专利名称：自动变形机器人玩具的制作方法
技术领域：
本发明属于机器人玩具技术领域，具体涉及一种可在机器人和汽车之间自动变形的机 器人玩具。
背景技术：
能变形的机器人玩具较其他单一形体的玩具有更强的趣味性。但传统的变形机器人玩 具都是手动变形，即只能通过人手工转动机器人身上的活动机构，有的甚至还要将某些部 件从机器人身上拆下，再换上其他部件才能变成某些特定形状。变形过程极其烦琐，使变 形机器人的趣味性大大降低。2004年8月4号公布的中国CN1517138公布了一种人工智能 机器人玩具，通过使用一种关节电机将其容易地组装并控制成不同形状。该机器人玩具包 括多个关节机构部分，可以组装和拆卸，用于形成不同形状的机器人，但它必须通过手 T.变形。
传统变形机器人玩具不能自动变形，究其原因是变形机构过于复杂，以至于没有空间 安装驱动活动部件按要求运动的驱动装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷的自动变形机器人玩具，该自动变形机器 人玩具可以在汽车和机器人之间自动变形。
为了实现上述发明目的， 一种自动变形机器人玩具，左右对称，并且在变形过程中也
始终保持左右对称，包括头、手臂、脚、腿，其特征在于由手臂伸长的方式支起机器人
身体，头6可以伸出和縮回胸腔22，四肢可在胸腔22内滑动，车头盖24可绕胸腔22转
动，右下臂3可在右上臂4内平移运动， 一个复合凸轮8控制头6、四肢在胸腔22内的
伸出和縮回，右脚2有锁死机构，右脚2底部包含至少一个由驱动装置带动的轮子1和不 少于一个小万向轮15。
本发明与现有技术相比有以下优点(l)结构简单，利用重力使机构简单化，为安装
电机提供空间；(2)多个部位由一个电机带动的复合凸轮推动，进一步节省空间；(3)无 论是那种状态，汽车状态还是机器人状态，本自动变形机器人玩具都可以在遥控或者声控 下运动；(4)变形过程简单化、自动化，本自动变形机器人玩具可以在遥控或者声控下自
动变形。
图1为本自动变形机器人玩具处于机器人状态并取下胸腔上盖后的示意图。
图2为本自动变形机器人玩具右臂示意图。
图3为本自动变形机器人玩具右脚示意图。
图4为本自动变形机器人玩具胸腔示意图。
图5为本自动变形机器人玩具推杆示意图。
图6为本自动变形机器人玩具右腿示意图。
图7为本自动变形机器人玩具复合凸轮示意图。
图8为本自动变形机器人玩具处于汽车状态并取下胸腔上盖后的示意图。
图9为本自动变形机器人玩具从汽车状态向机器人状态变形时手臂支起身体时的示意图。
图10为本自动变形机器人玩具车头盖示意图。 图11为本自动变形机器人玩具锁死机构示意图。
图12为本自动变形机器人玩具另一种实施方式下采用的丝杠螺母传动装置示意图。 图13为本自动变形机器人玩具另一种实施方式下左腿结构示意图。 图14为本自动变形机器人玩具另一种实施方式下锁死机构示意图。 图15为本自动变形机器人玩具处于机器人状态时的示意图。
具体实施例方式
本自动变形机器人玩具包含车轮l、右脚2、右下臂3、右上臂4、右胸腔内滑臂5、 兼作推杆的头6、伺服电机7、复合凸轮8、左胸腔内滑臂9、左上臂IO、左下臂ll、左 脚12、车轮13、小万向轮14、小万向轮15、弹簧16、弹簧17、弹簧18、左脚19、右腿 20、推杆21、胸腔22、齿轮23、与齿轮固定相连的车头盖24、挡块25、大万向轮26、 锁死电机27、实施例2中侧面开有小缝的左腿28、电机29、螺母30、丝杠31、电磁铁 32、弹簧33、挡块34、大万向轮35、伺服电机36。本自动变形机器人玩具不但左右对称 而且在变形过程中也左右对称，因此在实施例的叙述过程中只说明左侧或右侧的运动过程 时另一侧与之完全相同。 实施例1
各分功能的实现
a、 头的伸出和縮回。图l所示胸腔22上部的方形孔为头6的伸缩滑动孔，头6可兼 作推杆，整个头部呈细长的长方体状，可在胸腔22上部的方形孔内滑动。弹簧18—端与 头6相连，另一端与胸腔22相连，这样当复合凸轮8由高点向低点转动时头6在弹簧18 的作用下縮回胸腔22。
b、 双手的伸出和縮回。图1所示胸腔22上部与胸腔上盖形成的方形空腔为左胸腔内 滑臂9、右胸腔内滑臂5提供滑动的空腔，弹簧16—端与左胸腔内滑臂9相连， 一端与右 胸腔内滑臂5相连，当复合凸轮8转过相应角度把左胸腔内滑臂9、右胸腔内滑臂5向两侧 推开，再转过相应角度在弹簧16的作用下把左胸腔内滑臂9、右胸腔内滑臂5縮回，从而 实现双手伸出和縮回。
c、 腿的伸出和縮回。胸腔22中部的凹槽为推杆21提供上下滑动的滑道。图5所示推 杆21下端与左腿19，右腿20接触处包含两个斜面，用以将与推杆21相配合的的配合面也 为斜面的左腿19，图6所示右腿20推出胸腔，实现下肢的伸出。弹簧17 —端与左腿19 相连， 一端与右腿20相连，当推杆21失去复合凸轮的支撑时弹簧17将双腿收回。
头、手臂、腿的伸縮是在复合凸轮8的驱动下完成的。图7所示复合凸轮8在垂直于 其转动轴线的三个不同高度的截面内呈现不同的形状，从而在推动头、手臂、腿的伸縮时 不发生干涉。
d、 手臂的伸长和縮短。图2所示在右下臂3内侧有齿条，电机32与右上臂4固定 相连，电机32转子上的齿轮与右下臂3内侧的齿条形成齿轮齿条机构从而使右下臂3在右 上臂4的空腔内滑动。
e、车头盖24的闭合与打开。当头6在弹簧18的作用下向下滑动时，头6上的齿条带 动车头盖24上的齿轮23转动，因为齿轮23与车头盖24为固定连接，且齿轮23与如图10 所示车头盖24两侧的凸出轴同轴，所以使车头盖24绕其与胸腔22的转动副转动完成机器 人头6的縮回和车头盖24的翻转闭合。当头6在复合凸轮8的作用下向上滑动时，头6上 的齿条带动车头盖24上的齿轮23转动，因为齿轮23与车头盖24为固定连接，且齿轮23 与如图10所示车头盖24两侧的凸出轴同轴，所以使车头盖24绕其与胸腔22的转动副转 动完成机器人头6的伸出和车头盖24的翻转打开。
f 、手臂的转动。图2所示伺服电机36固定在右胸腔内滑臂5上，其转子与右上臂4 固定相连，这样通过伺服电机36的转动控制手臂的转动。
g、机器人身体处于直立状态时锁死机构的锁死与打开。图3所示右脚2上的孔内固 定一个锁死电机27。图11所示锁死电机27转子上固定一个挡块25，当锁死电机27转过 相应角度时挡块25竖起锁死机构打开，由于机器人后部较重，所以向后倒下，变为汽车状 态。当机器人身体竖直起来后，挡块25在锁死电机27的带动下水平放置，则此时挡块25 与右脚2上的凸缘一起将机器人右腿20卡住，使机器人不得再绕如图6所示右腿20的轴 与右脚2圆孔的转动副继续转动，即将机器人卡死。
f、 机器人的行走方式。在汽车状态下图8所示车轮1、车轮13在电机的驱动下转 动，为驱动轮。小万向轮14、小万向轮15、大万向轮26、大万向轮35起支撑作用为从动 轮。之后在遥控或者声控下，前后左右自由行走。在机器人状态下图l所示车轮l、车轮 13在电机的驱动下转动，为驱动轮。小万向轮14、小万向轮15起支撑作用为从动轮。同 样在遥控或者声控下，前后左右自由行走。
g、 机器人身体直立方式。图3所示右脚2上的圆孔与图6所示右腿20上的轴形成转 动副，在左上臂IO、右上臂4转到图9所示位置时，通过左下臂ll、右下臂3的伸出，即 通过手臂的伸长将机器人身体以其左脚12与左腿19、右脚2与右腿20之间的转动副的轴 线为轴支起。在上述运动过程中机器人左右两边各个部位均完全对称。
1、 由机器人状态自动变为汽车状态
图15所示的是自动变形机器人玩具的机器人状态，当本自动变形机器人玩具处于机器 人状态时收到遥控或者声控发出的"变形"命令后，固定于胸腔22的伺服电机7带动固定 在其转子上的复合凸轮8转过一定角度，这时在弹簧16的作用下左胸腔内滑臂9，右胸腔 内滑臂5向中心靠拢，分别使左上臂10，右上臂4与胸腔22侧面紧密贴合，完成双手的縮 回。头6在弹簧18的作用下向下滑动，头6上的齿条带动车头盖24上的齿轮23转动，使 车头盖24绕其与胸腔22的转动副转动完成机器人头6的縮回和车头盖24的翻转闭合。推 杆21由于失去复合凸轮8的支撑，在弹簧17的作用下，左腿19、右腿20内侧也相互贴合， 完成下肢的收缩。然后锁死电机27转过90度，将挡块25竖起来，即锁死机构打开。由于 机器人后部较重，在重力作用下，机器人身体绕左腿19、右腿20的轴分别与左脚12、右 脚2的孔所形成的转动副倒下。最终过渡到图8所示的汽车状态，即完成由机器人状态到 汽车状态的变形过程。
车轮1、车轮13在电机的驱动下转动，为驱动轮。小万向轮14、小万向轮15、大万 向轮26、大万向轮35起支撑作用为从动轮。之后在遥控或者声控下，前后左右自由运动。
2、 由汽车状态自动变为机器人状态
图8所示为本自动变形机器人玩具的汽车状态，当本自动变形机器人玩具处于汽车状 态时收到遥控或者声控发出的"变形"命令后，左下臂ll、右下臂3向上滑动，到适当位 置时右上臂4上的伺服电机36向后转动一定角度，机器人左面与右面在运动过程中始终保
持完全对称。这样左上臂10、右上臂4就将机器人身体以其左脚12与左腿19、右脚2与 右腿20之间的转动副的轴线为轴支起，接着左下臂11、右下臂3向下滑动，继续将机器人 身体以其左脚12与左腿19、右脚2与右腿20之间的转动副的轴线为轴支起，图9所示为 此时的状态，直到机器人身体竖直。这时在机器人右脚2上的锁死电机27在计算机的控制 下转动，将与其转子相连的挡块25转过相应角度，这样挡块25与右脚2上的凸缘一起将 机器人右腿卡住，左面与右面在运动过程中保持完全对称，从而使得机器人身体保持竖直。 由于机器人的左驱动轮13，右驱动轮1和小万向轮14,小万向轮15，构成足够大的支撑面 积，使机器人不会有翻倒的可能。然后固定于右上臂4上的电机32带动固定于其转子上的 齿轮，该齿轮通过与右下臂3上的齿条形成的齿轮齿条副使右下臂3向上滑动到达适当位 置时右上臂4上的伺服电机36转过相应角度固定在其转子上的右上臂4与身体的夹角为0 度。接下来胸腔22内复合凸轮8在固定于胸腔22的伺服电机7带动下转过相应角度，使 机器人头6，左胸腔内滑臂9，右胸腔内滑臂5，以及左腿19,右腿20以上述a、 b、 c三 种过程伸出。在头6伸出的过程中，头6上的齿条带动车头盖24上的齿轮23转动，因为 齿轮23固定在车头盖24上，且齿轮23的轴线与车头盖24与胸腔22的转动副同轴，从而 使得车头盖24绕其与胸腔22的转动副转动，最终使车头盖24打开，机器人头6露出，变 为图15所示的机器人。从而完成由汽车状态自动变为机器人状态的变形过程。
车轮l、车轮13在电机的驱动下转动，为驱动轮。小万向轮14、小万向轮15起支撑 作用为从动轮。之后在遥控或者声控下，前后左右自由运动。 实施例2
本实施例只有四处与实施例1不同。第一处为，本实施例中在上臂处采用丝杠螺母即 电机29固定在左上臂IO上，左下臂11与螺母30固定相连，丝杠31与电机29的转子相 连，来实现左下臂11延左上臂10内腔滑动。第二处为在脚部的锁死机构采用弹簧复位的 电磁铁，通过电磁铁的通电与断开实现实施例1中的功能。第三处为在左腿28上适当位置 开—一个小缝使电磁铁32失电时，在弹簧33的作用下将挡块34塞入左腿28上的小缝，这
样机器人身体便于脚相对固定，从而把机器人锁死。第四处为，本实施例中在各滑动副是 采用滑轨方式实现的。
可以理解，上述两种实施方式的一些特征可以互换。例如，下臂相对于上臂滑动的驱 动装置可用任何一种可实现直线运动的机构，如丝杠螺母，齿轮齿条，气压缸，液压缸等。
显而易见，只要符合上述特征，自动变形机器人玩具不但可以在汽车和机器人之间相 互变化，还可以在机器人和飞机、舰艇、坦克等之间相互变化。
权利要求
1.一种自动变形机器人玩具，左右对称，并且在变形过程中也始终保持左右对称，包括头、手臂、脚、腿，其特征在于由手臂伸长的方式支起机器人身体，头(6)可以伸出和缩回胸腔(22)，四肢可在胸腔(22)内滑动，车头盖(24)可绕胸腔(22)转动，右下臂(3)可在右上臂(4)内平移运动，一个复合凸轮(8)控制头(6)、四肢在胸腔(22)内的伸出和缩回，右脚(2)有锁死机构，右脚(2)底部包含至少一个由驱动装置带动的轮子(1)和不少于一个小万向轮(15)。
2. 根据权利要求l所述的自动变形机器人玩具，其特征在于胸腔(22)内有可供头(6)，四肢在胸 腔(22)内滑动的机构，胸腔(22)外有其与车头盖(24)形成的转动副。
3. 根据权利要求1所述的自动变形机器人玩具，其特征在于头(6)上的齿条通过与车头盖(24) 固定相连的齿轮(23)使车头盖(24)转动。
4. 根据权利要求1所述的自动变形机器人玩具，其特征在于右上臂(4)可在伺服电机(36)的带 动下绕右胸腔内滑臂(5)转动，右下臂(3)在驱动装置作用下在右上臂(4)内上下滑动，以右腿(20)与右脚(2)处的转动副的轴线为轴支起机器人身体。
5. 根据权利要求1所述的自动变形机器人玩具，其特征在于所述锁死机构包含右脚(2)上固定有 锁死电机(27)，与锁死电机(27)的转子相连的挡块(25)，以及右脚(2)前部凸缘。
6. 根据权利要求1或2所述的自动变形机器人玩具，其特征在于各滑动副是在复合凸轮(8)的推 动下完成滑动的，复合凸轮(8)在垂直于其轴线的多个不同高度的截面呈不同的形状。
7. 根据权利要求l所述的自动变形机器人玩具，其特征在于推杆(21)在其与右腿(20)接触的一 端包括两个斜面。
8. 根据权利要求l所述的自动变形机器人玩具，其特征在于右腿(20)在其与推杆(21)接触的一 端包括一个斜面。
9. 根据权利要求1或4所述的自动变形机器人玩具，其特征在于右下臂(3)在右上臂(4)内的平 动是通过齿轮齿条实现的。
10. 根据权利要求l所述的自动变形机器人玩具，其特征在于所述锁死机构包含右脚(2)上的电磁 铁(32)、挡块(34)、与挡块(34)固定的弹簧33及实施例2中左腿(28)上与挡块(34)大小一 致的细缝。
全文摘要
本发明公开了一种自动变形机器人玩具，可在汽车与机器人之间自动变形，包括胸腔，可在胸腔内左右移动的四肢，可伸出、缩回胸腔的头部、实现头和四肢伸缩的复合凸轮、脚及多个电机。控制装置通过控制各个电机有规律的转过相应角度，完成从汽车变成机器人，或由机器人变成汽车。无论机器人处于那种状态都可以在遥控或者声控下前后左右自由行走。
文档编号A63H3/04GK101172204SQ200710056328
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者伟 肖 申请人:伟 肖