CN209936905U - 一种头部活动机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种头部活动机构，包括第一轴承转动组件及电机，所述第一轴承转动组件包括第一轴承固定件及第一轴承内环，所述电机包括电机支架及转子；所述电机支架设置成与颈部固定连接，所述第一轴承固定件设置成与头部固定连接，所述转子与第一轴承固定件固定连接。本实用新型头部活动机构应用于机器人时，通过设置第一轴承转动组件及电机，高效控制机器人头部进行上下转动，实现高效仿真效果，旋转灵活，也方便进行安装以及维修拆卸。

Description

一种头部活动机构及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种应用于机器人的头部活动机构以及包括该头部活动机构的机器人。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前，机械宠物十分流行，另外，仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入老龄化社会，发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，例如伴侣机器人，并能开辟新的产业，创造新的就业机会。仿生机器人每个关节类似生物关节，其活动的形态与人类类似，传统的仿生机器人的头部转动较为不灵活，而且传统的仿生机器人的头部拆装较为不方便，导致出现故障维修不方便等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种头部活动机构，以克服上述现有的头部活动机构难以满足机器人高仿真、高效转动，无法模拟人类进行头部运动安装及拆卸过程不方便等问题。

本实用新型的目的之二在于提供一种机器人，以克服上述现有机器人无法实现模拟人类进行头部运动，安装及拆卸过程不方便等问题。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种头部活动机构，包括第一轴承转动组件及电机，所述第一轴承转动组件包括第一轴承固定件及第一轴承内环，所述电机包括电机支架及转子；

所述电机支架设置成与颈部固定连接，所述第一轴承固定件设置成与头部固定连接，所述转子与第一轴承固定件固定连接；

电机转动时，所述转子驱动第一轴承固定件转动，头部相对于颈部转动。

进一步地，所述转子一端套接有联轴器，所述联轴器穿过第一轴承内环并与第一轴承固定件套接；

转子转动时驱动第一轴承固定件转动。

进一步地，还包括第二轴承转动组件，所述第一轴承转动组件与第二轴承转动组件并排设置于头部两侧，且第一轴承转动组件与第二轴承转动组件同轴线；

所述第二轴承转动组件包括第二轴承固定件及第二轴承内环，所述第二轴承固定件设置成与头部固定连接，所述第二轴承内环设置成与颈部固定连接。

进一步地，颈部固定设置有电机槽，所述电机槽用于容置电机，且所述电机支架与电机槽固定连接。

进一步地，所述电机槽上还设置有限位板固定件，所述限位板固定件与电机槽固定连接；

所述限位板固定件与第二轴承内环固定连接。

进一步地，所述限位板固定件背向电机槽一侧设置有限位电路板，所述限位电路板与第二轴承固定件固定连接，且所述限位电路板上设置有限位导电片；

所述限位板固定件朝远离电机槽一侧延伸形成固定轴，所述固定轴依次穿过第二轴承内环及限位电路板，且所述固定轴的末端设置有限位触碰件；

当电机转动时驱动头部相对于颈部转动，所述限位导电片相对于限位触碰件转动，且限位触碰件触碰限位导电片时电机停止转动。

进一步地，所述限位电路板上设置有一对限位导电片，一对限位导电片分别设于限位电路板的两处；

电机正向旋转至限位触碰件触碰其中一个限位导电片时，电机正向旋转停止，电机逆向旋转至限位触碰件触碰另一个限位导电片时，电机逆向旋转停止。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种机器人，包括上述任一项所述的头部活动机构。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型头部活动机构应用于机器人时，通过设置第一轴承转动组件及电机，高效控制机器人头部进行上下转动，实现高效仿真效果，旋转灵活，也方便进行安装以及维修拆卸。

(2)本实用新型机器人头部活动灵活，高效控制机器人头部进行上下转动，实现高效仿真效果，旋转灵活，也方便进行安装以及维修拆卸。

附图说明

图1为本实用新型机器人的整体结构示意图；

图2为图1所示机器人的头颈部结构示意图；

图3为图2所示头颈部的爆炸图；

图4为图3所示头颈部的局部爆炸图。

图中：1、头部；2、颈部；21、电机槽；22、限位板固定件；23、固定轴；24、限位触碰件；3、头部活动机构；31、第一轴承转动组件；311、第一轴承固定件；312、第一轴承内环；32、电机；321、电机支架；322、联轴器；33、第二轴承转动组件；331、第二轴承固定件；332、第二轴承内环；333、限位电路板；334、限位导电片。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，为本实用新型一种实施方式的机器人。该机器人包括躯体以及头部1，其中，头部1能够实现向下低头以及向上恢复头部1位置，基于上述头部1的低头、抬头动作以模仿人类的头部动作。

如图2所示，为图1所示的头颈部。该头颈部包括头部1及颈部2，头部1与颈部2活动连接，头部1可相对于颈部2进行上下转动(即头部1相对于颈部2进行抬头和低头动作)。安装时，可以将颈部2插入到躯体中，由此实现头部1相对于躯体进行抬头和低头动作，模仿人体的抬头和低头动作。

如图3所示，为图2所示头颈部的爆炸图。该头颈部包括头部1、颈部2及头部活动机构3。其中头部1与颈部2通过头部活动机构3连接，由此实现头部1相对于颈部2进行旋转，实现模拟头部1相对于颈部2进行抬头、低头的动作。

该头部活动机构3包括第一轴承转动组件31及电机32，第一轴承转动组件31包括第一轴承固定件311及第一轴承内环312，第一轴承固定件311套接第一轴承内环312，且第一轴承固定件311相对于第一轴承内环312可旋转(即轴承座相对于内环转动)。电机32包括电机支架321及转子(图中未示出)，转子穿插于电机支架321中，且转子相对于电机支架321可旋转。在本实施例中，第一轴承固定件311与头部1固定连接(即第一轴承固定件311与头部1同步转动)，电机支架321与颈部2固定连接(即电机支架321与颈部2无法相对转动)，转子从电机支架321伸出后依次穿过第一轴承内环312及第一轴承固定件311，转子的末端与第一轴承固定件311固定连接(此处的固定连接为套接，即转子与第一轴承固定件311同步转动)。

由于电机支架321与颈部2固定连接，当转子旋转时驱动第一轴承固定件311旋转，进而第一轴承固定件311相对于电机支架321旋转。因为第一轴承固定件311与头部1固定连接，电机支架321与颈部2固定连接，由此驱动头部1相对于颈部2旋转。在本实施例中，第一轴承转动组件31及电机32均呈水平并排设置，由此，头部1环绕第一轴承转动组件31旋转时，即为相对于竖直设置的机器人躯体进行抬头或者低头。通过设置第一轴承转动组件31及电机32，方便机器人头部1进行上下转动，实现高效仿真效果，旋转灵活，也方便进行安装以及维修拆卸。

作为优选的实施方式，电机32为伺服电机，借助于伺服电机精准控制转子旋转的角度，能够有效控制头部1旋转的幅度，确保头部1低头和抬头的最大幅度，防止头部1因旋转过度而损坏头部1、颈部2及头部活动机构3。

作为优选的实施方式，转子末端还套接有联轴器322，转子通过联轴器322驱动第一轴承固定件311旋转。在具体的实施方式中，联轴器322的横截面设置成正六边形，与之相对应的是，第一轴承固定件311上设有用于容置联轴器322的容置孔，该容置孔的横截面同样呈正六边形。由此，联轴器322穿过第一轴承内环312并与第一轴承固定件311套接，转子支撑第一轴承内环312，第一轴承内环312与颈部2固定连接。第一轴承固定件311套接于第一轴承内环312上，方便第一轴承固定件311相对于第一轴承内环312旋转，同时联轴器322的旋转驱动第一轴承固定件311旋转，进而带动头部1旋转。

作为优选的实施方式，该头部活动机构3还包括第二轴承转动组件33，第一轴承转动组件31与第二轴承转动组件33并排且呈水平设置于头部1的两侧，对应于头部两侧太阳穴处，且第一轴承转动组件31的轴线与第二轴承转动组件33的轴线相同。由此，确保头部1相对于颈部2进行旋转时，借助于两侧的第一轴承转动组件31及第二轴承转动组件33，确保头部1相对于颈部2旋转过程中平衡受力，不至于因头部1的重力作用导致头部1倾斜，也能通过第一轴承转动组件31及第二轴承转动组件33均衡承担头部1的重力，确保头部1旋转过程平稳进行。

在具体的实施方式中，第二轴承转动组件33包括第二轴承固定件331及第二轴承内环332，第二轴承固定件331套接第二轴承内环332，且第二轴承固定件331相对于第二轴承内环332可旋转。第二轴承固定件331与头部1固定连接(即实现头部1旋转时同步驱动第二轴承固定件331旋转)，第二轴承内环332与颈部2固定连接(即实现头部1旋转时，确保第二轴承固定件331相对于第二轴承内环332旋转，方便头部1的旋转)，由此，当头部1相对于颈部2旋转时，头部1驱动第二轴承固定件331相对于第二轴承内环332旋转，由此，实现第一轴承转动组件31与第二轴承转动组件33从头部1的左右两侧支撑头部1，且提供头部1相对颈部2进行旋转的活动连接机构。

作为优选的实施方式，颈部2的顶部还固定设置有电机槽21，电机槽21用于容置电机32，且电机支架321与电机槽21固定连接。一方面，通过在颈部2的顶部设置电机槽21，方便容置电机32，防止电机32在头部1旋转过程中移位。另一方面，电机槽21也能确保颈部2与电机支架321之间的紧固连接。

作为优选的实施方式，电机槽21上还设置有限位板固定件22，限位板固定件22与电机槽21固定连接，限位板固定件22与第二轴承内环332固定连接，由此，确保颈部2与第二轴承内环332相对固定，实现头部1旋转时，第二轴承固定件331相对于第二轴承内环332旋转。

作为优选的实施方式，限位板固定件22背向电机槽21一侧还设置有限位电路板333，限位电路板333与第二轴承固定件331固定连接(即限位电路板333与第二轴承固定件331相对固定)，且限位电路板333上设置有限位导电片334，头部1驱动第二轴承固定件331旋转，进而驱动限位电路板333及限位导电片334旋转。限位板固定件22朝远离电机槽21一侧延伸形成固定轴23，固定轴23与限位板固定件22固定连接。固定轴23从右向左依次穿过第二轴承内环332及限位电路板333，且固定轴23与第二轴承内环332固定套接(即固定轴23与第二轴承内环332相对固定)。固定轴23的末端还设置有限位触碰件24，由此，限位触碰件24相对于颈部2固定。

当电机32转动时，电机32驱动头部1相对于颈部2转动，头部1驱动限位电路板333及限位导电片334旋转，颈部2及限位触碰件24处于静止状态。当限位导电片334旋转至触碰限位触碰件24时，电机32停止转动。通过限位触碰件24及限位导电片334的设置，确保头部1旋转至一定幅度后停止继续转动，防止头部1旋转幅度过大而损坏机器人硬件设备，也能确保精准控制头部1的上下摆动过程。

作为优选的实施方式，限位电路板333上设置有一对限位导电片334，一对限位导电片334分别设于限位电路板333的两处，两个限位导电片334彼此间隔一定角度。电机32正向旋转，其中一个限位导电片334旋转至触碰限位触碰件24时，电机32正向旋转停止。同理，当电机32逆向旋转，另一个限位导电片334旋转至触碰限位触碰件24时，电机32逆向旋转停止。通过设置一对限位导电片334，确保电机32正向或者逆向旋转过程中均能定位，防止头部1抬头或者低头过程中因转动幅度过大而损坏硬件。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：该头部活动机构3仅包括第一轴承转动组件31及电机32，且第一轴承转动组件31设置于电机槽21的中部，该头部活动机构3不包括第二轴承转动组件33。借助于中间位置的第一轴承转动组件31，同样能够起到支撑头部1重量的作用，同时，设置于电机槽21的中部(对应于头部1的重心)，也能确保头部1旋转过程中受力均衡。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种头部活动机构，其特征在于，包括第一轴承转动组件及电机，所述第一轴承转动组件包括第一轴承固定件及第一轴承内环，所述电机包括电机支架及转子；

所述电机支架设置成与颈部固定连接，所述第一轴承固定件设置成与头部固定连接，所述转子与第一轴承固定件固定连接；

电机转动时，所述转子驱动第一轴承固定件转动，头部相对于颈部转动。

2.根据权利要求1所述的头部活动机构，其特征在于，所述转子一端套接有联轴器，所述联轴器穿过第一轴承内环并与第一轴承固定件套接；

转子转动时驱动第一轴承固定件转动。

3.根据权利要求1所述的头部活动机构，其特征在于，还包括第二轴承转动组件，所述第一轴承转动组件与第二轴承转动组件并排设置于头部两侧，且第一轴承转动组件与第二轴承转动组件同轴线；

所述第二轴承转动组件包括第二轴承固定件及第二轴承内环，所述第二轴承固定件设置成与头部固定连接，所述第二轴承内环设置成与颈部固定连接。

4.根据权利要求3所述的头部活动机构，其特征在于，颈部固定设置有电机槽，所述电机槽用于容置电机，且所述电机支架与电机槽固定连接。

5.根据权利要求4所述的头部活动机构，其特征在于，所述电机槽上还设置有限位板固定件，所述限位板固定件与电机槽固定连接；

所述限位板固定件与第二轴承内环固定连接。

6.根据权利要求5所述的头部活动机构，其特征在于，所述限位板固定件背向电机槽一侧设置有限位电路板，所述限位电路板与第二轴承固定件固定连接，且所述限位电路板上设置有限位导电片；

所述限位板固定件朝远离电机槽一侧延伸形成固定轴，所述固定轴依次穿过第二轴承内环及限位电路板，且所述固定轴的末端设置有限位触碰件；

当电机转动时驱动头部相对于颈部转动，所述限位导电片相对于限位触碰件转动，且限位触碰件触碰限位导电片时电机停止转动。

7.根据权利要求6所述的头部活动机构，其特征在于，所述限位电路板上设置有一对限位导电片，一对限位导电片分别设于限位电路板的两处；

电机正向旋转至限位触碰件触碰其中一个限位导电片时，电机正向旋转停止，电机逆向旋转至限位触碰件触碰另一个限位导电片时，电机逆向旋转停止。

8.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的头部活动机构。

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