本发明涉及一种机器人教学工具，具体的说是一种自由泳手臂动作教育展示用机器人。
背景技术：
我国卫生部曾做过统计，平均每年有5.7万人死于溺水，而在这部分溺亡的人中有一部分人是不玩不会游泳的，因此，为了减少因不会游泳而溺亡的量，社会应该需要对大众进行游泳普及教学。
在传统的四种游泳姿势当中，自由泳学起来是比较方便的，在教学时，为了避免初学者手脚不协调，往往需要将自由泳的腿部动作和手臂动作分开进行教学，而在普及教学过程中，由于需要时刻向参访的学者进行自由泳手臂动作的展示，因此只靠人工来进行演示是不够的，需要相应的机器人来进行辅助展示教学。
技术实现要素：
现为了满足上述对机器人辅助自由泳教学的需求，本发明提出了一种自由泳手臂动作教育展示用机器人。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种自由泳手臂动作教育展示用机器人，包括展示架以及固装在展示架上的躯干，所述躯干前端安装有头部。
所述躯干上端安装有电机，所述电机连接有不完全锥齿轮，所述不完全锥齿轮啮合有惰轮，所述不完全锥齿轮左侧、惰轮右侧均啮合有分锥齿轮，每个分锥齿轮均连接有长驱动轴；所述长驱动轴中部均安装有直向锥齿轮，所述直向锥齿轮均啮合有侧向锥齿轮，每个侧向锥齿轮均连接有通过轴承安装在躯干上且呈L形的内摇杆，每个内摇杆在靠近躯干中心一侧均通过轴承安装有分杆，每个分杆上均分别安装有上带轮、上行径齿轮。
所述躯干内部固装有支撑架，所述支撑架上端固装有与两个上行径齿轮相啮合的中心齿轮，所述上带轮上均安装有皮带。每个皮带中部均安装有带绷紧机构。
所述躯干下部的左侧、右侧均通过轴承安装有短圆轴，每个短圆轴位于躯干内部的区域上均安装有直动直齿轮，每个直动直齿轮均啮合有侧向直齿轮，每个侧向直齿轮均连接有通过轴承座安装在躯干内的联动轴，每个联动轴上均安装有下带轮，每个下带轮均与对应的皮带传动相连。
所述展示架的前侧方、后侧方均设有球体块，每个球体块上均焊接有手臂，每个球体块的球面分别在水平面上、竖直面上对应开有横环槽、竖环槽；每个长驱动轴下端、每个短圆轴背离躯干的一侧均设有横截面为正方形的方轴部分；每个方轴部分均与横环槽、竖环槽滑动配合。
所述横环槽、竖环槽二者的轨迹均呈圆形，横环槽、竖环槽二者的圆心位置与对应的球体块的球心位置相适配；每个长驱动轴以及对应的短圆轴二者轴线的交汇处位置与对应的球体块的球心位置相适配。
所述躯干上焊接有将两个长驱动轴通过轴承安装的稳定架。
在两个手臂中，位于左侧的手臂在球体块上安装的位置点位于横环槽、竖环槽二者在前侧的交汇处；位于右侧的手臂在球体块上安装的位置点位于横环槽、竖环槽二者在后侧的交汇处。
每个带绷紧机构均包括固装在躯干内侧壁上的导向架，所述导向架上滑动安装有活动轴承，所述活动轴承与躯干的内侧壁之间设有将二者相连的弹簧，所述活动轴承上安装有活动轴，所述活动轴上安装有与对应的皮带传动相连的内切带轮。
所述惰轮连接有通过轴承座安装在躯干上的转轴。
本发明的有益效果是：
本发明自动化程度高，通过锥齿轮交替式传动，实现控制两个手臂进行交替式旋转划水和打水，并且两个手臂之间的旋转方式不同，进而达到了近似模拟自由泳时的手臂划水动作，具有良好的展示作用以及教学效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的主视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为球体块的立体图；
图5为图3的C-C剖视图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本发明的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本发明的保护范围内。
如图1至图5所示，一种自由泳手臂动作教育展示用机器人，包括展示架21以及固装在展示架21上的躯干1，所述躯干1前端安装有头部22。
所述躯干1上端安装有电机5，所述电机5连接有不完全锥齿轮7，所述不完全锥齿轮7啮合有惰轮8，所述不完全锥齿轮7左侧、惰轮8右侧均啮合有分锥齿轮6，每个分锥齿轮6均连接有长驱动轴24；所述长驱动轴24中部均安装有直向锥齿轮4，所述直向锥齿轮4均啮合有侧向锥齿轮3，每个侧向锥齿轮3均连接有通过轴承安装在躯干1上且呈L形的内摇杆20，每个内摇杆20在靠近躯干1中心一侧均通过轴承安装有分杆25，每个分杆25上均分别安装有上带轮16、上行径齿轮26。
所述躯干1内部固装有支撑架27，所述支撑架27上端固装有与两个上行径齿轮26相啮合的中心齿轮15，所述上带轮16上均安装有皮带17。每个皮带17中部均安装有带绷紧机构。
所述躯干1下部的左侧、右侧均通过轴承安装有短圆轴28，每个短圆轴28位于躯干1内部的区域上均安装有直动直齿轮11，每个直动直齿轮11均啮合有侧向直齿轮12，每个侧向直齿轮12均连接有通过轴承座安装在躯干1内的联动轴9，每个联动轴9上均安装有下带轮19，每个下带轮19均与对应的皮带17传动相连。
所述展示架21的前侧方、后侧方均设有球体块2，每个球体块12上均焊接有手臂10，每个球体块2的球面分别在水平面上、竖直面上对应开有横环槽2a、竖环槽2b；每个长驱动轴24下端、每个短圆轴28背离躯干1的一侧均设有横截面为正方形的方轴部分；每个方轴部分均与横环槽2a、竖环槽2b滑动配合。
所述横环槽2a、竖环槽2b二者的轨迹均呈圆形，横环槽2a、竖环槽2b二者的圆心位置与对应的球体块2的球心位置相适配；每个长驱动轴24以及对应的短圆轴28二者轴线的交汇处位置与对应的球体块2的球心位置相适配。
所述躯干1上焊接有将两个长驱动轴24通过轴承安装的稳定架31。
在两个手臂10中，位于左侧的手臂10在球体块2上安装的位置点位于横环槽2a、竖环槽2b二者在前侧的交汇处；位于右侧的手臂10在球体块2上安装的位置点位于横环槽2a、竖环槽2b二者在后侧的交汇处。
每个带绷紧机构均包括固装在躯干1内侧壁上的导向架13，所述导向架13上滑动安装有活动轴承29，所述活动轴承29与躯干1的内侧壁之间设有将二者相连的弹簧18，所述活动轴承29上安装有活动轴30，所述活动轴30上安装有与对应的皮带17传动相连的内切带轮14。
所述惰轮8连接有通过轴承座安装在躯干1上的转轴23。
本发明在使用时，只需通过电机5带动不完全锥齿轮7恒速顺时针旋转，致使不完全锥齿轮7在旋转的过程中，能够分别与位于左侧的分锥齿轮6、惰轮8进行交替式啮合。
在不完全锥齿轮7与惰轮8的啮合期间，位于右侧的分锥齿轮6、右侧的长驱动轴24以及右侧的直向锥齿轮4均顺时针旋转，在右侧的长驱动轴24所对应的方轴部分的旋转驱动下，位于右侧的球体块2以及右侧的手臂10在俯视方向上顺时针旋转180度，即实现控制右侧的手臂10向前伸划水，位于右侧的短圆轴28所对应的方轴部分在对应的横环槽2a中相对滑动。
与此同时，位于右侧的内摇杆20在轮齿传动作用下进行顺时针旋转，并能够带动对应的分杆25、上带轮16以及上行径齿轮26均围绕中心齿轮15轴心进行公转，并且在中心齿轮15与该上行径齿轮26的轮齿啮合作用下，对应的分杆25、上带轮16在公转的同时，还能够进行顺时针自转，并通过对应的皮带17传动以及带绷紧机构的辅助绷紧作用(在上带轮16公转时，通过弹簧18对活动轴承29的弹性拉动作用，驱使内切带轮14始终压紧皮带17来保持皮带17的绷紧状态)，驱使下侧后部的下带轮19、联动轴9以及侧向直齿轮12均顺时针旋转，位于左侧的直动直齿轮11以及左侧的短圆轴28均逆时针旋转，在左侧的短圆轴28所对应的方轴部分的旋转驱动下，位于左侧的球体块2以及左侧的手臂10在右视方向上逆时针旋转180度，即实现控制左侧的手臂10向下打水并摆动至后侧方，位于左侧的长驱动轴24所对应的方轴部分在对应的竖环槽2b中相对滑动。
在不完全锥齿轮7与位于左侧的分锥齿轮6啮合期间，位于左侧的分锥齿轮6、左侧的长驱动轴24以及左侧的直向锥齿轮4均逆时针旋转，在左侧的长驱动轴24所对应的方轴部分的旋转驱动下，位于左侧的球体块2以及左侧的手臂10能够在俯视方向上逆时针旋转180度，即实现控制左侧的手臂10向前伸划水，位于左侧的短圆轴28所对应的方轴部分在对应的横环槽2a中相对滑动。
与此同时，位于左侧的内摇杆20在轮齿传动作用下进行顺时针旋转，并能够带动对应的分杆25、上带轮16以及上行径齿轮26均围绕中心齿轮15轴心进行公转，并且在中心齿轮15与该上行径齿轮26的轮齿啮合作用下，对应的分杆25、上带轮16在公转的同时，还能够进行顺时针自转，并通过对应的皮带17传动以及带绷紧机构的辅助绷紧作用，驱使下侧前部的下带轮19、联动轴9以及侧向直齿轮12均顺时针旋转，位于右侧的直动直齿轮11以及右侧的短圆轴28均逆时针旋转，在右侧的短圆轴28所对应的方轴部分的旋转驱动下，位于右侧的球体块2以及右侧的手臂10在右视方向上逆时针旋转180度，即实现控制右侧的手臂10向下打水并摆动至后侧方，位于右侧的长驱动轴24所对应的方轴部分在对应的竖环槽2b中相对滑动。
综上所述，本发明能够不仅能够控制每个手臂10进行前伸旋转划水和向下旋转打水交替式进行，而且还能够控制两个手臂10保持不同的划水动作，即近似模拟自由泳时手臂的划水动作，对自由泳时手臂动作具有一定的展示作用，并具有良好的辅助教学效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。