CN109648551B - 一种转动限位结构和方法及具有该转动限位结构的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转动限位结构和方法及具有该转动限位结构的机器人，包括固定座和控制箱，所述固定座的顶部设置有轨道，所述轨道的内部底部设置有齿槽，且轨道的一侧外壁上开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有移动座，所述移动座的一侧外壁上通过螺栓固定连接有马达减速箱和微成像器，所述马达减速箱位于微成像器的一侧，且马达减速箱上远离移动座的一侧外壁上设置有马达，本发明通过自主控制移动座在环形轨道上的位置，从而便于根据使用环境和使用需求限定转动结构一端的转动角度，在保证机器人头部转动安全的同时还能起到精确限位的作用，通过可调性便于根据不同的需求进行调节，提高转动限位结构的使用范围，提高适用性。

Description

一种转动限位结构和方法及具有该转动限位结构的机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种转动限位结构和方法及具有该转动限位结构的机器人。

背景技术

机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械。

但是，目前市场上的人形机器人的头部在转动时不是很安全，容易造成周围人群受伤和机器人自身碰触硬物受损，缺少有效的转动限位结构，另外，现有的转动限位结构难以根据使用环境和使用需求调节转动角度，适用范围较低，机器人头部转动时难以精确的回转至初始位置，难以保证机器人头部的正的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转动限位结构和方法及具有该转动限位结构的机器人，以解决现有的机器人缺少可调节的转动限位结构和回转归位结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种转动限位结构，包括固定座和控制箱，所述固定座的顶部设置有轨道，所述轨道的内部底部设置有齿槽，且轨道的一侧外壁上开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有移动座，所述移动座的一侧外壁上通过螺栓固定连接有马达减速箱和微成像器，所述马达减速箱位于微成像器的一侧，且马达减速箱上远离移动座的一侧外壁上设置有马达，所述马达减速箱的一端通过转轴转动连接有齿轮，所述齿轮与齿槽通过轮齿啮合连接，所述移动座的顶部设置有限位板，所述限位板的一侧外壁上设置有软胶垫和机械开关，所述软胶垫位于机械开关的一侧，所述控制箱的一侧外壁上嵌入有显示屏和马达开关，所述显示屏位于马达开关的上方，所述控制箱的内部设置有数字处理器，所述显示屏和微成像器均与数字处理器电性连接，所述马达与马达开关电性连接。

优选的，所述固定座的底部通过螺栓固定连接有减速箱，所述减速箱的底部设置有电机，且减速箱的一端通过转轴转动连接有转杆，所述转杆的一侧外壁上设置有转板，且转杆的顶端设置有固定板。

优选的，所述转板的一侧外壁嵌入有红外传感器，所述轨道的一侧外壁上设置有红外反射器，所述红外传感器与微成像器电性连接。

优选的，所述软胶垫和机械开关均设置有两个，且两个软胶垫和两个机械开关均对称设置在限位板的外壁上，所述机械开关与电机电性连接。

优选的，所述轨道的一侧外壁上开设有凹槽，且轨道为环形结构。

此外，本发明有必要提供一种具有转动限位结构的机器人。

一种具有转动限位结构的机器人，包括机座、上述的转动限位结构，所述转动限位结构通过螺栓固定在机座的顶部，所述机座的内部底部设置有电控盒，所述电控盒的内部设置有蓄电池、控制器和无线信号收发器，所述控制器和无线信号收发器均位于蓄电池的上方，且控制器位于无线信号收发器的一侧，所述无线信号收发器和电机均与控制器电性连接，所述数字处理器和控制器均与蓄电池电性连接。

优选的，所述机座的一侧外壁上嵌入有弹簧，所述弹簧上远离机座的一端设置有保护罩。

优选的，所述机座的底部设置有底座，且机座的一侧外壁上嵌入有电源开关，所述机座的顶部通过滑块和滑槽滑动连接有机身，所述马达开关和蓄电池均与电源开关性连接。

优选的，所述机身的一侧外壁上嵌入有触摸显示屏，所述机身的一侧内壁上设置有横板，所述横板与转动限位结构内的固定板通过螺栓固定连接，所述触摸显示屏与蓄电池电性连接。

优选的，所述一种转动限位结构控制方法，其特征在于，包括步骤依次如下：

一种转动限位结构控制方法，包括步骤依次如下：

步骤S1：根据转动角度对移动座的位置进行设定，通过打开马达开关，马达通过转轴带动齿轮转动，通过齿轮与齿槽的啮合连接，移动座和轨道的滑动连接，移动座在轨道上移动；

步骤S2：随着移动座的移动，微成像器内的发光二极管发出的一部分光线通过一组光学透镜后传输至微成像器内，通过将移动座的移动轨迹进行记录并通过数字处理器进行分析处理，并将运动轨迹和移动座的位置坐标显示在显示屏上，通过显示屏上移动座的位置进行精确调节；

步骤S3：当移动座移动到所需的位置后，电机通过减速箱减速后带动转杆转动，转杆带动转板转动，当转板转动时接触到限位板时，软胶垫缓冲转板转动时的冲击力，机械开关打开，电机反转，随着电机的反转，转板向反方向移动；

步骤S4：随着转板的转动，当转板一端的红外传感器接收到红外反射器反射回的红外线时，此时的转板位于初始位置，红外传感器将信息传递给控制箱，控制箱控制电机停止转动，完成回转归位。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明设置了马达、齿轮、马达减速箱、移动座、齿槽、滑槽、微成像器、轨道、数字处理器、显示屏和马达开关，在使用时，通过自主控制移动座在环形轨道上的位置，从而便于根据使用环境和使用需求限定转动结构一端的转动角度，在保证机器人头部转动安全的同时还能起到精确限位的作用，通过可调性便于根据不同的需求进行调节，提高转动限位结构的使用范围，提高适用性。

(2)本发明设置了电机、转板、转杆、红外反射器、红外传感器、限位板、软胶垫和机械开关，在使用时，通过将转动结构在接触到限位结构时进行回转，保证了转动结构的稳定，避免发生硬力挤压损坏，另外，通过将机器人头部回转至初始位置并保持机器人头部是正的可以保证机器人后续的使用，避免出现错位影响使用和美观。

(3)本发明设置了保护罩和弹簧，在使用时，通过在机器人下半部分设置保护罩可以最大程度的减少外物对机器人的碰撞，减少机器人表面磨损程度，通过弹簧对保护罩进行缓冲可以减少碰撞带来的冲击力，保证机器人放置的稳定，减少损坏。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的机座俯视图；

图3为本发明的固定座剖视图；

图4为本发明的固定座正视图；

图5为本发明的A处放大图；

图6为本发明的电路框图；

图中：1-触摸显示屏、2-机身、3-减速箱、4-转板、5-固定板、6-转杆、7-固定座、8-限位板、9-软胶垫、10-机械开关、11-移动座、12-显示屏、13-马达开关、14-数字处理器、15-底座、16-机座、17-电机、18-保护罩、19-弹簧、20-蓄电池、21-控制器、22-电控盒、23-无线信号收发器、24-马达、25-齿轮、26-马达减速箱、27-红外反射器、28-红外传感器、29-齿槽、30-滑槽、31-微成像器、32-控制箱、33-轨道、34-横板、35-电源开关。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-图6所示的一种转动限位结构，包括固定座7和控制箱32，固定座7的顶部设置有轨道33，轨道33的内部底部设置有齿槽29，且轨道33的一侧外壁上开设有滑槽30，滑槽30的内部滑动连接有移动座11，移动座11的一侧外壁上通过螺栓固定连接有马达减速箱26和微成像器31，马达减速箱26位于微成像器31的一侧，且马达减速箱26上远离移动座11的一侧外壁上设置有马达24，马达减速箱26的一端通过转轴转动连接有齿轮25，齿轮25与齿槽29通过轮齿啮合连接，移动座11的顶部设置有限位板8，限位板8的一侧外壁上设置有软胶垫9和机械开关10，通过软胶垫9减少限位板8与转板4接触时的撞击力，软胶垫9位于机械开关10的一侧，控制箱32的一侧外壁上嵌入有显示屏12和马达开关13，显示屏12位于马达开关13的上方，控制箱32的内部设置有数字处理器14，便于对移动座11的移动轨迹进行处理，从而可以直观的调节移动座11在轨道33上的移动，从而调节限位角度，显示屏12和微成像器31均与数字处理器14电性连接，马达24与马达开关13电性连接。

本发明中，优选的，固定座7的底部通过螺栓固定连接有减速箱3，便于将电机17的转速减缓，起到缓慢转动的作用，减速箱3的底部设置有电机17，且减速箱3的一端通过转轴转动连接有转杆6，转杆6的一侧外壁上设置有转板4，且转杆6的顶端设置有固定板5，便于进行转动，从而适用于一些需要独立转动物体的需求。

本发明中，优选的，转板4的一侧外壁嵌入有红外传感器28，轨道33的一侧外壁上设置有红外反射器27，红外传感器28与微成像器31电性连接，红外传感器28采用BR20M-TDTD-P红外传感器，响应时间Max.1ms，输入电压12V。

本发明中，优选的，软胶垫9和机械开关10均设置有两个，且两个软胶垫9和两个机械开关10均对称设置在限位板8的外壁上，机械开关10与电机17电性连接。

本发明中，优选的，轨道33的一侧外壁上开设有凹槽，且轨道33为环形结构，便于进行多角度的调节限位位置，从而适应不同装置的需求。

请参阅图1、图2和图6所示的一种具有转动限位结构的机器人，包括机座16，还包括上述的转动限位结构，转动限位结构通过螺栓固定在机座16的顶部，机座16的内部底部设置有电控盒22，电控盒22的内部设置有蓄电池20、控制器21和无线信号收发器23，控制器21和无线信号收发器23均位于蓄电池20的上方，且控制器21位于无线信号收发器23的一侧，无线信号收发器23和电机17均与控制器21电性连接，数字处理器14和控制器21均与蓄电池20电性连接，所述电机17采用Y180M-2三相驱动电机，额定电压：380V，转速：1400RPM，额定功率：0.7-200KW，控制器21采用HST-42控制器的额定电压为110-220V，功率为0.004KW，速度响应频率为5KHZ。

本发明中，优选的机座16的一侧外壁上嵌入有弹簧19，弹簧19上远离机座16的一端设置有保护罩18，减少外部冲击力对机座16的损伤，保证机器人放置的稳定。

本发明中，优选的，机座16的底部设置有底座15，且机座16的一侧外壁上嵌入有电源开关35，机座16的顶部通过滑块和滑槽滑动连接有机身2，马达开关13和蓄电池20均与电源开关35性连接。

本发明中，优选的，机身2的一侧外壁上嵌入有触摸显示屏1，机身2的一侧内壁上设置有横板34，横板34与转动限位结构内的固定板5通过螺栓固定连接，触摸显示屏1与蓄电池20电性连接。

一种转动限位结构控制方法，包括步骤依次如下：

步骤S1：根据转动角度对移动座的位置进行设定，通过打开马达开关，马达通过转轴带动齿轮转动，通过齿轮与齿槽的啮合连接，移动座和轨道的滑动连接，移动座在轨道上移动。

步骤S2：随着移动座的移动，微成像器内的发光二极管发出的一部分光线通过一组光学透镜后传输至微成像器内，通过将移动座的移动轨迹进行记录并通过数字处理器进行分析处理，并将运动轨迹和移动座的位置坐标显示在显示屏上，通过显示屏上移动座的位置进行精确调节。

步骤S3：当移动座移动到所需的位置后，电机通过减速箱减速后带动转杆转动，转杆带动转板转动，当转板转动时接触到限位板时，软胶垫缓冲转板转动时的冲击力，机械开关打开，电机反转，随着电机的反转，转板向反方向移动。

步骤S4：随着转板的转动，当转板一端的红外传感器接收到红外反射器反射回的红外线时，此时的转板位于初始位置，红外传感器将信息传递给控制箱，控制箱控制电机停止转动，完成回转归位。

本发明的工作原理及使用流程：在使用时，将机器人放置在所需的位置上，根据使用环境的限制和机器人头部所需转动的角度来对机器人头部转动角度进行限位，通过机器人内部的两个限位板8来进行限位调节，通过马达24带动齿轮25转动，齿轮25与齿槽29的啮合连接，移动座11在轨道33上移动，随着移动座11的移动，微成像器31内的发光二极管发出的一部分光线通过一组光学透镜后传输至微成像器31内，通过将移动座11的移动轨迹进行记录并通过数字处理器14进行分析处理，并将运动轨迹和移动座11的位置坐标显示在显示屏12上，通过控制马达开关13的开关来使移动座11移动到所需的位置上，完成限位角度的调节后，电机17通过减速箱3减速后带动转杆6转动，并带动机身2在基座16上转动，实现机器人头部的转动，转杆6带动转板4转动，当转板4转动时接触到限位板8时，软胶垫9缓冲转板4转动时的冲击力，机械开关10打开，电机17反转，随着电机17的反转，转板4向反方向移动，当转板4一端的红外传感器28接收到红外反射器27反射回的红外线时，此时的转板4位于初始位置，红外传感器28将信息传递给控制器21，控制器21控制电机17停止转动，完成回转归位。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种转动限位结构，包括固定座(7)和控制箱(32)，其特征在于：所述固定座(7)的顶部设置有轨道(33)，所述轨道(33)的内部底部设置有齿槽(29)，且轨道(33)的一侧外壁上开设有滑槽(30)，所述滑槽(30)的内部滑动连接有移动座(11)，所述移动座(11)的一侧外壁上通过螺栓固定连接有马达减速箱(26)和微成像器(31)，所述马达减速箱(26)位于微成像器(31)的一侧，且马达减速箱(26)上远离移动座(11)的一侧外壁上设置有马达(24)，所述马达减速箱(26)的一端通过转轴转动连接有齿轮(25)，所述齿轮(25)与齿槽(29)通过轮齿啮合连接，所述移动座(11)的顶部设置有限位板(8)，所述限位板(8)的一侧外壁上设置有软胶垫(9)和机械开关(10)，所述软胶垫(9)位于机械开关(10)的一侧，所述控制箱(32)的一侧外壁上嵌入有显示屏(12)和马达开关(13)，所述显示屏(12)位于马达开关(13)的上方，所述控制箱(32)的内部设置有数字处理器(14)，所述显示屏(12)和微成像器(31)均与数字处理器(14)电性连接，所述马达(24)与马达开关(13)电性连接；

所述固定座(7)的底部连接有减速箱(3)，所述减速箱(3)的底部设置有电机(17)，减速箱(3)的一端通过转轴转动连接有转杆(6)，所述转杆(6)的一侧外壁上设置有转板(4)；

所述移动座(11)移动到所需的位置后，所述电机(17)通过所述减速箱(3)减速后带动所述转杆(6)转动，所述转杆(6)带动所述转板(4)转动，所述转板(4)转动时接触到所述限位板(8)时，所述软胶垫(9)缓冲所述转板(4)转动时的冲击力，所述机械开关(10)打开，所述电机(17)反转，所述转板(4)向反方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种转动限位结构，其特征在于：所述固定座(7)的底部通过螺栓固定连接有减速箱(3)，转杆(6)的顶端设置有固定板(5)。

3.根据权利要求1所述的一种转动限位结构，其特征在于：所述转板(4)的一侧外壁嵌入有红外传感器(28)，所述轨道(33)的一侧外壁上设置有红外反射器(27)，所述红外传感器(28)与微成像器(31)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种转动限位结构，其特征在于：所述软胶垫(9)和机械开关(10)均设置有两个，且两个软胶垫(9)和两个机械开关(10)均对称设置在限位板(8)的外壁上，所述机械开关(10)与电机(17)电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种转动限位结构，其特征在于：所述轨道(33)的一侧外壁上开设有凹槽，且轨道(33)为环形结构。

6.一种具有转动限位结构的机器人，包括机座(16)，其特征在于：还包括权利要求1-5任一项所述的转动限位结构，所述转动限位结构通过螺栓固定在机座(16)的顶部，所述机座(16)的内部底部设置有电控盒(22)，所述电控盒(22)的内部设置有蓄电池(20)、控制器(21)和无线信号收发器(23)，所述控制器(21)和无线信号收发器(23)均位于蓄电池(20)的上方，且控制器(21)位于无线信号收发器(23)的一侧，所述无线信号收发器(23)和电机(17)均与控制器(21)电性连接，所述数字处理器(14)和控制器(21)均与蓄电池(20)电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有转动限位结构的机器人，其特征在于：所述机座(16)的一侧外壁上嵌入有弹簧(19)，所述弹簧(19)上远离机座(16)的一端设置有保护罩(18)。

8.根据权利要求6所述的一种具有转动限位结构的机器人，其特征在于：所述机座(16)的底部设置有底座(15)，且机座(16)的一侧外壁上嵌入有电源开关(35)，所述机座(16)的顶部通过滑块和滑槽滑动连接有机身(2)，所述马达开关(13)和蓄电池(20)均与电源开关(35)性连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有转动限位结构的机器人，其特征在于：所述机身(2)的一侧外壁上嵌入有触摸显示屏(1)，所述机身(2)的一侧内壁上设置有横板(34)，所述横板(34)与转动限位结构内的固定板(5)通过螺栓固定连接，所述触摸显示屏(1)与蓄电池(20)电性连接。

10.根据权利要求3所述的一种转动限位结构控制方法，其特征在于，包括步骤依次如下：步骤S1：根据转动角度对移动座的位置进行设定，通过打开马达开关，马达通过转轴带动齿轮转动，通过齿轮与齿槽的啮合连接，移动座和轨道的滑动连接，移动座在轨道上移动；

步骤S2：随着移动座的移动，微成像器内的发光二极管发出的一部分光线通过一组光学透镜后传输至微成像器内，通过将移动座的移动轨迹进行记录并通过数字处理器进行分析处理，并将运动轨迹和移动座的位置坐标显示在显示屏上，通过显示屏上移动座的位置进行精确调节；

步骤S3：当移动座移动到所需的位置后，电机通过减速箱减速后带动转杆转动，转杆带动转板转动，当转板转动时接触到限位板时，软胶垫缓冲转板转动时的冲击力，机械开关打开，电机反转，随着电机的反转，转板向反方向移动；

步骤S4：随着转板的转动，当转板一端的红外传感器接收到红外反射器反射回的红外线时，此时的转板位于初始位置，红外传感器将信息传递给控制箱，控制箱控制电机停止转动，完成回转归位。

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