能拟合人体躯干形态的类人型机器人

摘要

本发明公开了一种能拟合人体躯干形态的类人型机器人。本发明包括总支撑架、用于模拟臀、胸、腰截面环的多个单层拟合机构和肩部拟合机构，肩部拟合机构安装在总支撑架的顶部，多个结构相同的单层拟合机构依次安装在肩部拟合机构下方的总支撑架上。本发明由连杆机构拟合肩部以下躯干的整体形状框架，由斜坡式拟合机构仿形肩部形状，由穿着在机器人上的紧身衣，表征人体拟合结果，可用于服装定制与服装试穿中，由机器人替换真人试穿服装。

说明书

技术领域

本发明涉及一种试衣机器人，特别是涉及一种能拟合人体躯干形态的类人 型机器人，能自动拟合重现人体形态进行试衣。

背景技术

服装电子商务近年来高速发展，2014年我国服装网购达到6千亿元规模， 但退货率高达20％-25％，一个重要的原因在于网购时顾客难以感知真实的着装 效果。同时，随着经济发展，服装定制需求量日益增长，但服装定制过程中常 需要顾客多次试穿服装，设计师根据试穿结果再做相应的修改，存在诸多不便。 如何让顾客在网购时感知真实的着装效果，以及如何在服装定制过程中减少或 免去顾客的试衣，是服装定制与销售领域迫切需要解决的问题。本发明所公开 的人体躯干形态拟合机器人，由可控的机械结构模拟人体的形体，代替顾客试 穿服装，将可为服装定制与销售行业中的试衣难题提供一种可行的解决途径。

目前存在一些人体模拟方法，如中国专利《调节式服装裁衣人体模型 201220138974.2》公开了一种调节式服装裁衣人体模型，将人体分层，通过控 制支撑圈长度，实现人体形态调节；中国专利《可调节设计模特200910304780.8》 公开了一种可调节设计模特，将人体分成分成四块，由齿轮齿条控制各块伸缩， 实现人体形态调节。

发明内容

为了降低网络服装零售业的退换货率以及满足日益增长的服装定制需求， 本发明提出了一种能拟合人体躯干形态的类人型机器人，用于替换真人试穿服 装。本发明在原理上不同于上述已有专利和方法，采用三连杆机构与定制肩部 拟合机构，构建人体躯干形态拟合机器人，由斜坡式拟合机构仿形肩部形状， 能较好地拟合人体形态。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括总支撑架、用于模拟臀、胸、腰截面环的多个单层拟合机构和 肩部拟合机构，肩部拟合机构安装在总支撑架的顶部，多个结构相同的单层拟 合机构依次安装在肩部拟合机构下方的总支撑架上。

所述的肩部拟合机构包括伸缩组件、步进马达、微型步进电机、两块侧基 板、前电机套筒、后电机套筒、前肩部拟合块、两块上肩部拟合块和后肩部拟 合块，两块侧基板分别安装在总支撑架的左右两侧，前肩部拟合块和后肩部拟 合块分别位于总支撑架前后侧，两块上肩部拟合块分别位于两块侧基板上方， 两块侧基板上水平固定安装有朝向相反的微型步进电机，两个微型步进电机分 别与前肩部拟合块和后肩部拟合块连接驱动其水平前后运动，前肩部拟合块和 后肩部拟合块两端端部均通过水平的伸缩组件与两块侧基板连接导向；两块侧 基板上固定安装有朝向相同的步进马达，两个步进马达输出轴分别与两侧的上 肩部拟合块的连接带动上肩部拟合块旋转。

其中一块所述侧基板上的微型步进电机的输出轴螺纹套在前电机套筒的一 端内，前电机套筒的另一端与前肩部拟合块中部固定连接；另一块所述侧基板 上的微型步进电机的输出轴螺纹套在后电机套筒的一端内，后电机套筒的另一 端与后肩部拟合块中部固定连接；

所述的伸缩组件包括套筒和套在套筒内的推杆，推杆端部固定连接到前肩 部拟合块或者后肩部拟合块，套筒端部固定安装在侧基板上。

所述的侧基板分别通过肩部T型螺栓和螺母安装在总支撑架中，总支撑架 采用竖直放置的型材，肩部T型螺栓的T型端嵌入型材左右侧的燕尾槽中，肩 部T型螺栓另一端穿过侧基板用螺母固定连接。

所述的单层拟合机构包括分别安装在总支撑架前后的两块主基板以及安装 在主基板上的工业步进电机、齿轮机构、骨架铰接组件，两块主基板底部均安 装有工业步进电机，每块主基板左右两侧均安装有基座，工业步进电机经齿轮 机构与两侧基座连接带动基座旋转；位于总支撑架前的主基板所连接的两个基 座上均安装有直线推进电机，两个直线推进电机经各自的骨架铰接组件分别与 位于总支撑架后的主基板所连接的两个基座连接。

所述的齿轮机构包括辅助基板、主动齿轮、换向齿轮和两个大齿轮，辅助 基板固定安装在总支撑架上，位于主基板正上方，工业步进电机输出轴与主动 齿轮同轴连接，主动齿轮一侧与一个大齿轮啮合，主动齿轮另一侧经换向齿轮 与另一个大齿轮啮合，两个大齿轮分别与主基板左右两侧的两个基座固定连接。

所述的骨架铰接组件包括多根依次相铰接的类骨架杆件和骨架套筒，直线 推进电机的输出轴通过螺纹套在骨架套筒的一端内，骨架套筒另一端与多根类 骨架杆件连接后的一端铰接，多根类骨架杆件连接后的另一端与所述齿轮机构 中的大齿轮固定连接。

所述的主基板分别通过单层T型螺栓和螺母安装在总支撑架中，总支撑架 采用竖直放置的型材，单层T型螺栓的T型端嵌入型材前后侧的燕尾槽中，单 层T型螺栓另一端穿过主基板用螺母固定连接。

还包括控制模块，控制模块主要包括控制柜和装在控制柜中的可编程逻辑 控制器、步进电机驱动器和变压器，步进电机驱动器分别与变压器、可编程逻 辑控制器、电机相连，变压器安装于控制柜底层，可编程逻辑控制器安装于控 制柜顶层；步进电机驱动器安装于控制柜的第二、三层。

本发明最终在总支撑架、多个单层拟合机构和肩部拟合机构套装柔性紧身 布料形成模特人体。

单层拟合机构包括两块主基板、两块辅助基板、左右对称的每侧3段，共 计六段类骨架杆件、两个工业步进电机、两个直线推进电机、两个基座、两个 骨架套筒、两个主动齿轮、两个换向齿轮以及四个大齿轮；

两块主基板通过单层T型螺栓和螺母连接固定在总支撑架上，两块辅助基 板位于主基板正上方，通过单层T型螺栓和螺母与总支撑架相连；两个工业步 进电机通过螺钉分别固定于两块主基板上，两个主动齿轮分别固接在两个工业 步进电机上；两个换向齿轮与主动齿轮相啮合，通过长轴与辅助基板相铰接， 使得左右两侧对应的大齿轮可以通过同一个步进电机进行实时同步控制；四个 大齿轮通过长轴与主基板相连，机器人前端两个大齿轮分别与两基座相固接， 另外两个大齿轮分别固定于左右两侧第一段类骨架杆件；套筒的一端铰接在类 骨架杆件末端，另一端通过螺纹与直线推进电机相连，直线推进电机固接于基 座上；类骨架杆件左右对称，杆件之间相互铰接。

肩部拟合机构包括两个步进马达、两个微型步进电机、两块侧基板、一个 前电机套筒、一个后电机套筒、四根伸缩组件、前肩部拟合块、后肩部拟合块、 两块上肩部拟合块。两块侧基板位于最上层单层拟合机构上方，通过肩部T型 螺栓和螺母固定在总支撑架左右两侧；微型步进电机位于侧基板靠近主支撑机 构一端，通过螺钉固接于侧基板，前/后电机套筒一端通过螺纹与微型步进电机 轴相连，另一端固接于前/后肩部拟合块；四根伸缩组件末端固接于侧基板，其 中两根推杆前端固接于前肩部拟合块，另外两根推杆前端固接于后肩部拟合块； 步进马达位于侧基板远离主支撑机构的一端，通过螺钉固接于侧基板上，上肩 部拟合块一端和步进马达转轴固接。

与其它技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明采用三连杆机构与定制肩部拟合机构，构建人体躯干形态拟合机器 人，从结构上不同于上述专利与方法。本发明由连杆机构拟合肩部以下躯干的 整体形状框架，由斜坡式拟合机构仿形肩部形状，由穿着在机器人上的紧身衣， 表征人体拟合结果。

附图说明

图1是本发明的整体立体示意图。

图2是本发明的整体立体示意图。

图3是单层拟合机构立体示意图。

图4是单层拟合机构立体示意图。

图5是单层拟合机构一般状态俯视图。

图6是单层拟合机构极限状态俯视图。

图7是单层拟合机构极限状态俯视图。

图8是直线推进电机、基座、大齿轮的装配关系立体示意图。

图9是单层换向机构。

图10是类骨架杆件相互铰接示意图。

图11是肩部拟合机构示意图。

图中：1、总支撑架，2、肩部拟合机构，3、单层拟合机构，4、主基板，5、 辅助基板，6、类骨架杆件，7、直线推进电机，8、基座，9、骨架套筒，10、 换向齿轮长轴，11、大齿轮长轴，12、工业步进电机，13、主动齿轮，14、换 向齿轮，15、大齿轮，16、类骨架杆件连接轴，17、伸缩组件，18、步进马达， 19、微型步进电机，20、侧基板，21、后电机套筒，22、前肩部拟合块，23、 上肩部拟合块，24、后肩部拟合块，25、单层T型螺栓，26、肩部T型螺栓， 27、前电机套筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明包括总支撑架1、用于模拟臀、胸、腰截面环的 多个单层拟合机构3和肩部拟合机构2，肩部拟合机构2安装在总支撑架1的顶 部，多个结构相同的单层拟合机构3依次安装在肩部拟合机构2下方的总支撑 架1上。单层拟合机构3共有结构类似的四层，自下而上安装在总支撑架1上， 肩部拟合机构2位于最上层单层拟合机构3上方，安装在总支撑架1左右两侧。

如图11所示，肩部拟合机构2包括伸缩组件17、步进马达18、微型步进 电机19、两块侧基板20、后电机套筒21、前肩部拟合块22、两块上肩部拟合 块23和后肩部拟合块24和前电机套筒27。

两块侧基板20分别安装在总支撑架1的左右两侧，前肩部拟合块22和后 肩部拟合块24分别位于总支撑架1前后侧，两块上肩部拟合块23分别位于两 块侧基板20上方，两块侧基板20上水平固定安装有朝向相反的微型步进电机 19，两个微型步进电机19分别与前肩部拟合块22和后肩部拟合块24连接驱动 其水平前后运动，前肩部拟合块22和后肩部拟合块24两端端部均通过水平的 伸缩组件17与两块侧基板20连接导向；两块侧基板20上固定安装有朝向相同 的步进马达18，两个步进马达18输出轴分别与两侧的上肩部拟合块23的连接 带动上肩部拟合块23旋转。

其中一块侧基板20上的微型步进电机19的输出轴螺纹套在前电机套筒27 的一端内，微型步进电机19的输出轴与前电机套筒27形成丝杠滑块副，前电 机套筒27的另一端与前肩部拟合块22中部固定连接，微型步进电机19的输出 轴旋转带动前肩部拟合块22的前后水平移动。

另一块侧基板20上的微型步进电机19的输出轴螺纹套在后电机套筒21的 一端内，微型步进电机19的输出轴与后电机套筒21形成丝杠滑块副，后电机 套筒21的另一端与后肩部拟合块24中部固定连接，微型步进电机19的输出轴 旋转带动后肩部拟合块24的前后水平移动。

伸缩组件17包括套筒和套在套筒内的推杆，推杆端部固定连接到前肩部拟 合块22或者后肩部拟合块24，套筒端部固定安装在侧基板20上。四根伸缩组 件17末端均固接于侧基板20上，其中两根伸缩组件17的前端固接于前肩部拟 合块22上，另外两根伸缩组件的前端固接于后肩部拟合块上。

侧基板20分别通过肩部T型螺栓26和螺母安装在总支撑架1中，总支撑 架1采用竖直放置的型材，肩部T型螺栓26的T型端嵌入型材左右侧的燕尾槽 中，肩部T型螺栓26另一端穿过侧基板20用螺母固定连接。

如图3和图4所示，单层拟合机构3包括分别安装在总支撑架1前后的两 块主基板4以及安装在主基板4上的工业步进电机12、齿轮机构、骨架铰接组 件，两块主基板4底部均安装有工业步进电机12，每块主基板4左右两侧均安 装有基座8，工业步进电机12经齿轮机构与两侧基座8连接带动基座8旋转； 位于总支撑架1前的主基板4所连接的两个基座8上均安装有直线推进电机7， 如图10所示，两个直线推进电机7经各自的骨架铰接组件分别与位于总支撑架 1后的主基板4所连接的两个基座8连接。

如图9所示，齿轮机构包括辅助基板5、主动齿轮13、换向齿轮14和两个 大齿轮15，辅助基板5固定安装在主基板4上，工业步进电机12输出轴与主动 齿轮13同轴连接，主动齿轮13一侧与一个大齿轮15啮合，主动齿轮13另一 侧经换向齿轮14与另一个大齿轮15啮合，保证了同一工业步进电机12实时同 步控制大齿轮15转动，两个大齿轮15分别与主基板4左右两侧的两个基座8 固定连接，如图8所示。

骨架铰接组件包括多根依次相铰接的类骨架杆件6和骨架套筒9，直线推进 电机7的输出轴通过螺纹套在骨架套筒9的一端内，骨架套筒9另一端与多根 类骨架杆件6连接后的一端铰接，多根类骨架杆件6连接后的另一端与所述齿 轮机构中的大齿轮15固定连接。

如图10所示，相邻所述两根类骨架杆件6之间通过类骨架杆件连接轴16、 轴承和螺母相铰接，类骨架杆件6起始端分别固接于单层拟合机构3后端的两 个大齿轮15上。两个大齿轮15通过大齿轮长轴11安装到主基板4，换向齿轮 14通过换向齿轮长轴10安装到辅助基板5；。

主基板4分别通过单层T型螺栓25和螺母安装在总支撑架1中，总支撑架 1采用竖直放置的型材，单层T型螺栓25的T型端嵌入型材前后侧的燕尾槽中， 单层T型螺栓25另一端穿过主基板4用螺母固定连接。

还包括控制模块，控制模块主要包括控制柜和装在控制柜中的可编程逻辑 控制器、步进电机驱动器和变压器，步进电机驱动器分别与变压器、可编程逻 辑控制器、电机相连，电机为微型步进电机19和工业步进电机12，变压器安装 于控制柜底层，可编程逻辑控制器安装于控制柜顶层；步进电机驱动器安装于 控制柜的第二、三层。

本发明的具体实施工作过程如下：

具体实施中，总支撑架由金属型材联接而成，安放在水平地面上；单层拟 合机构通过螺栓连接固定于总支撑架上；肩部拟合机构与总支撑架通过螺栓连 接；控制柜及主要控制元件位于机器人主体之外，通过导线与机器人上各电机 相连。

单层拟合机构3由位于前后侧的主基板4上的工业步进电机12驱动，带动 主动齿轮13旋转经齿轮啮合传动带动两侧的两个大齿轮转动，因后侧的主基板 4上大齿轮15与类骨架杆件6固接，通过机构后侧的大齿轮15控制类骨架杆件 6起始端第一根杆件的空间位置。

因前侧的主基板4上大齿轮15通过基座与直线推进电机7固接，直线推进 电机7输出轴与类骨架杆件6铰接，通过机构前侧的大齿轮15以及骨架套筒9 控制类骨架杆件6末端点的空间位置来约束六段类骨架杆件6的空间位置，用 类骨架杆件6的包络面拟合人体截面形状，起始位置如图5所示，推动类骨架 杆件6向两侧摆动的状态分别如图6和图7所示。

肩部拟合机构2通过微型步进电机19，后电机套筒21、前电机套筒27及 四根伸缩组件17控制前肩部拟合块22以及后肩部拟合块24的空间位置以拟合 真实人体的肩部厚度，微型步进电机19的输出轴与后/前电机套筒21、27形成 丝杠滑块副，在两个微型步进电机19的输出轴旋转带动下使得前肩部拟合块22 和后肩部拟合块24能前后水平移动。

肩部拟合机构2通过步进马达18控制上肩部拟合块23的空间位置以拟合 真实人体肩部倾角，步进马达18的输出轴与上肩部拟合块23同步旋转。

由此可见，本发明采用三连杆机构与定制的肩部拟合机构，实现了拟合肩 部以下躯干的整体形状框架，进一步穿着紧身衣表征人体拟合结果，技术效果 显著突出。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。