CN212601841U - 一种仿真机器人颈部机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端；所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；所述连杆的另一端铰接于所述底部支撑盘上，且所述连杆可绕所述底部支撑盘的中心轴线转动。通过控制每个连杆的转动方向来实现对头部支撑盘姿态的控制，由于采用多个连杆对头部支撑盘进行控制，在横向尺寸上相比于传统通过多个电机堆叠的方式要更加的紧凑，而且结构简单可靠更适用于仿真机器人颈部的设计要求。

Description

一种仿真机器人颈部机构

技术领域

本实用新型涉及仿真机械制造技术领域，尤其涉及一种仿真机器人颈部机构。

背景技术

为实现仿真人型机器人的高度拟人化，头部需要同人一样实现上下点头、左右摆头、转头等三自由度的旋转运动。现有技术通常通过三个电机来分别控制三个不同方向的运动，通过这三个电机堆叠放置来实现三个自由度的旋转控制，该方法零部件多，占用空间大，对一些仿真人型机器人来说，颈部空间非常有限，该布置形式很难完成相应的动作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种仿真机器人颈部机构，能够减小颈部结构的占用空间。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；

多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端；

所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；

所述连杆的另一端铰接于所述底部支撑盘上，且所述连杆可绕所述底部支撑盘的中心轴线转动。

进一步的，包括多个转动臂；

多个所述转动臂可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述转动臂的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述转动臂对应与一个所述连杆的另一端铰接；

所述连杆的两端位于两条不同的虚拟竖直线上。

进一步的，还包括多个大齿轮和多个小齿轮；

多个所述大齿轮可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述大齿轮的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述大齿轮对应与一个所述转动臂固定连接；

每个所述小齿轮对应与一个所述大齿轮齿啮合。

进一步的，还包括多个舵机；

多个所述舵机固定设置于所述底部支撑盘上；

每个所述舵机的转轴对应与一个所述小齿轮固定连接。

进一步的，还包括固定套和卡扣；

多个所述转动臂和多个所述大齿轮分别可转动套设于所述固定套上；

所述固定套的一端设有与所述卡扣适配的卡槽；

所述固定套的一端穿过所述底部支撑盘的让位孔并通过所述卡扣实现轴向固定。

进一步的，所述转动臂上设置有摇臂；

所述摇臂的端部向远离所述底部支撑盘的中心轴线方向倾斜设置，且与所述连杆的另一端铰接。

进一步的，多个所述转动臂包括第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂；

多个所述大齿轮包括第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮；

所述第二大齿轮套设于所述第一大齿轮，所述第三大齿轮套设于所述第二大齿轮；

所述第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂分别与所述第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮固定连接。

进一步的，还包括支撑柱；

所述支撑柱套设于所述固定套上；

所述支撑柱的一端与所述底部支撑盘连接，另一端与第一大齿轮的底面连接。

进一步的，所述连杆包括身部和连接部；

所述身部呈类7字形；

所述身部的一端与所述头部支撑盘的底部铰接；

所述身部的另一端与所述连接部的一端垂直设置；

所述连接部的另一端与所述摇臂铰接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端且所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；通过控制每个连杆的转动方向来实现对头部支撑盘姿态的控制，由于采用多个连杆对头部支撑盘进行控制，在横向尺寸上相比于传统通过多个电机堆叠的方式要更加的紧凑，而且结构简单可靠更适用于仿真机器人颈部的设计要求。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的一种仿真机器人颈部机构的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的一种仿真机器人颈部机构的正视图；

图3所示为本实用新型实施例的一种仿真机器人颈部机构的剖视图；

图4所示为本实用新型实施例的一种仿真机器人颈部机构的零件爆炸图；

图5所示为本实用新型另一实施例的一种仿真机器人颈部机构的结构示意图；

图6所示为本实用新型另一实施例的一种仿真机器人颈部机构的正视图；

图7所示为本实用新型另一实施例的一种仿真机器人颈部机构的剖视图；

图8所示为本实用新型另一实施例的一种仿真机器人颈部机构的零件爆炸图；

标号说明：

1、头部支撑盘；2、底部支撑盘；3、连杆；4、转动臂；5、大齿轮；6、小齿轮；7、舵机；8、固定套；9、卡扣；10、摇臂；11、支撑柱；

31、身部；32、连接部；

41、第一转动臂；42、第二转动臂；43、第三转动臂；

51、第一大齿轮；52、第二大齿轮；53、第三大齿轮。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图8，一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；

多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端；

所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；

所述连杆的另一端铰接于所述底部支撑盘上，且所述连杆可绕所述底部支撑盘的中心轴线转动。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端且所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；通过控制每个连杆的转动方向来实现对头部支撑盘姿态的控制，由于采用多个连杆对头部支撑盘进行控制，在横向尺寸上相比于传统通过多个电机堆叠的方式要更加的紧凑，而且结构简单可靠更适用于仿真机器人颈部的设计要求。

进一步的，包括多个转动臂；

多个所述转动臂可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述转动臂的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述转动臂对应与一个所述连杆的另一端铰接；

所述连杆的两端位于两条不同的虚拟竖直线上。

由上述描述可知，通过转动臂的旋转来控制连杆的动作，其控制方式简单，只需要精确的控制转动臂的转角，就能准确的控制机器人头部的运动姿态。其次，所述连杆的两端位于两条不同的虚拟竖直线上，是为了避免连杆在运动过程中出现死点，造成动作无法被执行。

进一步的，还包括多个大齿轮和多个小齿轮；

多个所述大齿轮可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述大齿轮的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述大齿轮对应与一个所述转动臂固定连接；

每个所述小齿轮对应与一个所述大齿轮齿啮合。

由上述描述可知，通过齿轮传动来传递扭矩，具有传动误差小、噪声低等优点，满足仿真器人对高精度执行动作的要求。

进一步的，还包括多个舵机；

多个所述舵机固定设置于所述底部支撑盘上；

每个所述舵机的转轴对应与一个所述小齿轮固定连接。

由上述描述可知，舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，舵机很好的满足了机器人头部姿态不断的变化和保持的使用需求。

进一步的，还包括固定套和卡扣；

多个所述转动臂和多个所述大齿轮分别可转动套设于所述固定套上；

所述固定套的一端设有与所述卡扣适配的卡槽；

所述固定套的一端穿过所述底部支撑盘的让位孔并通过所述卡扣实现轴向固定。

由上述描述可知，固定套和卡扣的设计能够减低颈部机构的装配难度，提高机构的装配效率。而且，固定套为机构内部的传动件提供了可靠的轴向定位。

进一步的，所述转动臂上设置有摇臂；

所述摇臂的端部向远离所述底部支撑盘的中心轴线方向倾斜设置，且与所述连杆的另一端铰接。

由上述描述可知，摇臂的设置一方面是为转动臂与连杆的铰接提供便利；另一方面也增大了连杆之间的避让空间，避免机器人头部执行动作时，连杆之间发生干涉。

进一步的，多个所述转动臂包括第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂；

多个所述大齿轮包括第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮；

所述第二大齿轮套设于所述第一大齿轮，所述第三大齿轮套设于所述第二大齿轮；

所述第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂分别与所述第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮固定连接。

由上述描述可知，三个连杆就能够完成机器人头部三个自由度的转动，故只需设置三个传动结构组件即可，最大限度上减少机器人颈部空间的占用。

进一步的，还包括支撑柱；

所述支撑柱套设于所述固定套上；

所述支撑柱的一端与所述底部支撑盘连接，另一端与第一大齿轮的底面连接。

由上述描述可知，支撑柱的设置为大齿轮提供轴向定位，且能够降低底部支撑盘的加工精度。

进一步的，所述连杆包括身部和连接部；

所述身部呈类7字形；

所述身部的一端与所述头部支撑盘的底部铰接；

所述身部的另一端与所述连接部的一端垂直设置；

所述连接部的另一端与所述摇臂铰接。

由上述描述可知，连杆通过身部和连接部一体成型设置是为了避免连杆在运动过程中出现死点，造成动作无法被执行。

请参照图1至图8，本实用新型的实施例一为：一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘1、底部支撑盘2和多个连杆3；

多个所述连杆3绕设于所述头部支撑盘1的底端；

所述连杆3的一端铰接于所述头部支撑盘1；

所述连杆3的另一端铰接于所述底部支撑盘2上，且所述连杆3可绕所述底部支撑盘2的中心轴线转动。

具体的，在所述头部支撑盘1的中间设有通孔，机器人头部机构的控制线可从此通空穿过。

具体的，底部支撑盘2用于支撑机器人整个颈部及以上的机构，底部支撑盘2上均布设有多个通孔，通过螺钉穿过通孔与机器人主体螺接以实现固定。

具体的，所述连杆3的一端和所述头部支撑盘1的铰接位置上分别设有轴承座用以安装轴承，所述轴承为带法兰盘的轴承，通过法兰盘实现轴承的轴向定位；通过螺栓穿过铰接孔内的轴承内孔将连杆3和所述头部支撑盘1铰接固定。

请参照图3和图4，具体的，包括多个转动臂4；

多个所述转动臂4可转动堆叠于所述底部支撑盘2上，且所述转动臂4的转动轴线与所述底部支撑盘2的中心轴线同轴设置；

每个所述转动臂4对应与一个所述连杆3的另一端铰接；

所述连杆3的两端位于两条不同的虚拟竖直线上。

请参照图1和图4，具体的，还包括多个大齿轮5和多个小齿轮6；

多个所述大齿轮6可转动堆叠于所述底部支撑盘2上，且所述大齿轮5的转动轴线与所述底部支撑盘2的中心轴线同轴设置；

每个所述大齿轮5对应与一个所述转动臂4固定连接；

每个所述小齿轮6对应与一个所述大齿轮5齿啮合。

其中，所述大齿轮5之间在装配时，将大齿轮5端面之间应上润滑脂，以减少大齿轮5之间的摩擦和磨损。

请参照图1和图4，具体的，还包括多个舵机7；

多个所述舵机7固定设置于所述底部支撑盘2上；

每个所述舵机7的转轴对应与一个所述小齿轮6固定连接。

具体的，所述舵机7通过螺钉固定在所述底部支撑盘2上。

由于机构内部空间较少的原因，所述小齿轮6与舵机7的转轴通过过盈配合方式进行固定，以减少固定零部件的使用，一方面可以简化装配工艺，节约内部空间；另一方面也能够避免因为固定零件脱落卡入内部传动机构之间，造成机构无法执行动作，出现机械故障。

请参照图3，具体的，还包括固定套8和卡扣9；

多个所述转动臂4和多个所述大齿轮5分别可转动套设于所述固定套8上；

所述固定套8的一端设有与所述卡扣9适配的卡槽；

所述固定套8的一端穿过所述底部支撑盘2的让位孔并通过所述卡扣9实现轴向固定。

具体的，所述卡扣为C型卡扣。

请参照图1、图2和图4，所述转动臂4上设置有摇臂10；

所述摇臂10的端部向远离所述底部支撑盘2的中心轴线方向倾斜设置，且与所述连杆3的另一端铰接。

具体的，所述摇臂10的端部与所述连杆3的另一端通过铰接螺栓进行铰接。

请参照图1和图2，具体的，所述连杆3包括身部31和连接部32；

所述身部31呈类7字形；

所述身部31的一端与所述头部支撑盘1的底部铰接；

所述身部31的另一端与所述连接部32的一端垂直设置；

所述连接部32的另一端与所述摇臂10铰接。

其中，所述身部31和连接部32可采用一体加工成型，通过折弯工艺将连接部32折弯90度。

请参照图1至图4，本实用新型的实施例二为：本实施例在实施例一的基础上，多个所述转动臂4包括第一转动臂41、第二转动臂42和第三转动臂43；

多个所述大齿轮5包括第一大齿轮51、第二大齿轮52和第三大齿轮53；

所述第二大齿轮52套设于所述第一大齿轮51，所述第三大齿53轮套设于所述第二大齿轮52；

所述第一转动臂41、第二转动臂42和第三转动臂43分别与所述第一大齿轮51、第二大齿轮52和第三大齿轮53固定连接。

其中，所述第一大齿轮51的一端面固定设有第一套筒，所述第一套筒的一端与第一转动臂41型面配合；具体的，所述第一转动臂41上设有与第一套筒适配的异形通孔；且所述第一套筒上设有轴肩用以对所述第一转动臂41的轴向定位。所述第二大齿轮52套设于所述第一大齿轮51的第一套筒上，且第二大齿轮52一端面固定设有第二套筒，第二转动臂42与第二套筒固定定位的方式同上；第二套筒的长度小于第一套筒的长度，避免第一转动臂41和第二转动臂42之间发生运动干涉。所述第三大齿53轮套设于所述第二大齿轮52的第二套筒上；具体的，第三大齿53的端面上设有多个凸起，第三转动臂43设有多个与凸起适配的通孔，通过第三大齿53上的凸起插入第三转动臂43上的通孔实现第三大齿53与第三转动臂43固定连接。

请参照图3，具体的，还包括支撑柱11；

所述支撑柱11套设于所述固定套8上；

所述支撑柱11的一端与所述底部支撑盘2连接，另一端与第一大齿轮51的底面连接。

具体的，支撑柱11通过螺钉固定于底部支撑盘2上。

请参照图5至图8，本实用新型的实施例三为：本实施例在实施例一不同在于不需要固定套8和卡扣9对大齿轮5和转动臂4进行轴向定位；具体的，多个所述转动臂4堆叠于所述底部支撑盘2的上方，多个所述大齿轮5堆叠设置于所述底部支撑盘2的下方，通过大齿轮5的齿轮轴穿设于所述底部支撑盘2与所述转动臂4固定连接，从而实现大齿轮5和传动臂4轴向定位于底部支撑盘2上。

且在此基础上，多个所述转动臂4包括第一转动臂41、第二转动臂42和第三转动臂43；

多个所述大齿轮5包括第一大齿轮51、第二大齿轮52和第三大齿轮53；

所述第二大齿轮52套设于所述第一大齿轮51，所述第三大齿53轮套设于所述第二大齿轮52；

所述第一转动臂41、第二转动臂42和第三转动臂43分别与所述第一大齿轮51、第二大齿轮52和第三大齿轮53固定连接。

其中，所述第一大齿轮51的一端面固定设有第一套筒，所述第一套筒的一端与第一转动臂41键连接；具体的，所述第一转动臂41上设有键，所述第一套筒的端部开设有键槽，所述第一转动臂41上的键与所述第一套筒的端部的键槽对齐后插入实现周向定位；且所述第一套筒上设有推力轴承用以对所述第一转动臂41的轴向定位。所述第二大齿轮52套设于所述第一大齿轮51的第一套筒上，且第二大齿轮52一端面固定设有第二套筒，第二转动臂42与第二套筒固定定位的方式同上；第二套筒的长度小于第一套筒的长度，避免第一转动臂41和第二转动臂42之间发生运动干涉。所述第三大齿53轮套设于所述第二大齿轮52的第二套筒上，且第三大齿轮53一端面固定设有第三套筒，第三转动臂43与第三套筒固定定位的方式同上；第三套筒的长度小于第二套筒的长度，避免第三转动臂43和第二转动臂42之间发生运动干涉。

颈部机构控制机器人头部三自由度转动的具体的过程：如当三个舵机7同步正转或反转时，头部支撑盘1可实现正转或反转，即机器人的转头(摇头)运动；当一个舵机7正转、一个舵机反转、一个舵机不动时，头部支撑盘1将发生左右摆动，即机器人的摆头运动；当一个舵机7正转或反转、两个舵机7不动时，头部支撑盘1将发生上下摆动，即机器人的点头运动。

综上所述，本实用新型提供的一种仿真机器人颈部机构，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端且所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；通过舵机配合齿轮传动系统来实现转动臂的旋转，以此来控制铰接在转动臂上的连杆的运动方向，进一步来实现对头部支撑盘姿态的控制，该机构只需要精确的舵机转轴的转角，就能准确的控制机器人头部的运动姿态，其控制方法简单可靠。本装置由于采用多个连杆对头部支撑盘进行控制，在横向尺寸上相比于传统通过多个电机堆叠的方式要更加的紧凑，而且结构简单可靠更适用于仿真机器人颈部的设计要求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，包括头部支撑盘、底部支撑盘和多个连杆；

多个所述连杆绕设于所述头部支撑盘的底端；

所述连杆的一端铰接于所述头部支撑盘；

所述连杆的另一端铰接于所述底部支撑盘上，且所述连杆可绕所述底部支撑盘的中心轴线转动。

2.根据权利要求1所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，包括多个转动臂；

多个所述转动臂可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述转动臂的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述转动臂对应与一个所述连杆的另一端铰接；

所述连杆的两端位于两条不同的虚拟竖直线上。

3.根据权利要求2所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，还包括多个大齿轮和多个小齿轮；

多个所述大齿轮可转动堆叠于所述底部支撑盘上，且所述大齿轮的转动轴线与所述底部支撑盘的中心轴线同轴设置；

每个所述大齿轮对应与一个所述转动臂固定连接；

每个所述小齿轮对应与一个所述大齿轮齿啮合。

4.根据权利要求3所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，还包括多个舵机；

多个所述舵机固定设置于所述底部支撑盘上；

每个所述舵机的转轴对应与一个所述小齿轮固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，还包括固定套和卡扣；

多个所述转动臂和多个所述大齿轮分别可转动套设于所述固定套上；

所述固定套的一端设有与所述卡扣适配的卡槽；

所述固定套的一端穿过所述底部支撑盘的让位孔并通过所述卡扣实现轴向固定。

6.根据权利要求2所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，所述转动臂上设置有摇臂；

所述摇臂的端部向远离所述底部支撑盘的中心轴线方向倾斜设置，且与所述连杆的另一端铰接。

7.根据权利要求5所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，多个所述转动臂包括第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂；

多个所述大齿轮包括第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮；

所述第二大齿轮套设于所述第一大齿轮，所述第三大齿轮套设于所述第二大齿轮；

所述第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂分别与所述第一大齿轮、第二大齿轮和第三大齿轮固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，还包括支撑柱；

所述支撑柱套设于所述固定套上；

所述支撑柱的一端与所述底部支撑盘连接，另一端与第一大齿轮的底面连接。

9.根据权利要求6所述的一种仿真机器人颈部机构，其特征在于，所述连杆包括身部和连接部；

所述身部呈类7字形；

所述身部的一端与所述头部支撑盘的底部铰接；

所述身部的另一端与所述连接部的一端垂直设置；

所述连接部的另一端与所述摇臂铰接。

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