CN106625710A - 一种机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人，包括头部、机身、转动单元以及三个升降单元：所述转动单元固定连接于所述头部，用于驱动所述头部的转动，所述升降单元转动连接于所述机身并球铰接于所述转动单元，用于驱动所述头部的升降，其中，三个所述升降单元呈三角形布设。本发明通过转动单元以及升降单元的设置，实现了头部的升降、点头、摇头的动作，有效提升了机器人头部运动的灵活度，改善了用户体验。

Description

一种机器人

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，具体来说，涉及一种机器人头部升降以及点头、摇头的结构设计。

背景技术

随着科学技术不断的发展，机器人的种类日趋多样化，机器人已经逐渐的融入到人们的日常生活和生产中，相应的，研发人员以及用户对于机器人能实现的动作要求也越来越高,使其尽可能的模范人类能进行的动作，例如，腿部能实现走动。

但现有设计的机器人的头部多数固定不动，或者只能做单个自由度的动作。头部的灵活度较差，影响了用户体验以及机器人的应用推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人，其头部不仅实现升降动作，还能够实现点头、摇头动作，有效提升了机器人头部运动的灵活度，改善了用户体验。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种机器人，包括头部、机身、转动单元以及三个升降单元：所述转动单元固定连接于所述头部，用于驱动所述头部的转动，所述升降单元转动连接于所述机身并球铰接于所述转动单元，用于驱动所述头部的升降，其中，三个所述升降单元呈三角形布设。

进一步的，所述机身为设有第一盒底板的第一盒体，所述升降单元位于所述机身内部并与所述第一盒底板铰接。

进一步的，所述升降单元设有铰接孔，所述第一盒底板上设有三个固定铰支座，所述升降单元通过销轴、所述固定铰支座以及所述铰接孔与所述第一盒底板铰接。

进一步的，所述三个固定铰支座呈环形阵列分布。

进一步的，所述转动单元包括固定连接的舵机与支架，所述舵机的输出轴固定连接于所述头部，所述支架球铰接于所述升降单元。

进一步的，所述头部为开口朝向所述机身的半球形壳体，所述头部内部形成有安装部，所述输出轴插装于且通过紧固件顶紧连接于所述安装部，所述头部上相对的两侧开设有用于所述紧固件穿过的安装口。

进一步的，所述支架为设有第二盒底板的第二盒体，所述舵机位于支架内部。

进一步的，所述转动单元还包括连接板，所述连接板螺钉连接于所述舵机与所述支架之间。

进一步的，所述升降单元为电缸，所述电缸的伸缩杆顶部固定连接有球头，所述第二盒底板固定连接有与所述球头形成球铰结构的球头座。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：本发明提供的机器人通过转动单元带动头部往复转动实现头部的摇头动作，三个升降单元在同向进行升降运动时可有效实现头部的升降动作。此外，由于三个升降单元呈三角形布设，即三个升降单元不呈一条直线布设，不仅可以稳定的支撑转动单元以及头部，而且三个升降单元可以实现多种点头动作，例如，当其中一个升降单元带动头部一侧下降，另外两个升降单元带动头部一侧上升时，便可实现头部的点头动作；当头部被三个升降单元带动上升至较高点后，其中一个升降单元带动头部一侧下降，也可实现头部的点头动作。本发明提供的机器人结构简单、便于实施，不仅提升了机器人头部运动的灵活度、增加了头部动作的可选择性，还有效改善了用户体验。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明具体实施例机器人的分解示意图；

图2是本发明具体实施例机器人的主视图；

图3是本发明具体实施例机器人的剖视示意图；

图4是本发明具体实施例机器人移除机身后的主视图；

图5是本发明具体实施例机器人移除机身后头部上升后的主视图；

图6是本发明具体实施例机器人移除机身后头部上升后的侧视图；

图7是本发明具体实施例机器人移除机身后头部点头后的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图7所示，本实施例提出了一种机器人，包括头部10、机身20、转动单元以及三个升降单元，为了便于描述本发明和简化描述，三个升降单元具体分别为左侧升降单元31、右侧升降单元32、中间升降单元33，而术语“左”、“右”、“中”为基于图1、图2所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，本发明中转动单元与头部10固定连接，用于驱动头部10的转动，以实现机器人头部10的摇头动作。左侧升降单元31、右侧升降单元32以及中间升降单元33均转动连接于机身20，以便于驱动头部10的升降，实现头部10的升降动作，且三个升降单元还均球铰接于转动单元，以方便实现与转动单元固定连接的头部10的倾斜运动，从而实现头部10的点头动作。为了通过三个升降单元实施稳定、可靠的支撑转动单元以及头部10，本实施例特别设计三个升降单元呈三角形布设。

当需要实施头部10升降动作时，仅需同时启动三个升降单元，使其带动转动单元以及头部10进行上升或下降，以实现头部10的升降动作，如图4、图5所示。

当需要实施头部10摇头动作时，既可以使三个升降单元处于初始的不工作状态，也可通过三个升降单元将头部10上升至最高点后，同时启动转动单元使其带动头部10往复转动，以实现头部10的摇头动作。

当需要实施头部10点头动作时，可令转动单元处于初始的不工作状态，特别的，有以下两种方案：方案1，不启动中间升降单元33，仅令左侧升降单元31、右侧升降单元32带动转动单元以及头部10上升，由于三个升降单元均球铰接于转动单元，因此转动单元以及头部10可以灵活的在三个升降单元的带动下向中间升降单元33所处方向倾斜运动，即实现了头部10的点头动作；方案2，通过三个升降单元将头部10上升至较高点（例如最高点）后，令中间升降单元33带动转动单元以及头部10下降，并保持左侧升降单元31、右侧升降单元32不执行升降移动，同样可使转动单元以及头部10在三个升降单元的带动下向中间升降单元33所处方向倾斜运动，即实现了头部10的点头动作，如图7所示。

由于上述结构设计中转动单元与升降单元之间互不干涉，进一步，还可在头部10实施升降动作的同时实施摇头动作。或者，当中间升降单元33与左侧升降单元31、右侧升降单元32的升降速度不一致时，具体来讲，中间升降单元33的上升速度小于左侧升降单元31、右侧升降单元32的上升速度时，还可在头部10实施上升动作的同时实施点头动作；中间升降单元33的下降速度大于左侧升降单元31、右侧升降单元32的下降速度时，还可在头部10实施下降动作的同时实施点头动作。或者，通过转动单元实施摇头动作的同时实施点头动作，当然，为避免头部10运动时与机身20出现磕碰，可先利用三个升降单元将头部10上升至较高点，再同时实施摇头与点头动作。上述几种情况均有效提高了头部10运动的灵活度，增加了头部10运动可选择性。

具体的，为了隐藏左侧升降单元31、右侧升降单元32以及中间升降单元33以便提高机器人的美观度，本实施例中机身20采用设置了第一盒底板的第一盒体，如图1至图3所示，且设计升降单元位于机身20内部并与第一盒底板铰接。本发明中第一盒体的外形结构不作限定，例如梯形盒体、长方形盒体或者圆柱形盒体，本实施例中第一盒体具体设置为圆柱形盒体。

为实现升降单元与第一盒底板的铰接，本实施例中在升降单元上开设有铰接孔，并在第一盒底板上设置了与铰接孔对应的三个固定铰支座40，固定铰支座40的制造以及固定安装均为现有技术，此处不作详述。升降单元可通过销轴、固定铰支座40以及升降单元上的铰接孔实现与第一盒底板的铰接连接。此外，为了提高固定铰支座40以及销轴的使用寿命，同时也为了通过机器人整体结构的稳定性，本实施例中特别设计三个固定铰支座40呈环形阵列分布，即任意两个固定铰支座40之间夹角为120度。

本发明中转动单元可采用不同类别的电机来实现，例如，舵机、步进电机、伺服电机等，而由于舵机具有成本低、结构紧凑、易于安装、控制简单以及适用于转动角度不断变化并可以保持的驱动当中等优点，因此，本实施例中转动单元包括有舵机51，并设计舵机51的输出轴与头部10固定连接，以便于头部10通过输出轴带动实现摇头动作，而为了方便舵机51与三个升降单元球铰接的实现，本实施例中转动单元还包括与舵机51固定连接的支架52，其中，支架52即可以为板状结构或框架结构，也可以为盒体结构，本实施例中具体采用设置了第二盒底板的第二盒体作为支架52，同时设计舵机51位于支架52内部，并通过支架52与升降单元之间的球铰接来实现转动单元与升降单元的球铰接。由于舵机51结构紧凑，为了方便舵机51与支架52之间的装配，本实施例中转动单元还包括螺钉连接在舵机51与支架52之间的连接板53，在装配时，可先将舵机51与连接板53螺钉连接，再将固定有舵机51的连接板53与支架52的第二盒底板螺钉连接。

本发明中升降单元有多种可选择方案，例如，电动推杆、电缸、气动滑台、液压顶杆，具体的，由于电缸易于PLC等控制系统连接，且具有噪音低、节能、维护简单、运行平稳、配置灵活等优点，本实施例中三个升降单元均具体设置为现有的一种电缸，其具有通过电机驱动进行上下直线移动以实现伸缩效果的伸缩杆。为了实现上述的球铰接，可在电缸上的伸缩杆顶部通过螺纹连接、插装连接、焊接以及粘结等方式固定连接有球头61，或者在伸缩杆顶部一体成型加工出球头61，并在第二盒底板的底部固定连接有与球头61形成球铰结构60的球头座62，通过球铰结构60实现转动单元与升降单元的球铰接，相应的，由于升降单元设有三个，设置的球铰结构60也具有三个。

为了使得机器人具有亲切可爱的造型,提高其观赏性，本实施例中机器人头部10为开口朝向机身20的半球形壳体，在头部10外表面一体成型形成有类似眼睛和嘴巴的凸起，为了实现头部10与舵机51之间的固定连接，本实施例在头部10内部一体成型或固定连接有安装部11。

如图3所示，舵机51的输出轴插装于安装部11后，通过紧固件与安装部11螺纹连接并使紧固件穿过安装部11后，将其顶紧输出轴以实现安装部11与输出轴的顶紧连接。由于舵机51位于机器人内部，为了便于安装同时为了提高舵机51与头部10连接的牢固性，本实施例在输出轴的相对两侧均设有紧固件，且还设计在头部10上相对的两侧开设有用于紧固件穿过的安装口12，在将舵机51与头部10稳固连接之后，可设置安装板13螺钉连接于头部10的安装口12处，以实现将安装口12封闭，防止灰尘、杂物通过安装口12进入机器人内部，影响机器人的正常使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种机器人，包括头部、机身，其特征在于，还包括转动单元以及三个升降单元：

所述转动单元固定连接于所述头部，用于驱动所述头部的转动，

所述升降单元转动连接于所述机身并球铰接于所述转动单元，用于驱动所述头部的升降，

其中，三个所述升降单元呈三角形布设。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机身为设有第一盒底板的第一盒体，所述升降单元位于所述机身内部并与所述第一盒底板铰接。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述升降单元设有铰接孔，所述第一盒底板上设有三个固定铰支座，所述升降单元通过销轴、所述固定铰支座以及所述铰接孔与所述第一盒底板铰接。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述三个固定铰支座呈环形阵列分布。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人，其特征在于，所述转动单元包括固定连接的舵机与支架，所述舵机的输出轴固定连接于所述头部，所述支架球铰接于所述升降单元。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述头部为开口朝向所述机身的半球形壳体，所述头部内部形成有安装部，所述输出轴插装于且通过紧固件顶紧连接于所述安装部，所述头部上相对的两侧开设有用于所述紧固件穿过的安装口。

7.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述支架为设有第二盒底板的第二盒体，所述舵机位于支架内部。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述转动单元还包括连接板，所述连接板螺钉连接于所述舵机与所述支架之间。

9.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述升降单元为电缸，所述电缸的伸缩杆顶部固定连接有球头，所述第二盒底板固定连接有与所述球头形成球铰结构的球头座。