[发明专利]机器人乐手的演奏结构、打鼓机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种机器人乐手的演奏结构，其特征在于，包括曲柄摇杆机构以及双稳态模块，其中：

所述双稳态模块包括鼓槌机构以及与所述鼓槌机构连接的弹性预紧机构，所述鼓槌机构存在下极限稳态位置和上极限稳态位置，处于下极限稳态位置的所述鼓槌机构能在所述曲柄摇杆机构的带动下触碰鼓面，所述弹性预紧机构用于调整所述鼓槌机构脱离鼓面所需的力且所述鼓槌机构碰到鼓面后能回弹至所述上极限稳态位置；

所述演奏结构还包括外壳和驱动机构，所述外壳内存在用于安装所述驱动机构和所述弹性预紧机构的容置腔室，所述曲柄摇杆机构包括设置在所述外壳外的曲柄、连杆和摇杆，所述曲柄与所述驱动机构相连接，所述连杆与所述曲柄转动连接，所述摇杆与所述外壳之间通过连接组件形成枢转连接，所述摇杆的另一端与所述鼓槌机构转动连接，所述连杆转动连接在所述摇杆的中间区段上，所述驱动机构能驱动所述曲柄摇杆机构带动所述鼓槌机构敲击鼓面；

所述鼓槌机构包括摆动鼓槌座、鼓槌连接杆以及鼓槌头，所述鼓槌连接杆的两端分别固定连接有所述摆动鼓槌座和所述鼓槌头，所述弹性预紧机构与所述摆动鼓槌座相连接，所述摆动鼓槌座与所述摇杆枢转连接，所述摆动鼓槌座上存在形状锁合部且能通过所述形状锁合部限制所述摆动鼓槌座与所述摇杆之间的摆角；

所述弹性预紧机构包括安装在所述外壳内的调整电机、蜗轮蜗杆传动结构、扭簧以及鼓槌牵引绳，所述调整电机通过所述蜗轮蜗杆传动结构与所述扭簧的一端相连接，所述扭簧的另一端与所述鼓槌牵引绳相连接，所述鼓槌牵引绳上远离所述扭簧的一端能穿出所述外壳与所述摆动鼓槌座连接，所述调整电机能通过带动所述蜗轮蜗杆传动结构转动以调整所述扭簧的预紧力。

2.根据权利要求1所述的机器人乐手的演奏结构，其特征在于，所述蜗轮蜗杆传动结构包括蜗轮、蜗杆和连接轴，所述调整电机与所述蜗杆相连接，所述蜗杆与所述蜗轮相啮合，所述蜗轮上设置有所述连接轴，所述连接轴上设置有安装槽，所述扭簧套设在所述连接轴上且所述扭簧的一端固设在所述安装槽内。

3.根据权利要求1所述的机器人乐手的演奏结构，其特征在于，所述连接组件包括摇杆转轴和轴承座，所述轴承座设置在所述外壳内，所述轴承座上设置有用于安装所述摇杆转轴的安装孔，所述摇杆转轴穿出所述外壳的端部与所述摇杆固定连接，所述摇杆转轴能通过所述轴承座与所述外壳形成枢转连接。

4.根据权利要求3所述的机器人乐手的演奏结构，其特征在于，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体之间形成所述容置腔室，所述第一壳体和所述第二壳体上均设置有一所述轴承座，所述摇杆转轴的一端安装在所述第一壳体上的轴承座上，所述摇杆转轴的另一端能通过所述第二壳体上的轴承座上的安装孔穿出至所述第二壳体外以与所述摇杆固定连接。

5.根据权利要求1所述的机器人乐手的演奏结构，其特征在于，所述连杆包括为伸缩套杆，所述伸缩套杆包括外支杆和内支杆，所述外支杆与所述曲柄连接，所述内支杆与所述摇杆连接，所述外支杆套设在所述内支杆外围且所述内支杆通过螺纹的方式与所述外支杆连接；

所述机器人乐手的演奏结构还包括传感模块，所述传感模块包括位置传感器、转速传感器以及拉力传感器，其中，所述位置传感器设置在所述曲柄或所述摇杆上，所述转速传感器设置在所述驱动机构上，所述拉力传感器设置在所述鼓槌牵引绳上。

6.一种打鼓机器人，其特征在于，包括权利要求1~5任一项所述的机器人乐手的演奏结构。

7.一种打鼓机器人的控制方法，其特征在于，所述打鼓机器人为权利要求6所述的打鼓机器人，所述控制方法包括：

通过将所述双稳态模块安装至所述曲柄摇杆机构上，两者形成双稳态枢转连接，其所述鼓槌机构存在下极限稳态位置和上极限稳态位置，在所述双稳态模块作用下所述鼓槌机构接触鼓面后能快速脱离鼓面以使鼓点短促清脆；

触及鼓面前所述鼓槌机构能处于下极限稳态位置，处于下极限稳态位置的所述鼓槌机构能在所述曲柄摇杆机构的带动下触碰鼓面，所述鼓槌机构触及鼓面后能在敲击力的反作用下向远离鼓面的方向摆动且所述鼓槌机构能继续运动至上极限稳态位置，所述鼓槌机构在一个运动周期内会随着所述曲柄摇杆机构自动复位，回到下极限稳态位置，准备下次敲击鼓面。