CN106584503B - 机器人头肩转动复用结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人的技术领域，提供了一种机器人头肩转动复用结构，用以连接机器人头部和肩部，机器人头部包括具有外壳和固定架，外壳与固定架之间设置连接组件，连接组件包括固定在固定架上的固定轴和通过第一轴承可旋转地安装到固定轴上的法兰盘，法兰盘固定连接于外壳；机器人头肩转动复用结构包括以固定轴的轴线为中心可旋转地连接固定轴的转接件和使转接件旋转的驱动源，转接件包括用于连接肩部的安装盘部和用于与驱动源连接的驱动部；固定轴形成有供驱动部置入的第一轴孔，驱动源设置在固定架上并由固定架支承。与现有技术对比，肩部可带动手臂相对头部前后摆动，传动稳定性较佳。

Description

机器人头肩转动复用结构

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种机器人头肩转动复用结构。

背景技术

目前，具有一般编程能力和操作功能的机器人，称之为智能机器人，其具有较广的应用范围。传统的智能机器人，主要包括头部和躯干，躯干的两侧设置有手臂，手臂的前后摆动结构复杂，传动稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种机器人头肩转动复用结构，旨在解决现有技术中，存在手臂的前后摆动结构复杂，传动稳定性较差的缺陷。

本发明提供的一种机器人头肩转动复用结构，用以连接机器人头部和肩部，机器人头部包括具有一内部空间的外壳和内置在所述内部空间中的固定架，其中，所述外壳与所述固定架之间设置有至少一组连接组件，所述连接组件包括固定连接在所述固定架上的固定轴和通过一第一轴承可旋转地安装到固定轴上的法兰盘，所述法兰盘固定连接于所述外壳；机器人头肩转动复用结构包括以所述固定轴的轴线为中心可旋转地连接所述固定轴的转接件和使所述转接件旋转的驱动源，所述转接件包括用于连接所述肩部的圆盘状的安装盘部、用于与所述驱动源连接的驱动部以及连接在所述安装盘部与所述驱动部之间的保持部；所述固定轴形成有供所述驱动部置入的第一轴孔，所述驱动源设置在所述固定架上并由所述固定架支承；所述驱动部与所述固定轴同轴设置且在二者之间设置有第二轴承。

进一步地，所述驱动源为具有舵盘的舵机组件，所述舵盘与所述驱动部的外端面连接固定。

进一步地，所述固定轴包括轴体部和连接在所述轴体部一端并用于与所述固定架连接固定的底盘部，所述第一轴承套设于所述轴体部上并由所述轴体部支承。

进一步地，所述内部空间中还设置有用于使所述法兰盘旋转的旋转驱动装置；所述旋转驱动装置包括动力源和连接在所述动力源与所述法兰盘之间的传动机构；所述传动机构包括与所述法兰盘固定连接的从动轮和用于驱动所述从动轮转动的驱动轮，所述驱动轮连接于所述动力源。

进一步地，所述从动轮可旋转地套设在所述第一轴承上，所述从动轮的内壁上向内凸设形成有用于限制所述第一轴承移动的限位凸缘。

进一步地，所述传动机构还包括卷绕在所述从动轮和驱动轮之间的传动带，所述从动轮的外壁上向外凸设形成有用于限制所述传动带移动的防脱凸缘。

进一步地，所述从动轮的外壁形成有第一齿部，所述驱动轮的外壁上形成有第二齿部，所述传动带的内周面上形成有分别与所述第一齿部和第二齿部啮合的第三齿部。

进一步地，所述法兰盘包括用于与所述外壳固定连接的环形的法兰部、用于与所述限位凸缘固定连接的装配部以及连接在所述法兰部与所述装配部之间的连接部。

进一步地，所述肩部的数量为两个，两个肩部以左右对称的方式连接于机器人头部；所述固定架上设置有两个驱动源，两个所述驱动源与两个所述肩部分别一一对应。

进一步地，所述外壳呈球形，包括前壳和后盖，二者围合形成所述内部空间，所述前壳通过所述法兰盘与所述后盖锁合。

与现有技术对比，本发明提供的机器人头肩转动复用结构，肩部通过转接件可旋转地连接于固定轴，借由驱动源使转接件转动，以使肩部带动手臂相对头部前后摆动，传动稳定性较佳。

附图说明

图1是本发明实施例提供的机器人头部的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的机器人头部的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的固定架的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的固定架、连接组件及传动机构的分解示意图；

图5为图4中A部的放大图；

图6是本发明实施例提供的机器人头部的侧视示意图；

图7为图6中I-I面的剖视示意图；

图8为图7中B部的放大图；

图9是本发明实施例提供的机器人头部、肩部及手臂的分解示意图；

图10是本发明实施例提供的机器人头部、肩部及手臂的剖视示意图；

图11为图10中C部的放大图。

主要元件符号说明

100：机器人头部

1：外壳 1a：内部空间

11：前壳 12：后盖

13：过线通孔 14：锁合孔

2：固定架 21：上层板

22：下层板 23：锁定支架

24：侧板 25：支撑板

3：连接组件

3a：第一连接组件 3b：第二连接组件

31：固定轴 311：轴体部

312：底盘部 313：装配孔

314：定位缺口 315：套筒部分

316：支撑部分 317：第一支撑面

318：第二支撑面 319：定位柱

31a：第一轴孔

32：第一轴承

33：法兰盘 331：法兰部

332：装配部 333：连接部

334：锁付孔 335：延伸部

336：突起部 33a：第二轴孔

4：旋转驱动装置 41：动力源

42：传动机构 421：从动轮

422：驱动轮 423：限位凸缘

424：传动带 425：防脱凸缘

426：止移凸缘 421a：第一齿部

422a：第二齿部 424a：第三齿部

6：转接件 61：安装盘部

62：驱动部 63：保持部

7：驱动源 71：舵盘

8：第二轴承

300：肩部 400：手臂

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

为叙述方便，下文中所称的“前”“后”“左”“右”“上”“下”与附图本身的前、后、左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1所示，为本发明提供的一较佳实施例。

本实施例提供的机器人头肩转动复用结构，用以连接机器人头部100和肩部300，机器人头部100包括具有一内部空间1a的外壳1和内置在内部空间1a中的固定架2，外壳1与固定架2之间设置有至少一组连接组件3，连接组件3包括固定连接在固定架2上的固定轴31和通过一第一轴承32可旋转地安装到固定轴31上的法兰盘33，法兰盘33固定连接于外壳1；机器人头肩转动复用结构包括以固定轴31的轴线为中心可旋转地连接固定轴31的转接件6和使转接件6旋转的驱动源7，转接件6包括用于连接肩部300的圆盘状的安装盘部61、用于与驱动源7连接的驱动部62以及连接在安装盘部61与驱动部62之间的保持部63；固定轴31形成有供驱动部62置入的第一轴孔31a，驱动源7设置在固定架2上并由固定架2支承；驱动部62与固定轴31同轴设置且在二者之间设置有第二轴承8。

上述的机器人头肩转动复用结构，肩部通过转接件可旋转地连接于固定轴，借由动力源使转接件转动，以使肩部带动手臂相对头部前后摆动，传动稳定性较佳。

本实施例提供的机器人包括机器人头部100、手臂400和连接在机器人头部100与手臂400之间的肩部300。

参见图1和2，本实施例提供的机器人头部100，包括具有一内部空间1a的外壳1以及内置在该内部空间1a中的固定架2、连接组件3和旋转驱动装置4。

参见图1和2，外壳1大致呈球形，上述部件内置在外壳1内并由外壳1保护，在本实施例中，外壳1整体可相对固定架2转动，外壳1的内壁可安装固定有转接板、电源板等，该外壳1包括相互连接的前壳11和后盖12，二者围合形成内部空间1a，前壳11的前侧具有一平面，该平面上可安装有显示屏、摄像头。前壳11和后盖12均包括用于与法兰盘33连接的侧部，前壳11的侧部上设置有过线通孔13。

参见图2至4，固定架2，作为外壳1的转动支撑结构，固定架2与位于外壳1外部的一支撑座(图未示)固定连接，在本实施例中，固定架2为但不局限于双层式结构的方形框架，该固定架2包括一上层板21、位于上层板21下方的一下层板22、锁定支架23以及位于层板两侧的侧板24，上、下层板21、22上均可设置有支撑板25，用以放置电气元件，锁定支架23连接在上、下层板21、22的后侧之间，以用于与支撑座固定。

参见图2至4，连接组件3用以连接固定架2与外壳1，连接组件3包括固定轴31、第一轴承32和法兰盘33，固定轴31固定连接于固定架2的侧板24上，第一轴承32可为滚动轴承，第一轴承32安装在该固定轴31上，法兰盘33套设在第一轴承32上，法兰盘33与外壳1固定连接，外壳1借由法兰盘33在固定轴31上的旋转以相对固定架2转动。在本实施例中，连接组件3的数量为但不局限于两组，两组连接组件3以固定架2的垂直于上、下层板21、22的中线为轴，呈左右对称的方式设置于该固定架2的两侧，左右两侧的第一轴承32同轴设置。这样，固定架2的左右两侧均作为与外壳1枢接的枢接处，外壳1相对固定架2转动更加平稳，转动结构更牢固。

为了便于叙述，两连接组件分别为第一连接组件3a以及第二连接组件3b，第一连接组件3a和第二连接组件3b左右对称地设置于该固定架2的两侧，第一连接组件3a和第二连接组件3b同轴设置。第一连接组件3a和第二连接组件3b的结构可以相同或相似。下面以第一连接组件3a为例简要说明。第一连接组件3a和第二连接组件3b的结构。

参见图4至8，第一连接组件3a的固定轴31为中空结构，该固定轴31包括水平延伸且呈圆筒状的轴体部311和连接在轴体部311一侧的底盘部312，在本实施例中，固定轴31形成有第一轴孔31a，轴体部311和底盘部312一体形成，底盘部312上沿其周向间隔地开设有多个装配孔313，侧板24上开设有与装配孔313对应的螺孔，通过螺钉顺序穿过装配孔313、螺孔以将固定轴31固定在固定架2的外侧，底盘部312具有一定位缺口314，底盘部312上凸设有定位柱，以便固定轴31与固定架2的快速连接。具体地，轴体部311包括凸设在底盘部312背离固定架2的一侧表面的套筒部分315和从套筒部分315的外端面沿套筒部分315的轴线向外延伸的环形的支撑部分316，套筒部分315的外端面具有环绕在支撑部分316的外侧的第一支撑面317，支撑部分316的外周面具有第二支撑面318，第一轴承32可通过紧配合方式套设在支撑部分316上，且第二支撑面318与第一轴承32的内周面抵接，同时第一支撑面317与第一轴承32靠近固定架2的一侧端面抵接，以限制第一轴承32向底盘部312方向移动。

参见图4至8，第一连接组件3a的法兰盘33包括用于与外壳1固定连接的法兰部331、装配部332以及连接在法兰部331与装配部332之间的连接部333。在本实施例中，法兰盘33形成有第二轴孔33a，法兰部331、装配部332、连接部333一体形成，法兰部331大致呈圆形的盘状，连接部333自法兰部331的内缘沿法兰部331的轴向延伸，装配部332自连接部333的远离法兰部331的一端内缘沿连接部333的径向延伸，法兰部331上沿其周向间隔设置有多个锁付孔334，前壳11的侧部和后盖12的侧部上均开设由于锁付孔334对应的锁合孔14，通过螺钉穿过前壳11的锁合孔14和对应的锁付孔334以及穿过后盖12锁合孔14和对应的锁付孔334后，以将前壳11和后盖12固定法兰盘33的外侧，并使前壳11、后盖12连接固定。

参见图4至8，旋转驱动装置4，用于使第一连接组件3a的法兰盘33旋转以带动外壳1相对固定架2转动。在本实施例中，旋转驱动装置4的数量为但不局限于一个，旋转驱动装置4包括动力源41和连接在动力源41与法兰盘33之间的传动机构42。动力源41可为但不局限于舵机，上述传动机构42包括与法兰盘33固定连接的从动轮421和用于驱动从动轮421转动的驱动轮422，驱动轮422连接于动力源41的输出轴上，并与该输出轴同轴设置，进而驱动轮422在动力源41工作时由输出轴带动旋转。通过旋转驱动装置4使外壳1相对固定架2转动，以使机器人头部100前后摆动，实现头部的前倾和后仰动作。

当然，动力源41的输出轴上还可以安装有舵盘，驱动轮422可安装在舵盘上，动力源41驱动舵盘使驱动轮422转动。

具体地，参见图4至8，从动轮421的一侧端面通过螺钉与第一连接组件3a中法兰盘33的装配部332相锁付固定，从动轮421可旋转地套设在第一轴承32上，从动轮421的内壁(即内周面)上向内凸设形成有用于限制第一轴承32移动的限位凸缘423。值得一提的是，从动轮421套设在固定轴31的轴体部311上后，从动轮421的内壁与第一连接组件3a中第一轴承32的外周面抵接，限位凸缘423的外端面(靠近固定架2的一侧端面)与第一轴承32远离固定架2的一侧端面抵接，从动轮421与轴体部311之间共同界定出一个容置第一轴承32的限位空间，第一支撑面317、第二支撑面318、限位凸缘423的外端面均位于该限位空间中，进而将第一轴承32的位置锁定，在外壳1转动时第一轴承32不会移动，并且外壳1与固定架2也不会相对移动，从而具有较好的转动平稳性。

需要指出的是，由于本实施例中仅采用一个旋转驱动装置4，旋转驱动装置4与第一连接组件3a连接，而设置在固定架2另一侧的第二连接组件3b则未与旋转驱动装置4，因而第一连接组件3a与第二连接组件3b的主要不同之处在于法兰盘33的结构，第一连接组件3a的法兰盘33通过从动轮421装配在第一连接组件3a的第一轴承32上。从图7可以看出，第二连接组件3b的法兰盘33直接装配在第二连接组件3b的第一轴承32上，第二连接组件3b包括用于与外壳1固定连接的法兰部331、装配部332、连接在法兰部331与装配部332之间的连接部333、从装配部沿法兰部331的轴向延伸的延伸部335以及凸设在延伸部335的内壁上的突起部336，法兰盘33套设在固定轴31的轴体部311上后，延伸部335的内壁与第一轴承32的外周面抵接，突起部336的外端面(靠近固定架2的一侧端面)与第一轴承32远离固定架2的一侧端面抵接。

当然，在采用两个旋转驱动装置4时，第一连接组件3a与第二连接组件3b均与对应的旋转驱动装置4连接，第一连接组件3a与第二连接组件3b的结构相同。

参见图4至8，本实施例的传动机构42为带轮传动机构，从动轮421和驱动轮422均为带轮，该传动机构42还包括卷绕在从动轮421和驱动轮422之间的传动带424，从动轮421的外壁(即外周面)上向外凸设形成有用于限制传动带424移动的防脱凸缘425，传动带424的上端部分夹持在防脱凸缘425与装配部332之间，以避免传动带424脱离从动轮421。需要说明的是，驱动轮422亦具有限制传动带424移动的防脱结构，防脱结构为形成在驱动轮422外壁(即外周面)上的两止移凸缘426，两止移凸缘426在驱动轮422的轴线上间隔，传动带424的下端部分夹持在两止移凸缘426之间，以避免传动带424脱离驱动轮422。

当然，传动机构42还可以是齿轮传动机构，从动轮421和驱动轮422均为齿轮，可通过从动轮421与驱动轮422相啮合以使从动轮421转动，或在从动轮421与驱动轮422之间设置有用于传动的齿轮组。

参见图4至8，从动轮421的外壁形成有第一齿部421a，驱动轮422的外壁上形成有第二齿部422a，传动带424为单面齿带，其内周面为橡胶接触面，该传动带424的内周面上形成有分别与第一齿部421a和第二齿部422a啮合的第三齿部424a，这样，可避免传动带424打滑，易于控制外壳1前后翻转。

如图9所示，该机器人配置有两个肩部300，两个肩部300以左右对称的方式连接于机器人头部100。固定架2上设置有使肩部300转动并具有一转轴(图未示)的驱动源7，转轴的轴线与上述固定轴31的轴线重合，驱动源7为但不局限于两个，两个驱动源7与两个肩部300分别一一对应，驱动源7可以是具有舵盘71的舵机，舵盘71与上述转轴同轴设置并通过该转轴与舵机连接固定。

参见图9至11，转接件6，以固定轴31的轴线为中心可旋转地连接固定轴31，转接件6包括用于连接肩部300的圆盘状的安装盘部61、用于与驱动源7的转轴连接的驱动部62以及连接在安装盘部61与驱动部62之间的保持部63，在本实施例中，转接件6的数量为但不局限于两个，两个转接件6分别与左右肩部300连接，转接件6可为中空结构，以便于电源线的走线。保持部63呈圆筒状，其从安装盘部61的一侧轴向延伸，保持部63的外径小于安装盘部61的外径；驱动部62呈圆筒状，其从保持部63的一端轴向延伸，该驱动部62的外径小于保持部63的外径。驱动部62贯穿第二轴孔33a并置入第一轴孔31a内，舵盘71与驱动部62的外端面连接固定，驱动部62与固定轴31同轴设置，且在驱动部62的外周与固定轴31的内缘之间设置有第二轴承8，第二轴承8可以是滚动轴承。值得一提的是，两个驱动源7可同时或不同时工作，两个肩部可单独转动，通过驱动源7使转接件6绕固定轴31的轴线旋转，以实现手臂的前后摆动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人头肩转动复用结构，用以连接机器人头部和肩部，机器人头部包括具有一内部空间的外壳和内置在所述内部空间中的固定架，其特征在于，所述外壳与所述固定架之间设置有至少一组连接组件，所述连接组件包括固定连接在所述固定架上的固定轴和通过一第一轴承可旋转地安装到固定轴上的法兰盘，所述法兰盘固定连接于所述外壳；机器人头肩转动复用结构包括以所述固定轴的轴线为中心可旋转地连接所述固定轴的转接件和使所述转接件旋转的驱动源，所述转接件包括用于连接所述肩部的圆盘状的安装盘部、用于与所述驱动源连接的驱动部以及连接在所述安装盘部与所述驱动部之间的保持部；所述固定轴形成有供所述驱动部置入的第一轴孔，所述驱动源设置在所述固定架上并由所述固定架支承；所述驱动部与所述固定轴同轴设置且在二者之间设置有第二轴承。

2.根据权利要求1所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述驱动源为具有舵盘的舵机组件，所述舵盘与所述驱动部的外端面连接固定。

3.根据权利要求1所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述固定轴包括轴体部和连接在所述轴体部一端并用于与所述固定架连接固定的底盘部，所述第一轴承套设于所述轴体部上并由所述轴体部支承。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述内部空间中还设置有用于使所述法兰盘旋转的旋转驱动装置；所述旋转驱动装置包括动力源和连接在所述动力源与所述法兰盘之间的传动机构；所述传动机构包括与所述法兰盘固定连接的从动轮和用于驱动所述从动轮转动的驱动轮，所述驱动轮连接于所述动力源。

5.根据权利要求4所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述从动轮可旋转地套设在所述第一轴承上，所述从动轮的内壁上向内凸设形成有用于限制所述第一轴承移动的限位凸缘。

6.根据权利要求4所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述传动机构还包括卷绕在所述从动轮和驱动轮之间的传动带，所述从动轮的外壁上向外凸设形成有用于限制所述传动带移动的防脱凸缘。

7.根据权利要求6所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述从动轮的外壁形成有第一齿部，所述驱动轮的外壁上形成有第二齿部，所述传动带的内周面上形成有分别与所述第一齿部和第二齿部啮合的第三齿部。

8.根据权利要求5所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述法兰盘包括用于与所述外壳固定连接的环形的法兰部、用于与所述限位凸缘固定连接的装配部以及连接在所述法兰部与所述装配部之间的连接部。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述肩部的数量为两个，两个肩部以左右对称的方式连接于机器人头部；所述固定架上设置有两个驱动源，两个所述驱动源与两个所述肩部分别一一对应。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人头肩转动复用结构，其特征在于，所述外壳呈球形，包括前壳和后盖，二者围合形成所述内部空间，所述前壳通过所述法兰盘与所述后盖锁合。