一种简易可走位剑道陪练机器人

技术领域

本发明机器人相关领域，具体为一种简易可走位剑道陪练机器人。

背景技术

剑道是一项有比赛的武道体育，剑道比赛时通过使用竹剑并按照规则要求打击在对手的有效打击部位拿本来赢得比赛，其中剑道习练者除了对基本的步伐、挥剑、身体动作的熟练掌握外还需要有一定的空间、距离的判断能力和反应能力；

常规的剑道个人训练一般只能独自素振，或者有条件的自制或购买所谓的打击台配合练习，剑道打击台是一种纯静止的训练器械；

在剑道的挥剑动作中，左手是作为主要的发力手而右手只是在挥剑时作为控制竹剑方向的引导，而“正向击面”这一动作是剑道中最为常见最基础最经典的打击动作，而“中段构”这一姿势也是剑道中最常见起手姿势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简易可走位剑道陪练机器人，克服剑道习练没有陪练只能素振的问题，实现通过简易的机器人来作为剑道陪练。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种简易可走位剑道陪练机器人，包括机身，所述机身中设有前后切换腔、位于所述前后切换腔上侧的前传动腔、位于所述前传动腔右侧的挥剑控制腔、位于所述挥剑控制腔右端与所述挥剑控制腔连通且开口向右侧的U形孔、位于所述前后切换腔下侧的旋转腔、位于所述旋转腔左右两侧的制动腔、位于所述前传动腔后侧的后传动腔，所述前传动腔后腔壁内固定连接有电机，所述电机动力连接有电机轴，所述电机轴伸入至所述前传动腔中并固定连接有前电机锥齿轮，所述前传动腔左右腔壁之间转动连接有传动轴且所述传动轴在所述前传动腔中固定连接有与所述前电机锥齿轮啮合的从动锥齿轮，所述传动轴穿过所述挥剑控制腔并在挥剑控制腔中固定连接有传动齿轮，所述挥剑控制腔中滑动连接有移动块，所述移动块上端与所述挥剑控制腔上腔壁之间分别固定连接有挥剑电磁铁和小拉簧，所述移动块中转动连接有挥剑轴且所述挥剑轴在所述挥剑控制腔中固定连接有可与所述传动齿轮啮合的挥剑齿轮，所述挥剑轴穿过所述U形孔伸出至外部并固定连接有摩擦轮，所述摩擦轮外转动连接有左大臂，所述左大臂只能怪设有打滑腔且所述打滑腔腔壁与所述摩擦轮外圈不接触，所述摩擦轮外圈设有若干开口向外的小珠腔且所述小珠腔靠近圆心一侧腔壁均固定连接有压力弹簧且所述压力弹簧另一端固定连接有小珠，所述打滑腔腔壁上对应位置均设有摩擦孔与所述小珠对应，所述机身右端在与所述左大臂对应的合适位置固定连接有限位环用于限制左大臂的摆动幅度，所述前后切换腔右端合适位置还固定连接有固定轴，所述固定轴与所述左大臂合适位置之间固定连接有挥剑拉簧，所述左大臂前端铰连接有左小臂且所述左小臂合适位置与所述左大臂合适位置之间固定连接有关节拉簧，所述左小臂另一端铰连接有竹剑且铰接处在所述竹剑的剑柄末端。

进一步地，所述机身左端合适位置固定连接有棘轮轴，所述棘轮轴外上转动连接有离心环，所述离心环中设有圆形腔，所述棘轮轴在所述圆形腔中且不与所述圆形腔腔壁接触，所述圆形腔腔壁内合适位置设有开口向内的离心腔，所述离心腔中铰连接有锁止板，所述锁止板与所述离心腔腔壁之间固定连接有复位拉簧，所述锁止板靠近外侧端固定连接有小重球，所述离心环外圈转动连接有右大臂且所述右大臂在与所述离心环接触处合适位置设有开口向内的拉绳腔，所述离心环外圈合适位置固定连接有拉绳板且所述拉绳板伸入至所述拉绳腔中，所述拉绳板下端固定连接有拉绳且所述拉绳从拉绳腔腔壁穿过进入所述右大臂中，所述右大臂另一端铰连接有右小臂且所述拉绳从所述右大臂与所述右小臂铰接处伸出并固定连接在所述右小臂合适位置上，所述右小臂与所述竹剑剑柄前端铰连接。

进一步地，所述电机轴后端穿过所述后传动腔后转动连接在所述后传动腔上，电机轴在所述后传动腔中固定连接有后主动锥齿轮，所述后传动腔下腔壁合适位置转动连接有前后输入轴且所述前后输入轴上端伸入至所述后传动腔中并固定连接有与所述后主动锥齿轮啮合的传动锥齿轮，所述前后切换腔中合适的上下腔壁之间固定连接有固定杆且所述固定杆上滑动连接有升降块，所述升降块上下端面与所述前后切换腔上下腔壁之间均固定连接有控制弹簧，所述升降块上端与所述前后切换腔上腔壁之间固定连接有前进电磁铁，所述升降块下端面与所述前后切换腔下腔壁之间固定连接有后退电磁铁，所述升降块中设有内传动腔且所述内传动腔左右腔壁之间固定连接有中间块，所述中间块上端与所述内传动腔上腔壁之间转动连接有花键轴，所述前后输入轴下端穿过所述前后切换腔后与所述花键轴花键连接，所述花键轴在所述内传动腔中分别固定连接有上锥齿轮和后退齿轮，所述中间块后端面与所述内传动腔后腔壁之间转动连接有转动轴且所述转动轴上固定连接有与所述上锥齿轮啮合的转动锥齿轮，所述中间块下端面与所述内传动腔下腔壁之间转动连接有前进轴且所述前进轴上固定连接有与所述转动锥齿轮捏滑动下锥齿轮，所述前进轴上合适位置还固定连接有前进齿轮。

进一步地，所述前后切换腔合适位置上下腔壁之间还转动连接有输出轴且所述输出轴在所属前后切换腔中的合适高度固定连接有可与所述后退齿轮或所述前进齿轮啮合的从动齿轮，所述输出轴下端伸入至所述旋转腔中并固定连接有输出锥齿轮，所述旋转腔中转动连接有旋转环，所述旋转环外圈合适位置固定连接有与所述输出锥齿轮啮合的大锥齿轮环，所述旋转环中设有差速腔且所述差速腔腔壁上转动连接有合适数量的旋转轴，所述旋转轴上均转动连接有差速锥齿轮，所述机身合适位置的左右两侧均转动连接有车轮轴且所述车轮轴穿过所述机身进入所述差速腔中并均固定连接有与所述差速锥齿轮啮合的左右锥齿轮。

进一步地，所述车轮轴均穿过各自方向的所述制动腔，所述车轮轴在与各自方向所述制动腔对应的位置均固定连接有制动盘，所述制动腔左右腔壁之间均固定连接有制动轴，所述制动轴上均滑动连接有两个制动片且两个所述制动片在对应所述制动盘的左右两侧，每两个所述制动片之间均固定连接有夹紧电磁铁和松开弹簧。

进一步地，两个所述车轮轴在外部均固定连接有轮子，所述机身底部固定连接有配重，所述机身前端合适位置固定连接有摄像头。

本发明的有益效果 ：该装置结构简单造价相对便宜，操作便捷，原理简单易懂便于维护保养，该机器人通过左右两边的轮子来实现前进后对原地转向等走位动作，能时刻与习练者保持合适的距离并做到始终正面对着习练者，该机器人可以通过内部的某个电磁铁来控制双臂自由随机的举剑并能随机控制落剑的时间，挥剑的动作和发力尽量和人按照剑道要求的挥剑要领保持一致，且机器人的起手姿势和挥剑动作均为剑道练习中最为常见的姿势和动作，能让习练者更好的掌握动作的同时让习练者锻炼反应，以及对空间距离角度的认知和掌握能有快速的提升，挥剑的速度以及力度可以通过改变电机转速和拉簧大小来调整，范围更可控更安全。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 是本发明实施例的主视结构示意图；

图 2 是本发明实施例图1中A处的放大结构示意图；

图 3 是本发明实施例图1中B-B处的剖视结构示意图；

图 4 是本发明实施例图3中C处的放大结构示意图；

图 5 是本发明实施例的左视结构示意图；

图 6 是本发明实施例图5中D处的放大结构示意图；

图 7 是本发明实施例图6中E处的放大结构示意图；

图 8 是本发明实施例的右视结构示意图；

图 9 是本发明实施例图8中F处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-9对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

结合附图1-9所述的一种简易可走位剑道陪练机器人，包括机身11，所述机身11中设有前后切换腔12、位于所述前后切换腔12上侧的前传动腔17、位于所述前传动腔17右侧的挥剑控制腔13、位于所述挥剑控制腔13右端与所述挥剑控制腔13连通且开口向右侧的U形孔14、位于所述前后切换腔12下侧的旋转腔15、位于所述旋转腔15左右两侧的制动腔16、位于所述前传动腔17后侧的后传动腔18，所述前传动腔17后腔壁内固定连接有电机21，所述电机21动力连接有电机轴22，所述电机轴22伸入至所述前传动腔17中并固定连接有前电机锥齿轮56，所述前传动腔17左右腔壁之间转动连接有传动轴58且所述传动轴58在所述前传动腔17中固定连接有与所述前电机锥齿轮56啮合的从动锥齿轮57，所述传动轴58穿过所述挥剑控制腔13并在挥剑控制腔13中固定连接有传动齿轮59，所述挥剑控制腔13中滑动连接有移动块60，所述移动块60上端与所述挥剑控制腔13上腔壁之间分别固定连接有挥剑电磁铁61和小拉簧62，所述移动块60中转动连接有挥剑轴64且所述挥剑轴64在所述挥剑控制腔13中固定连接有可与所述传动齿轮59啮合的挥剑齿轮63，所述挥剑轴64穿过所述U形孔14伸出至外部并固定连接有摩擦轮65，所述摩擦轮65外转动连接有左大臂66，所述左大臂66只能怪设有打滑腔72且所述打滑腔72腔壁与所述摩擦轮65外圈不接触，所述摩擦轮65外圈设有若干开口向外的小珠腔67且所述小珠腔67靠近圆心一侧腔壁均固定连接有压力弹簧68且所述压力弹簧68另一端固定连接有小珠69，所述打滑腔72腔壁上对应位置均设有摩擦孔70与所述小珠69对应，所述机身11右端在与所述左大臂66对应的合适位置固定连接有限位环71用于限制左大臂66的摆动幅度，所述前后切换腔12右端合适位置还固定连接有固定轴74，所述固定轴74与所述左大臂66合适位置之间固定连接有挥剑拉簧75，所述左大臂66前端铰连接有左小臂73且所述左小臂73合适位置与所述左大臂66合适位置之间固定连接有关节拉簧76，所述左小臂73另一端铰连接有竹剑90且铰接处在所述竹剑90的剑柄末端。

有益地，所述机身11左端合适位置固定连接有棘轮轴78，所述棘轮轴78外上转动连接有离心环79，所述离心环79中设有圆形腔19，所述棘轮轴78在所述圆形腔19中且不与所述圆形腔19腔壁接触，所述圆形腔19腔壁内合适位置设有开口向内的离心腔82，所述离心腔82中铰连接有锁止板83，所述锁止板83与所述离心腔82腔壁之间固定连接有复位拉簧84，所述锁止板83靠近外侧端固定连接有小重球85，所述离心环79外圈转动连接有右大臂80且所述右大臂80在与所述离心环79接触处合适位置设有开口向内的拉绳腔81，所述离心环79外圈合适位置固定连接有拉绳板86且所述拉绳板86伸入至所述拉绳腔81中，所述拉绳板86下端固定连接有拉绳87且所述拉绳87从拉绳腔81腔壁穿过进入所述右大臂80中，所述右大臂80另一端铰连接有右小臂88且所述拉绳87从所述右大臂80与所述右小臂88铰接处伸出并固定连接在所述右小臂88合适位置上，所述右小臂88与所述竹剑90剑柄前端铰连接。

有益地，所述电机轴22后端穿过所述后传动腔18后转动连接在所述后传动腔18上，电机轴22在所述后传动腔18中固定连接有后主动锥齿轮23，所述后传动腔18下腔壁合适位置转动连接有前后输入轴25且所述前后输入轴25上端伸入至所述后传动腔18中并固定连接有与所述后主动锥齿轮23啮合的传动锥齿轮24，所述前后切换腔12中合适的上下腔壁之间固定连接有固定杆28且所述固定杆28上滑动连接有升降块27，所述升降块27上下端面与所述前后切换腔12上下腔壁之间均固定连接有控制弹簧29，所述升降块27上端与所述前后切换腔12上腔壁之间固定连接有前进电磁铁30，所述升降块27下端面与所述前后切换腔12下腔壁之间固定连接有后退电磁铁32，所述升降块27中设有内传动腔31且所述内传动腔31左右腔壁之间固定连接有中间块33，所述中间块33上端与所述内传动腔31上腔壁之间转动连接有花键轴26，所述前后输入轴25下端穿过所述前后切换腔12后与所述花键轴26花键连接，所述花键轴26在所述内传动腔31中分别固定连接有上锥齿轮34和后退齿轮38，所述中间块33后端面与所述内传动腔31后腔壁之间转动连接有转动轴36且所述转动轴36上固定连接有与所述上锥齿轮34啮合的转动锥齿轮35，所述中间块33下端面与所述内传动腔31下腔壁之间转动连接有前进轴10且所述前进轴10上固定连接有与所述转动锥齿轮35捏滑动下锥齿轮37，所述前进轴10上合适位置还固定连接有前进齿轮39。

有益地，所述前后切换腔12合适位置上下腔壁之间还转动连接有输出轴41且所述输出轴41在所属前后切换腔12中的合适高度固定连接有可与所述后退齿轮38或所述前进齿轮39啮合的从动齿轮40，所述输出轴41下端伸入至所述旋转腔15中并固定连接有输出锥齿轮42，所述旋转腔15中转动连接有旋转环44，所述旋转环44外圈合适位置固定连接有与所述输出锥齿轮42啮合的大锥齿轮环43，所述旋转环44中设有差速腔45且所述差速腔45腔壁上转动连接有合适数量的旋转轴46，所述旋转轴46上均转动连接有差速锥齿轮54，所述机身11合适位置的左右两侧均转动连接有车轮轴48且所述车轮轴48穿过所述机身11进入所述差速腔45中并均固定连接有与所述差速锥齿轮54啮合的左右锥齿轮47。

有益地，所述车轮轴48均穿过各自方向的所述制动腔16，所述车轮轴48在与各自方向所述制动腔16对应的位置均固定连接有制动盘49，所述制动腔16左右腔壁之间均固定连接有制动轴50，所述制动轴50上均滑动连接有两个制动片53且两个所述制动片53在对应所述制动盘49的左右两侧，每两个所述制动片53之间均固定连接有夹紧电磁铁52和松开弹簧51。

有益地，两个所述车轮轴48在外部均固定连接有轮子55，所述机身11底部固定连接有配重20，所述机身11前端合适位置固定连接有摄像头77。

整个装置的机械动作的顺序 ：

1 ：初使状态，挥剑电磁铁61不工作小拉簧62处于自然收缩状态，挥剑齿轮63与传动齿轮59断开啮合，前进电磁铁30和后退电磁铁32均不工作，两个控制弹簧29均自然舒张状态，升降块27位于行程中间位置，从动齿轮40即不与后退齿轮38啮合也不与前进齿轮39啮合，左大臂66、左小臂73和右大臂80、右小臂88和竹剑90的初使状态如图所示，整个机器人此时静止且保持“中段”姿势；

2 ：开启机器人后，电机21启动，电机轴22旋转，电机轴22通过后主动锥齿轮23和传动锥齿轮24传动前后输入轴25,前后输入轴25带动花键轴26旋转，花键轴26通过转动锥齿轮35和下锥齿轮37传动前进轴10，前进轴10和花键轴26分别带动后退齿轮38和前进齿轮39旋转且后退齿轮38和前进齿轮39的旋转方向相反，当摄像头77观察到机身11与练习者的距离过远需要前进时发出信号使前进电磁铁30闭合，升降块27压缩上侧控制弹簧29上移使前进齿轮39与从动齿轮40啮合，前进轴10通过前进齿轮39和从动齿轮40传动输出轴41,输出轴41通过输出锥齿轮42传动大锥齿轮环43,大锥齿轮环43带动旋转环44旋转，旋转环44通过带动旋转轴46和差速锥齿轮54公转来带动左右两个左右锥齿轮47以相同速度和方向旋转，左右锥齿轮47通过车轮轴48带动轮子55旋转且此转向使机身11向前移动，当距离合适后前进电磁铁30停止工作控制弹簧29推动升降块27复位，前进齿轮39和从动齿轮40断开啮合机身11停止前进，当摄像头77观察到习练者距离过近或其他原因需要后退时发出信号使后退电磁铁32闭合，升降块27压缩下侧控制弹簧29下移实施后退齿轮38与从动齿轮40啮合，此时输出轴41被传动后的方向相反，轮子55反向旋转带着机身11后移合适距离后后退电磁铁32断开升降块27再次恢复中间位置使机身11停止后移；

3 ：当摄像头77观察到习练者移动到机身11的左侧时发出信号使后退电磁铁32和右侧夹紧电磁铁52闭合，后退电磁铁32受到信号闭合使旋转环44反转，与此同时右侧的夹紧电磁铁52收到信号闭合使这一侧的两个制动片53压缩松开弹簧51夹紧制动盘49从而阻碍右侧的车轮轴48转动，由于旋转环44继续旋转，此时差速锥齿轮54将绕着右侧左右锥齿轮47公转同时自转，差速锥齿轮54传动左侧左右锥齿轮47反向旋转，此时右侧轮子55不旋转而左侧轮子55反转从而使机身11向左转向，当转过合适角度后右侧夹紧电磁铁52和后退电磁铁32断开转向停止，当需要右转时只需发出信号使后退电磁铁32和左侧夹紧电磁铁52闭合即可重复与上述相同但位置相反的动作进行右转；

4：当机身11需要主动左转时发出信号使左侧夹紧电磁铁52和前进电磁铁30闭合，主动右转时发出信号使右侧夹紧电磁铁52和前进电磁铁30同时闭合即可；

5：摄像头77通过观察习练着姿态随机使挥剑电磁铁61工作相互排斥，移动块60拉伸小拉簧62下移使挥剑齿轮63与传动齿轮59啮合，此时电机轴22通过前电机锥齿轮56和从动锥齿轮57传动传动轴58,传动轴58通过传动齿轮59和挥剑齿轮63传动挥剑轴64,挥剑轴64带动摩擦轮65旋转，摩擦轮65通过小珠69的摩擦带动左大臂66上抬，当左大臂66上抬到极限高度与限位环71接触时，摩擦轮65通过小珠69与左大臂66打滑使左大臂66始终处于上抬状态，此时挥剑拉簧75被拉伸拥有一定势能，同时左大臂66抬起左小臂73，左小臂73将竹剑90举起，右小臂88也跟随竹剑90带着右大臂80上抬，此时机器人处于举到状态，摄像头77通过观察习练者姿态随机使挥剑电磁铁61停止工作，小拉簧62带着移动块60复位使挥剑齿轮63与传动齿轮59断开啮合，此时左大臂66受挥剑拉簧75牵拉快速下落复位，左大臂66带动左小臂73和竹剑90,竹剑90通过右小臂88带动右大臂80下移，当离心环79受到瞬间快速的转动趋势时，小重球85受到离心力带动锁止板83拉伸复位拉簧84转动与棘轮轴78接触阻碍离心环79的转向，右大臂80继续向下转动而此时的离心环79静止通过拉绳板86牵拉拉绳87使拉绳87在另一端拉扯右小臂88使拉绳87和右小臂88构成的关节处伸展，竹剑90在下落的同时向前够同时由于此时左小臂73和右小臂88的前后距离发生变化使竹剑90下落时以剑柄前端为支点旋转做出剑道中“正向击面”的打击动作，左大臂66在与打滑腔72下端接触时停止向下转动，竹剑90的下落停止，此时锁止板83在复位拉簧84牵拉下复位，离心环79的旋转不再受限制，使右小臂88和拉绳87处关节放松，左大臂66、左小臂73、右大臂80、右小臂88和竹剑90恢复至初使“中段”姿势状态。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。