[發明專利]一種基于仿生學的機器人嘴部裝置

在審

• 申請號: 201410117621.8
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103909527A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 范東宇;李陽;何江龍;楊凱;陳凱翔;王玥;劉佩增;趙亮;劉泫梓
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種機器人技術領域的裝置，具體是一種基于仿生學的機器人嘴部裝置。

背景技術

目前，世界各地關于音樂機器人的研究愈加深入，人們在享受音樂機器人帶來的美妙樂曲之外越來越注意到仍存在的問題，尤其是機器人頭部密封情況、氣流潤濕程度、仿生嘴結構對于管樂機器人來說顯得尤為重要。

經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號CN200420105171對于會吹薩克斯管的機器人進行了研究。該機器人的機械嘴部分主要包括貯氣罐、氣源控制閥、調壓閥、哨片控制閥與控制閥，且氣源控制閥、調壓閥與控制閥三閥均固定在底座上，在控制閥與調壓閥之間有儲氣罐與二者相連。氣源控制閥用彈簧固定在底座上，氣源控制閥由氣管與調壓閥相連，調壓閥可粗調氣壓大小，調壓閥的另一端通過氣管與儲氣罐相連，儲氣罐具有緩沖氣壓的作用，儲氣罐的另一端接有氣管并聯入控制閥內，控制閥出口接有氣管，氣管與哨片控制閥入口相接，由此控制閥可調節哨片控制閥內部氣流大小。該專利所涉及的機械嘴在一定程度上可以滿足薩克斯吹奏的需求條件，但對于要求薩克斯吹奏出更加動聽的音樂來說這些還相去甚遠。該機械嘴可以通過調壓閥來粗略調節氣壓大小，但對于壓力的實時監測卻沒有做到，這便導致了機械嘴部分的安全隱患。同時調壓閥不能調節氣流量大小，而控制閥不能完全通過哨片控制閥有效控制氣流大小，過大的氣流會導致薩克斯吹奏的聲音過大，而過小的氣流會導致薩克斯吹不出聲來。此外，該機械嘴沒有對氣流進行潤濕，干燥的氣流會影響薩克斯的發音，尤其是對于哨片的影響最大，干燥的氣流也會對哨片本身造成損壞，最終會導致吹奏的樂曲不夠渾厚、圓潤。該機械嘴對于吹奏樂曲的音域寬廣度、音準沒有可以更加精準控制的裝置，同時整個機械嘴部分的密封性也存在著諸多的問題。

發明內容

本發明根據現有技術存在的不足與缺陷，創新發明一種基于仿生學的機器人嘴部裝置，通過一套全新的機械結構，采用多種材料，模擬人吹奏薩克斯時的人體環境，在氣體潤濕、氣流控制、壓力控制、音域控制、音準調節、腔體密封等多個方面進行針對性的創新解決。

本發明是通過以下技術方案實現的。該仿生機器人嘴部裝置包括：通過氣管依次連接的空氣壓縮機（101）、流量計（102）、比例閥（103）和機械嘴（104），與通過水管連接的加濕器（105）。

所述空氣壓縮機（101）可將空氣壓縮為整個裝置提供氣源。

所述流量計（102）可準確計算氣體流量。

所述比例閥（103）可精準控制氣體的流量大小。

所述機械嘴（104）部分主要包括：殼體（1）、進氣管（2）、出氣口（3）、仿生嘴唇裝置（4）、機械臂（上顎(5）、下顎(6)、左(7)右（8)兩側，共四個機械臂）、機械臂支架(9)、滑動軌(10)、滑動塊(11)、連桿(12)、舵盤(13)、舵盤舵機(14)、渦輪蝸桿(15)、渦輪蝸桿舵機(16)、潤濕器(17)、機械舌(18)、機械舌固定架(19)、機械舌舵機(20)、笛頭(21)、哨片(22)。其中，殼體(1)分為上下兩部分，上部主要作用為氣體控制，包括氣體的潤濕、密封以及哨片(22)的控制等，下部主要作用為機械舌控制，通過機械舌舵機(19)對機械舌(18)進行精確控制；仿生嘴唇裝置(4)以硅膠為主要材料，分為內部與外部，內部緊貼殼體(1)內表面，為密封用，外部為圓柱型，中間有余笛頭相吻合的無硅膠區域，主要模擬人體嘴唇，對氣體起到密封控制的作用，對哨片(22)起到夾持作用，在外部機械臂的作用下模仿人體嘴唇的動作，對哨片(22)進行控制，進而控制薩克斯吹奏的音域與音準；通過舵盤(13)與連桿(12)連接上顎機械臂(5)與滑塊(11)，滑塊(11)通過在滑動軌(10)上的運動通過連桿(12)進而控制左右兩個機械臂（7、8）的運動，渦輪蝸桿(15)控制下顎機械臂(6)，四個機械臂在仿生嘴唇裝置(4)的機械臂凹槽中往返運動在對笛頭(21)起到夾持作用的同時模擬人體嘴唇的運動控制音域與音準；潤濕器(17)包括出水管、鐵絲網、海綿，加濕器(105)傳送過來的水分由鐵絲網固定住的海綿進行吸收貯藏，當氣體通過機械嘴(104)的時候，對氣體進行潤濕。

所述加濕器(105)部分主要包括：出水管(203)、蠕動泵(201)、電磁閥(202)。其中，蠕動泵(201)提供將水分抽取并輸送至潤濕器(17)中的能量，電磁閥(202)精確控制水流量的大小，出水管(203)進行水分的運輸。水分在出水管(203)中依次通過蠕動泵(201)、電磁閥(202)最后進入到潤濕器(17)中。

附圖說明