CN209887585U - 一种服务型机器人头部运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种服务型机器人头部运动装置，包括：摇头运动机构、点头运动机构和点头限位机构，摇头运动机构包括数字舵机、摇头固定板、摇头法兰转轴、摇头过渡轴和点头固定座，点头运动机构包括步进电机、头部壳体固定板、第一点头转动板、第二点头转动板和点头法兰转轴，点头限位机构固定于点头固定座上用于限定第一点头转动板上扬或下垂的旋转角度。实用新型结构简单，能够实现机器人头部的点头运动和摇头运动；点头限位机构能够限制机器人点头时上扬和下垂的最大角度，保证头部在点头过程中不会超过范围而影响机器人对点头运动的控制；同时本装置在使能状态下不会被损坏，且在未使能状态下电机保持扭矩而不能随意被转动。

Description

一种服务型机器人头部运动装置

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种服务型机器人头部运动装置。

背景技术

智能化逐渐成为服务型机器人的开发功能需求指标，机器人的点头动作实现可以让客户更好的体验人机交流。目前，多数服务型机器人大都采用数字舵机作为点头运动的驱动电机，这些数字舵机存在使能状态下容易被人为损坏，未使能状态下扭矩小而可以随意被人为转动的缺点。而且，多数数字舵机成本较高。另外，服务型机器人正在向智能化方向发展，客户对头部的组合运动形式提出的需求越来越多。因此需要设计一种机器人点头运动装置，使得本装置在使能状态下不会轻易被损坏，且在未使能状态下电机保持扭矩而不能随意被转动。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供一种结构简单的服务型机器人头部运动装置，以解决上述至少一项技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种服务型机器人头部运动装置，包括：

摇头运动机构，所述摇头运动机构包括数字舵机、摇头固定板、摇头法兰转轴、摇头过渡轴和点头固定座，所述数字舵机和所述摇头过渡轴分别设于所述摇头固定板的两侧，所述摇头过渡轴的一端与所述摇头固定板之间设有所述摇头法兰转轴，所述摇头过渡轴的一端与所述摇头法兰转轴的一端固定连接，所述摇头法兰转轴的另一端穿过所述摇头固定板后与所述数字舵机的输出端传动连接，所述点头固定座固定于所述摇头过渡轴的另一端；

点头运动机构，所述点头运动机构包括步进电机、头部壳体固定板、第一点头转动板、第二点头转动板和点头法兰转轴，所述头部壳体固定板设于所述点头固定座远离所述摇头过渡轴的一侧，所述头部壳体固定板的两端与所述点头固定座的两端之间分别设有所述第一点头转动板和所述第二点头转动板，所述第一点头转动板的一端和所述第二点头转动板的一端分别与所述头部壳体固定板的两端固定连接，所述第一点头转动板的另一端与固定设在所述点头固定座一端上的轴承座转动连接，所述第二点头转动板的另一端与所述点头法兰转轴的一端固定连接，所述点头法兰转轴的另一端与所述步进电机的输出端传动连接，所述步进电机固定于所述点头固定座上；

点头限位机构，所述点头限位机构固定于所述点头固定座上用于限定所述头部壳体固定板上扬或下垂的旋转角度。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，能够实现机器人头部的点头运动和摇头运动；点头限位机构能够限制机器人点头时上扬和下垂的最大角度，保证头部在点头过程中不会超过范围而影响机器人对点头运动的控制；同时本装置在使能状态下不会轻易被损坏，且在未使能状态下电机保持扭矩而不能随意被转动。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进:

进一步，所述点头限位机构包括中限位开关、用于限定所述头部壳体固定板上扬位置的上限位结构和用于限定所述头部壳体固定板下垂位置的下限位结构，所述上限位结构、所述中限位开关和所述下限位结构间隔设置于所述第一点头转动板运动的路径上，所述中限位开关固定于所述点头固定座远离所述头部壳体固定板的一侧用于反馈所述头部壳体固定板是否停止在中间位置。

采用上述进一步方案的有益效果是：中限位开关用于反馈机器人头部得停止位置，当完成相应的动作后，头部点头运动结束，最后根据中限位开关的信号反馈头部是否停止在中间位置。

进一步，所述上限位结构包括上限位开关和上机械限位，所述上限位开关固定于所述上机械限位上，所述上机械限位固定于所述点头固定座顶部。

采用上述进一步方案的有益效果是：上限位开关用于检测点头壳体固定板上扬至最大角度的信号，同时上机械限位能够硬限定点头壳体固定板的最大上扬角度。

进一步，所述下限位结构包括下限位开关和下机械限位，所述下限位开关固定于所述下机械限位上，所述下机械限位固定于所述点头固定座底部。

采用上述进一步方案的有益效果是：下限位开关用于检测点头壳体固定板下垂至最大角度的信号，同时下机械限位能够硬限定点头壳体固定板的最大下垂角度。

进一步，所述摇头法兰转轴与所述摇头固定板之间设有摇头轴承座，所述摇头轴承座一侧与所述摇头固定板固定连接，所述摇头轴承座另一侧与所述摇头法兰转轴转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：摇头轴承座能够为点头运动机构提供支撑作用，同时实现可靠摇头旋转运动。

进一步，所述摇头轴承座的环向外侧设有一用于限定所述摇头法兰转轴转动角度的摇头机械限位。

采用上述进一步方案的有益效果是：摇头限位块能够限制摇头的旋转角度，对摇头运动的运动范围进行硬限位。

进一步，所述点头法兰转轴与所述第二点头转动板之间设有点头轴承座，所述点头轴承座套设于所述点头法兰转轴的一端上，且所述点头轴承座固定于所述点头固定座上。

采用上述进一步方案的有益效果是：点头轴承有助于实现可靠点头转动。

进一步，所述步进电机为减速步进电机。

采用上述进一步方案的有益效果是：减速步进电机的转速小扭矩更大，能够便于使用在机器人点头运动过程中。

进一步，所述摇头过渡轴为内部中空的转轴，所述转轴的侧壁上设有电线孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：摇头过渡轴设计为中空的结构能够有效的降低数字舵机的驱动功率，同时设计的电线孔可以方便的将点头运动机构的所需电线通过电线孔置入摇头过渡轴的空腔内，同时电线孔可以进一步的降低摇头过渡轴的重量，能够减少数字舵机的输出功率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、头部壳体固定板，2、上限位开关，3、上机械限位，4、第一点头转动板，5、点头法兰转轴，6、下机械限位，7、下限位开关，8、摇头过渡轴， 9、摇头法兰转轴，10、摇头机械限位，11、摇头固定板，12、数字舵机， 13、摇头轴承座，14、中限位开关，15、步进电机，16、上限位凸起，17、下限位凸起，18、中限位凸起，19、点头限位机构，20、点头固定座，21、第二点头转动板，22、点头轴承座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1所示，本实用新型包括：

摇头运动机构，所述摇头运动机构包括数字舵机12、摇头固定板11、摇头法兰转轴9、摇头过渡轴8和点头固定座20，所述数字舵机12和所述摇头过渡轴8分别设于所述摇头固定板11的两侧，所述摇头过渡轴8的一端与所述摇头固定板11之间设有所述摇头法兰转轴9，所述摇头过渡轴8 的一端与所述摇头法兰转轴9的一端固定连接，所述摇头法兰转轴9的另一端穿过所述摇头固定板11后与所述数字舵机12的输出端传动连接；所述摇头过渡轴8为内部中空的转轴，所述转轴的侧壁上设有电线孔；所述摇头法兰转轴9与所述摇头固定板11之间设有摇头轴承座13，所述摇头轴承座13 一侧与所述摇头固定板11固定连接，所述摇头轴承座13另一侧与所述摇头法兰转轴9转动连接；所述摇头轴承座13的环向外侧设有一用于限定所述摇头法兰转轴9转动角度的摇头机械限位10，在所述摇头法兰转轴9的环向外侧设有一与所述摇头机械限位10配合使用的摇头限位凸起，当所述摇头法兰转轴9转动时，摇头机械限位10能够防止摇头角度过大；所述点头固定座20固定于所述摇头过渡轴8的另一端。

点头运动机构，所述点头运动机构包括步进电机15、头部壳体固定板1、第一点头转动板4、第二点头转动板21和点头法兰转轴5，所述步进电机15 为减速步进电机，所述头部壳体固定板1设于所述点头固定座20远离所述摇头过渡轴8的一侧，所述头部壳体固定板1的两端与所述点头固定座20 的两端之间分别设有所述第一点头转动板4和所述第二点头转动板21，所述第一点头转动板4的一端和所述第二点头转动板21的一端分别与所述头部壳体固定板1的两端固定连接，所述第一点头转动板4的另一端与固定设在所述点头固定座20一端上的轴承座的转动连接，所述第二点头转动板21的另一端与所述点头法兰转轴5的一端固定连接，所述点头法兰转轴5的另一端与所述步进电机15的输出端传动连接，所述步进电机15固定于所述点头固定座20上；所述点头法兰转轴5与所述第二点头转动板21之间设有点头轴承座22，所述点头轴承座22套设于所述点头法兰转轴5的一端上，且所述点头轴承座22固定于所述点头固定座20上。

点头限位机构19，所述点头限位机构19固定于所述点头固定座20上用于限定所述第一点头转动板4的旋转角度；在第一点头转动板4远离所述头部壳体固定板1的一端板体上设有上限位凸起16、中限位凸起18和下限位凸起17，所述上限位凸起16、所述中限位凸起18和所述下限位凸起17均与所述点头限位结构19配合使用；所述点头限位机构19包括中限位开关14 用于限定所述头部壳体固定板1上扬位置的上限位结构和用于限定所述头部壳体固定板1下垂位置的下限位结构，所述上限位结构、所述中限位开关14 和所述下限位结构间隔设置于所述第一点头转动板4运动的路径上，所述中限位开关14固定于所述点头固定座20远离所述头部壳体固定板1的一侧且与所述中限位凸起18配合，用于反馈所述头部壳体固定板1是否停止在中间位置；所述上限位凸起16与所述上限位结构配合使用，所述上限位结构包括上限位开关2和上机械限位3，所述上限位开关2固定于所述上机械限位3上，所述上机械限位3固定于所述点头固定座20顶部，当头部壳体固定板1上扬一定角度时，上限位开关2检测到上限位凸起16，且上机械限位 3通过上限位凸起16阻挡头部壳体固定板1继续上扬；所述下限位凸起17 与所述下限位结构配合使用，所述下限位结构包括下限位开关7和下机械限位6，所述下限位开关7固定于所述下机械限位6上，所述下机械限位6固定于所述点头固定座20底部；当头部壳体固定板1下垂时，下限位开关7 检测到下限位凸起17，且下机械限位6通过下限位凸起17阻挡所述头部壳体固定板1继续下垂；所述上限位开关2、所述中限位开关14和所述下限位开关7均为碰撞开关或光电开关。

本实用新型的点头限位机构19及点头运动的工作原理为：点头运动的初始状态为中限位开关14检测到中限位凸起18，机器人上位机发送运动指令给下位机，下位机控制减速步进电机15运动相应的指令，通过点头转动板4、头部壳体固定板1将运动传递，上限位开关2和下限位开关6分别为运动传递的上下到位信号检测，完成相应的动作后，头部点头运动结束，最后根据中限位开关14根据中限位凸起18的信号反馈头部壳体固定板1停止在中间位置，即完成点头运动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，包括：

摇头运动机构，所述摇头运动机构包括数字舵机(12)、摇头固定板(11)、摇头法兰转轴(9)、摇头过渡轴(8)和点头固定座(20)，所述数字舵机(12)和所述摇头过渡轴(8)分别设于所述摇头固定板(11)的两侧，所述摇头过渡轴(8)的一端与所述摇头固定板(11)之间设有所述摇头法兰转轴(9)，所述摇头过渡轴(8)的一端与所述摇头法兰转轴(9)的一端固定连接，所述摇头法兰转轴(9)的另一端穿过所述摇头固定板(11)后与所述数字舵机(12)的输出端传动连接，所述点头固定座(20)固定于所述摇头过渡轴(8)的另一端；

点头运动机构，所述点头运动机构包括步进电机(15)、头部壳体固定板(1)、第一点头转动板(4)、第二点头转动板(21)和点头法兰转轴(5)，所述头部壳体固定板(1)设于所述点头固定座(20)远离所述摇头过渡轴(8)的一侧，所述头部壳体固定板(1)的两端与所述点头固定座(20)的两端之间分别设有所述第一点头转动板(4)和所述第二点头转动板(21)，所述第一点头转动板(4)的一端和所述第二点头转动板(21)的一端分别与所述头部壳体固定板(1)的两端固定连接，所述第一点头转动板(4)的另一端与固定设在所述点头固定座(20)一端上的轴承座转动连接，所述第二点头转动板(21)的另一端与所述点头法兰转轴(5)的一端固定连接，所述点头法兰转轴(5)的另一端与所述步进电机(15)的输出端传动连接，所述步进电机(15)固定于所述点头固定座(20)上；

点头限位机构(19)，所述点头限位机构(19)固定于所述点头固定座(20)上用于限定所述头部壳体固定板(1)上扬或下垂的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述点头限位机构(19)包括中限位开关(14)、用于限定所述头部壳体固定板(1)上扬位置的上限位结构和用于限定所述头部壳体固定板(1)下垂位置的下限位结构，所述上限位结构、所述中限位开关(14)和所述下限位结构间隔设置于所述第一点头转动板(4)运动的路径上，所述中限位开关(14)固定于所述点头固定座(20)远离所述头部壳体固定板(1)的一侧用于反馈所述头部壳体固定板(1)是否停止在中间位置。

3.根据权利要求2所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述上限位结构包括上限位开关(2)和上机械限位(3)，所述上限位开关(2)固定于所述上机械限位(3)上，所述上机械限位(3)固定于所述点头固定座(20)顶部。

4.根据权利要求2所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述下限位结构包括下限位开关(7)和下机械限位(6)，所述下限位开关(7)固定于所述下机械限位(6)上，所述下机械限位(6)固定于所述点头固定座(20)底部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述摇头法兰转轴(9)与所述摇头固定板(11)之间设有摇头轴承座(13)，所述摇头轴承座(13)一侧与所述摇头固定板(11)固定连接，所述摇头轴承座(13)另一侧与所述摇头法兰转轴(9)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述摇头轴承座(13)的环向外侧设有一用于限定所述摇头法兰转轴(9)转动角度的摇头机械限位(10)。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述点头法兰转轴(5)与所述第二点头转动板(21)之间设有点头轴承座(22)，所述点头轴承座(22)套设于所述点头法兰转轴(5)的一端上，且所述点头轴承座(22)固定于所述点头固定座(20)上。

8.根据权利要求1-4任一项所述一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述步进电机(15)为减速步进电机。

9.根据权利要求1-4任一项所述一种服务型机器人头部运动装置，其特征在于，所述摇头过渡轴(8)为内部中空的转轴，所述转轴的侧壁上设有电线孔。

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