CN109895112B - 一种机器人头部骨架及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人头部骨架及机器人，机器人头部骨架包括：第一连接支架；摆头执行器，其输出端与所述第一连接支架连接，所述摆头执行器用于驱动所述第一连接支架转动；第二连接支架，其一端与所述摆头执行器的壳体连接；抬头执行器，其输出端与所述第二连接支架的另一端连接，所述抬头执行器用于驱动所述第二连接支架转动；转头执行器，其输出端与所述抬头执行器的壳体连接，所述转头执行器用于驱动所述抬头执行器转动。通过上述方式，本发明实施例实现机器人头部骨架的模块化设计，并且实现机器人头部点头、转头和摆头三个运动。

Description

一种机器人头部骨架及机器人

技术领域

本发明实施例涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人头部骨架及机器人。

背景技术

仿生机器人是指外形与人类外形相似的机器人，其广泛应用于餐饮服务业、机关政务辅助等领域。在仿生机器人中，机器人头部是机器人搭载各种设备的载体，如摄像头及距离传感器等，是实现各种仿人动作或表情的重要部件。

但是，本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：目前，仿生机器人的头部包括头部骨架和头体，头体设置于头部骨架，头部骨架是一体成型的，并且头部骨架不具有运动功能，而是将头部骨架与机器人的身体骨架固定，由身体骨架带动头部骨架运动，由此造成头体的运动非常少。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的主要目的在于提供一种机器人头部骨架及机器人，实现机器人头部骨架的模块化设计，并且机器人头部骨架可实现机器人头部的点头、转头和摆头三个运动。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种机器人头部骨架，包括：第一连接支架、摆头执行器、第二连接支架、抬头执行器和转头执行器；所述第一连接支架包括：第一连接板、第一立板和第二立板，所述第一立板的一端和所述第二立板的一端分别固定于所述第一连接板相对的两侧，所述第一立板的另一端与所述摆头执行器的壳体转动连接，所述第二立板的另一端与所述摆头执行器的输出端固定；所述摆头执行器用于驱动所述第一连接支架转动；所述第二连接支架包括：第三立板和第四立板，所述第三立板的一端固定于摆头执行器的壳体的一侧，所述第三立板的另一端与所述抬头执行器的壳体转动连接，所述第四立板的一端连接于所述摆头执行器的壳体的另一侧，所述第四立板的另一端与所述抬头执行器的输出端固定，所述抬头执行器用于驱动所述第二连接支架转动；转头执行器，其输出端与所述抬头执行器的壳体连接，所述转头执行器用于驱动所述抬头执行器转动；所述抬头执行器和转头执行器均为平行执行器，所述摆头执行器为同轴执行器。

可选的，所述机器人头部骨架还包括第一轴承；所述摆头执行器的壳体设置有第一凸台，所述第一凸台与所述摆头执行器的输出端相对设置，所述第一立板的另一端设有第一通孔，所述第一轴承设置于所述第一通孔内，所述第一凸台套接于所述第一轴承内。

可选的，所述第二立板的另一端与所述摆头执行器的输出端固定的固定方式包括螺接固定。

可选的，所述机器人头部骨架还包括第二轴承；所述第三立板的另一端设有第二通孔，所述第二轴承设置于第二通孔内，所述抬头执行器的壳体设有第二凸台，所述第二凸台与所述抬头执行器的输出端相对设置，所述第二凸台套接于所述第二轴承内。

可选的，所述第四立板的另一端与所述抬头执行器的输出端固定的固定方式包括螺接固定。

可选的，所述转头执行器的输出端设置有第一凹槽，所述抬头执行器的壳体还设有第三凸台；所述第三凸台插接所述第一凹槽内，并且所述第三凸台与所述转头执行器的输出端螺接固定。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种机器人，所述机器人包括上述的机器人头部骨架。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例实现将机器人头部骨架分为：第一连接支架、摆头执行器、第二连接支架、抬头执行器和转头执行器共五大模块，摆头执行器的输出端与第一之间连接，以驱动第一连接支架转动，实现机器人的摆头运动，第二连接支架的一端与摆头执行器的壳体连接，另一端与抬头执行器的输出端连接，摆头执行器通过输出端驱动第二连接支架转动，以实现机器人的抬头运动，抬头执行器的壳体与转头执行器的输出端连接，转头执行器通过输出端驱动抬头执行器的输出端转动，实现了机器人头部骨架的模块化设计，并且实现机器人头部点头、转头和摆头三个运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体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。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明一种机器人头部骨架实施例的装配图；

图2是本发明一种机器人头部骨架实施例的爆炸视图。

具体实施方式中的附图标记如下：

头部骨架100	第一连接孔111	第二通孔411
			第一连接支架10	第二连接孔112	第四连接孔412
摆头执行器20	第一通孔121	第五连接孔421
			第一轴承30	第一螺孔122	第六连接孔422
第二连接支架40	第三连接孔131	第二凸台51
			抬头执行器50	第二螺孔132	第三凸台52
第二轴承60	第一凸台21	第五螺孔521
			转头执行器70	第三螺孔22	第六螺孔53
第一连接板11	第四螺孔23	第一凹槽71
			第一立板12	第三立板41	第七连接孔711
第二立板13	第四立板42

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”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”等仅用于描述目的，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，机器人头部骨架100，包括：第一连接支架10、摆头执行器20、第一轴承30、第二连接支架40、抬头执行器50、第二轴承60和转头执行器70。摆头执行器20的输出端与第一连接支架10连接，第二连接支架40的一端与摆头执行器20的壳体连接，抬头执行器50的输出端与第二连接支架40的另一端连接，转头执行器70的输出端与抬头执行器50的壳体连接。

对于上述第一连接支架10，包括：第一连接板11、第一立板12和第二立板13。第一连接板11的一端设有第一连接孔111，另一端设有第二连接孔112。第一立板12的一端设有第一通孔121，另一端设有第一螺孔122。第二立板13的一端设有第三连接孔131，另一端设有第二螺孔132。通过螺钉经第一连接孔111螺接于第一螺孔122，使得第一立板12螺接固定于第一连接板11的一端，通过另一螺钉经第二连接孔112螺接于第二螺孔132，使得第二立板13螺接固定于第一连接板11的另一端，实现第一立板12的一端和第二立板13的一端分别固定于第一连接板11相对的两侧。当然，第一连接板11、第一立板12和第二立板13之间的连接方式，不限于上述通过螺钉固定的方式，也可以为其它方式，例如：扣合、插接等可拆卸连接方式。

在一些实施例中：第一连接板11、第一立板12和第二立板13还可设有镂空结构(图未示)，以在保证第一连接支架10在满足一定强度的情况下，降低第一连接支架10的重量。

对于上述摆头执行器20，其壳体设有第一凸台21，并且其壳体相对的两侧均设有第三螺孔22。摆头执行器20的输出端设有第四螺孔23，并且其输出端与第一凸台21相对设置。通过螺钉经第三连接孔131螺接于第四螺孔23，以使得第二立板13与摆头执行器20的输出端连接。第一轴承30的内圈套接于第一凸台21外，其外圈固定于第一通孔121内，从而使得第一凸台21与第一立板12转动连接。当摆头执行器20的输出端驱动第二立板13转动时，第一立板12作从动件，跟随转动，从而实现第一连接支架10转动，进而实现机器人头部骨架100的左右摆头运动。由于摆头执行器20的输出端与第一凸台21相对设置，第一立板12和第二立板13也呈相对并排设置。

对于上述第二连接支架40，包括第三立板41和第四立板42。第三立板41的一端设有第二通孔411，另一端设有第四连接孔412。第四立板42的一端设有第五连接孔421，另一端设有第六连接孔422。通过螺钉经第四连接孔412螺接于摆头执行器20一侧的第三螺孔22，使得第三立板41螺接固定于摆头执行器20壳体的一侧，通过其它螺钉经第五连接孔421螺接于摆头执行器20另一侧的第三螺孔22，使得第四立板42螺接固定于摆头执行器20壳体的另一侧，实现第三立板41和第四立板42分别固定于摆头执行器20的相对的两侧。当然，在其它实施例中，第三立板41和第四立板42与摆头执行器20的壳体之间的固定方式也可以为其它方式，例如：胶水固定、焊接固定、卡合固定等等。

在一些实施例中，第三立板41和第四立板42上还均可设有镂空结构(图未示)，以在第二连接支架40在满足一定强度的要求下，减少第二连接支架40的重量。

对于上述抬头执行器50，其壳体的一端设有第二凸台51，另一端设有第三凸台52，第三凸台52上设有第五螺孔521，抬头执行器50的输出端设有第六螺孔53。通过螺钉经第六连接孔422螺接于第六螺孔53，以使得第四立板42与抬头执行器50的输出端螺接固定，抬头执行器50的输出端驱动第四立板42转动。对于第二轴承60的内圈套接于第二凸台51外，其外圈固定于第二通孔411内，以使得第三立板41与抬头执行器50转动连接。当抬头执行器50的输出端驱动第四立板42转动时，第三立板41作为从动件，跟随转动，实现抬头执行器50的输出端驱动第二连接支架40转动，并带动摆头执行器20的相对抬头执行器50转动，从而实现机器人头部骨架100抬头与低头运动。

可以理解的是：在一些实施例中，第四立板42与抬头执行器50的输出端的连接方式，不限于上述通过螺钉螺接固定的方式，也可以采用卡合连接或者插销插接等可拆卸的连接方式。

对于上述转头执行器70，其输出端设有第一凹槽71，第一凹槽71设有第七连接孔711。第三凸台52与第一凹槽71凹凸配合，并且通过螺钉经第七连接孔711螺接于第五螺孔521，以使转头执行器70的输出端与抬头执行器50的壳体螺接固定。转头执行器70通过输出端驱动抬头执行器50转动，从而实现机器人头部骨架100的转头运动。

可以理解的是：在一些实施例中，转头执行器70的壳体与抬头执行器50的壳体之间的连接方式，不限于上述通过螺钉螺接的方式，也可以通过插销插接或者扣合与螺栓锁紧等组合连接方式。

在一些实施例中，抬头执行器50和转头执行器70可为平行执行器，也即是，抬头执行器50和转头执行器70内部电机的转轴与减速器机的转轴并列设置，以减少抬头执行器50和转头执行器70的轴向的尺寸空间。而摆头执行器20可为同轴执行器，也即是，摆头执行器20的内部电机转轴与减速器的转轴在同一轴线上，以减少轴端径向的尺寸空间。

在本发明实施例中，将机器人头部骨架100分为:第一连接支架10、摆头执行器20、第二连接支架40、抬头执行器50和转头执行器70五个模块，并且各个模块之间直接或间接通过可拆卸方式连接在一起，通过摆头执行器20的输出端驱动第一连接之间转动，实现机器人头部骨架100摆头运动，通过抬头执行器50的输出端驱动第二连接支架40转动，第二连接支架40带动摆头执行器20相对抬头执行器50转动，实现机器人头部骨架100的抬头和低头运动，转头执行器70的输出端与抬头执行器50的壳体连接，并且驱动抬头执行器50转动，实现机器人头部骨架100的转动运动，从而实现机器人头部骨架的模块设计，方便拆卸维修；此外，还还实现了机器人头部骨架100的摆头、抬头和转头三个自由度运动。

本发明机器人实施例。机器人包括上述机器人头部骨架，对于机器人头部骨架的具体结构和功能，可以参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种机器人头部骨架，其特征在于，包括：

第一连接支架、摆头执行器、第二连接支架、抬头执行器和转头执行器；

所述第一连接支架包括：第一连接板、第一立板和第二立板，所述第一立板的一端和所述第二立板的一端分别固定于所述第一连接板相对的两侧，所述第一立板的另一端与所述摆头执行器的壳体转动连接，所述第二立板的另一端与所述摆头执行器的输出端固定；

所述摆头执行器用于驱动所述第一连接支架转动；

所述第二连接支架包括：第三立板和第四立板，所述第三立板的一端固定于摆头执行器的壳体的一侧，所述第三立板的另一端与所述抬头执行器的壳体转动连接，所述第四立板的一端连接于所述摆头执行器的壳体的另一侧，所述第四立板的另一端与所述抬头执行器的输出端固定；

所述抬头执行器用于驱动所述第二连接支架转动；

转头执行器，其输出端与所述抬头执行器的壳体连接，所述转头执行器用于驱动所述抬头执行器转动；

所述抬头执行器和转头执行器均为平行执行器，所述摆头执行器为同轴执行器。

2.根据权利要求1所述的机器人头部骨架，其特征在于，

所述机器人头部骨架还包括第一轴承；

所述摆头执行器的壳体设置有第一凸台，所述第一凸台与所述摆头执行器的输出端相对设置，所述第一立板的另一端设有第一通孔，所述第一轴承设置于所述第一通孔内，所述第一凸台套接于所述第一轴承内。

3.根据权利要求2所述的机器人头部骨架，其特征在于，

所述第二立板的另一端与所述摆头执行器的输出端固定的固定方式为螺接固定。

4.根据权利要求1所述的机器人头部骨架，其特征在于，

所述机器人头部骨架还包括第二轴承；

所述第三立板的另一端设有第二通孔，所述第二轴承设置于第二通孔内，所述抬头执行器的壳体设有第二凸台，所述第二凸台与所述抬头执行器的输出端相对设置，所述第二凸台套接于所述第二轴承内。

5.根据权利要求1或4任意一项所述的机器人头部骨架，其特征在于，所述第四立板的另一端与所述抬头执行器的输出端固定的固定方式为螺接固定。

6.根据权利要求1所述的机器人头部骨架，其特征在于，

所述转头执行器的输出端设置有第一凹槽，所述抬头执行器的壳体还设有第三凸台，所述第三凸台插接所述第一凹槽内，并且所述第三凸台与所述转头执行器的输出端螺接固定。

7.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的机器人头部骨架。

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