CN206748450U - 一种服务机器人颈部动作实现机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种服务机器人颈部动作实现机构，包括外部组件、俯仰机构、左右旋转机构，其中所述外部组件包括依次连接的颈部支撑架、颈部上支架、颈部下支架、颈套；所述颈部支撑架的中部设置中央通孔；所述颈部上支架的下部与颈部下支架的上部通过联轴器连接，较一般的机器人头部动作机构而言，具有重量轻，主要采用槽型轻质塑料件组装而成，并且结构简单、紧凑，成本低廉，能够由两个电机分别带动，进行点头与摇头动作。

Description

一种服务机器人颈部动作实现机构

技术领域

本实用新型涉及一种仿生机器人技术领域，特别是一种服务机器人颈部动作实现机构。

背景技术

服务机器人是机器人家族中一个年轻的成员，它能完成有益于人类健康的服务工作，如维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等方面的工作。目前的数据显示，世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务机器人的开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型共计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。“人形服务机器人”可以被定义为具有人类的外观和功能(例如头部、躯干、手臂、腿部)的某些属性，使用语音交互以及肢体动作来与人类进行沟通的一种服务机器人。传统的人形机器人大多具有摇头/转头功能，能够形象地模仿人类头部的动作，保证其更好地与人类进行交流与沟通。

机器人点头转头动作机构(CN200720189946.2)，一种机器人点头转头动作机构，包括机身架、电机、曲轴、连杆、固定盘及转头盘，固定盘通过固定架与机身架连接，点头盘通过销轴挂置在固定盘上，点头盘的侧端与连杆相连，连杆的另一端与机身架上的曲轴连接，曲轴和点头电机相连，转头电机安装在点头盘的中部下端，点头盘上固接有套筒和限位杆，转头盘放置在套筒上，转头电机的输出轴插入在套筒中与活动轴相连，活动轴上套置有压簧及摩擦片，点头盘上摩擦片与活动轴上的摩擦片接触，在转头电机的作用下带动转头盘转动，转头盘上开有限位槽，点头盘上的限位杆插入在限位槽中。本实用新型的机器人点头转头动作机构可准确、方便地完成点头、转头动作，它结构简单，生产成本低。

一种机器人头颈运动机构(CN201621023043.2)本实用新型公开了一种机器人头颈运动机构，包括由眼球电机驱动运动的眼球机构、由嘴部张合电机驱动运动的嘴部张合机构、分别由点头电机和转头电机驱动运动的点头机构和转头机构，此通过眼球机构、嘴部张合机构、点头机构、转头机构的设置，分别利用眼球电机、嘴部张合电机、点头电机和转头电机作为驱动以使机器人实现眼球转动、嘴部张合、点头和转头一系列动作，该机器人头颈运动机构可实现运动自由度多、成本低廉，此实用新型可应用用于仿生机器人领域。

一种具有点头和摇头功能的机器人(CN201520742955.4)，本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种具有点头和摇头功能的机器人。机器人包括控制器、摇头机构安装座、安装在摇头机构安装座上的摇头机构、设置在摇头机构上方的点头机构安装架以及设置在点头机构安装架上方的点头机构，控制器控制摇头机构发生摇头动作或点头机构发生点头动作。本方案提供的机器人在人机互动的同时，可以实现点头或摇头肢体语言，提高服务质量，增强服务效果，拉近与人交互距离，增强人机互动的愉悦氛围。由于点头机构和摇头机构是两个相互独立的机构，所以可以独立执行动作，也可以联动；可以通过信号实现定时点头或摇头功能，也可以根据信号随机时时动作。

一种可以点头的机器人(CN201620706242.7)本实用新型公开了一种可以点头的机器人，包括头部，头部下端安装有摇动手臂，机器人的前端安装有显示器和控制按键，机器人的底部安装有控制箱，控制箱的底部转动轮和万向轮，头部的底部安装有颈部版，颈部板的后面安装有固定板，固定板上安装有点头摆杆，点头摆杆后面安装有点头舵机，点头舵机的下方安装有摇头舵机，摇头舵机上安装有滤波电容盒，在摇头舵机的下方安装有底板，在底板上安装有固定杆，该装置采用摇动加上点头一起的模式，实现机器人的摇头和点头，具有一定人的功能，更加的贴近正常人，结构简易，适用性好，有着很好的应用前景。

一种用于实现机器人摇头点头的双驱动机构(CN201620845228.5)本实用新型属于智能机器人技术领域，尤其是涉及一种用于实现机器人摇头点头的双驱动机构。包括转动套接在中心轴上的小齿轮连杆，小齿轮连杆的下部固定套接有小齿轮，小齿轮通过同步带与能够驱动小齿轮转动的第一驱动电机相连接，小齿轮连杆外转动套接有大齿轮连杆，大齿轮连杆的下部固定套接有大齿轮，大齿轮通过同步带与能够驱动大齿轮转动的第二驱动电机相连接。优点在于：采用双驱动机构，即第一驱动电机单独驱动小齿轮实现机器人点头功能，第二驱动电机单独驱动大齿轮实现机器人点头摇头功能，可以根据具体情况进行选择，灵活性强。

三自由度机器人头部运动机构(CN201220405677.X)本实用新型公开了一种三自由度机器人头部运动机构，包括摇头电机安装座、摇头舵机、摆头舵机和点头舵机驱动的平面两自由度旋转机构、在平面两自由度旋转机构上方的平行四边形四杆机构，摇头舵机驱动转动平台，在转动平台上有支撑架，支撑架上设有安装平板，安装平板上连接支撑柱，支撑架内装有支撑轴承，推力关节轴承反装并固定于支撑柱上，在推力关节轴承上连接头部安装座，该装置利用安装在三个不同轴线上的舵机来实现机器人头部三自由度运动，同时利用平行四边形四杆机构的“变形”将控制机器人头部运动的整个控制机构下移，但仍保持转动角度大小，节约了机器人头部运动空间，降低了头部重心，保证了头部运动的稳定性。

一种机器人头部旋转机构(CN201620627707.X)本实用新型提供了一种机器人头部旋转机构，其特征在于：该头部旋转机构包括上下旋转模块、左右旋转模块、头部外壳以及头部主支架；上下旋转模块由第一电机、第一电机支架、第一传动机构、第一角度测量模块及左右两个旋转轴组成；左右旋转模块包括第二电机、第二电机支架、第二传动机构、第二角度测量模块、轴承及颈部轴组成；头部外壳进一步包括一后脑壳缺口及一缺口遮挡片，头部主支架通过所述左右两个旋转轴与头部外壳连接，颈部轴与头部主支架连接，第一电机控制机器人头部点头动作，第二电机控制机器人头部摇头动作。

现有的机器人头部动作机构大多具有1或者2个自由度，点头与摇头动作不能够同时进行。另外，所采用的零部件较多，成本较高，机构的空间利用率较低，导致机器人颈部的体积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够同时进行点头与摇头动作的服务机器人颈部动作实现机构。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：它包括外部组件、俯仰机构、左右旋转机构，其中所述外部组件包括依次连接的颈部支撑架、颈部上支架、颈部下支架、颈套；所述颈部支撑架的中部设置中央通孔；所述颈部上支架的下部与颈部下支架的上部通过联轴器连接；

所述俯仰机构包括俯仰电机、联轴器、俯仰主动齿轮、俯仰被动齿轮、蜗轮、蜗杆；所述蜗轮设置在所述联轴器的销轴的中部，所述俯仰电机的转矩输出端连接俯仰主动齿轮，与所述俯仰主动齿轮啮合的俯仰被动齿轮连接蜗杆的下端，蜗杆的上端与蜗轮啮合；

左右旋转机构包括左右旋转电机、左右旋转主动齿轮、左右旋转被动齿轮；所述左右旋转电机安装在所述颈部支撑架上，转矩输出端连接左右旋转主动齿轮；所述左右旋转主动齿轮与左右旋转被动齿轮啮合，所述左右旋转被动齿轮套接在所述颈套的外侧。

所述颈部支撑架还包含支撑平面、支撑立面，其中支撑立面和中央通孔垂直于支撑平面设置；所述颈套下部设置在中央通孔内，并可相对于所述中央通孔转动。

所述支撑平面通过螺丝固定于机器人胸腔壳体内部。

所述颈部下支架下端安装有一轴承挡板，所述轴承挡板上设置台阶面，将第三滚珠轴承限制在中央通孔内。

所述颈部上支架和颈部下支架之间的连接位置设置第一滚珠轴承。

所述左右旋转被动齿轮下方设置第二滚珠轴承。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型的一种服务机器人颈部动作实现机构，它包括外部组件、俯仰机构、左右旋转机构，较一般的机器人头部动作机构而言，具有重量轻，主要采用槽型轻质塑料件组装而成，并且结构简单、紧凑，成本低廉，能够由两个电机分别带动，进行点头与摇头动作。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图

图2为本实用新型的零件拆解示意图

图3为本实用新型的内部结构剖视示意图

图4为本实用新型的左右旋转机构示意图

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的服务机器人颈部动作实现机构包括颈部支撑架1、颈部上支架2、颈套3、颈部下支架7。颈部支撑架1包含支撑平面4、支撑立面5和中央通孔21，其中支撑立面5和中央通孔21垂直于支撑平面4设置。支撑平面4通过螺丝固定于机器人胸腔壳体内部，支撑立面5分为两部分，分别设置在中央通孔21的两侧。

如图2所示，颈部上支架2、颈部下支架7均采用两部分对合的方式安装。颈部上支架2的下部与颈部下支架7的上部采用销轴的形式连接，由联轴器8进行固定，第一滚珠轴承9对二者进行轴向定位。颈部下支架7的上部设置销孔，下部嵌入颈套3内，使颈部上支架2、颈部下支架7、颈套3为一整体。即颈部上支架2的一部分通过联轴器8和第一滚珠轴承9固定在颈部下支架7的一部分之外，形成一个整体之后再与另一部分的整体对合。联轴器8的销轴上安装有蜗轮10，蜗轮10与一蜗杆16啮合。

如图3所示，俯仰电机13安装在颈部下支架7内部，俯仰电机13的转矩输出端连接有俯仰主动齿轮14,俯仰被动齿轮15与俯仰主动齿轮14啮合，并连接在蜗杆16的下端。俯仰电机13输出的力矩依次经由俯仰主动齿轮14、俯仰被动齿轮15、蜗杆16，传输到蜗轮10上，进而驱动颈部上支架2绕着颈部下支架7上部的联轴器8形成的关节轴线转动，来实现机器人的点头动作。

如图4所示，左右旋转电机17安装在颈部支撑架1上，左右旋转电机17的转矩输出端连接左右旋转主动齿轮18，左右旋转主动齿轮18与左右旋转被动齿轮11啮合，左右旋转被动齿轮11套接在颈套3外侧。颈套3下部与左右旋转被动齿轮11一同容纳在齿轮保护套6内，并可相对于齿轮保护套6转动。中央通孔21内表面设置轴向台阶面，左右旋转被动齿轮11由台阶面支撑，从而不能够沿着中央通孔21的竖直方向移动。第二滚珠轴承12设置在左右旋转被动齿轮11下方，对其进行轴向定位。

如图2所示，颈部下支架7下方的中央通孔21内侧安装有一轴承挡板19，轴承挡板19上设置台阶面，将第三滚珠轴承22限制在中央通孔21内，使之不能沿中央通孔21的竖直方向移动。轴承挡板19下方还安装有左右限位板20，限位开关位于左右限位板20的一侧。当驱动左右旋转电机17的旋转时，左右旋转主动齿轮18带动左右旋转被动齿轮11转动，使得颈部上支架2、颈部下支架7、颈套3绕着轴线同步转动，来实现机器人的摇头动作。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：它包括外部组件、俯仰机构、左右旋转机构，其中所述外部组件包括依次连接的颈部支撑架、颈部上支架、颈部下支架、颈套；所述颈部支撑架的中部设置中央通孔；所述颈部上支架的下部与颈部下支架的上部通过联轴器连接；

所述俯仰机构包括俯仰电机、联轴器、俯仰主动齿轮、俯仰被动齿轮、蜗轮、蜗杆；所述蜗轮设置在所述联轴器的销轴的中部，所述俯仰电机的转矩输出端连接俯仰主动齿轮，与所述俯仰主动齿轮啮合的俯仰被动齿轮连接蜗杆的下端，蜗杆的上端与蜗轮啮合；

左右旋转机构包括左右旋转电机、左右旋转主动齿轮、左右旋转被动齿轮；所述左右旋转电机安装在所述颈部支撑架上，转矩输出端连接左右旋转主动齿轮；所述左右旋转主动齿轮与左右旋转被动齿轮啮合，所述左右旋转被动齿轮套接在所述颈套的外侧。

2.如权利要求1所述的一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：所述颈部支撑架还包含支撑平面、支撑立面，其中支撑立面和中央通孔垂直于支撑平面设置；所述颈套下部设置在中央通孔内，并可相对于所述中央通孔转动。

3.如权利要求2所述的一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：所述支撑平面通过固定于机器人胸腔壳体内部。

4.如权利要求2或3所述的一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：所述颈部下支架下端安装有一轴承挡板，所述轴承挡板上设置台阶面，将第三滚珠轴承限制在中央通孔内。

5.如权利要求1所述的一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：所述颈部上支架和颈部下支架之间的连接位置设置第一滚珠轴承。

6.如权利要求2所述的一种服务机器人颈部动作实现机构，其特征在于：所述左右旋转被动齿轮下方设置第二滚珠轴承。