CN206216710U - 机器人及其颈部动作机构和头部动作机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人及其颈部动作机构和头部动作机构。其中，该机器人的颈部动作机构包括：转盘；多根连杆，每根连杆的一端可转动地设置在转盘上；每根连杆的另一端上设置有仿生表皮；第一舵机，与转盘动力连接，第一舵机根据机器人的面部动作带动转盘转动。本实用新型解决了现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机器人及其颈部动作机构和头部动作机构。
背景技术
仿生机器人属于服务机器人领域研究热点，大多数仿生机器人都不具备颈部动作，其中，双足机器人颈部一般为旋转方式。不同的动物颈部机构不一，范围涉及广，在外形设计基础上，需要确保在头部动作时，颈部能够配合头部进行伸缩，达到仿生效果，颈部动作能更真实地模拟与人交互场景，对情绪表达具有重要作用，对颈部动作机构设计具有重要意义。
现有机器人颈部机构设计较少，现有的机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性。例如，采用多台电机空间耦合方式，不同部位转动不同角度实现颈部动作，空间复杂度高，交互性差，成本高；通过两台电机在横向和纵向上实现机构转动，传动方式为齿轮传动，机构冗余，交互性差。
针对现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种机器人及其颈部动作机构和头部动作机构，以至少解决现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。
根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种机器人的颈部动作机构，包括：转盘；多根连杆，每根连杆的一端可转动地设置在转盘上，每根连杆的另一端设置有仿生表皮；第一舵机，与转盘动力连接，第一舵机根据机器人的面部动作带动转盘转动。
进一步地，在机器人的面部动作为向上摆动的情况下，第一舵机带动转盘按第一预设方向转动第一预设角度，多根连杆向外推仿生表皮。
进一步地，在机器人的面部动作为向下摆动的情况下，第一舵机带动转盘按第二预设方向转动第二预设角度，多根连杆向内拉仿生表皮。
进一步地，颈部动作机构还包括：多个表皮连接板，每个表皮连接板与每根连杆的另一端连接，多个表皮连接板上设置有仿生表皮。
进一步地，转盘上按照预设间距分布多个转动部件，每根连杆的一端与每个转动部件连接。
进一步地，转动部件包括：套筒，固定在连杆的一端；连接轴，固定在转盘上；法兰轴承，固定在套筒和连接轴之间。
进一步地，每根连杆的长度为可调节的。
进一步地，仿生表皮采用柔性材料制成。
根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种机器人的头部动作机构，包括：上述实施例中任意一项的机器人的颈部动作机构；本体骨架；面壳；第二舵机，设置在本体骨架上，通过摆杆与面壳连接，第二舵机根据机器人的面部动作通过摆杆带动面壳上下摆动。
进一步地，面壳通过面壳两侧的深沟球轴承设置在本体骨架上。
根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种机器人，包括：上述实施例中任意一项的机器人的头部动作机构。
在本实用新型实施例中，颈部动作机构包括：转盘，多根连杆，每根连杆的一端可转动地设置在转盘上，每根连杆的另一端上设置有仿生表皮，第一舵机，与转盘动力连接，第一舵机根据机器人的面部动作带动转盘转动，从而实现根据机器人的面部动作控制颈部动作，达到交互性目的，解决了现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。由于颈部动作采用单驱动源配合多连杆机构实现，各连杆长度和末端运动轨迹可调，因此，本实用新型上述实施例提供的方案可以达到适用性强、机构简单、模块化设计、效果逼真、易于拓展等技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型实施例的一种机器人的颈部动作机构的示意图；
图2是根据本实用新型实施例的一种可选的转动部件的示意图；以及
图3是根据本实用新型实施例的一种机器人的头部动作机构的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、转盘；20、连杆；30、第一舵机；40、表皮连接板；50、套筒；60、连接轴；70、法兰轴承；80、本体骨架；90、面壳；100、第二舵机；110、摆杆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型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，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
根据本实用新型实施例，提供了一种机器人的颈部动作机构的实施例。
图1是根据本实用新型实施例的一种机器人的颈部动作机构的示意图，如图1所示，该颈部动作机构包括：
转盘10。
多根连杆20，每根连杆20的一端可转动地设置在转盘10上，每根连杆20的另一端上设置有仿生表皮。
可选地，在本实用新型上述实施例中，仿生表皮采用柔性材料制成。
具体的，仿生表皮可以采用硅胶或乳胶等柔性材料制成，加工简单。
第一舵机30，与转盘10动力连接，第一舵机30根据机器人的面部动作带动转盘10转动。
具体的，上述的第一舵机可以与机器人的本体骨架80连接。
可选地，在本实用新型上述实施例中，每根连杆20的长度为可调节的。
具体的，每根连杆20可以通过固定螺孔的位置不同，调节每根连杆20的长度，进一步可以调整每根连杆20另一端的运动轨迹，即调整仿生表皮的运动轨迹。
在一种可选的方案中，如图1所示，以交互性为前提，颈部动作可以分为面部俯仰动作1和颈部收缩动作2两部分，当面部俯仰运动时，会产生颈部肌肉的收缩和膨胀，此时颈部机构协同动作。如图1所示，颈部动作机构当机器人的面部转动时，颈部动作机构采用多根连杆20(图中仅示出四根连杆20)拉动仿生表皮的方式，第一舵机30可以转动，从而带动转盘10转动，连杆20另一端设置有仿生表皮，通过推拉仿生表皮，实现仿生动作。
通过本实用新型上述实施例，颈部动作机构包括：转盘10，多根连杆20，每根连杆20的一端可转动地设置在转盘10上，每根连杆20的另一端上设置有仿生表皮，第一舵机30，与转盘10动力连接，第一舵机30根据机器人的面部动作带动转盘10转动，从而实现根据机器人的面部动作控制颈部动作，达到交互性目的，解决了现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。由于颈部动作采用单驱动源配合多连杆机构实现，各连杆长度和末端运动轨迹可调，因此，本实用新型上述实施例提供的方案可以达到适用性强、机构简单、模块化设计、效果逼真、易于拓展等技术效果。
可选地，在本实用新型上述实施例中，在机器人的面部动作为向上摆动的情况下，第一舵机30带动转盘10按第一预设方向转动第一预设角度，多根连杆20向外推仿生表皮。
可选地，在本实用新型上述实施例中，在机器人的面部动作为向下摆动的情况下，第一舵机30带动转盘10按第二预设方向转动第二预设角度，多根连杆20向内拉仿生表皮。
具体的，上述的第一预设方向可以根据机器人颈部面壳开口的弧线确定，上述的第二预设方向与第一预设方向相反，例如，第一预设方向可以是顺时针方向，第二预设方向可以是逆时针方向；上述的第一预设角度和第二预设角度可以相同，均可以根据实际机器人的颈部动作的设计幅度有关，当设计幅度较大时，第一预设角度和第二预设角度可以设置为较大角度；当设计幅度较小时，第一预设角度和第二预设角度可以设置为较小角度。
在一种可选的方案中，当机器人的面部向上转动时，第一舵机30带动转盘10顺时针转动一定角度，使连杆20向外推动表皮；当机器人的面部向下转动时，第一舵机30逆时针转动，从而带动转盘10逆时针转动一定角度，使连杆20向内拉动表皮。
通过上述方案，机器人的颈部机构可以模拟颈部动作，且成本较低。
可选地，在本实用新型上述实施例中，颈部动作机构还包括：
多个表皮连接板40，每个表皮连接板40与每根连杆20的另一端连接，多个表皮连接板40上设置有仿生表皮。
在一种可选的方案中，连杆20的另一端可以通过两个螺栓孔，可以固定多个表皮连接板40，连杆20通过多个表皮连接板40可以推拉仿生表皮。
可选地，在本实用新型上述实施例中，转盘10上按照预设间距分布多个转动部件，每根连杆20的一端与每个转动部件连接。
具体的，上述的预设间距可以根据连杆20的数量，以及仿生表皮的形状确定。
在一种可选的方案中，转盘10上按照一定间距分布连杆转动节点，即上述的转动部件。
可选地，在本实用新型上述实施例中，转动部件包括：
套筒50，固定在连杆20的一端。
连接轴60，固定在转盘10上。
法兰轴承70，固定在套筒50和连接轴60之间。
在一种可选的方案中，如图2所示，各转动节点装有法兰轴承70，通过套筒50和连接轴60实现连杆20转动。
通过上述方案所提供的机器人的颈部动作机构，可以模拟抬头和颈部的收缩，舵机数量少，空间紧凑，机构简单，实现方式容易，成本低，配合头部动作实现仿生效果，对机器人颈部动作机构设计有重要的参考意义。不仅可以用于仿生机器人领域，还可以用于需要眼部动作的机器人领域。
根据本实用新型实施例，提供了一种机器人的头部运动机构的实施例。
图3是根据本实用新型实施例的一种机器人的头部动作机构的示意图，如图3所示，该头部动作机构包括：
上述实施例中任意一项的机器人的颈部动作机构。
本体骨架80。
面壳90。
第二舵机100，设置在本体骨架80上，通过摆杆110与面壳90连接，第二舵机100根据机器人的面部动作带动面壳90转动。
可选地，在本实用新型上述实施例中，第二舵机100带动面壳90上下摆动。
可选地，在本实用新型上述实施例中，面壳90通过设置在面壳90两侧的深沟球轴承固定在本体骨架80上。
在一种可选的方案中，如图3所示，机器人的面部俯仰动作以面壳90为基体，通过第二舵机100转动带动面壳90转动，面壳90两侧装有深沟球轴承，固定在本体骨架80上。第二舵机100转动带动面壳90上下转动，当机器人的面部向上转动时，第二舵机100可以转动带动面壳90向上转动，同时，第一舵机30带动转盘10顺时针转动一定角度，使连杆20向外推动表皮；当机器人的面部向下转动时，第二舵机100可以转动带动面壳90向下转动，同时，第一舵机30逆时针转动，从而带动转盘10逆时针转动一定角度，使连杆20向内拉动表皮。
通过本实用新型上述实施例，机器人的头部动作机构包括：任意一项的机器人的颈部动作机构，颈部动作机构包括：转盘10，多根连杆20，每根连杆20的一端可转动地设置在转盘10上，每根连杆20的另一端上设置有仿生表皮，第一舵机30，与转盘10动力连接，第一舵机30根据机器人的面部动作带动转盘10转动，从而实现根据机器人的面部动作控制颈部动作，达到交互性目的，解决了现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。由于颈部动作采用单驱动源配合多连杆机构实现，各连杆长度和末端运动轨迹可调，因此，本实用新型上述实施例提供的方案可以达到适用性强、机构简单、模块化设计、效果逼真、易于拓展等技术效果。
根据本实用新型实施例，提供了一种机器人的实施例，包括：上述实施例中任意一项的机器人的头部动作机构。
通过本实用新型上述实施例，机器人的颈部动作机构包括：多根连杆20，每根连杆20的一端可转动地设置在转盘10上，每根连杆20的另一端上设置有仿生表皮，第一舵机30，与转盘10动力连接，第一舵机30根据机器人的面部动作带动转盘10转动，从而实现根据机器人的面部动作控制颈部动作，达到交互性目的，解决了现有的机器人的颈部动作机构只是在动作上实现平面和空间转动，缺乏交互性的技术问题。由于颈部动作采用单驱动源配合多连杆机构实现，各连杆长度和末端运动轨迹可调，因此，本实用新型上述实施例提供的方案可以达到适用性强、机构简单、模块化设计、效果逼真、易于拓展等技术效果。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (11)
1.一种机器人的颈部动作机构，其特征在于，包括：
转盘(10)；
多根连杆(20)，每根连杆(20)的一端可转动地设置在所述转盘(10)上，每根所述连杆(20)的另一端上设置有仿生表皮；
第一舵机(30)，与所述转盘(10)动力连接，所述第一舵机(30)根据所述机器人的面部动作带动所述转盘(10)转动。
2.根据权利要求1所述的颈部动作机构，其特征在于，在所述机器人的面部动作为向上摆动的情况下，所述第一舵机(30)带动所述转盘(10)按第一预设方向转动第一预设角度，多根所述连杆(20)向外推所述仿生表皮。
3.根据权利要求1所述的颈部动作机构，其特征在于，在所述机器人的面部动作为向下摆动的情况下，所述第一舵机(30)带动所述转盘(10)按第二预设方向转动第二预设角度，多根所述连杆(20)向内拉所述仿生表皮。
4.根据权利要求1所述的颈部动作机构，其特征在于，所述颈部动作机构还包括：
多个表皮连接板(40)，每个表皮连接板(40)与每根所述连杆(20)的另一端连接，多个所述表皮连接板(40)上设置有所述仿生表皮。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的颈部动作机构，其特征在于，所述转盘(10)上按照预设间距分布多个转动部件，每根所述连杆(20)的一端与每个所述转动部件连接。
6.根据权利要求5所述的颈部动作机构，其特征在于，所述转动部件包括：
套筒(50)，固定在所述连杆(20)的一端；
连接轴(60)，固定在所述转盘(10)上；
法兰轴承(70)，固定在所述套筒(50)和所述连接轴(60)之间。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的颈部动作机构，其特征在于，每根所述连杆(20)的长度为可调节的。
8.根据权利要求1所述的颈部动作机构，其特征在于，所述仿生表皮采用柔性材料制成。
9.一种机器人的头部动作机构，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任意一项所述的机器人的颈部动作机构；
本体骨架(80)；
面壳(90)；
第二舵机(100)，设置在所述本体骨架(80)上，通过摆杆(110)与所述面壳(90)连接，所述第二舵机(100)根据所述机器人的面部动作通过所述摆杆(110)带动所述面壳(90)上下摆动。
10.根据权利要求9所述的头部动作机构，其特征在于，所述面壳(90)通过所述面壳(90)两侧的深沟球轴承设置在所述本体骨架(80)上。
11.一种机器人，其特征在于，包括：权利要求9或10所述的机器人的头部动作机构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201621296111.2U CN206216710U (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 机器人及其颈部动作机构和头部动作机构 |
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| CN201621296111.2U CN206216710U (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 机器人及其颈部动作机构和头部动作机构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109773802A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-21 | 深圳市优必选科技有限公司 | 机器人及其头部结构 |
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2016
- 2016-11-29 CN CN201621296111.2U patent/CN206216710U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN109773802A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-21 | 深圳市优必选科技有限公司 | 机器人及其头部结构 |
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