[发明专利]一种皮影控制机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种多自由度表演性机器人，具体涉及一种皮影控制机器人。

背景技术

皮影戏属于傀儡戏的一种，是我国传统文化的重要组成部分，它是集文学、音乐、美术表演为一体的传统民间戏曲形式。

它是让观众通过白色的布幕，观看一种平面偶人表演的灯影来达到艺术效果的戏剧形式。艺人们在白色幕布后面，一边操纵戏曲人物，一边用当地流行的曲调用唱腔讲述故事，同时配以打击乐器和弦乐，有浓厚的乡土气息。皮影戏中人物、景物的造型与制作，有着其独特的艺术风格，是由民间艺人手工制成的皮制品，夸张而幽默，其人物的工艺制作效果，使人赏心悦目。凭着其独特的艺术特色，皮影戏吸引了从古代到今天的人们，如今也在影视方面有了新的发展，使得其能够顺利地发展延续下去。

然而，通过影视的手法表现皮影戏，使其布幕以及皮影人的韵味和表演氛围大大衰减，无法有效地继承传统皮影戏中的艺术效果。而皮影戏的表演又对艺人要求十分高，一个皮影人，要用数根竹棍操纵，艺人需要手指灵活，不仅手上功夫绝妙高超，嘴上还要说、念、打、唱，脚下还要制动锣鼓，表演复杂，艺人负担重，这使得技术的传承上存在较大困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种皮影控制机器人，通过机电一体化控制，使皮影戏的表演更加简单，减轻艺人的负担。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种皮影控制机器人，包括实现水平移动控制的螺旋传动机构、实现竖直移动控制的曲柄滑块机构、实现手臂动作模拟的开环机械手结构、将机械手动作传递至皮影人手臂的平行四边形机构，螺旋传动机构的异形螺母5和曲柄滑块机构的竖直运动电机固定架6连接，曲柄滑块机构的竖直滑块11和开环机械手结构的左部支架12、右部支架37连接，开环机械手结构的各机械手连杆和平行四边形机构的连杆相铰接，连杆分置在不同竖直平面内，皮影人41左腕伸出的左腕水平轴23、左肘伸出的左肘水平轴24、腰部伸出的腰部水平轴25、右肘伸出的右肘水平轴26、右腕伸出的右腕水平轴27与平行四边形机构相应的连杆相连，从而将控制点运动传递至皮影人相应关节。

所述的螺旋传动机构包括水平运动电机39，水平运动电机39通过联轴器带动螺杆3转动，螺杆3上设有异形螺母5，异形螺母5配置在水平滑轨4内，通过水平滑轨4、异形螺母5将转动转换为平动。

所述的曲柄滑块机构包括竖直运动电机7，竖直运动电机7通过联轴器带动曲柄8转动，曲柄8通过曲柄连杆9和竖直滑块11连接，竖直滑块11配置在竖直滑轨10内，异形螺母5通过竖直运动电机固定架6与竖直运动电机7、竖直滑轨10进行固连，通过曲柄连杆9、竖直滑轨10、竖直滑块11将转动转换为平动。

所述的开环机械手结构包括左部支架12、右部支架37，竖直滑块11上固连左部支架12、右部支架37以及支架上固连的左大臂电机13和右大臂电机36，左大臂电机13和右大臂电机36的输出轴通过联轴器分别固连左大臂机械手14和右大臂机械手35，左大臂机械手14和右大臂机械手35上再分别固连左小臂电机15及右小臂电机34，左小臂电机15及右小臂电机34的输出轴通过联轴器分别与左小臂机械手16和右小臂机械手33固连。

所述的平行四边形机构包括保持竖直的左肩竖直连杆19、保持竖直的右肩竖直连杆30、与皮影人41左腕处伸出的左腕水平轴23相连接的左腕竖直连杆21、与皮影人41右腕处伸出的右腕水平轴27相连接的右腕竖直连杆28、与皮影人41腰部伸出的腰部水平轴25相连接的腰部竖直连杆22，左肩竖直连杆19、左腕竖直连杆21、右腕竖直连杆28、右肩竖直连杆30分别与大臂机械手14、左小臂机械手16、右大臂机械手35、右小臂机械手33连接，将机械手末端的相对位置复制至皮影人41左、右手腕，另加左肘竖直连杆20分别与皮影人41左肘处伸出的左肘水平轴24以及左小臂机械手16连接，右肘竖直连杆29分别与皮影人41右肘处伸出的右肘水平轴24以及右小臂机械手33连接，消除机械手逆运动学解的不唯一性，在竖直连杆之间增加与相应手臂等长的左小臂辅助连杆17、左大臂辅助连杆18、右大臂辅助连杆31、右小臂辅助连杆32，分别与相应的竖直连杆相连，消除平行四边形机构的异形状态。