(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN101797433A (43)申请公布日2010.08.11 (21)申请号200910010358.1 (22)申请日2009.02.10 (71)申请人张敏学 地址116600辽宁省大连市开发区金海里 22号楼1单元4号2 (72)发明人张敏学 (51)Int.CI. A63G19/00(2006.01) A63H11/12(2006.01) A63H11/18(2006.01) 权利要求书1页说明书3页附图2页 (54)发明名称 仿生机器人 (57)摘要 一种由机架以及安装在机架上的驱动机构、 行走机构和操控机构组成的仿生机器人，在其机 架上还装有肢体可以左右驱动的仿多足动物形状 的外壳，如蟋蟀(6足)、蜘蛛(8足)等，特别是仿 蟹形状的外壳。驱动肢体仿真运动的是曲轴，驱动 曲轴旋转的可以是人力驱动的曲柄连杆机构、电 动机构、发条弹簧机构。大型仿生机器人可以骑 乘，小型玩具可以观赏。适用于游乐场和家庭，当 然，也可以作为学校、幼儿园的体育锻炼器材。 9262101
CN101797433A 权利要求书 1/1页 1.一种由机架、以及安装在机架上的驱动机构、行走机构和操控机构组成的仿生机器 人，其特征是：该产品的机架上还装有肢体可以左右驱动的仿多足动物形状的外壳，特别是 仿蟹形状的外壳。 2.根据权利要求1所述的仿生机器人，其特征是：驱动肢体左右运动的是多个曲柄摇 杆机构。 3.根据权利要求2所述的仿生机器人，其特征是：安装有多个曲柄的曲轴上，至少有3 个与仿生机器人肢体相连接的偏轴。 4.根据权利要求3所述的仿生机器人，其特征是：驱动曲轴旋转的，可以是人力驱动的 连杆机构和/或电动机构，以及发条弹簧机构。 5.根据权利要求1所述的仿生机器人，其特征是：轮式仿生机器人肢体的足端装有单 向轮或者是双向可控的单向轮。 6.根据权利要求1所述的仿生机器人，其特征是：行走式仿生机器人的机械肢体是由 曲柄摇杆机构与摆杆机构、杠杆机构的组合机构
CN101797433A 说明书 1/3页 仿生机器人 所属技术领域 [0001]本发明属于仿生机器人，特别是仿蟹机器人。 背景技术 [0002]中国专利95234111.5号公开了“一种仿生动物装置”，是由“仿四足动物的驱壳” 和驱壳内的齿轮传动的机械装置构成的。 [0003]中国专利200420039563.3公开了一种“机械行走装置”，属于“健身游乐器材”。 [0004] 中国专利CN86107799A公开了一种“玩具马”。它采用的传动机构是“双向棘链传 动机构”。 [0005]机器人设计原理与实例/靳桂芳编著-北京化学工业出版社，2005年3月出版的 专业书中介绍了两足和四足玩具的机械装置。 [0006]上述机械装置仅适用驱动两足或四足仿生机器人运动，不适用超过四足的仿生动 物的驱动，特别是6足、8足“横行”动物玩具的驱动。 [0007] 在仿生机器人的种类里，还没有可以左右行走一横行的，并且可以自载、载人的 玩具。 发明内容 [0008]本发明提供可以左右行走的仿生机器人，特别是具有仿蟹外壳的仿蟹机器人。 [0009] 可以横行的多足动物，除了螃蟹以外，还有蟋蟀(6足)、螽斯(6足)、蝈蝈(6足)、 蜘蛛(8足)、蝎子（胸足4对）等等。这类动物，在一般情况下是前行的。 [0010]绝大多数种类的螃蟹都是横行的，具体的说，本发明提供不同驱动动力的同一基 本构思的两类机器人一可以自载、载人的机器人和用于观赏的机器人。 [0011]更具体的说，本发明提供人力直接驱动和/或安装有蓄电池、电动机及电控装置 的可以左右行走的机器人、以及安装有发条机构和/或蓄电池、电动机、电控装置的用于观 赏的小型机器人。其共同的特点是在机器人的机架上装有肢体可以左右驱动的仿多足动物 形状的外壳，或者说，在仿多足动物形状的外壳里，装有可以驱动的玩具运动的机械装置和 /或电动装置，以及发条弹簧装置。 [0012]本发明采用的技术方案是：在机架上装一可以旋转的曲轴。曲轴由主轴、曲柄和偏 轴组成。 [0013]如果机架上安装的是仿6足动物的外壳，那么曲轴可以有3个或6个偏轴，每个偏 轴可以与2个或1个肢节动连。 [0014]如果机架上安装的是仿8足动物的外壳，那么曲轴可以有4个或8个偏轴。更多 足，可以类推。 [0015]人力驱动曲轴旋转，可以用曲柄连杆机构来驱动偏轴旋转。电力或发条机构驱动 曲轴旋转，传动件直接装在主轴上。旋转的曲轴带动偏轴旋转；旋转的偏轴带动肢体的一个 肢节做往复运动。可以左右行走的爬行动物的一个肢体的多个肢节中，必须有两个肢节成
CN101797433A 说明书 2/3页 “V”字形，而足端则必须做与壳体“远-近”的往复运动。这两个条件是仿真的需要。如果 利用足端的运动来驱动机架的运动，那么足端还应当得到足够大小的正压力。 [0016]如果足端在往复运动中始终与地面接触，则足端应该装有轮子：如果此轮用作驱 动，那么此轮应加装内摩擦或者外摩擦式单向轮机构：如果机架可以左右双向运动，那么应 加装双向可控单向轮机构，产品称之为轮式仿生机器人。 [0017]如果足端在往复运动中，只有半周与地面接触，而另半周足端抬起，则产品称之为 行走式仿生机器人，此时肢体为曲柄摇杆机构，足端的运动轨迹为横的“D”字形，如果进一 步仿真，则可以加装摆杆和杠杆，从而组成曲柄摇杆、摆杆、杠杆的组合连杆机构。 [0018]本发明的有益效果是增加了玩具领域的新种类，对于自载式人力驱动的仿生机器 人，可以增加锻炼身体的趣味性。 附图说明 [0019] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0020] 图1是仿生机器人—仿多足爬行动物—仿蟹自载机器人的机构运动示意图。 [0021] 图2是具有驱动力的轮式仿生机器人的肢节机构运动示意图。 [0022] 图3是步行式仿生机器人肢节机构运动示意图。 [0023] 图4是电动和/或发条驱动曲轴旋转的机构运动示意图。 [0024] 图中：1、鞍座；2、鞍座立杆：3、右踏板：4、踏板立杆：5、上横杆：6、下横杆；7、节关 节；8、弹簧：9、钢绞线：10、第1肢；11、肢关节：12、第2肢；13、爪轮；14、滑轮；15、第3肢： 16、第4肢：17、机架：18、仿蟹外形壳体；19、仿蟹螯：20、轴套：21、第1节：22、第2节：23、 仿蟹肢节壳：24、第5肢第3节：25、第6肢：26、第7肢：27、第8肢；28、左踏板：29、左踏板 立杆：30、支架：31、立架：32、连杆：33、曲柄：34、主轴：35、偏轴：36、定位架：37、压簧：38、 支点轴；39、摇杆：40、套筒；41、足节；42、发条：43、电机：44、小链轮（小皮带轮)；45、链条 (皮带)：46、大链轮（大皮带轮)。 具体实施方式 [0025]在图1中，机架(17)上装有仿蟹形壳体(18)；与仿蟹壳体(18)相连的仿蟹肢节 可以左右驱动。 [0026]坐在鞍座(1)上的骑乘者踏动左踏板(29)和右踏板(3)时，连杆(32)就会上下往 复运动，从而带动偏轴(35)旋转。偏轴(35)上装有轴套(20)，其上固连有钢绞线(9)，通过 安装在第2节(22)上的滑轮(14)，拉动第3节(24)，在弹簧(8)的共同作用下，爪轮(13) 沿地面作左右方向的往复运动。由于曲柄(33)与主轴(34)的空间角度不同，从而使得各 个肢节在同一时刻其空间位置也依次不同，达到了仿生机器人的机械肢节的仿生运动。同 时，固连在机械肢节上的每个节上的仿蟹肢节，也随之运动。 [0027]在图2中，如果爪轮(13)具有对机架运动的驱动力，那么爪轮(13)必须得到一定 大小的正压力，才会产生足够的摩擦力，当然爪轮(13)也必须是单向轮一只允许向一个 方向旋转的轮。为此，在第1节(21)的适合位置上装一支点轴，该支点轴通过轴承座等零 部件安装在机架上。第1节(21)的一端与第2节(22)固连，另一端压在定位架(36)内的 压簧(37)上，当曲柄(33)旋转带动钢绞线(9)，并且通过滑轮(14)拉动第2节(24)运动
CN101797433A 说明书 3/3页 时，爪轮(13)由于第1节(21)的杠杆作用，从而得到一正压力。当然，如果第3节(24)的 长度合适，那么爪轮还会得到机架重力通过肢节传递过来的正压力。曲柄运动的另一个半 周，第3节(24)在弹簧（⑧）的作用下，与第(2)节分离，从而使得第2节与第3节之间也产 生相对的往复运动。 [0028]在图3中，如果希望肢节是以步行的方式运动，那么足节(41)的足端的运动轨迹 就应该是近似椭圆形或者横“D”形。那么曲柄摇杆机构可以完成这一功能。安装在机架 (17)上的主动件主轴(34)的旋转，带动曲柄(33)以及偏轴(35)旋转，固连在轴套(20)上 的第1节(21)，在摇杆(39)的束缚下，通过固连的第2节(22)第3节(24)带动足节(41) 运动，足节(41)的运动轨迹即是3维的与地面垂直的椭圆形。套筒(40)与弹簧(42)是调 节足端的正压力的。 [0029]在图4中，带动仿生机器人运动的主轴旋转，可以是电动机(43)通过小链轮(44)、 链条(45)、大链轮(46)带动的。当然也可以用皮带传动。发条(47)释放时，也可以带动主 轴旋转，这适用于小型玩具的驱动
CN101797433A 说明 书附图 1/2页 1 28 3 29 30 5 6 9 27 32 10 9 11 26 12 13 14 15 25 24 12 23/ 18 19 22 21/ 20/ 图1 6
CN101797433A 说明 书附图 2/2页 20 35 22 33 24 34 38 1 图2 35 24 丝 斗 ○ 39 34 1红 3 49 图3 34 4 图4 1