專利名稱：一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
對(duì)于演奏樂器的機(jī)器人，目前有會(huì)吹笛的機(jī)器人，它能模擬人的吹笛動(dòng)作，
用微型氣缸直接開關(guān)以控制吹笛機(jī)器人靈巧手按壓笛子的笛孔，實(shí)現(xiàn)吹笛洞音； 也有會(huì)彈琴的機(jī)器人，它是用手指彈奏鋼琴，在程控作用下，按照曲目的要求 用指令控制手指的動(dòng)作變化；還有能夠用薩克斯演奏曲目的機(jī)器人，它是用手 指按動(dòng)管鍵，嘴唇吹奏氣流，在程序控制作用下，控制手指動(dòng)作和吹奏氣流變 化，實(shí)現(xiàn)演奏曲目，但還沒有會(huì)擊鼓的機(jī)器人。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，旨在填補(bǔ)現(xiàn)有 技術(shù)中還未有會(huì)擊鼓的機(jī)器人這一市場(chǎng)空白。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，包括電源、底座(21)、頭部骨架(1)、上 身骨架(2)、左手(4)、右手(5)、右腳(6)、左腳(14)、電氣控制器 (22),還包括空氣壓縮機(jī)、空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)、右 臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)(16)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器(17)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、上身 旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器(19)以及坐凳(20);所述坐凳(20)固定在底座(21)上， 上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)固定在坐凳(20)上，上身骨架(2)通過旋轉(zhuǎn)軸套與上
4身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)連接，左手(4)、右手(5)的手臂骨架分別連接在上身 骨架(2 )的兩側(cè)，其中左手臂骨架通過聯(lián)動(dòng)連桿(15 )與上身骨架(2 )連接， 右腳(6)、左腳(14)的腿部骨架固定在坐凳(20)上，頭部骨架(1)安裝 在上身骨架(2)頂端；所述空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)包括依次通過氣管連接的氣動(dòng)三 聯(lián)件(7)、電氣比例閥(11)、電氣控制閥(9)及設(shè)置在電氣控制閥9上的 截流閥(10)，氣動(dòng)三聯(lián)件(7)的輸入端與空氣壓縮機(jī)連接，電氣控制閥(9) 的輸出端與左手(4)、右手(5)、右腳(6)、左腳(")上的氣缸連接；所 述電氣控制器(22)與電源、電氣比例閥(11)、電氣控制閥(9)、右臂運(yùn)動(dòng) 電機(jī)(16)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器(17)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、上身旋轉(zhuǎn)電 機(jī)編碼器(19)連接，包括主控單元，及與主控單元連接的手腳氣動(dòng)控制單元、 上身伺服控制單元、右臂伺服控制單元，及與手腳氣動(dòng)控制單元連接的D/A轉(zhuǎn) 換單元和電氣控制閥驅(qū)動(dòng)單元，及與上身伺服控制單元連接的上身伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)單元和上身電機(jī)編碼器檢測(cè)單元，及與右臂伺服控制單元連接的右臂伺服電 機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和右臂電機(jī)編碼器檢測(cè)單元。
所述機(jī)器人還包括設(shè)置在上身骨架(2)內(nèi)、驅(qū)動(dòng)頭部骨架(1)運(yùn)動(dòng)的頭 部運(yùn)動(dòng)電機(jī)(3),所述電氣控制器(22)還包括控制頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)(3)的運(yùn) 行的輔助動(dòng)作控制單元及與輔助動(dòng)作控制單元連接的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和位置 監(jiān)測(cè)單元。
所述電氣控制器(22)還包括點(diǎn)播控制單元及與點(diǎn)播控制單元連接的曲目 選擇單元和曲目顯示單元。
所述電氣控制器(22)還包括與上身伺服控制單元連接的上身位置檢測(cè)單 元，及與右臂伺服控制單元連接的右臂位置檢測(cè)單元。
所述空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)還包括減小氣缸排氣噪聲的消聲器(8),所述消聲 器(8 )通過氣管與電氣控制閥(9 )連接。
所述機(jī)器人還包括上身旋轉(zhuǎn)固定套(13),所述上身旋轉(zhuǎn)固定套(13)套 在上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)外，通過軸承與上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)連接，上身旋轉(zhuǎn)固定套(13)的兩端分別與上身骨架(2)、坐凳(20)固定連接。
所述空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座(21)內(nèi)，所述電氣比例閥(11)、電
氣控制閥(9)及截流閥(IO)共有兩套，用于分別控制左手(4)和左腳(14)、
右手(5 )和右腳(6 )上的氣缸運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供的機(jī)器人能夠隨著樂曲的變化，
上身、右臂在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下精確旋轉(zhuǎn)，并模擬人的手、腳有節(jié)奏地敲擊不
同的鼓、镲，還能夠讓參與者通過點(diǎn)播系統(tǒng)隨意選擇樂曲，可以為人們的生活
增添觀賞性、娛樂性、參與性。


圖l是本實(shí)用新型提供的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人的主視圖； 圖2是本實(shí)用新型提供的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人的側(cè)視圖； 圖3是上述圖1和圖2中的绔士鼓圖4是本實(shí)用新型提供的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人中的電氣控制器的結(jié)構(gòu)
圖中，1、頭部骨架；2、上身骨架；3、頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)；4、左手；5、右手； 6、右腳；7、氣動(dòng)三聯(lián)件；8、消聲器；9、電氣控制閥；10、截流閥；11、電 氣比例閥；12、上身旋轉(zhuǎn)固定軸；13、上身旋轉(zhuǎn)固定套；14、左腳；15、聯(lián)動(dòng) 連桿；16、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)；17、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器；18、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)；19、 上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器；20、坐凳；21、底座；22、電氣控制器；23、吊镲；24、 桶鼓；25、右耳鼓；26、左耳鼓；27、大鼓；28、踩镲。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖 及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人由機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和電路部分構(gòu)
成，其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)部分如圖1、 2、 3所示。
所述機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要由頭部骨架l、上身骨架2、左手4及其手臂骨架、 右手5及其手臂骨架、右腳6及其腿部骨架、空氣壓縮機(jī)、空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、 上身旋轉(zhuǎn)固定軸12、左腳14及其腿部骨架、聯(lián)動(dòng)連桿15、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)16、 右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器17、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)18、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器19、坐凳20、 底座21、電氣控制器22組成。
所述底座21直接放置在地面上，坐凳20通過焊接等方式固定在底座21 上，上身旋轉(zhuǎn)固定軸12固定在坐凳20上，上身骨架2通過旋轉(zhuǎn)軸套與上身旋 轉(zhuǎn)固定軸12連接，左手4、右手5的手臂骨架分別連接在上身骨架2的兩側(cè)， 其中，左臂骨架通過聯(lián)動(dòng)連桿15與上身骨架2連接，右腳6、左腳14的腿部 骨架固定在坐凳20上，頭部骨架1安裝在上身骨架2頂端。
所述空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座21內(nèi)，包括依次通過氣管連接的氣動(dòng)三 聯(lián)件7、電氣比例閥11、電氣控制閥9，及設(shè)置在電氣控制閥9上的截流閥10, 氣動(dòng)三聯(lián)件7的輸入端與空氣壓縮機(jī)連接，電氣控制閥9的輸出端與左手4、 右手5、右腳6、左腳14上的氣缸連接?？諝鈮嚎s機(jī)提供的氣源，分別經(jīng)氣動(dòng) 三聯(lián)件7處理和電氣比例閥11氣流調(diào)節(jié)后，再由電氣控制閥9和截流閥IO輸 出至相應(yīng)的氣缸，從而推動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)。在相應(yīng)的氣缸推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)左手4敲擊 耳鼓26,右手5敲擊吊镲23、桶鼓24或耳鼓25,右腳6踩大鼓的踩錘敲擊大 鼓27,左腳14踩踩镲的^^反敲擊錄i察28,氣缸的復(fù)位由電氣控制閥9換向。
作為本實(shí)用新型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)部分還可以包括頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī) 3、消聲器8、上身旋轉(zhuǎn)固定套13。所述頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)3設(shè)置在上身骨架2內(nèi)。
消聲器8通過氣管與電氣控制閥9連接，氣缸的排氣由電氣控制閥9排到 消聲器8，經(jīng)消聲器8減小噪聲后排出。
由圖可見，本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)有兩套電氣比例閥11、電氣控制閥9及截流 閥10，用于分別控制左手4和左腳14、右手5和右腳6上的氣缸運(yùn)動(dòng)。上身旋轉(zhuǎn)固定套13套在上身旋轉(zhuǎn)固定軸12外，并通過軸承與上身旋轉(zhuǎn)固 定軸12連接，上身旋轉(zhuǎn)固定套13的兩端則分別與上身骨架2、坐凳20固定連 接，可以更好地支撐上身骨架2，并保護(hù)上身旋轉(zhuǎn)固定軸12。
本實(shí)用新型提供的會(huì)敲擊喬士鼓的機(jī)器人的電路部分如圖4所示，這些部 分可以是硬件或者軟硬件結(jié)合的單元。
所述電路部分主要由主控單元410，及與主控單元410連接的手腳氣動(dòng)控 制單元49、上身伺服控制單元411、右臂伺服控制單元412,及與手腳氣動(dòng)控 制單元49連接的D/A轉(zhuǎn)換單元45和電氣控制閥驅(qū)動(dòng)單元46,及與上身伺服控 制單元411連接的上身伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元415和上身電機(jī)編碼器檢測(cè)單元413, 及與右臂伺服控制單元412連接的右臂伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元418和右臂電機(jī)編碼 器檢測(cè)單元416組成。
主控單元410讀取存儲(chǔ)器中的樂曲數(shù)據(jù)，輸出相應(yīng)的控制信流號(hào)至手腳氣 動(dòng)控制單元49、上身伺服控制單元411和右臂伺服控制單元412。
手腳氣動(dòng)控制單元49根據(jù)控制信號(hào)分別通過D/A轉(zhuǎn)換單元45控制電氣比 例閥11的氣流變化，以最終實(shí)現(xiàn)手、腳運(yùn)動(dòng)力度的變化，及通過電氣控制閥驅(qū) 動(dòng)單元46控制電氣控制閥9將氣源輸出至相應(yīng)的氣缸。
上身伺服控制單元411根據(jù)控制信號(hào)控制上身伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元415驅(qū)動(dòng) 上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)18運(yùn)行，所述上身伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元415將收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)18軸上的角位移或角速度輸出，上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)18則根據(jù)該角位 移或角速度驅(qū)動(dòng)機(jī)器人上身骨架2左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器 19對(duì)上身骨架2的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行精確的定位，并由上身電機(jī)編碼器檢測(cè)單元413將 該定位信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給上身伺服控制單元411,上身伺服控制單元411根據(jù)反 饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，以此對(duì)上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)18進(jìn)行精 確調(diào)速。
與上身的運(yùn)動(dòng)同理，右臂伺服控制單元412根據(jù)控制信號(hào)控制右臂伺服電 才幾驅(qū)動(dòng)單元418驅(qū)動(dòng)右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)16運(yùn)行，從而驅(qū)動(dòng)右臂旋轉(zhuǎn)，同時(shí)右臂運(yùn)動(dòng)
8電機(jī)編碼器17對(duì)右臂的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行精確的定位，并反饋給右臂伺服控制單元412。
在上身和右臂的共同動(dòng)作下，帶動(dòng)手的移動(dòng)，從而可以敲擊吊镲23、桶鼓 24、耳鼓25,達(dá)到樂音變化。
由于左臂骨架通過聯(lián)動(dòng)連桿15與上身骨架2聯(lián)動(dòng)，使上身骨架2旋轉(zhuǎn)時(shí)左 臂保持不變的姿勢(shì)，從而可以使左手4始終敲擊耳鼓26。
作為本實(shí)用新型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述電路部分還包括有與主控單元410連接 的點(diǎn)播控制單元47、輔助動(dòng)作控制單元48,及與點(diǎn)播控制單元47連接的曲目 選擇單元41和曲目顯示單元42,及與輔助動(dòng)作控制單元48連接的直流電機(jī)驅(qū) 動(dòng)單元44和位置監(jiān)測(cè)單元43，及與上身伺服控制單元411連接的上身位置檢 測(cè)單元414，及與右臂伺服控制單元412連接的右臂位置檢測(cè)單元417。
參與者可以根據(jù)曲目顯示單元42顯示的曲目操作選曲，曲目選擇單元41 將相應(yīng)觸發(fā)信號(hào)送入點(diǎn)播控制單元47,點(diǎn)播控制單元47則發(fā)出指令給主控單 元410，主控單元410讀取存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)的樂曲數(shù)據(jù)，輸出相應(yīng)的控制信流號(hào) 至相應(yīng)的控制單元。
輔助動(dòng)作控制單元48在主控單元410的控制下控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元44 驅(qū)動(dòng)頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)3運(yùn)行，以驅(qū)動(dòng)頭部骨架l運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置監(jiān)測(cè)單元43對(duì)頭 部骨架1的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)并反饋給輔助動(dòng)作控制單元48，以使輔助動(dòng)作控 制單元48對(duì)對(duì)頭部骨架1的運(yùn)動(dòng)進(jìn)4于精確的控制。
所述上身位置檢測(cè)單元414和右臂位置檢測(cè)單元417通過光電傳感器分別 在上身和右臂旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)一步精確定位，并實(shí)時(shí)將定位結(jié)果反饋 給上身伺服控制單元411和右臂伺服控制單元412。
本實(shí)用新型提供的機(jī)器人具有非常人性化設(shè)計(jì)，能夠隨著樂曲的變化，上 身、右臂在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下精確旋轉(zhuǎn)，并模擬人的手、腳有節(jié)奏地敲擊不同 的鼓、镲，還能夠讓參與者通過點(diǎn)播系統(tǒng)隨意選擇樂曲，可以為人們的生活增 添觀賞性、娛樂性、參與性，實(shí)現(xiàn)貝斯機(jī)器人演奏樂曲。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，包括電源、底座(21)、頭部骨架(1)、上身骨架(2)、左手(4)、右手(5)、右腳(6)、左腳(14)、電氣控制器(22)，其特征在于，還包括空氣壓縮機(jī)、空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)(16)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器(17)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器(19)以及坐凳(20)；所述坐凳(20)固定在底座(21)上，上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)固定在坐凳(20)上，上身骨架(2)通過旋轉(zhuǎn)軸套與上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)連接，左手(4)、右手(5)的手臂骨架分別連接在上身骨架(2)的兩側(cè)，其中左手臂骨架通過聯(lián)動(dòng)連桿(15)與上身骨架(2)連接，右腳(6)、左腳(14)的腿部骨架固定在坐凳(20)上，頭部骨架(1)安裝在上身骨架(2)頂端；所述空氣動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)包括依次通過氣管連接的氣動(dòng)三聯(lián)件(7)、電氣比例閥(11)、電氣控制閥(9)及設(shè)置在電氣控制閥(9)上的截流閥(10)，氣動(dòng)三聯(lián)件(7)的輸入端與空氣壓縮機(jī)連接，電氣控制閥(9)的輸出端與左手(4)、右手(5)、右腳(6)、左腳(14)上的氣缸連接；所述電氣控制器(22)與電源、電氣比例閥(11)、電氣控制閥(9)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)(16)、右臂運(yùn)動(dòng)電機(jī)編碼器(17)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、上身旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器(19)連接，包括主控單元，及與主控單元連接的手腳氣動(dòng)控制單元、上身伺服控制單元、右臂伺服控制單元，及與手腳氣動(dòng)控制單元連接的D/A轉(zhuǎn)換單元和電氣控制閥驅(qū)動(dòng)單元，及與上身伺服控制單元連接的上身伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和上身電機(jī)編碼器檢測(cè)單元，及與右臂伺服控制單元連接的右臂伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和右臂電機(jī)編碼器檢測(cè)單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人 還包括設(shè)置在上身骨架(2 )內(nèi)、驅(qū)動(dòng)頭部骨架(1)運(yùn)動(dòng)的頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)(3 ), 所述電氣控制器(22 )還包括控制頭部運(yùn)動(dòng)電機(jī)(3 )的運(yùn)行的輔助動(dòng)作控制單 元及與輔助動(dòng)作控制單元連接的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和位置監(jiān)測(cè)單元。
3、 如權(quán)利要求l所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控制器(22)還包括點(diǎn)播控制單元及與點(diǎn)播控制單元連接的曲目選擇單元和曲目顯示單元。
4、 如權(quán)利要求l所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控 制器(22)還包括與上身伺服控制單元連接的上身位置檢測(cè)單元，及與右臂伺 服控制單元連接的右臂位置檢測(cè)單元。
5、 如權(quán)利要求1所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述空氣動(dòng) 力輸出機(jī)構(gòu)還包括減小氣缸排氣噪聲的消聲器(8),所述消聲器(8)通過氣 管與電氣控制閥(9)連接。
6、 如權(quán)利要求1所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人 還包括上身旋轉(zhuǎn)固定套(13)，所述上身旋轉(zhuǎn)固定套(13)套在上身旋轉(zhuǎn)固定 軸(12)外，通過軸承與上身旋轉(zhuǎn)固定軸(12)連接，上身旋轉(zhuǎn)固定套(13) 的兩端分別與上身骨架(2)、坐凳(20)固定連接。
7、 如權(quán)利要求1所述的會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，其特征在于，所述空氣動(dòng) 力輸出機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座(21)內(nèi)，所述電氣比例閥(11)、電氣控制閥(9)及 截流閥(10)共有兩套，用于分別控制左手(4)和左腳(14)、右手(5)和 右腳(6)上的氣缸運(yùn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型適用于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，提供了一種會(huì)敲擊爵士鼓的機(jī)器人，該機(jī)器人能夠隨著樂曲的變化，上身、右臂在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下精確旋轉(zhuǎn)，并模擬人的手、腳有節(jié)奏地敲擊不同的鼓、镲，還能夠讓參與者通過點(diǎn)播系統(tǒng)隨意選擇樂曲，可以為人們的生活增添觀賞性、娛樂性、參與性。
文檔編號(hào)G10K1/07GK201429976SQ200920081168
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
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