼻机构包括一个后段机构和一个或多个前段机构，所述后段机构包括后段支架、后段多节结构、后段连杆气缸，所述后段多节结构包括N个后段关节件，其中N为正整数且N≥1，每个后段关节件包含4个铰接处，各铰接处的转轴相互平行，包括后段关节件前上铰接处、后段关节件前下铰接处、后段关节件后上铰接处、后段关节件后下铰接处，每个所述后段关节件的后段关节件前下铰接处与相邻所述后段关节件的后段关节件后上铰接处相铰接，所述后段支架与最后一个后段关节件的后段关节件后上铰接处铰接，所述后段连杆气缸的一端铰接于所述后段支架，所述后段连杆气缸的另一端与所述最后一个后段关节件的后段关节件后下铰接处铰接，以用于驱动所述后段多节结构运动；所述每个前段机构包括前段支架、前段支架气缸、前段多节结构、前段连杆气缸，其中所述前段支架气缸用于驱动所述前段支架，所述前段连杆气缸用于驱动所述前段多节结构。2.根据权利要求1所述的仿生象鼻机构，其特征在于，所述后段多节结构还包括N+L后段骨架件、后段骨架连接件、2N个后段连杆件、1个后段末端件，其中，所述N个后段关节件前后首尾相铰接，最前端的后段关节件的后段关节件前下铰接处与所述1个后段末端件铰接，最后端的后段关节件与所述后段支架铰接，所述N个后段骨架件与所述N个后段关节件一一固定连接，L个后段骨架件与所述1个后段末端件固定连接，其中L为正整数且L≥1，所述N个后段关节件15串联铰接，2N个后段连杆件在所述后段关节件两侧对称布置，每个所述后段关节件的后段关节件前上铰接处在左右两侧与2个所述后段连杆件铰接，该2个后段连杆件与相隔一个的后段关节件的后段关节件后下铰接处铰接。3.根据权利要求2所述的仿生象鼻机构，其特征在于，所述后段连杆气缸为单行程气缸或双行程气缸，一端铰接于所述后段支架，另一端铰接于位于最后端的后段关节件的后段关节件后下铰接处，两端铰接处的转轴均与所述后段关节件铰接处的转轴平行。4.根据权利要求3所述的仿生象鼻机构，其特征在于，所述后段末端件包括4个铰接处，其中2个铰接处与位于最前端的后段连杆件、位于最前端的后段关节件相铰接，与所述后段关节件铰接处的转轴平行，另2个铰接处与所述后段关节件铰接处的转轴相垂直，其中一个与所述前段支架铰接，另一个与所述前段支架气缸的一端铰接。5.根据权利要求4所述的仿生象鼻机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鑫，邵鹏鹏，刘超，吴楠，
申请(专利权)人：海宁哈工联新投资合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：浙江,33