CN106217409A - 一种机器人头部 - Google Patents

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顾继平
沈林
方继勇
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Ningbo GQY Automation System Integration Co., Ltd.
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SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric

Abstract

本发明公开了一种机器人头部，包括：上旋转套、下旋转套、主轴、若干个旋转轴、回转驱动装置以及若干个旋转轴驱动装置；所述上旋转套和所述下旋转套设置在所述主轴上随其旋转，所述上旋转套位于所述下旋转套的上方；所述回转驱动装置驱动所述主轴转动，进而带动所述上旋转套和所述下旋转套同步转动；若干所述旋转轴互相成一定角度，设置在所述下旋转套上；若干所述旋转轴驱动装置驱动若干所述旋转轴旋转，所述上旋转套设置在若干所述旋转轴上随其旋转。将机器人头部拆分成可独立运动的两部分，机器人头部整体可以进行旋转运动，同时，上旋转套可以随在下部旋转套上设置的旋转轴旋转，实现不同平面多个自由度的旋转运动。

Description

一种机器人头部
技术领域
本发明涉及儿童家具及儿童玩具领域，尤指一种机器人头部。
背景技术
机器人是能模仿人的某些动作，用以固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动装置。机器人可代替人的繁复劳动以实现自动化作业，并能在一些有害环境下操作保护人身安全。对机器人头部的运动也有了更高的要求。随着技术的不断进步，机器人逐渐向多轴化发展，以实现更复杂的运动。现有的机器人头部运动多为二轴运动，只能实现两个运动自由度，运动灵活性差。
由于机器人头部内部空间有限，要想完成其多余2个自由度的运动，设计需要着重考虑驱动形式的确定及电机的位置布置、以及与之匹配的机器人头部结构设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人头部，实现多于2个自由度的运动。
本发明提供的技术方案如下：一种机器人头部，包括上旋转套、下旋转套、主轴、若干个旋转轴、回转驱动装置以及若干个旋转轴驱动装置；
所述上旋转套和所述下旋转套设置在所述主轴上随其旋转，所述上旋转套位于所述下旋转套的上方；所述回转驱动装置驱动所述主轴转动，进而带动所述上旋转套和所述下旋转套同步转动；
若干所述旋转轴互相成一定角度，设置在所述下旋转套上；若干所述旋转轴驱动装置驱动若干所述旋转轴旋转，所述上旋转套设置在若干所述旋转轴上 随其旋转。
将机器人头部拆分成可独立运动的两部分，机器人头部整体可以进行旋转运动，与此同时，上部的旋转套可以随在下部旋转套上设置的旋转轴进行旋转运动，在旋转轴个数和角度不同时，实现不同平面多个自由度的旋转运动。
具体的，所述机器人头部包括两个旋转轴，分别为第二旋转轴和第三旋转轴；所述第二旋转轴与所述第三旋转轴夹角为60°-90°。
所述机器人头部包括两个旋转轴驱动装置，分别为摆动驱动装置和俯仰驱动装置。所述摆动驱动装置驱动所述第二旋转轴转动，所述回转驱动装置驱动所述第三旋转轴转动。
进一步的，所述第二旋转轴与所述第三旋转轴夹角为90°。
进一步地，所述摆动驱动装置包括第二驱动电机、第二主动齿轮和第二被动齿轮。所述俯仰驱动装置包括第三驱动电机、第三主动齿轮和第三被动齿轮。
所述第二主动齿轮与所述第二驱动电机的输出轴同轴，所述第二被动齿轮与所述第二旋转轴同轴，所述第二主动齿轮与所述第二被动齿轮啮合。所述第三主动齿轮与所述第三驱动电机的输出轴同轴，所述第三被动齿轮与所述第三旋转轴同轴，所述第三主动齿轮与所述第三被动齿轮啮合。
所述第二旋转轴和所述第三旋转轴等高设置，所述第二驱动电机和所述第三驱动电机位于所述第二旋转轴在竖直方向的异侧。
使用驱动电机配合一组齿轮传动的形式驱动，两个驱动电机分列旋转轴竖直方向的两侧，空间利用率高。
具体的，所述回转驱动装置包括第一驱动电机、第一主动齿轮和第一被动齿轮。所述第一主动齿轮与所述第一驱动电机的输出轴同轴，所述第二被动齿轮与所述主轴同轴，所述第一主动齿轮与所述第一被动齿轮啮合；所述第一驱动电机设置于所述下旋转套下方。
优选的，所述回转驱动装置、摆动驱动装置和俯仰驱动装置均包括限制其 旋转角度的限位装置。
通过本发明提供的机器人头部，能够带来以下至少一种有益效果：
1、将机器人头部拆分成可独立运动的两部分，机器人头部整体可以进行旋转运动，与此同时，上部的旋转套可以随在下部旋转套上设置的旋转轴进行旋转运动，在旋转轴个数和角度不同时，实现不同平面多个自由度的旋转运动。
2、使用驱动电机配合一组齿轮传动的形式驱动，两个驱动电机分列旋转轴竖直方向的两侧，空间利用率高。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种机器人头部的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是机器人头部的立体结构示意图。
图2是机器人头部的右视图，也即摆动驱动装置的示意图。
图3是机器人头部的正视图，也即摆动驱动装置的示意图。
图4是机器人头部的正视图，也即回转驱动装置的示意图。
图5是机器人头部的左视图，也即回转驱动装置的示意图。
图6是机器人头部的右视图，也即俯仰驱动装置的示意图。
图7是机器人头部的正视图，也即俯仰驱动装置的示意图。
附图标号说明：
100、上旋转套，110、下旋转套，200、第一驱动电机，210、第一主动齿轮，211、第一被动齿轮，220、第一转动限位片，230、第一左限位开关，231、第一右限位开关，300、第二驱动电机，310、第二主动齿轮，311、第二被动齿轮，320、第二左转动限位片，321、第二左限位开关，330、第二右转动限位片，331、第二右限位开关，340、第二旋转轴，400、第三驱动电机，410、第三主动齿轮，411、第三被动齿轮，420、前转动限位片，421、前限位开关， 430、后转动限位片，431、后限位开关，440、第三旋转轴，500、安装座。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
在本文中，“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
如图1所示，本发明实施例公开了一种机器人头部，上旋转套100、下旋转套110、主轴、若干个旋转轴、回转驱动装置以及若干个旋转轴驱动装置；
上旋转套100和下旋转套110设置在所述主轴上随其旋转，主轴设置在固定装置上，如机器人机身或安装座500上，上旋转套100位于下旋转套110的上方；所述回转驱动装置驱动所述主轴转动，进而带动上旋转套100和下旋转套110同步转动。
若干所述旋转轴互相成一定角度，设置在下旋转套110上；若干所述旋转轴驱动装置驱动若干所述旋转轴旋转，上旋转套100设置在若干所述旋转轴上随其旋转。
如图3和图6所示，本发明的一个具体实施例中，所述机器人头部包括两个旋转轴，分别为第二旋转轴340和第三旋转轴440，第二旋转轴340与 所述第三旋转轴夹角为60°-90°；所述机器人头部包括两个旋转轴驱动装置，分别为摆动驱动装置和俯仰驱动装置。所述摆动驱动装置驱动第二旋转轴340转动，所述回转驱动装置驱动第三旋转轴440转动。
本发明的一个优选实施例中，第二旋转轴340与所述第三旋转轴夹角为90°。如图1所示，此时，所述回转驱动装置驱动机器人头部旋转的平面为XOY面，所述摆动驱动装置驱动上旋转套100旋转的平面为XOZ平面，所述俯仰驱动装置驱动上旋转套100旋转的平面为YOZ面。
如图2、图3、图6以及图7所示，本发明的进一步实施例中，所述摆动驱动装置包括第二驱动电机300、第二主动齿轮310和第二被动齿轮311。所述俯仰驱动装置包括第三驱动电机400、第三主动齿轮410以及第三被动齿轮411。
所述第二主动齿轮310与所述第二驱动电机300的输出轴同轴，所述第二被动齿轮311与所述第二旋转轴340同轴，所述第二主动齿轮310与所述第二被动齿轮311啮合。
所述第三主动齿轮410与所述第三驱动电机400的输出轴同轴，所述第三被动齿轮411与所述第三旋转轴440同轴，所述第三主动齿轮410与所述第三被动齿轮411啮合。
第二旋转轴340和所述第三旋转轴440等高设置，第二驱动电机300和第三驱动电机400位于所述第二旋转轴340在竖直方向的异侧。例如，第二驱动电机300和第三驱动电机400分别位于第二旋转轴340的上侧和下侧；或者分别位于第二旋转轴340的下侧和上侧。
如图6和图7所示，本发明进一步的实施例中，所述回转驱动装置包括第一驱动电机200、第一主动齿轮210和第一被动齿轮211。所述第一主动齿轮210与所述第一驱动电机200的输出轴同轴，所述第二被动齿轮311与所述主轴同轴，所述第一主动齿轮210与所述第一被动齿轮211啮合；所述第一 驱动电机200设置于所述下旋转套110下方。
本发明的优选实施例中，所述回转驱动装置、摆动驱动装置和俯仰驱动装置均包括限制其旋转角度的限位装置。
如图3所示，在上旋转套做摆动运动时，在下旋转套两侧分别设置有第二左限位开关321和第二右限位开关331，在上旋转套上配套设置有第二左转动限位片320和第二右转动限位片330，对应开关和限位片触碰达到限位进而控制摆动角度。
如图4所示，在下旋转套110上设置第一左限位开关230和第一右限位开关231，通过上旋转套上的第一转动限位片220触碰限位开关达到限位，通过第一转动限位片220和限位片触碰达到限位进而控制回转角度。
如图6所示，在上旋转套做俯仰运动时，在下旋转套前后侧分别设置有前转动限位片421和后转动限位片431，在上旋转套上配套设置有前限位开关421和后限位开关431，对应开关和限位片触碰达到限位进而控制俯仰角度。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人头部，其特征在于，包括：上旋转套、下旋转套、主轴、若干个旋转轴、回转驱动装置以及若干个旋转轴驱动装置；
所述上旋转套和所述下旋转套设置在所述主轴上随其旋转，所述上旋转套位于所述下旋转套的上方；所述回转驱动装置驱动所述主轴转动，进而带动所述上旋转套和所述下旋转套同步转动；
若干所述旋转轴互相成一定角度，设置在所述下旋转套上；若干所述旋转轴驱动装置驱动若干所述旋转轴旋转，所述上旋转套设置在若干所述旋转轴上随其旋转。
2.根据权利要求1所述的机器人头部，其特征在于：所述机器人头部包括两个旋转轴，分别为第二旋转轴和第三旋转轴；所述第二旋转轴与所述第三旋转轴夹角为60°-90°；
所述机器人头部包括两个旋转轴驱动装置，分别为摆动驱动装置和俯仰驱动装置；所述摆动驱动装置驱动所述第二旋转轴转动，所述回转驱动装置驱动所述第三旋转轴转动。
3.根据权利要求2所述的机器人头部，其特征在于：所述第二旋转轴与所述第三旋转轴夹角为90°。
4.根据权利要求3所述的机器人头部，其特征在于：所述摆动驱动装置包括第二驱动电机、第二主动齿轮和第二被动齿轮；所述俯仰驱动装置包括第三驱动电机、第三主动齿轮和第三被动齿轮；
所述第二主动齿轮与所述第二驱动电机的输出轴同轴，所述第二被动齿轮与所述第二旋转轴同轴，所述第二主动齿轮与所述第二被动齿轮啮合；
所述第三主动齿轮与所述第三驱动电机的输出轴同轴，所述第三被动齿轮与所述第三旋转轴同轴，所述第三主动齿轮与所述第三被动齿轮啮合；
所述第二旋转轴和所述第三旋转轴等高设置，所述第二驱动电机和所述第三驱动电机位于所述第二旋转轴在竖直方向的异侧。
5.根据权利要求1-4任一所述的机器人头部，其特征在于：所述回转驱动装置包括第一驱动电机、第一主动齿轮和第一被动齿轮；
所述第一主动齿轮与所述第一驱动电机的输出轴同轴，所述第二被动齿轮与所述主轴同轴，所述第一主动齿轮与所述第一被动齿轮啮合；所述第一驱动电机设置于所述下旋转套下方。
6.根据权利要求5所述的机器人头部，其特征在于：所述回转驱动装置、摆动驱动装置和俯仰驱动装置均包括限制其旋转角度的限位装置。
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