CN106741404A - 身体结构及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种身体结构及具有其的机器人，其中，身体结构包括：躯体结构；头部结构，头部结构可枢转地设置在躯体结构上，头部结构至少具有在躯体结构上枢转的第一位置和第二位置，第一位置与第二位置为不同位置；第一锁止部，第一锁止部设置在头部结构上；第二锁止部，第二锁止部设置在躯体结构上，第一锁止部与第二锁止部具有将头部结构限定在第一位置时的锁紧状态，以及第一锁止部与第二锁止部还具有使头部结构在第一位置时相对于躯体结构可枢转的打开状态。本发明解决了现有技术中的机器人的使用安全性和使用可靠性差的问题。

Description

身体结构及具有其的机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种身体结构及具有其的机器人。

背景技术

现有的平衡车机器人具有能够载人的骑行模式，当使用者不需要骑行平衡车机器人时，平衡车机器人还能够切换至机器人模式，从而对使用者进行智能服务，平衡车机器人在骑行模式和机器人模式之间切换的过程中，平衡车机器人的头部结构会相对于躯体结构旋转。

但是，现有的平衡车机器人处于骑行模式时无法有效地对头部结构和躯体结构进行锁止限位，从而使机器人存在一定的使用安全隐患，降低了机器人的使用可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种身体结构及具有其的机器人，以解决现有技术中的机器人的使用安全性和使用可靠性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种身体结构，包括：躯体结构；头部结构，头部结构可枢转地设置在躯体结构上，头部结构至少具有在躯体结构上枢转的第一位置和第二位置，第一位置与第二位置为不同位置；第一锁止部，第一锁止部设置在头部结构上；第二锁止部，第二锁止部设置在躯体结构上，第一锁止部与第二锁止部具有将头部结构限定在第一位置时的锁紧状态，以及第一锁止部与第二锁止部还具有使头部结构在第一位置时相对于躯体结构可枢转的打开状态。

进一步地，头部结构包括沿远离躯体结构的方向顺次连接的转子、第一连接件、第二连接件和U型架，其中，第一锁止部选择性地设置在转子或第一连接件上，第二锁止部可枢转地设置在躯体结构上。

进一步地，第一锁止部上设置有卡槽，第二锁止部上设置有与卡槽配合的卡块；或第一锁止部上设置有卡块，第二锁止部上设置有与卡块配合的卡槽。

进一步地，第二锁止部与躯体结构之间形成安装间隙，身体结构还包括限位弹片，限位弹片设置在安装间隙处。

进一步地，限位弹片呈几字型。

进一步地，身体结构还包括弹性缓冲件，弹性缓冲件设置在第二连接件和第一连接件的连接处。

进一步地，弹性缓冲件的朝向第二连接件的表面呈凹凸结构状，和/或弹性缓冲件的朝向第一连接件的表面呈凹凸结构状。

进一步地，头部结构还包括俯仰部，俯仰部可枢转地设置在U型架上。

进一步地，躯体结构包括定子外壳，转子可旋转地设置在定子外壳内，定子外壳的至少一部分构成了电机的定子，转子的至少一部分构成了电机的转子。

进一步地，第二锁止部设置在定子外壳上。

进一步地，躯体结构还包括支撑梁和支撑梁支座，支撑梁的第一端与定子外壳可拆卸地插接，支撑梁的第二端与支撑梁支座连接。

进一步地，身体结构还包括磁性元件和与磁性元件配合使用的霍尔元件，其中，磁性元件设置在第二锁止部上，霍尔元件为两个，两个霍尔元件均设置在躯体结构的与第二锁止部相对的位置处，当第二锁止部处于锁紧状态时，第二锁止部与一个霍尔元件对应，当第二锁止部处于打开状态时，第二锁止部与另一个霍尔元件对应。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括身体结构和行走结构，身体结构可枢转地设置在行走结构上，身体结构为上述的身体结构。

应用本发明的技术方案，通过在头部结构上设置第一锁止部，并在躯体结构上设置第二锁止部，第一锁止部与第二锁止部具有将头部结构限定在第一位置时的锁紧状态，以及具有使头部结构在第一位置时相对于躯体结构可枢转的打开状态。这样，通过第一锁止部和第二锁止部的配合作用，当机器人在骑行模式工作时，躯体结构与头部结构被整体限位，避免了头部结构相对于躯体结构发生旋转，只有当将第一锁止部与第二锁止部切换至打开状态后，机器人的头部结构才能发生旋转，因此保证了使用者骑行机器人时的安全性，提高了机器人自身的使用可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的机器人的局部结构示意图；

图2示出了图1中的机器人的剖视示意图；

图3示出了图1中的机器人的第一锁止部和第二锁止部处于锁紧状态时的状态示意图；

图4示出了图1中的机器人的第一锁止部和第二锁止部处于打开状态时的状态示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、躯体结构；11、安装间隙；12、定子外壳；13、支撑梁；14、支撑梁支座；20、头部结构；21、转子；22、第一连接件；23、第二连接件；24、U型架；25、俯仰部；30、第一锁止部；40、第二锁止部；50、限位弹片；60、弹性缓冲件；70、磁性元件；80、霍尔元件。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了解决现有技术中的机器人的使用安全性和使用可靠性差的问题，本发明提供了一种身体结构及具有其的机器人，其中，机器人包括身体结构和行走结构，身体结构可枢转地设置在行走结构上，身体结构为下述的身体结构。

需要说明的是，本发明的机器人具有未站立使用者时，处于自控状态或被控状态的机器人模式，和机器人作为代步工具以使使用者站立在机器人的行走结构上的骑行模式，处于骑行模式的机器人作为平衡车使用。

如图1至图4所示，身体结构包括躯体结构10、头部结构20、第一锁止部30和第二锁止部40，头部结构20可枢转地设置在躯体结构10上，头部结构20至少具有在躯体结构10上枢转的第一位置和第二位置，第一位置与第二位置为不同位置，第一锁止部30设置在头部结构20上，第二锁止部40设置在躯体结构10上，第一锁止部30与第二锁止部40具有将头部结构20限定在第一位置时的锁紧状态，以及第一锁止部30与第二锁止部40还具有使头部结构20在第一位置时相对于躯体结构10可枢转的打开状态。

通过在头部结构20上设置第一锁止部30，并在躯体结构10上设置第二锁止部40，第一锁止部30与第二锁止部40具有将头部结构20限定在第一位置时的锁紧状态，以及第一锁止部30与第二锁止部40具有使头部结构20相对于躯体结构10可枢转的打开状态。这样，通过第一锁止部30和第二锁止部40的配合作用，当机器人在骑行模式工作时，躯体结构10与头部结构20被整体限位，避免了头部结构20相对于躯体结构10发生旋转，只有当将第一锁止部30与第二锁止部40切换至打开状态后，机器人的头部结构20才能发生旋转，因此保证了使用者骑行机器人时的安全性，提高了机器人自身的使用可靠性。

如图1和图2所示，头部结构20包括沿远离躯体结构10的方向顺次连接的转子21、第一连接件22和第二连接件23和U型架24，其中，第一锁止部30选择性地设置在转子21或第一连接件22上，第二锁止部40可枢转地设置在躯体结构10上。这样，设计人员可以根据使用者的使用习惯，将第一锁止部30设置在转子21或第一连接件22上，转子21和第一连接件22之间止转连接，因此，当第二锁止部40与第一锁止部30配合情况下，均能够将头部结构20锁紧在第一位置，方便使用者对机器人进行骑行。

需要说明的是，转子21与第一连接件22可拆卸地连接，且转子21与第一连接件22周向止转，第一连接件22和第二连接件23可拆卸地连接，且第一连接件22和第二连接件23周向止转，第一连接件22呈筒状，第二连接件23的一部分设置在呈筒状的第一连接件22的安装腔内，第二连接件23的另一部分由安装腔向外伸出并与U型架24可拆卸地连接，当转子21转动时，转子21会带动第一连接件22、第二连接件23和U型架24一同转动，从而使头部结构20相对于躯体结构10转动，以适应机器人在机器人模式与骑行模式之间的转换。

可选地，第一锁止部30上设置有卡槽，第二锁止部40上设置有与卡槽配合的卡块；或第一锁止部30上设置有卡块，第二锁止部40上设置有与卡块配合的卡槽。

在本发明图3和图4示出的可选实施例中，第一锁止部30上设置有卡槽，第二锁止部40上设置有与卡槽配合的卡块，这样，当使用者需要骑行机器人时，将机器人切换至骑行模式后，旋扭第二锁止部40，使第二锁止部40的卡块卡入到第一锁止部30的卡槽内，因此第二锁止部40的卡块的与卡槽配合的表面作为止挡第一锁止部30的止挡端面，从而有效地限制了转子21发生旋转，保证了头部结构20稳定地处于第一位置，进而使机器人处于骑行模式，方便使用者骑行，同时可靠地保证了使用者的安全，避免了使用者在骑行机器人的过程中，头部结构20突然旋转而碰撞使用者，造成使用者失去平衡而跌落机器人的危险状况发生。

当然，在本发明的一个未图示的可选实施例中，第一锁止部30上设置有卡块，第二锁止部40上设置有与卡块配合的卡槽，这种结构设置同样能够有效地限制了转子21发生旋转，保证头部结构20稳定地处于第一位置，使机器人稳定地处于骑行模式。

需要说明的是，使用者能够根据使用需要手动旋钮第二锁止部40相对于躯体结构10发生旋转。

当然，在本发明的一个未图示的可选实施例中，机器人还包括驱动系统，驱动系统与第二锁止部40驱动连接，这样便能够实现对第二锁止部40的旋转进行自动控制，进一步提高了机器人的自动化程度，提高了机器人的使用便捷性。

如图3和图4所示，第二锁止部40与躯体结构10之间形成安装间隙11，身体结构还包括限位弹片50，限位弹片50设置在安装间隙11处。限位弹片50能够对第二锁止部40提供弹性支撑力的作用，稳定地将第二锁止部40限位在与第一锁止部30接触时的状态，或将第二锁止部40限位在与第一锁止部30分离时的状态，只有当第二锁止部40受到的拉力大于预设拉力值时，第二锁止部40才能压迫限位弹片50发生形变而克服限位弹片50的弹性支撑力与第一锁止部30分离，使第一锁止部30和第二锁止部40处于打开状态；同样地，只有当第二锁止部40受到的推力大于预设推力值时，第二锁止部40才能压迫限位弹片50发生形变而克服限位弹片50的弹性支撑力由与第一锁止部30的分离状态运动到与第一锁止部30接触状态以使第一锁止部30和第二锁止部40处于锁紧状态。

可选地，限位弹片50呈几字型。这样，呈几字型的限位弹片50的凸起部作为限位弹片50的形变段，为第二锁止部40提供了弹性支撑力，且当第二锁止部40位于凸起部的一侧时，第二锁止部40与第一锁止部30接触，当第二锁止部40位于凸起部的另一侧时，第二锁止部40与第一锁止部30分离。

如图2所示，身体结构还包括弹性缓冲件60，弹性缓冲件60设置在第二连接件23和第一连接件22的连接处。由于第二连接件23和第一连接件22的连接处设置有弹性缓冲件60，当头部结构在受到外部载荷的情况下会带动第二连接件23与第一连接件22发生碰撞，弹性缓冲件60起到了使第二连接件23和第一连接件22柔性连接的作用，能够有效地吸收第二连接件23和第一连接件22之间的冲击能量，弹性缓冲件60的变形能够增长第二连接件23和第一连接件22之间的磕碰接触时间，减小了第二连接件23和第一连接件22的接触冲量，避免了第二连接件23和第一连接件22发生磕碰损坏，也避免了机器人长时间使用后，第二连接件23和第一连接件22之间因摩擦碰撞而导致头部结构和躯体结构之间发生连接松动的现象发生。

可选地，弹性缓冲件60为橡胶、硅胶、泡沫或海绵体中的一种。

优选地，弹性缓冲件60为经过硫化的橡胶。

如图2所示，弹性缓冲件60的朝向第二连接件23的表面呈凹凸结构状，和/或弹性缓冲件60的朝向第一连接件22的表面呈凹凸结构状。

由于弹性缓冲件60的朝向第二连接件23的表面呈凹凸结构状，这样进一步增加了弹性缓冲件60与第二连接件23的接触表面积，提高了对第二连接件23的运动的缓冲效果。

同样地，由于弹性缓冲件60的朝向第一连接件22的表面呈凹凸结构状，能够进一步增加弹性缓冲件60与第一连接件22之间的接触表面积，提高了对第二连接件23和第一连接件22之间运动的缓冲作用。

如图1和图2所示，头部结构20还包括俯仰部25，俯仰部25可枢转地设置在U型架24上。具体地，俯仰部25通过俯仰转轴与U型架24连接。可选地，俯仰部25设置有摄像装置，通过俯仰部25相对于U型架24的旋转俯仰，便能够使摄像装置获取空间内更大范围内的图像信息。

如图3和图4所示，躯体结构10包括定子外壳12，转子21可旋转地设置在定子外壳12内，定子外壳12的至少一部分构成了电机的定子，转子21的至少一部分构成了电机的转子。这样不仅保证了头部结构20相对于躯体结构10进行旋转运动的可靠性，而且合理地对电机结构进行了改进，避免设置过多的连接结构而占用更大的空间，从而实现了机器人的结构紧凑性。

如图3和图4所述，第二锁止部40设置在定子外壳12上。这样，提高了第二锁止部40与躯体结构10之间的连接稳定性。需要说明的是，第二锁止部40包括连接杆和连接销钉，连接杆的一端具有第一装配孔，定子外壳12上设置有与第一装配孔配合的第二装配孔，连接销钉穿设在第一装配孔和第二装配孔处以实现连接杆与定子外壳12的转动连接。

如图1和图2所示，躯体结构10还包括支撑梁13和支撑梁支座14，支撑梁13的第一端与定子外壳12可拆卸地插接，支撑梁13的第二端与支撑梁支座14连接。支撑梁支座14起到了对支撑梁13的支撑作用和对支撑梁13的结构加强作用，而且支撑梁支座14与支撑梁13可拆卸地连接，便于对支撑梁支座14或支撑梁13进行维修或更换，降低了机器人的维修成本，提高了机器人的市场竞争力。

需要说明的是，如图3和图4所示，身体结构还包括磁性元件70和与磁性元件70配合使用的霍尔元件80，磁性元件70设置在第二锁止部40上，霍尔元件80为两个，两个霍尔元件80均设置在定子外壳12的与第二锁止部40相对的位置处，且当第二锁止部40处于锁紧状态时，第二锁止部40与一个霍尔元件80对应，当第二锁止部40处于打开状态时，第二锁止部40与另一个霍尔元件80对应；其中两个霍尔元件80均与机器人的主控板电连接。这样，霍尔元件80能够感知第二锁止部40的位置，从而实现机器人对第二锁止部40的位置进行自动检测。

需要说明的是，如图1和图2所示，躯体结构10通过支撑梁支座14与行走结构可枢转的连接，当机器人处于骑行模式时，躯体结构10能够作为腿控杆使用，具体地，使用者站立在行走结构上，使用者通过控制腿部施加给躯体结构10的大小而控制机器人实现转向功能，此时的机器人作为具有代步功能的平衡车使用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种身体结构，其特征在于，包括：

躯体结构(10)；

头部结构(20)，所述头部结构(20)可枢转地设置在所述躯体结构(10)上，所述头部结构(20)至少具有在所述躯体结构(10)上枢转的第一位置和第二位置，所述第一位置与所述第二位置为不同位置；

第一锁止部(30)，所述第一锁止部(30)设置在所述头部结构(20)上；

第二锁止部(40)，所述第二锁止部(40)设置在所述躯体结构(10)上，所述第一锁止部(30)与所述第二锁止部(40)具有将所述头部结构(20)限定在所述第一位置时的锁紧状态，以及所述第一锁止部(30)与所述第二锁止部(40)还具有使所述头部结构(20)在所述第一位置时相对于所述躯体结构(10)可枢转的打开状态。

2.根据权利要求1所述的身体结构，其特征在于，所述头部结构(20)包括沿远离所述躯体结构(10)的方向顺次连接的转子(21)、第一连接件(22)、第二连接件(23)和U型架(24)，其中，所述第一锁止部(30)选择性地设置在所述转子(21)或所述第一连接件(22)上，所述第二锁止部(40)可枢转地设置在所述躯体结构(10)上。

3.根据权利要求2所述的身体结构，其特征在于，

所述第一锁止部(30)上设置有卡槽，所述第二锁止部(40)上设置有与所述卡槽配合的卡块；或

所述第一锁止部(30)上设置有卡块，所述第二锁止部(40)上设置有与所述卡块配合的卡槽。

4.根据权利要求2所述的身体结构，其特征在于，所述第二锁止部(40)与所述躯体结构(10)之间形成安装间隙(11)，所述身体结构还包括限位弹片(50)，所述限位弹片(50)设置在所述安装间隙(11)处。

5.根据权利要求4所述的身体结构，其特征在于，所述限位弹片(50)呈几字型。

6.根据权利要求2所述的身体结构，其特征在于，所述身体结构还包括弹性缓冲件(60)，所述弹性缓冲件(60)设置在所述第二连接件(23)和所述第一连接件(22)的连接处。

7.根据权利要求6所述的身体结构，其特征在于，

所述弹性缓冲件(60)的朝向所述第二连接件(23)的表面呈凹凸结构状，和/或

所述弹性缓冲件(60)的朝向所述第一连接件(22)的表面呈凹凸结构状。

8.根据权利要求2所述的身体结构，其特征在于，所述头部结构(20)还包括俯仰部(25)，所述俯仰部(25)可枢转地设置在所述U型架(24)上。

9.根据权利要求2所述的身体结构，其特征在于，所述躯体结构(10)包括定子外壳(12)，所述转子(21)可旋转地设置在所述定子外壳(12)内，所述定子外壳(12)的至少一部分构成了电机的定子，所述转子(21)的至少一部分构成了所述电机的转子。

10.根据权利要求9所述的身体结构，其特征在于，所述第二锁止部(40)设置在所述定子外壳(12)上。

11.根据权利要求9所述的身体结构，其特征在于，所述躯体结构(10)还包括支撑梁(13)和支撑梁支座(14)，所述支撑梁(13)的第一端与所述定子外壳(12)可拆卸地插接，所述支撑梁(13)的第二端与所述支撑梁支座(14)连接。

12.根据权利要求1所述的身体结构，其特征在于，所述身体结构还包括磁性元件(70)和与所述磁性元件(70)配合使用的霍尔元件(80)，其中，所述磁性元件(70)设置在所述第二锁止部(40)上，所述霍尔元件(80)为两个，两个所述霍尔元件(80)均设置在所述躯体结构(10)的与所述第二锁止部(40)相对的位置处，当第二锁止部(40)处于所述锁紧状态时，所述第二锁止部(40)与一个所述霍尔元件(80)对应，当所述第二锁止部(40)处于所述打开状态时，所述第二锁止部(40)与另一个所述霍尔元件(80)对应。

13.一种机器人，其特征在于，包括身体结构和行走结构，所述身体结构可枢转地设置在所述行走结构上，所述身体结构为权利要求1至12中任一项所述的身体结构。