CN210850343U - 一种人形机器人的头部转动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种人形机器人的头部转动机构，包括底板、连接筒、第二步进电机输出轴以及第一步进电机输出轴，底板上端面两侧固定连接有第一步进电机和第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机之间固定连接有两个支撑柱，第一步进电机输出轴与第一固定块固定连接，第一固定块与第一支架固定连接，第一支架与机器人头部固定块固定连接，连接筒与第一锥齿轮固定连接，机器人头部固定块与第二支架固定连接，第二支架与第二固定块固定连接，第二步进电机输出轴与第二锥齿轮固定连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合。

Description

一种人形机器人的头部转动机构

技术领域

本实用新型是一种人形机器人的头部转动机构，属于机器人设备领域。

背景技术

现有技术中，随着类人形机器人的发展，机器人的拟人化程度也越来越高，因此对机器人的灵活度及动作也提出了更高的要求，目前，类人形机器人的自由度主要集中在手臂以及下肢，而大部分机器人的头部与躯干固定连接或者通过水平旋转的方式可转动安装在躯干上。

人类头部的动作主要是左右转动，前后点头等旋转动作，现有的机器人头部动作多采用齿轮、链条、电机-皮带传动，其中链条传动适用于平行轴之间的传动，但占用空间较大，不宜在急促反向传动中使用，平稳度较低，电机-皮带传动，在传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸及轴上压力比啮合传动大，而且皮带容易打滑，传动效率不高，齿轮传动无设置润滑油收集装置，导致齿轮上的润滑油滴落在整个装置内部，清洁繁琐。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种人形机器人的头部转动机构，以解决上述背景技术中提出的传动组件占用过多空间，平稳度不佳，稳定度不够，润滑油清洁繁琐，无法实现机器人点头动作的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种人形机器人的头部转动机构，包括底板、连接筒、第二步进电机输出轴以及第一步进电机输出轴，底板上端面左侧固定连接有第一步进电机，底板上端面右侧固定连接有第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机之间固定连接有两个支撑柱，支撑柱对称分布于底板中轴线两侧，支撑柱一侧开设有通孔，第一步进电机输出轴贯穿开设在支撑柱上的通孔与第一固定块固定连接，第一固定块的上端面与第一支架下端面固定连接，第一支架右侧与机器人头部固定块固定连接，机器人头部固定块上端面开设有通孔，通孔内壁开设有凹槽，连接筒两侧固定连接有卡块，卡块与凹槽转动连接，连接筒贯穿开设在机器人头部固定块上的通孔与第一锥齿轮固定连接，机器人头部固定块右侧与第二支架固定连接，第二支架下端面与第二固定块上端面固定连接，第二固定块一侧开设有通孔，第二步进电机输出轴贯穿开设在第二固定块上的通孔与第二锥齿轮固定连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合。

进一步地，第一锥齿轮中轴线与第二锥齿轮中轴线相互垂直。

进一步地，卡块为圆柱体结构，卡块与凹槽内壁相贴合。

进一步地，第一步进电机与外部电源相连接，第一步进电机与外部电源之间固定连接有控制开关，第二步进电机与外部电源相连接，第二步进电机与外部电源之间固定连接有控制开关。

进一步地，连接筒上开设有多个通孔，螺栓穿过开设在连接筒上的通孔与机器人头部固定连接。

进一步地，底板上端面通过螺栓固定连接有润滑油收集盒，润滑油收集盒位于第一锥齿轮和第二锥齿轮下方。

进一步地，第一步进电机输出轴通过轴承与支撑柱转动连接，第二步进电机输出轴通过轴承与支撑柱转动连接，第二步进电机输出轴通过轴承与第二固定块转动连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种人形机器人的头部转动机构，通过设置两个锥齿轮相互啮合，第二步进电机将电能转化为机械能带动第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动与其相啮合的第一锥齿轮水平转动，第一锥齿轮带动与其相固连的连接筒水平转动，进而带动安装在连接筒端部的机器人头部水平转动，实现机器人头部水平转动的目的。

通过第一步进电机将电能转化为机械能带动与其输出轴相固连的第一固定块前后摆动，第一固定块带动第一支架前后摆动，第一支架带动机器人头部固定块前后摆动，机器人头部固定块带动与其相卡接的连接筒前后摆动，从而带动安装在连接筒端部的机器人头部前后摆动，实现机器人头部点头动作的目的，通过第一支架和第二支架与机器人头部固定块相固连，实现了机器人头部前后摆动更稳定的目的，通过两台步进电机分别控制机器人头部的水平转动和竖直转动，互不干扰，精确控制机器人头部的转动方向和转动速率。

通过在底板上端面通过螺栓固定连接润滑油收集盒，润滑油收集盒收集从第一锥齿轮和第二锥齿轮上面滴落的润滑油，润滑油得到有效的回收，润滑油收集盒可拆卸清洗，实现了润滑油清洁方便的目的。

通过在连接筒两侧固定连接有卡块，卡块与凹槽转动连接，减小了机器人头部水平转动的摩檫力，实现了将连接筒限位在凹槽中的目的。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种人形机器人的头部转动机构的结构示意图；

图2为本实用新型一种人形机器人的头部转动机构的正视图；

图3为本实用新型一种人形机器人的头部转动机构的剖面图；

图4为本实用新型一种人形机器人的头部转动机构中连接筒结构示意图；

图5为本实用新型一种人形机器人的头部转动机构中凹槽的剖面图；

图中：1-底板、2-第一步进电机、3-支撑柱、4-第一支架、5-机器人头部固定块、6-连接筒、7-第一锥齿轮、8-第二锥齿轮、9-第二支架、10-第二步进电机、11-第二步进电机输出轴、12-第二固定块、13-润滑油收集盒、14-第一固定块、15-第一步进电机输出轴、16-卡块、17-凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

请参阅图1至图5，本实用新型提供一种技术方案：一种人形机器人的头部转动机构，包括底板1、连接筒6、第二步进电机输出轴11以及第一步进电机输出轴15，底板1上端面左侧固定连接有第一步进电机2，底板1上端面右侧固定连接有第二步进电机10，第一步进电机2和第二步进电机10之间固定连接有两个支撑柱3，支撑柱3对称分布于底板1中轴线两侧，支撑柱3一侧开设有通孔，第一步进电机输出轴15贯穿开设在支撑柱3上的通孔与第一固定块14固定连接，第一固定块14的上端面与第一支架4下端面固定连接，第一支架4右侧与机器人头部固定块5固定连接，机器人头部固定块5上端面开设有通孔，通孔内壁开设有凹槽17，连接筒6两侧固定连接有卡块16，卡块16与凹槽17转动连接，连接筒6贯穿开设在机器人头部固定块5上的通孔与第一锥齿轮7固定连接，机器人头部固定块5右侧与第二支架9固定连接，第二支架9下端面与第二固定块12上端面固定连接，第二固定块12一侧开设有通孔，第二步进电机输出轴11贯穿开设在第二固定块12上的通孔与第二锥齿轮8固定连接，第一锥齿轮7与第二锥齿轮8相啮合。

第一锥齿轮7中轴线与第二锥齿轮8中轴线相互垂直，使第二锥齿轮8可以带动第一锥齿轮7水平转动，完成机器人头部水平转动动作。

卡块16为圆柱体结构，卡块16与凹槽17内壁相贴合，将连接筒6限位在凹槽17中。

第一步进电机2与外部电源相连接，第一步进电机2与外部电源之间固定连接有控制开关，第二步进电机10与外部电源相连接，第二步进电机10与外部电源之间固定连接有控制开关，通过控制开关调节第一步进电机2和第二步进电机10的输出转速，进而调节机器人头部水平转动速度和竖直转动速度。

连接筒6上开设有多个通孔，螺栓穿过开设在连接筒6上的通孔与机器人头部固定连接，将机器人头部更稳定的固定在连接筒6上。

底板1上端面通过螺栓固定连接有润滑油收集盒13，润滑油收集盒13位于第一锥齿轮7和第二锥齿轮8下方，润滑油收集盒13收集从第一锥齿轮7和第二锥齿轮8上滴落的润滑油，防止润滑油滴落在装置内，造成清洁繁琐。

第一步进电机输出轴15通过轴承与支撑柱3转动连接，第二步进电机输出轴11通过轴承与支撑柱3转动连接，第二步进电机输出轴11通过轴承与第二固定块12转动连接，减小第一步进电机输出轴15转动所受到的摩擦力，减小第二步进电机输出轴11转动所受到的摩擦力，提高第一步进电机输出轴15和第二步进电机输出轴11的使用寿命。

具体实施方式：使用人员先将第一步进电机2和第二步进电机10控制开关接通电源，接着，使用人员通过第一步进电机2的控制开关控制第一步进电机输出轴15正反转，第一步进电机2将电能转化为机械能带动第一步进电机输出轴15正反转，第一固定块14受到第一步进电机输出轴15转矩作用前后摆动，第一固定块14带动第一支架4前后摆动，第一支架4带动机器人头部固定块5前后摆动，机器人头部固定块5带动与其相卡接的连接筒6前后摆动，从而带动安装在连接筒6端部的机器人头部前后摆动，机器人头部完成点头动作，使用人员通过控制开关调节第一步进电机2的输出转速，进而调节机器人头部前后摆动的速度。

使用人员关闭第一步进电机2的控制开关，使用人员通过第二步进电机10的控制开关控制第二步进电机输出轴11正反转，第二步进电机10将电能转化为机械能带动第二步进电机输出轴11正反转，第二锥齿轮8受到第二步进电机输出轴11转矩的作用转动，第一锥齿轮7受到与其相啮合的第二齿轮8转矩的作用水平转动，第一锥齿轮7带动连接筒6水平转动，从而带动安装在连接筒6端部的机器人头部水平转动，机器人头部完成水平转动动作，使用人员通过控制开关调节第二步进电机10的输出转速，进而调节机器人头部水平转动的速度。

使用人员定期对本装置进行维护，使用人员先关闭第一步进电机2和第二步进电机10的控制开关，再将第一步进电机2和第二步进电机10的控制开关与电源断开，接着，使用人员用螺丝刀旋开润滑油收集盒13上的螺栓，把润滑油收集盒13从底板1上拆下，回收润滑油收集盒13中的润滑油，防止润滑油滴落至装置内，造成清洁繁琐，然后，使用人员将润滑油收集盒13拿去清洗，最后，使用人员将清洗后的润滑油收集盒13通过螺栓再次固定在底板1上端面，维护结束。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种人形机器人的头部转动机构，包括底板（1）、连接筒（6）、第二步进电机输出轴（11）以及第一步进电机输出轴（15），其特征在于：所述底板（1）上端面左侧固定连接有第一步进电机（2），所述底板（1）上端面右侧固定连接有第二步进电机（10），所述第一步进电机（2）和第二步进电机（10）之间固定连接有两个支撑柱（3），所述支撑柱（3）对称分布于底板（1）中轴线两侧，所述支撑柱（3）一侧开设有通孔，所述第一步进电机输出轴（15）贯穿开设在支撑柱（3）上的通孔与第一固定块（14）固定连接，所述第一固定块（14）的上端面与第一支架（4）下端面固定连接，所述第一支架（4）右侧与机器人头部固定块（5）固定连接，所述机器人头部固定块（5）上端面开设有通孔，所述通孔内壁开设有凹槽（17），所述连接筒（6）两侧固定连接有卡块（16），所述卡块（16）与凹槽（17）转动连接，所述连接筒（6）贯穿开设在机器人头部固定块（5）上的通孔与第一锥齿轮（7）固定连接，所述机器人头部固定块（5）右侧与第二支架（9）固定连接，所述第二支架（9）下端面与第二固定块（12）上端面固定连接，所述第二固定块（12）一侧开设有通孔，所述第二步进电机输出轴（11）贯穿开设在第二固定块（12）上的通孔与第二锥齿轮（8）固定连接，所述第一锥齿轮（7）与第二锥齿轮（8）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述第一锥齿轮（7）中轴线与第二锥齿轮（8）中轴线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述卡块（16）为圆柱体结构，所述卡块（16）与凹槽（17）内壁相贴合。

4.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述第一步进电机（2）与外部电源相连接，所述第一步进电机（2）与外部电源之间固定连接有控制开关，所述第二步进电机（10）与外部电源相连接，所述第二步进电机（10）与外部电源之间固定连接有控制开关。

5.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述连接筒（6）上开设有多个通孔，螺栓穿过开设在连接筒（6）上的通孔与机器人头部固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述底板（1）上端面通过螺栓固定连接有润滑油收集盒（13），所述润滑油收集盒（13）位于第一锥齿轮（7）和第二锥齿轮（8）下方。

7.根据权利要求1所述的一种人形机器人的头部转动机构，其特征在于：所述第一步进电机输出轴（15）通过轴承与支撑柱（3）转动连接，所述第二步进电机输出轴（11）通过轴承与支撑柱（3）转动连接，所述第二步进电机输出轴（11）通过轴承与第二固定块（12）转动连接。

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