机器人翅膀装置及机器人的制作方法

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人翅膀装置及机器人。

背景技术：

仿生机器人是目前机器人研究的热点领域，科研人员通过研究所要模仿的动物的身体结构、体表特征及运动情态来设计外观近似、功能丰富、表情喜人的仿生机器人。对具有飞行功能或翅膀拍动要求的机器人，其翅膀或扑翼的构造显得尤为重要，只有设计精巧、机构灵活的翅膀才可以实现机器人翅膀在运动过程中的轻盈姿态。然而，目前多数机器人在进行翅膀结构的驱动操作时，需通过连杆组件来驱动翅膀结构，此种驱动连接方式结构复杂，灵活性差。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种机器人翅膀装置及机器人，以解决现有技术中的机器人翅膀装置的驱动连接方式结构复杂的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种机器人翅膀装置，包括：翅膀支撑部，包括旋转轴；翅膀组件，与旋转轴连接；驱动部，驱动部与旋转轴驱动连接。

进一步地，驱动部包括电机和转动单元，旋转轴通过转动单元与电机连接。

进一步地，翅膀组件包括：柔性组件；翅膀骨架，翅膀骨架设置在柔性组件内，翅膀骨架与旋转轴连接。

进一步地，翅膀骨架包括多根支撑杆，至少两根支撑杆的长度不同，多根支撑杆间隔设置在旋转轴上。

进一步地，至少两根支撑杆与旋转轴之间的夹角不同。

进一步地，柔性组件包括：柔性填充体，柔性填充体包裹翅膀骨架；表皮，表皮设置在柔性填充体上。

进一步地，柔性填充体的材质包括发泡材料和/或表皮的材质包括乳胶或硅胶。

进一步地，柔性组件的表面形状为渐变形曲面。

进一步地，渐变形曲面包括至少两个波峰和至少一个波谷，至少两个波峰与多个支撑杆一一对应设置。

进一步地，翅膀组件为两个，两个翅膀组件对称设置在翅膀支撑部上。

进一步地，驱动部为两个，翅膀支撑部包括连接件和两个旋转轴，两个旋转轴转动设置在连接件上，两个旋转轴与两个翅膀组件一一对应设置，两个驱动部与两个旋转轴一一对应设置。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，包括机器人翅膀装置，机器人翅膀装置为上述提供的机器人翅膀装置。

应用本实用新型的技术方案，当需要驱动翅膀组件摆动时，通过驱动部动作，从而能够带动旋转轴转动，由于翅膀组件与旋转轴连接，从而旋转轴的转动能够带动翅膀组件的转动。此种驱动方式相对于现有技术中通过驱动部带动连杆组件动作，连杆组件带动翅膀组件摆动的方式而言，结构更加简单且传动可靠。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例提供的机器人翅膀装置的部分零件的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例提供的翅膀支撑部以及翅膀骨架的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例提供的翅膀支撑部的零部件的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型实施例提供的驱动部的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型实施例提供的机器人翅膀装置的整体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、翅膀支撑部；11、旋转轴；12、连接件；13、轴承；14、弹性挡圈；20、翅膀组件；21、柔性组件；22、翅膀骨架；221、第一支撑杆；222、第二支撑杆；223、第三支撑杆；30、驱动部；31、转动单元；32、第二螺钉；33、舵机支撑板；34、舵机固定板；35、第三螺钉；40、杆连接件；41、第一杆连接件；42、第二杆连接件；43、第三杆连接件；50、第一螺钉；60、转轴盘。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1至图5所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种机器人翅膀装置，该机器人翅膀装置包括翅膀支撑部10、翅膀组件20和驱动部30，其中，翅膀支撑部10包括旋转轴11，翅膀组件20与旋转轴11连接，驱动部30与旋转轴11驱动连接。

应用此种配置方式，当需要驱动翅膀组件摆动时，通过驱动部30动作，从而能够带动旋转轴11转动，由于翅膀组件20与旋转轴11连接，从而旋转轴的转动能够带动翅膀组件20的转动。此种驱动方式相对于现有技术中通过驱动部带动连杆组件动作，连杆组件带动翅膀组件摆动的方式而言，结构更加简单且传动可靠。

具体地，在本实施例中，翅膀组件20与旋转轴11固定连接，驱动部30设置在旋转轴11的一端，通过驱动部30动作，能够带动旋转轴11转动，翅膀组件20与旋转轴11固定连接，从而旋转轴11的转动能够带动翅膀组件20的转动。

进一步地，为了实现动力的可靠传输，可将驱动部30配置为包括电机和转动单元31，旋转轴11通过转动单元31与电机连接。具体地，作为本实用新型的一个具体实施例，如图4所示，可选择舵机作为动力源，旋转盘作为转动单元31，旋转盘设置在舵机的输出轴端部。当需要驱动翅膀组件20转动时，通过舵机动作以带动旋转盘转动，旋转盘与旋转轴相连接，从而旋转盘转动能够带动旋转轴11转动。由于翅膀组件20与旋转轴11固定连接，从而旋转轴11的转动能够带动翅膀组件20的转动。其中，为了将旋转盘牢固地固定在舵机的输出端部，可采用第二螺钉32以将旋转盘固定设置在舵机上。

在本实用新型中，为了提高机器人翅膀装置的仿生效果，可将翅膀组件20配置为包括柔性组件21和翅膀骨架22，其中，翅膀骨架22设置在柔性组件21内，翅膀骨架22与旋转轴11连接。

应用此种配置方式，通过将翅膀骨架22设置在柔性组件21内，从而既能保证翅膀组件具有一定的结构强度，同时又能保证翅膀组件的仿生性。翅膀骨架22能够为设置在其外侧的柔性组件21提供支撑，柔性组件21基于其自身的材质及触感，能够提高翅膀组件的仿生效果。具体地，在本实施例中，翅膀骨架22与旋转轴11固定连接。

进一步地，在本实用新型中，为了保证翅膀组件的强度以及翅膀组件的仿生性，如图1和图2所示，可将翅膀骨架22包括多根支撑杆，至少两根支撑杆的长度不同，多根支撑杆间隔设置在旋转轴11上。应用此种配置方式，根据生物学翅膀骨骼构造，将翅膀骨架22配置为多根支撑杆，且至少两根支撑杆的长度不同，多根支撑杆间隔设置在旋转轴11上，从而能够从外形上更加仿生翅膀结构，且多根间隔设置的支撑杆能够提高翅膀组件的强度以及支撑力的均匀性。

具体地，在本实用新型中，如图1和图2所示，作为本实用新型的一个具体实施例，多根支撑杆包括第一支撑杆221、第二支撑杆222和第三支撑杆223，其中第二支撑杆222的长度大于第一支撑杆221的长度，第三支撑杆223的长度大于第二支撑杆222的长度，第一支撑杆221、第二支撑杆222和第三支撑杆223间隔设置在旋转轴11上，由于第一支撑杆221、第二支撑杆222和第三支撑杆223之间的长度不同，因此更加仿生生物学翅膀结构，从而进一步提高了翅膀组件的仿生性能。

再者，在本实用新型中，为了提高翅膀组件外形结构的美感，可将至少两根支撑杆与旋转轴11之间的夹角不同。具体地，如图2所示，作为本实用新型的一个具体实施例，第一支撑杆221与旋转轴11之间的夹角与第二支撑杆222与旋转轴11之间的夹角不同。

在本实用新型中，为了实现多根支撑杆与旋转轴之间的可拆卸连接，可将多根支撑杆配置为通过杆连接件40与旋转轴11相连接。具体地，如图2所示，杆连接件40包括第一杆连接件41、第二杆连接件42和第三杆连接件43，其中，第一支撑杆221通过第一杆连接件41连接设置在旋转轴11上，第二支撑杆222通过第二杆连接件42连接设置在旋转轴11上，第三支撑杆223通过第三杆连接件43连接设置在旋转轴11上。

进一步地，在本实用新型中，为了提高翅膀组件的仿生性能，可将柔性组件21配置为包括柔性填充体和表皮，其中，柔性填充体包裹翅膀骨架22，表皮设置在柔性填充体上。其中，柔性填充体的材质包括发泡材料和/或表皮的材质包括乳胶或硅胶。由于乳胶或硅胶为软胶类制品，因此表皮具有良好的仿生物皮脂的效果。具体地，在本实施例中，柔性填充体包裹在翅膀骨架22外侧，表皮设置在柔性填充体的外表面上。

为了提高翅膀组件的整体性能、结构紧凑度及连接牢固度，可通过模具成型工艺来制作柔性填充体。具体地，在成型柔性填充体时，将翅膀骨架22预埋在模具中，然后进行柔性填充体的模具成型，以将翅膀骨架与柔性填充体形成为整体结构，从而保证结构的整体紧凑度及牢固度。进一步地，在成型表皮时，为了保证表皮与柔性填充体的精准贴合，可将表皮通过模具在柔性填充体的表面一次成型。可选择的，也可根据最终翅膀组件结构预先成型好表皮，然后在柔性填充体制作完毕之后，将表皮套装贴合在柔性填充体外部。

在本实用新型中，为了进一步提高翅膀组件的仿生性能，可将柔性组件21的表面形状配置为渐变形曲面。具体地，如图1所示，渐变形曲面包括至少两个波峰和至少一个波谷，至少两个波峰与多个支撑杆一一对应设置。应用此种配置方式，通过将柔性组件21的表面形状配置为包括至少两个波峰和至少一个波谷的渐变形曲面，从而使得翅膀组件呈现立体效果，且与生物学翅膀结构更加相近，进一步提高了翅膀组件的仿生性能，改善了翅膀组件的外观造型。

在本实用新型中，如图5所示，根据生物学翅膀结构，为了提高机器人翅膀装置运行的平稳性，可将翅膀组件20配置为两个，两个翅膀组件20对称设置在翅膀支撑部10上。进一步地，为了实现对两个翅膀组件20的独立驱动，可将驱动部30配置为两个，翅膀支撑部10包括连接件12和两个旋转轴11，两个旋转轴11转动设置在连接件12上，两个旋转轴11与两个翅膀组件20一一对应设置，两个驱动部30与两个旋转轴11一一对应设置。

再者，为了实现旋转轴与驱动部的连接，在旋转轴11的靠近驱动部30的一端通过螺钉固定连接有转轴盘60，其中转轴盘60上均匀设置有多个连接孔，在转动单元31上也间隔设置有与转轴盘60上的多个连接孔相对应地多个连接孔，在进行翅膀装置的组装操作时，可将旋转轴11的端部设置的转轴盘60通过螺钉固定连接在转动单元31上，以通过驱动部30带动旋转轴11转动。

进一步地，为了方便翅膀支撑部的收纳，可将翅膀支撑部配置为由多个零部件组装而成。具体地，如图3所示，翅膀支撑部10的其中一个零部件包括旋转轴11、连接件12、轴承13以及弹性挡圈14，轴承13设置在连接件12上，旋转轴11可穿过轴承13与连接件12配合安装，弹性挡圈14可卡入旋转轴11的卡簧槽内，以限制连接件12与旋转轴11之间的相对位移。当需要进行翅膀支撑部10的组装操作时，可先进行多个零部件的组装，多个零部件组装完成后，通过使用杆连接件40以实现多个零部件之间的固定连接。具体地，在本实用新型中，杆连接件具有三叉开口，其中两个开口用于分别固定连接翅膀支撑部的两个零部件，另一个开口可用于固定连接翅膀骨架22。此种方式使得翅膀装置易拆卸组装，且容易收纳，节省占地空间。

根据本实用新型的另一方面提供了一种机器人，该机器人包括如上所述的机器人翅膀装置，由于本实用新型的机器人翅膀装置结构简单且传动可靠，从而能够提高机器人的工作性能。

为了对本实用新型的机器人翅膀装置及机器人有进一步地了解，下面结合附图1至图5对本实用新型的机器人翅膀装置及机器人的制作过程进行详细说明。

如图1至图5所示，翅膀支撑部包括两个零部件，首先进行其中一个零部件的组装操作。将轴承13安装在连接件12上，旋转轴11穿过轴承13并与其配合安装，然后将弹性挡圈14卡装在旋转轴11的卡簧槽内，以限制连接件12与旋转轴11之间的相对位移。接着，重复上述步骤以完成另一个零部件的组装操作。

两个零部件组装完成之后，通过杆连接件40以将两个零部件固定连接在一起，其中，两个零部件的旋转轴11与杆连接件40之间可通过螺钉相连接固定。当两个零部件组装以形成翅膀支撑件后，开始进行翅膀骨架22的安装。其中，在翅膀支撑件的上端、中部和下部分别设置有第一杆连接件41、第二杆连接件42和第三杆连接件43，其中，第一支撑杆221通过第一杆连接件41连接设置在旋转轴11上，第二支撑杆222通过第二杆连接件42连接设置在旋转轴11上，第三支撑杆223通过第三杆连接件43连接设置在旋转轴11上。具体地，翅膀骨架22可通过第一螺钉50与杆连接件40固定连接。

翅膀支撑部10与翅膀骨架22固定装配完成之后，开始进行柔性组件21的制作。将翅膀骨架22预埋在模具中，然后进行柔性填充体的模具成型，以将翅膀骨架22与柔性填充体形成为整体结构，从而保证结构的整体紧凑度及牢固度。翅膀骨架22和柔性填充体制作完成之后，将表皮通过模具一次成型在柔性填充体的表面。

最后，将舵机支撑板33与舵机固定板34通过第三螺钉35及其他多个连接螺钉固定连接在驱动部30上，然后将转动单元31通过第二螺钉32固定连接在驱动部30上。驱动部30安装完成后，在翅膀支撑部的靠近驱动部30的端部固定连接有转轴盘60，转轴盘60通过螺钉安装在转动单元31上。为了实现机器人翅膀装置与机器人主体之间的固定连接，舵机固定板34通过螺钉连接件固定安装在机器人主体上以实现机器人翅膀装置与机器人主体之间的固定连接，最终完成机器人的制作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。