[发明专利]一种基于仿生学的机器人嘴部装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种基于仿生学的机器人嘴部装置。

背景技术

目前，世界各地关于音乐机器人的研究愈加深入，人们在享受音乐机器人带来的美妙乐曲之外越来越注意到仍存在的问题，尤其是机器人头部密封情况、气流润湿程度、仿生嘴结构对于管乐机器人来说显得尤为重要。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN200420105171对于会吹萨克斯管的机器人进行了研究。该机器人的机械嘴部分主要包括贮气罐、气源控制阀、调压阀、哨片控制阀与控制阀，且气源控制阀、调压阀与控制阀三阀均固定在底座上，在控制阀与调压阀之间有储气罐与二者相连。气源控制阀用弹簧固定在底座上，气源控制阀由气管与调压阀相连，调压阀可粗调气压大小，调压阀的另一端通过气管与储气罐相连，储气罐具有缓冲气压的作用，储气罐的另一端接有气管并联入控制阀内，控制阀出口接有气管，气管与哨片控制阀入口相接，由此控制阀可调节哨片控制阀内部气流大小。该专利所涉及的机械嘴在一定程度上可以满足萨克斯吹奏的需求条件，但对于要求萨克斯吹奏出更加动听的音乐来说这些还相去甚远。该机械嘴可以通过调压阀来粗略调节气压大小，但对于压力的实时监测却没有做到，这便导致了机械嘴部分的安全隐患。同时调压阀不能调节气流量大小，而控制阀不能完全通过哨片控制阀有效控制气流大小，过大的气流会导致萨克斯吹奏的声音过大，而过小的气流会导致萨克斯吹不出声来。此外，该机械嘴没有对气流进行润湿，干燥的气流会影响萨克斯的发音，尤其是对于哨片的影响最大，干燥的气流也会对哨片本身造成损坏，最终会导致吹奏的乐曲不够浑厚、圆润。该机械嘴对于吹奏乐曲的音域宽广度、音准没有可以更加精准控制的装置，同时整个机械嘴部分的密封性也存在着诸多的问题。

发明内容

本发明根据现有技术存在的不足与缺陷，创新发明一种基于仿生学的机器人嘴部装置，通过一套全新的机械结构，采用多种材料，模拟人吹奏萨克斯时的人体环境，在气体润湿、气流控制、压力控制、音域控制、音准调节、腔体密封等多个方面进行针对性的创新解决。

本发明是通过以下技术方案实现的。该仿生机器人嘴部装置包括：通过气管依次连接的空气压缩机（101）、流量计（102）、比例阀（103）和机械嘴（104），与通过水管连接的加湿器（105）。

所述空气压缩机（101）可将空气压缩为整个装置提供气源。

所述流量计（102）可准确计算气体流量。

所述比例阀（103）可精准控制气体的流量大小。

所述机械嘴（104）部分主要包括：壳体（1）、进气管（2）、出气口（3）、仿生嘴唇装置（4）、机械臂（上颚(5）、下颚(6)、左(7)右（8)两侧，共四个机械臂）、机械臂支架(9)、滑动轨(10)、滑动块(11)、连杆(12)、舵盘(13)、舵盘舵机(14)、涡轮蜗杆(15)、涡轮蜗杆舵机(16)、润湿器(17)、机械舌(18)、机械舌固定架(19)、机械舌舵机(20)、笛头(21)、哨片(22)。其中，壳体(1)分为上下两部分，上部主要作用为气体控制，包括气体的润湿、密封以及哨片(22)的控制等，下部主要作用为机械舌控制，通过机械舌舵机(19)对机械舌(18)进行精确控制；仿生嘴唇装置(4)以硅胶为主要材料，分为内部与外部，内部紧贴壳体(1)内表面，为密封用，外部为圆柱型，中间有余笛头相吻合的无硅胶区域，主要模拟人体嘴唇，对气体起到密封控制的作用，对哨片(22)起到夹持作用，在外部机械臂的作用下模仿人体嘴唇的动作，对哨片(22)进行控制，进而控制萨克斯吹奏的音域与音准；通过舵盘(13)与连杆(12)连接上颚机械臂(5)与滑块(11)，滑块(11)通过在滑动轨(10)上的运动通过连杆(12)进而控制左右两个机械臂（7、8）的运动，涡轮蜗杆(15)控制下颚机械臂(6)，四个机械臂在仿生嘴唇装置(4)的机械臂凹槽中往返运动在对笛头(21)起到夹持作用的同时模拟人体嘴唇的运动控制音域与音准；润湿器(17)包括出水管、铁丝网、海绵，加湿器(105)传送过来的水分由铁丝网固定住的海绵进行吸收贮藏，当气体通过机械嘴(104)的时候，对气体进行润湿。

所述加湿器(105)部分主要包括：出水管(203)、蠕动泵(201)、电磁阀(202)。其中，蠕动泵(201)提供将水分抽取并输送至润湿器(17)中的能量，电磁阀(202)精确控制水流量的大小，出水管(203)进行水分的运输。水分在出水管(203)中依次通过蠕动泵(201)、电磁阀(202)最后进入到润湿器(17)中。

附图说明