CN108943017B - 机器人头部转动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人头部转动结构，包括具有第一转轴的第一舵机、具有第二转轴且与第一舵机相连的第二舵机、与第一转轴固定连接的固定支架、与第二转轴固定连接的活动支架、以及与活动支架固定连接的头部主体；第一转轴的轴线与第二转轴的轴线呈预定角度错开，固定支架设有两个支撑座，两个支撑座相对间隔设置，支撑座开设有与第一转轴相配合的安装槽，第一转轴的端部插设于安装槽内且与支撑座固定连接。通过选择性控制第一转轴或第二转轴中的其中一个的工作不但可实现头部主体具有低头及仰头功能，还可实现头部左右摆动的功能，增强机器人的表现力及灵活度。

Description

机器人头部转动结构

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及机器人头部转动结构。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。服务机器人的任务可以是教育、娱乐，也可以是协助或取代人类工作，例如银行、机场或医院等公共场所的指引带领服务、餐饮场所或家庭的拿取物品服务、或是消防工作。现有的机器人的头部活动比较单一，大多仅限在机器人左前方或右前方的方向上转动。无法实现多维角度的头部转动，因此限制了机器人的灵活度及表现力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人头部转动结构，该机器人头部转动结构能提高机器人的灵活度及表现力，具备更强的类人效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

机器人头部转动结构，包括具有第一转轴的第一舵机、具有第二转轴且与所述第一舵机相连的第二舵机、与所述第一转轴固定连接的固定支架、与所述第二转轴固定连接的活动支架、以及与所述活动支架固定连接的头部主体；所述第一转轴的轴线与所述第二转轴的轴线呈预定角度错开，所述固定支架设有两个支撑座，两个所述支撑座相对间隔设置，所述支撑座开设有与所述第一转轴相配合的安装槽，所述第一转轴的端部插设于所述安装槽内且与所述支撑座固定连接。

进一步地，所述固定支架开设有与所述第一舵机相配合的转动让位槽。

进一步地，所述第一舵机包括与所述第一转轴转动连接的第一安装座、设于所述第一安装座的第一电机、设于所述第一电机的输出轴的第一主动齿轮、设于所述第一转轴的第一从动齿轮、以及设于所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮之间的第一传动齿轮组件。

进一步地，所述第二舵机包括与所述第二转轴转动连接的第二安装座、设于所述第二安装座的第二电机、设于所述第二电机的输出轴的第二主动齿轮、设于所述第二转轴的第二从动齿轮、以及设于所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮之间的第二传动齿轮组件；所述第二安装座与所述第一安装座固定连接。

进一步地，所述活动支架包括与所述第二转轴的一端相连的第一连接架、以及与所述第二转轴的另一端相连的第二连接架；所述第一连接架与所述第二连接架可拆卸连接。

进一步地，所述头部主体包括与所述第一连接架相连的前部壳体、与所述第二连接架相连的背部壳体、以及设于所述前部壳体与所述背部壳体之间的顶部壳体；所述顶部壳体与所述前部壳体可拆卸连接，所述顶部壳体与所述背部壳体可拆卸连接。

进一步地，所述顶部壳体开设有安装孔，所述安装孔内设有图像采集模块。

进一步地，所述前部壳体与所述第一连接架螺钉连接，所述第二连接架与所述背部壳体螺钉连接。

进一步地，所述顶部壳体与所述前部壳体卡接，所述顶部壳体与所述背部壳体卡接。

进一步地，所述第一舵机与所述第二舵机之间设有若干连接板，所述连接板包括与所述第一安装座相连的第一连接部、以及与所述第二安装座相连的第二连接部。

本发明的有益效果：当第一舵机工作时，使得第一舵机的主体部分相对于第一转轴转动，与第一舵机相连的第二舵机随着第一舵机的转动而转动，进而实现带动头部主体做低头及仰头的运动；第二舵机上的第二转轴带动与第二转轴固定连接的活动支架转动，进而使得与活动支架固定连接的机器人的头部主体在平行于机器人脸部正前方的平面上做左右歪头摆动运动；通过分别控制第一转轴或第二转轴转动可实现头部主体低头及仰头或者左右歪头摆动，从而增强机器人的表现力及灵活度，提高机器人的类人效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中机器人头部转动结构的分解图；

图2为本发明的实施例中第一舵机与第二舵机的第一视角的结构示意图；

图3为本发明的实施例中第一舵机与第二舵机的第二视角的结构示意图；

图4为本发明的实施例中第一舵机与第二舵机的内部结构示意图；

图中：

1、第一舵机；11、第一转轴；110、第一支撑部；12、第一安装座；13、第一电机；14、第一传动齿轮组件；15、第一主动齿轮；16、第一从动齿轮；2、第二舵机；21、第二转轴；210、第二支撑部；22、第二安装座；23、第二电机；24、第二传动齿轮组件；25、第二主动齿轮；26、第二从动齿轮；3、固定支架；31、支撑座；311、安装槽；32、转动让位槽；4、活动支架；41、第一连接架；42、第二连接架；5、头部主体；51、前部壳体；52、背部壳体；53、顶部壳体；531、安装孔；6、连接板；61、第一连接部；62、第二连接部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-图4所示，本发明实施例提出了一种机器人头部转动结构，包括具有第一转轴11的第一舵机1、具有第二转轴21且与第一舵机1相连的第二舵机2、与第一转轴11固定连接的固定支架3、与第二转轴21固定连接的活动支架4、以及与活动支架4固定连接的头部主体5；第一转轴11的轴线与第二转轴21的轴线呈预定角度错开。第一舵机1还设有与第一转轴11相对设置并且位于同一轴线的第一支撑部110，第二舵机2还设有与第二转轴21相对设置并且位于同一轴线的第一支撑部210。固定支架3设有两个支撑座31，两个支撑座31相对间隔设置，每一支撑座31开设有与第一转轴11及第一支撑部110相配合的安装槽311，第一转轴11及第一支撑部110的端部插设于安装槽311内且与支撑座31固定连接。

在本发明的实施例中，固定支架3为与机器人主体连接的固定部件，第一舵机1的第一转轴11及第一支撑部110与固定支架3固定连接，当第一舵机1工作时，由于第一转轴11及第一支撑部110与固定支架3固定连接，使得第一舵机1的主体部分相对于第一转轴11在垂直于机器人脸部正前方的平面上转动，与第一舵机1相连的第二舵机2整体随着第一舵轴11的转动方向而运动，进而实现第一舵机1驱动头部主体5及其内部元件沿第一转轴11的转动方向做低头及仰头运动。第二舵机2上的第二转轴21带动与第二转轴21固定连接的活动支架4转动，进而使得与活动支架4固定连接的机器人的头部主体5在平行于机器人脸部正前方的平面上做左右歪头运动。通过控制第一舵机1或第二舵机2转动可实现头部主体5低头及仰头运动，或者左右歪头运动。第一舵机1及第二舵机2实现头部主体5低头及仰头或者实现左右歪头的过程也可为下述方式：第二舵机2转动而带动与第二舵机2相连的其他元件一同运动，从而驱动头部主体5做左右歪头的转动；第一舵机1转动而带动与第一舵机1相连的其他元件一同运动，从而带动头部主体5做点头及仰头运动，其与上述区别仅为第一舵机1及第二舵机2之间的安装方式不同，通过机器人主控器发出的电信号选择性控制第一舵机1或第二舵机2中的其中一个舵机工作即可实现头部主体5低头及仰头运动，或者左右歪头或摆头的运动，所述主控器发出的电信号可以伴随机器人语音指令一同发出，也可以伴随机器人舞蹈指令一同发出，即由机器人根据实际场景及交互指令自行判断并发出。

进一步地，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，第一转轴11的轴线与第二转轴21的轴线相互垂直，通过选择性控制第一舵机1或第二舵机2中的其中一个舵机工作可实现头部主体5低头及仰头运动，或者左右歪头或摆头的运动，且左右歪头或摆头的运动平面与点头及仰头的运动平面相互垂直。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，固定支架3开设有与第一舵机1相配合的转动让位槽32。具体地，在固定支架3开设有与第一舵机1相配合的转动让位槽32，使得第一舵机1的主体部分转动的角度范围足够大。

进一步地，请参阅图1及图4，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，第一舵机1包括与第一转轴11转动连接的第一安装座12、设于第一安装座12的第一电机13、设于第一电机13的输出轴的第一主动齿轮15、设于第一转轴11的第一从动齿轮16、以及设于第一主动齿轮15与第一从动齿轮16之间的第一传动齿轮组件14。具体地，第一舵机1的工作过程如下：第一电机13启动带动第一主动齿轮15转动，第一主动齿轮15转动时带动第一传动齿轮组件14中的各齿轮转动，由于第一从动齿轮16设置在第一转轴11上且第一转轴11与固定支架3固定连接，因此将第一传动齿轮组件14中的某个齿轮安装于第一安装座12上，使得第一电机13驱动第一主动齿轮15转动并带动第一传动齿轮组件14中的各齿轮转动时，第一安装座12实现相对于第一转轴11转动，进而带动与第一舵机1相连的头部主体5点头或仰头运动。

进一步地，请参阅图1及图4，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，第二舵机2包括与第二转轴21转动连接的第二安装座22、设于第二安装座22的第二电机23、设于第二电机23的输出轴的第二主动齿轮25、设于第二转轴21的第二从动齿轮26、以及设于第二主动齿轮25与第二从动齿轮26之间的第二传动齿轮组件24；第二安装座22与第一安装座12固定连接。第二舵机2的工作过程如下：第二电机23工作发出控制信号驱动第二主动齿轮25转动，第二主动齿轮25转动时带动第二齿轮组件中的各级齿轮转动，第二齿轮组件中的各级齿轮转动时将第二主动齿轮25的驱动力传递至第二从动齿轮26，使得第二从动齿轮26转动并带动与第二从动齿轮26相连的第二转轴21转动，进而带动与第二转轴21相连的活动支架4转动，并最终带动与活动支架4相连的头部主体5左右歪头或摆头转动。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，活动支架4包括与第二转轴21的一端相连的第一连接架41、以及与第二转轴21的另一端相连的第二连接架42；第一连接架41与第二连接架42可拆卸连接。具体地，活动支架4包括可拆卸连接的第一连接架41及第二连接架42，便于分别与头部主体5的各部分连接，便于拆装及检修。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，头部主体5包括与第一连接架41相连的前部壳体51、与第二连接架42相连的背部壳体52、以及设于前部壳体51与背部壳体52之间的顶部壳体53；顶部壳体53与前部壳体51可拆卸连接，顶部壳体53与背部壳体52可拆卸连接。具体地，头部主体5的各部分分别与活动支架4的第一连接架41及第二连接架42，便于拆装及检修。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，顶部壳体53开设有安装孔531，安装孔531内设有图像采集模块。具体地，顶部壳体53靠近前部壳体51的位置开设有安装孔531，用于安装图像采集模块。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，前部壳体51与第一连接架41螺钉连接，第二连接架42与背部壳体52螺钉连接。具体地，前部壳体51与第一连接架41螺钉连接，第二连接架42与背部壳体52螺钉连接，可实现头部主体5与活动支架4的快速拆装。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，顶部壳体53与前部壳体51卡接，顶部壳体53与背部壳体52卡接。具体地，顶部壳体53与前部壳体51及背部壳体52均为卡接，可实现头部主体5的快速拆装。

进一步地，请参阅图1-图2，作为本发明提供的机器人头部转动结构的一种具体实施方式，第一舵机1与第二舵机2之间设有若干连接板6，连接板6包括与第一安装座12相连的第一连接部61、以及与第二安装座22相连的第二连接部62。具体地，第一舵机1与第二舵机2通过连接板6实现固定连接，连接板6的第一连接部61与第一舵机1的第一安装座12的表面贴合，连接板6的第二连接部62与第二舵机2的第二安装座22的表面贴合，保证第一舵机1与第二舵机2之间稳固的连接。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.机器人头部转动结构，其特征在于，包括具有第一转轴的第一舵机、具有第二转轴且与所述第一舵机相连的第二舵机、与所述第一转轴固定连接的固定支架、与所述第二转轴固定连接的活动支架、以及与所述活动支架固定连接的头部主体；所述第一转轴的轴线与所述第二转轴的轴线呈预定角度错开，所述固定支架设有两个支撑座，两个所述支撑座相对间隔设置，所述支撑座开设有与所述第一转轴相配合的安装槽，所述第一转轴的端部插设于所述安装槽内并与所述支撑座固定连接；

所述活动支架包括与所述第二转轴的一端相连的第一连接架、以及与所述第二转轴的另一端相连的第二连接架；所述第一连接架与所述第二连接架可拆卸连接；

所述头部主体包括与所述第一连接架相连的前部壳体、与所述第二连接架相连的背部壳体、以及设于所述前部壳体与所述背部壳体之间的顶部壳体；所述顶部壳体与所述前部壳体可拆卸连接，所述顶部壳体与所述背部壳体可拆卸连接；

所述第一舵机驱动与所述第一舵机相连的第二舵机整体随着第一转轴的转动方向而运动，以实现第一舵机驱动所述头部主体及其内部元件沿所述第一转轴的转动方向做低头及仰头运动；所述第二舵机上的第二转轴带动与第二转轴固定连接的活动支架转动，以带动与活动支架固定连接的机器人的头部主体在平行于机器人脸部正前面的平面上做左右歪头运动。

2.根据权利要求1所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述固定支架开设有与所述第一舵机相配合的转动让位槽。

3.根据权利要求1所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述第一舵机包括与所述第一转轴转动连接的第一安装座、设于所述第一安装座的第一电机、设于所述第一电机的输出轴的第一主动齿轮、设于所述第一转轴的第一从动齿轮、以及设于所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮之间的第一传动齿轮组件。

4.根据权利要求3所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述第二舵机包括与所述第二转轴转动连接的第二安装座、设于所述第二安装座的第二电机、设于所述第二电机的输出轴的第二主动齿轮、设于所述第二转轴的第二从动齿轮、以及设于所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮之间的第二传动齿轮组件；所述第二安装座与所述第一安装座固定连接。

5.根据权利要求1所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述顶部壳体开设有安装孔，所述安装孔内设有图像采集模块。

6.根据权利要求1所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述前部壳体与所述第一连接架螺钉连接，所述第二连接架与所述背部壳体螺钉连接。

7.根据权利要求1所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述顶部壳体与所述前部壳体卡接，所述顶部壳体与所述背部壳体卡接。

8.根据权利要求4所述的机器人头部转动结构，其特征在于，所述第一舵机与所述第二舵机之间设有若干连接板，所述连接板包括与所述第一安装座相连的第一连接部、以及与所述第二安装座相连的第二连接部。