CN107186730B - 一种机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人，包括壳体，还包括位于壳体内部的电机、传动机构、传动轴、第一电磁离合组件、第二电磁离合组件以及支座。电机用于驱动传动轴转动，传动机构用于带动头部摇动，其包括第一齿轮组，第一齿轮组包括套装于传动轴的第一主动齿轮、第一输出轴、固定套装于第一输出轴并与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮，第一电磁离合组件用于传动轴与头部的侧端之间的动力接合与断开，第二电磁离合组件用于传动轴与第一主动齿轮之间的动力接合与断开，支座用于支撑相交或交错设置的传动轴、第一输出轴。本发明中机器人实现了利用单个驱动源来实施机器人的点头、摇头动作，其结构稳定可靠、便于操作，有效减少了驱动源数量。

Description

一种机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体来说，涉及机器人点头、摇头动作的结构改进。

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,使其尽可能灵活的模范人类能进行的动作，例如，机器人的点头、摇头动作。

现在市面上机器人的点头、摇头机构都是通过两个串联的电机来实现的，该类机器人具有头部、机身，并利用两个串联的电机，使头部相对于机身做点头和摇头动作,该类机器人存在驱动源较多，头部的灵活度较差等问题，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，以实现利用单个驱动源来实施机器人的点头、摇头动作，其结构稳定可靠、便于操作，有效减少了驱动源数量。

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，包括具有头部与机身的壳体，还包括位于所述壳体内部的电机、传动机构、传动轴、第一电磁离合组件、第二电磁离合组件以及支座：所述电机用于驱动所述传动轴转动；所述传动机构用于带动所述头部摇动，其包括第一齿轮组，所述第一齿轮组包括套装于所述传动轴的第一主动齿轮、第一输出轴、固定套装于所述第一输出轴并与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮；所述第一电磁离合组件用于所述传动轴与所述头部的侧端之间的动力接合与断开，所述第二电磁离合组件用于所述传动轴与所述第一主动齿轮之间的动力接合与断开；所述支座用于支撑相交或交错设置的所述传动轴、第一输出轴。

进一步的，所述第一电磁离合组件包括第一磁粉离合器、第一干式电磁离合器：所述第一磁粉离合器用于所述传动轴与所述第一干式电磁离合器之间的动力接合与断开；所述第一干式电磁离合器用于所述第一磁粉离合器与所述头部的侧端之间的动力接合与断开。

进一步的，所述第一磁粉离合器包括第一电磁铁、第一磁粉、套筒、第一端盖：所述第一电磁铁固定套装于所述传动轴上远离所述电机的一端；所述第一电磁铁与所述套筒之间形成有容置所述第一磁粉的第一空腔；所述第一端盖用于封闭所述第一空腔；所述第一干式电磁离合器用于所述套筒与所述头部的侧端之间的动力接合与断开。

进一步的，所述第一干式电磁离合器包括第一弹性件、第一衔铁件以及第一螺线管：所述第一螺线管卷绕于所述套筒，当所述第一螺线管通电时，用于吸合所述第一衔铁件；所述第一弹性件连接于所述头部的侧端与第一衔铁件之间，用于所述第一衔铁件的复位。

进一步的，所述套筒设有环形凹槽，所述第一螺线管位于所述环形凹槽内；所述套筒与所述第一衔铁件之间设有第一导向结构，用于限制所述套筒与所述第一衔铁件之间的相对转动。

进一步的，当所述传动轴与所述第一输出轴交错设置时，所述传动机构还包括第二齿轮组，所述第二齿轮组包括由所述支座支撑的第二输出轴、固定套装于所述第一输出轴的第二主动齿轮以及固定套装于所述第二输出轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮、第二从动齿轮啮合，所述第二输出轴与所述传动轴共面。

进一步的，所述传动机构还包括设于所述第二输出轴与所述头部的上端之间的第二干式电磁离合器，所述第二干式电磁离合器包括第二弹性件、第二衔铁件以及第二电磁铁：所述第二电磁铁固定安装于所述第二输出轴上，当所述第二电磁铁通电时，所述第二电磁铁吸合所述第二衔铁件；所述第二弹性件连接于所述头部的上端与第二衔铁件之间，用于所述第二衔铁件的复位。

进一步的，所述第二输出轴设有安装孔，所述第二电磁铁位于所述安装孔内；所述第二输出轴与所述第二衔铁件之间设有第二导向结构，用于限制所述第二输出轴与所述第一衔铁件之间的相对转动。

进一步的，所述第二电磁离合组件具体为第二磁粉离合器，其包括第三电磁铁、第二磁粉、第二端盖：所述第三电磁铁固定套装于所述传动轴；所述第一主动齿轮与所述第三电磁铁之间形成有容置所述第二磁粉的第二空腔；所述第二端盖用于封闭所述第二空腔。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：本发明中需要实现机器人的点头动作时，只需利用第一电磁离合组件（起到离合器的作用）将传动轴与头部的侧端之间动力接合，此时，电机驱动传动轴在一定角度内转动的同时将会带动头部实现点头动作，若需要连续点头动作的实现，只需操控电机往复转动即可；在需要实现机器人的摇头动作时，只需利用第二电磁离合组件（起到离合器的作用）将传动轴与第一主动齿轮之间动力接合，此时，电机驱动传动轴在一定角度内转动的同时将会带动第一主动齿轮转动，通过传动机构的动力传递，最终，第一输出轴通过传递来自电机的转矩来带动头部摇动，从而实现机器人的摇头动作，同理，若需要连续摇头动作的实现，只需操控电机往复转动即可。本发明中点头、摇头机构通过单个驱动源（电机）实现，不仅减少了驱动源数量，还提高了机器人点头、摇头时的灵活度，重要的是还便于用户操控，有效提升用户体验，特别适合机器人的推广应用。

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剖视图；

图2是图1中的局部放大图（一）；

图3是图1中的局部放大图（二）；

图4是本发明具体实施例机器人中局部结构的俯视图；

图5是本发明具体实施例机器人中局部结构的侧视图；

图6是本发明其他实施例机器人中局部结构的剖视图；

图7是本发明其他实施例机器人中局部结构的侧视图。

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，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图5所示，本实施例提出了一种机器人，包括有壳体，为了更形象，该壳体具有头部与机身，为了降低用户的操作难度，本实施例采用了单个驱动源来操控机器人的点头、摇头动作，为此，机器人除了壳体，还包括位于壳体内部的电机1、传动机构、传动轴2、第一电磁离合组件、第二电磁离合组件以及支座3。

电机1用于驱动传动轴2转动，可通过与传动轴2固定插装的方式实现。支座3用于支撑传动轴2使其自由地转动，为了减小摩擦可在支座3与传动轴2之间设置轴承。

第一电磁离合组件用于传动轴2与头部的侧端之间的动力接合与断开，起到离合器的作用，当第一电磁离合组件通电时，传动轴2与头部的侧端动力接合，电机1驱动传动轴2转动同时带动头部的侧端转动，进而实现机器人的点头动作。

第一电磁离合组件的结构可参考现有技术中的电磁离合器来实现，本实施例中为了简化现有技术中电磁离合器的结构，特别设计第一电磁离合组件包括第一磁粉离合器4、第一干式电磁离合器5。两种电磁离合的组合使用，有利于离合操作的顺滑性，以及用户体验的改善，其中，第一磁粉离合器4用于传动轴2与第一干式电磁离合器5之间的动力接合与断开，而第一干式电磁离合器5用于第一磁粉离合器4与头部的侧端之间的动力接合与断开。

为了便于实施传动轴2与第一干式电磁离合器5之间的动力接合与断开，本实施例设计第一磁粉离合器4包括第一电磁铁41、第一磁粉42、套筒43、第一端盖44。其中，第一电磁铁41固定套装于传动轴2上远离电机1的一端，因现有技术中电磁铁一般是通过在铁芯外部缠绕螺线管的方式制成，本实施例为了实现第一电磁铁41固定套装于传动轴2上，特别设计第一电磁铁41中的“铁芯”为圆管结构，并将其过盈套装于传动轴2上。进一步，在第一电磁铁41与套筒43之间形成有容置第一磁粉42的第一空腔，为了防止第一磁粉42外露特别设计利用第一端盖44来封闭第一空腔，需要注意的是，第一电磁铁41中的螺线管既可穿过套筒43连接至外部电源，也可穿过第一端盖44连接至外部电源，为了减少第一端盖44的数量，本实施例在第一电磁铁41与套筒43的同一侧均设置了互相抵靠与接触的翻边，利用翻边有效封闭第一空腔的一端，为了加强封闭效果可涂抹密封胶保证第一空腔的一端的密闭，并利用第一端盖44封闭第一空腔的另一端，例如，可采用焊接或粘贴的方式将第一端盖44固定在第一电磁铁41与套筒43上。

为了充分利用第一磁粉离合器4中处于最外面的套筒43，本实施例中进一步设计利用第一干式电磁离合器5来实现套筒43与头部的侧端之间的动力接合与断开，以保证第一磁粉离合器4与头部的侧端之间的动力接合与断开。干式电磁离合器的离合原理可参考现有技术，本实施例中为了简化结构，特别设计第一干式电磁离合器5包括第一弹性件51、第一衔铁件52以及第一螺线管53。为了提高第一螺线管53通电时的磁力，本实施例具体采用铁材料制成套筒43，并将第一螺线管53卷绕并固定于套筒43，使得第一螺线管53与套筒43一起构成“电磁铁”结构，而第一弹性件51连接于头部的侧端与第一衔铁件52之间，例如，通过挂接或焊接实现。

当第一螺线管53通电时，产生的电磁力大于第一弹性件51的弹力，使得第一衔铁件52被吸合至套筒43上，实现了套筒43与头部的侧端之间的动力接合，为了可靠吸合的实现，本实施例还设计第一衔铁件52为具有底面和环形侧壁的圆盒结构，第一衔铁件52的底面用于与第一弹性件51连接，第一衔铁件52被吸合至套筒43上时，其环形侧壁与套筒43插装。当第一螺线管53断电时，第一弹性件51的弹力（弹性恢复力）将会使得第一衔铁件52与套筒43的分离，即第一磁粉离合器4与头部的侧端之间的动力断开，也实现了第一衔铁件52的复位。

为了避免第一衔铁件52被吸合至套筒43上时，与第一螺线管53之间发生碰撞、刮擦等干涉现象，特别在套筒43加工出了具有一定深度的环形凹槽，并将第一螺线管53位于环形凹槽内，即能较好地保护第一螺线管53，还能保证第一螺线管53对套筒43卷绕的实现。

为了使得第一衔铁件52被吸合至套筒43的过程更为顺滑、轻柔，减少噪音的产生，本实施例还在第一衔铁件52与套筒43之间设有第一导向结构，用于限制套筒43与第一衔铁件52之间的相对转动，以避免机器人在点头动作时出现第一衔铁件52与套筒43之间相对摩擦的问题，例如，在套筒43加工有滑槽或滑块，在第一衔铁件52上加工有滑块或滑槽，滑块插装于滑槽内形成第一导向结构。

上述介绍了机器人的点头动作实现的相关实施方式，本实施中为了实现机器人的摇头动作，特别设置了用于头部摇动的传动机构，其包括有第一齿轮组6，具体的，第一齿轮组6包括套装于传动轴2的第一主动齿轮61、第一输出轴62、固定套装于第一输出轴62的第一从动齿轮63。根据齿轮轴的位置分类，齿轮啮合有相交轴啮合、交错轴啮合、平行轴啮合等，本实施例设计传动轴2与第一输出轴62交错设置，使得第一主动齿轮61、第一从动齿轮63之间啮合的方式为交错轴式啮合，并采用空心蜗杆作为第一主动齿轮61，蜗轮作为第一从动齿轮63，如图4所示。此外，设计传动轴2与第一主动齿轮61之间通过第二电磁离合组件来实现动力接合与断开，支座3除了支撑传动轴2外，还支撑第一输出轴62以便于其在壳体内转动。当第二电磁离合组件通电时，传动轴2与第一主动齿轮61的动力接合，电机1驱动传动轴2转动，通过传动机构的动力传递，最终，第一输出轴62通过传递来自电机1的转矩来带动头部摇动，进而实现机器人的摇头动作，例如，可将第一输出轴62与头部的上端固定插装或焊接或螺钉连接来实现。

但是由于传动轴2与第一输出轴62交错设置，因而不在一个平面内，当传动轴2位于头部的中心平面上时，第一输出轴62则不在头部的中心平面上，导致点头、摇头动作不够拟人化，为了使得机器人的点头、摇头动作更加拟人化，更加生动形象，本实施例传动机构还包括第二齿轮组7，第二齿轮组7包括由支座3支撑的第二输出轴71、固定套装于第一输出轴62的第二主动齿轮72以及固定套装于第二输出轴71上的第二从动齿轮73，第二主动齿轮72、第二从动齿轮73啮合，并优选常用的平行轴式啮合，还特别设计第二输出轴71与传动轴2位于纵向的同一平面内，如图4、图5所示。

鉴于第二齿轮组7的设计，本实施例可将第二输出轴71与头部上端的中间部位固定插装或焊接或螺钉连接来实现，不过，为了使得第二输出轴71与头部之间连接的更加灵活、可控，本实施例传动机构还包括设于第二输出轴71与头部的上端之间的第二干式电磁离合器8，其包括第二弹性件81、第二衔铁件82以及第二电磁铁83。第二电磁铁83固定安装于第二输出轴71上，例如，焊接固定，或者如本实施例在第二输出轴71上加工有容置第二电磁铁83的安装孔，为了使得第二电磁铁83可靠、牢固地位于安装孔内，可在安装孔的开口处设置固定第二电磁铁83位置、防止其脱离安装孔的挡块。此外，第二衔铁件82的结构还可依据第一衔铁件52来设计。当第二电磁铁83通电时，第二电磁铁83吸合第二衔铁件82，而第二弹性件81连接于头部的上端与第二衔铁件82之间，因此可以实现第二输出轴71与头部之间的动力接合，第二输出轴71通过传递来自电机1的转矩便可带动头部摇动，当第二电磁铁83断电时，第二弹性件81的弹力将会使得第二衔铁件82与第二输出轴71分离，即第二输出轴71与头部之间的动力断开，也就实现了第二衔铁件82的复位。

为了使得第二衔铁件82被吸合至第二输出轴71的过程更为顺滑、轻柔，减少噪音的产生，本实施例还可在第二衔铁件82与第二输出轴71之间设有第二导向结构，用于第二衔铁件82与第二输出轴71之间的相对转动，以避免机器人在摇头动作时出现第二衔铁件82与第二输出轴71之间相对摩擦的问题，可参照本实施例中第一导向结构的实施方式来设计。

由于第一螺线管53通电时，第一衔铁件52带动第一弹性件51移动，第一螺线管53断电时，第一弹性件51带动第一衔铁件52移动，为了提高第一衔铁件52、第一弹性件51移动准确性，本实施例在头部加工有导向用的第一导向槽，当第一螺线管53断电时，第一衔铁件52、第一弹性件51均位于第一导向槽内，使得在第一螺线管53通电时，第一衔铁件52沿着第一导向槽的深度方向带动第一弹性件51移动，以便更准确的吸合至套筒43上。同理，本实施例在头部也设有导向用的第二导向槽，当第二电磁铁83断电时，第二衔铁件82、第二弹性件81位于第二导向槽内。

为了便于实施传动轴2与第一主动齿轮61之间的动力接合与断开，本实施例设计第二电磁离合组件为第二磁粉离合器9，其包括第三电磁铁91、第二磁粉92、第二端盖93。其中，第三电磁铁91固定套装于传动轴2，并随传动轴2转动，特别的，第一主动齿轮61与第三电磁铁91之间形成有容置第二磁粉92的第二空腔。第二端盖93用于封闭第二空腔。为了减少第二端盖93的数量，本实施例设计第三电磁铁91与第一主动齿轮61的同一侧相互抵靠，达到封闭第二空腔的一端目的，并利用第二端盖93封闭第二空腔的另一端，可参考上述第一磁粉离合器4中的结构，并优选在安装第二端盖93后再利用套装于传动轴2的其他零件（例如套管）顶紧。

由于弹簧具有易变形、弹性大、刚度强等优点，本实施例采用弹簧作为第一弹性件51、第二弹性件81。由于支座3既需要支撑传动轴2，还需要支撑第一输出轴62、第二输出轴71，考虑其结构的特点，可采用金属材料铸造成型，或采用硬质塑料注塑成型，其结构形状并不唯一只需满足其功能要求即可，当然，为了减小磨损，本实施例在支座3与传动轴2、第一输出轴62、第二输出轴71之间均设置有轴承。并设计支座3横向支撑传动轴2，纵向支撑第一输出轴62、第二输出轴71，为了防止第一输出轴62、第二输出轴71从支座3上脱落，可在第一输出轴62、第二输出轴71上加工出抵接支座3的轴肩。此外，本实施例中第一衔铁件52、第二衔铁件82均可采用现有的软磁性材料制成。

如图6、7所示，在本发明的其他实施例中，还可设计传动轴、第一输出轴相交设置，此方案下，第一主动齿轮、第一从动齿轮之间为相交轴式啮合，可优选锥齿轮作为第一主动齿轮、第一从动齿轮，由于传动轴与第一输出轴相交设置，因而在一个平面内，当传动轴位于头部的中心平面上时，第一输出轴也在头部的纵向中心平面上，因而可保证机器人的点头、摇头动作的拟人化。

虽然本发明的方面已参考上述实施例加以特别示出和说明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所公开的精神和范围的前提下可通过对所公开的技术方案进行修改来预期各种其他的实施例。此类实施例应当被理解为落在如基于权利要求书和其任何等同物确定的本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种机器人，包括具有头部与机身的壳体，其特征在于，还包括位于所述壳体内部的电机、传动机构、传动轴、第一电磁离合组件、第二电磁离合组件以及支座：

所述电机用于驱动所述传动轴转动;

所述传动机构用于带动所述头部摇动，其包括第一齿轮组，所述第一齿轮组包括套装于所述传动轴的第一主动齿轮、第一输出轴、固定套装于所述第一输出轴并与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮;

所述第一电磁离合组件用于所述传动轴与所述头部的侧端之间的动力接合与断开，所述第二电磁离合组件用于所述传动轴与所述第一主动齿轮之间的动力接合与断开;

所述支座用于支撑相交或交错设置的所述传动轴、第一输出轴。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一电磁离合组件包括第一磁粉离合器、第一干式电磁离合器：

所述第一磁粉离合器用于所述传动轴与所述第一干式电磁离合器之间的动力接合与断开;

所述第一干式电磁离合器用于所述第一磁粉离合器与所述头部的侧端之间的动力接合与断开。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述第一磁粉离合器包括第一电磁铁、第一磁粉、套筒、第一端盖：

所述第一电磁铁固定套装于所述传动轴上远离所述电机的一端;

所述第一电磁铁与所述套筒之间形成有容置所述第一磁粉的第一空腔;

所述第一端盖用于封闭所述第一空腔;

所述第一干式电磁离合器用于所述套筒与所述头部的侧端之间的动力接合与断开。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述第一干式电磁离合器包括第一弹性件、第一衔铁件以及第一螺线管：

所述第一螺线管卷绕于所述套筒，当所述第一螺线管通电时，用于吸合所述第一衔铁件;

所述第一弹性件连接于所述头部的侧端与第一衔铁件之间，用于所述第一衔铁件的复位。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，

所述套筒设有环形凹槽，所述第一螺线管位于所述环形凹槽内;

所述套筒与所述第一衔铁件之间设有第一导向结构，用于限制所述套筒与所述第一衔铁件之间的相对转动。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

当所述传动轴与所述第一输出轴交错设置时，所述传动机构还包括第二齿轮组，所述第二齿轮组包括由所述支座支撑的第二输出轴、固定套装于所述第一输出轴的第二主动齿轮以及固定套装于所述第二输出轴上的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮、第二从动齿轮啮合，所述第二输出轴与所述传动轴共面。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述传动机构还包括设于所述第二输出轴与所述头部的上端之间的第二干式电磁离合器，所述第二干式电磁离合器包括第二弹性件、第二衔铁件以及第二电磁铁：

所述第二电磁铁固定安装于所述第二输出轴上，当所述第二电磁铁通电时，所述第二电磁铁吸合所述第二衔铁件;

所述第二弹性件连接于所述头部的上端与第二衔铁件之间，用于所述第二衔铁件的复位。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，

所述第二输出轴设有安装孔，所述第二电磁铁位于所述安装孔内;

所述第二输出轴与所述第二衔铁件之间设有第二导向结构，用于限制所述第二输出轴与所述第二衔铁件之间的相对转动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的机器人，其特征在于，所述第二电磁离合组件具体为第二磁粉离合器，其包括第三电磁铁、第二磁粉、第二端盖：

所述第三电磁铁固定套装于所述传动轴;

所述第一主动齿轮与所述第三电磁铁之间形成有容置所述第二磁粉的第二空腔;

所述第二端盖用于封闭所述第二空腔。