CN218398150U - 一种智能机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能机器人，其包括底座、机器人头部以及连接两者的头部姿态驱动装置，头部姿态驱动装置包括倾仰驱动机构和水平驱动机构，倾仰驱动机构包括球头座、倾仰活动件、倾仰驱动件以及与机器人头部的颈段相连接的半球头，半球头的底部球面与倾仰活动件固定连接，底座上设有用于嵌装半球头的半球形凹槽，半球形凹槽的中部区域开设有倾仰限位槽口，球头座固定在半球形凹槽的外侧壁上，倾仰活动件可相对滑动地适配在半球形凹槽的外侧壁上，中部与倾仰限位槽口对应，水平驱动机构的固定端与颈段固定连接，并可相对转动地适配在半球头内，水平驱动机构的驱动端与半球头固定连接。本实用新型的机器人可进行连贯性的多样化头部姿态变换。

Description

一种智能机器人

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种头部姿态多样，且变化连贯的智能机器人。

背景技术

随着科学技术的不断进步和机器人技术的不断发展，智能机器人已逐渐走入千家万户，智能机器人给人们的生活带来便利和乐趣，能够辅助老年人和小孩的生活和学习，受到越来越多年轻一代父母的欢迎，尤其是桌面型小型智能机器人。桌面型小型智能机器人由于结构小巧，制造成本较低，因此，其在现代家庭中的普及型较人形机器人高。但是在现有技术中，此类智能机器人的头部动作较为单一呆板，动作互动性差，用户体验相对不高。

为了增加此类桌面型小型智能机器人的头部姿态多样化，如今的机器人厂商也开发出了相应的产品，如授权公告号为“CN211415162U”的一种简单的智能机器人头部转动结构，其结构包括上壳1、转动组件2以及底壳3，上壳1安装在底壳3上侧，上壳1与底壳3连接处设置有转动组件2。转动组件2包括保护罩21、马达22、小齿轮圈23、安装座24、旋转盘25、转动安装槽26、旋转中心轴座27、大齿轮圈28以及电路板29，底壳3上端面开设有转动安装槽26，转动安装槽26内部安装有旋转盘25，旋转盘25上端面中间位置安装有旋转中心轴座27，旋转中心轴座27上端面安装有安装座24，旋转中心轴座27外侧安装有大齿轮圈28，大齿轮圈28啮合有小齿轮圈23，小齿轮圈23上侧连接有马达22，马达22外侧罩设有保护罩21，马达22下端面安装有电路板29。其通过上述结构的转动组件2可以实现机器人头部在水平位置的多角度调节，但是也仅限于水平方向的调节，且马达22的传动轴是连接在小齿轮圈23上，然后通过小齿轮圈23与大齿轮圈28啮合来带动机器人头部的转动，故而，该马达22的位置在壳体结构中是相对偏心设置的，即并不位于壳体结构的中心位置处，从而需要对机器人的壳体外形作出适应性调整。

再如申请公布号为“CN113001515A”的一种动作多样化且稳定的智能机器人头部传动装置，其结构包括括躯体1，躯体1的内壁螺纹连接有限位槽2，限位槽2的内部固定安装有复位弹簧3，复位弹簧3远离躯体1的一侧固定安装有滑块4，滑块4远离复位弹簧3的一侧转动连接有螺杆5，螺杆5的底部啮合有驱动齿轮6，螺杆5远离滑块4的一端螺纹连接有滑动齿条7，滑动齿条7的表面套接有固定轨8，固定轨8的表面焊接有从动齿轮9，从动齿轮9的底部啮合有主动齿轮10，躯体1的内部固定安装有安装柱11，安装柱11的顶端焊接有固定框12，固定框12的顶部螺纹连接有固定杆13，滑动齿条7的顶部啮合有扇形齿轮14，扇形齿轮14的顶部螺纹连接有连杆15，连杆15的顶端固定安装有头体16，头体16的内部滑动连接有转动块17。该申请通过驱动齿轮转动带动螺杆左右移动，从而带动滑动齿条左右移动通过扇形齿轮带动头体实现左右摇动，通过主动齿轮转动带动从动齿轮转动，从而带动固定轨转动，通过连杆带动头体完成点头。该申请通过上述两种传动结构提高机器人与人之间互动时头部动作的多样化，即实现摇头和点头动作，但是该申请记载的机器人头部传动装置结构较为复杂，其摇头动作是通过扇形齿轮14的传动来驱动连杆15和转动块17共同构成的连杆结构来实现的，由于齿轮传动和连杆传动的不连续性，其摇头动作不连贯，在视觉感官上显得较为生硬。同理，该机器人的点头动作也是通过多级的齿轮结构和连杆结构来实现，点头动作同样显得较为生硬。另外，由于头体16是通过连杆15和转动块17与躯体1连接，躯体1与头体16之间存在较大的用于完成头部动作的“动作空间”，使得躯体1与头体16之间具有较大的间隙，因此异物容易通过该间隙进入“动作空间”，对内部传动结构进行卡死。

实用新型内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种头部姿态多样，且变化连贯的智能机器人。

本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种智能机器人，包括底座、机器人头部，以及连接所述底座和所述机器人头部的头部姿态驱动装置，其中，所述头部姿态驱动装置包括倾仰驱动机构和水平驱动机构，所述倾仰驱动机构包括球头座、倾仰活动件、倾仰驱动件，以及与所述机器人头部的颈段相连接的半球头，所述半球头的底部球面与所述倾仰活动件固定连接，所述底座上设有用于嵌装所述半球头的半球形凹槽，所述半球形凹槽的中部区域开设有倾仰限位槽口，所述球头座固定在所述半球形凹槽的外侧壁上，所述倾仰活动件可相对滑动地适配在所述半球形凹槽的外侧壁上，中部与所述倾仰限位槽口对应，所述水平驱动机构的固定端与所述颈段固定连接，并可相对转动地适配在所述半球头内，所述水平驱动机构的驱动端与所述半球头固定连接。

优选地，在上述的智能机器人中，所述水平驱动机构包括可相对转动地适配在所述半球头内的水平转动座以及固定在所述水平转动座上的第一步进电机，所述水平转动座与所述颈段固定连接，所述第一步进电机的传动轴与所述半球头的底部固定连接。

优选地，在上述的智能机器人中，所述半球形凹槽和所述倾仰活动件之间设有用于引导所述倾仰活动件沿倾仰方向定向转动的限位结构。

优选地，在上述的智能机器人中，所述限位结构包括成型在所述半球形凹槽的外侧壁上，在靠近所述倾仰限位槽口左右两侧沿位置的限位挡板，所述倾仰活动件的左右两侧沿分别位于对应侧的所述限位挡板的内侧。

优选地，在上述的智能机器人中，所述限位结构包括还成型在所述半球形凹槽的内侧壁上，在靠近所述倾仰限位槽口左右两侧沿位置的限位滑槽，所述半球头的外侧球壁面上成型有可滑动地适配在所述限位滑槽中的限位凸筋。

优选地，在上述的智能机器人中，所述半球头的外侧球壁面在底部位置处成型有四个螺钉柱，所述倾仰活动件的内侧壁面在中部位置设有四个螺钉座，所述螺钉座通过螺钉与所述螺钉柱螺纹连接。

优选地，在上述的智能机器人中，所述倾仰驱动件包括固定在所述球头座上的第二步进电机，以及与所述第二步进电机的传动轴固定连接的传动齿轮，所述倾仰活动件的外侧壁面在底部沿着中轴线位置成型有弧形齿条，所述传动齿轮与所述弧形齿条啮合。

优选地，在上述的智能机器人中，所述半球头的球壁上开设有过线通孔，所述第一步进电机的电连接线经所述过线通孔与设在所述底座内的控制板和电源电连接。

优选地，在上述的智能机器人中，所述底座的侧壁上设有音孔，所述音孔的内侧设有扬声器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过倾仰驱动机构和水平驱动机构可以实现机器人头部在前后方向的点头动作以及水平方向的摇头动作，通过由齿轮传动结构构成的结构紧凑精巧的倾仰驱动机构，可以实现机器人头部在前后方向上的连贯点头动作，通过步进电机传动构成的水平驱动机构，可以实现机器人头部在水平方向上的连贯摇头动作，整个头部姿态驱动装置结构紧凑精巧。倾仰驱动机构和水平驱动机构构成为一体，以球头形状的结构装嵌在底座上，实现了结合处的密接无缝设计，可以防止异物进入。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型在隐去底座后的结构图；

图3为本实用新型所述半球头与机器人头部颈段连接的结构图；

图4为本实用新型所述机器人头部与底座的分离拆解图；

图5为本实用新型在隐去机器人头部后的结构图；

图6为本实用新型在隐去机器人头部及水平驱动机构后的俯视图；

图7为图6中“A-A”部分的剖面图；

图8为本实用新型在隐去机器人头部后的俯视图；

图9为图8中“B-B”部分的剖面图；

图10为图8中“Ⅰ”部分的放大图；

图11为本实用新型所述倾仰驱动机构的立体图；

图12为本实用新型所述倾仰驱动机构在另一视角下的立体图；

图13为本实用新型所述倾仰活动件与倾仰驱动件的传动连接图；

图14为本实用新型所述半球头的底部视角的结构图；

图15为本实用新型所述水平驱动机构连接在半球头上的结构图。

具体实施方式

为使对本实用新型作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

本实用的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。

请参见图1至图13，如图所示，本实用新型的实施例提出了一种智能机器人，该智能机器人包括底座1、机器人头部2，以及连接底座1和机器人头部2的头部姿态驱动装置3。具体地，该头部姿态驱动装置3包括倾仰驱动机构31和水平驱动机构32，其中，倾仰驱动机构31用于驱动机器人头部2在倾仰方向(前后方向)作连贯性的点头动作。水平驱动机构32一端连接在倾仰驱动机构31上，另一端连接在机器人头部2，通过该水平驱动机构32可驱动机器人头部2在水平方向作连贯性的摇头(摆头)动作。为避免内部线束受损，在设定上，水平方向的摇头动作幅度小于360°，倾仰方向(前后方向)的点头动作幅度小于120°，且机器人头部2和水平驱动机构32引出至底座1的线束具有一定的余量设计，避免机器人头部2在作出点头或摇头动作时对线束造成牵扯受损。具体地，如图2、图7以及图10至图12所示，该倾仰驱动机构31包括球头座311、倾仰活动件312、倾仰驱动件，以及与机器人头部2的颈段21相连接的半球头313。其中，如图4和图10所示，该半球头313的底部球面与倾仰活动件312固定连接，底座1上设有用于嵌装半球头313的半球形凹槽11。半球头313的外侧球壁面与半球形凹槽11的内侧槽壁面滑动接触，在倾仰驱动机构31驱动半球头313在半球形凹槽11内沿着倾仰方向(前后方向)作点头动作时，半球头313相对半球形凹槽11在倾仰方向(前后方向)进行转动，两者的接触表面为活动接触面。同时，由于半球形凹槽11的结构也可将半球头313限制在其半球形腔槽中，因此，半球头313与半球形凹槽11可以实现稳定地滑动连接，且半球头313与半球形凹槽11在结合处实现无缝密接，可以避免异物进入。如图4和图6所示，该半球形凹槽11的中部区域开设有倾仰限位槽口111，如图10所示，球头座311固定在该半球形凹槽11的外侧壁上。其中，该倾仰活动件312可相对滑动地适配在该半球形凹槽11的外侧壁上，其中部与倾仰限位槽口111对应。如图2、图5、图14和图15所示，该水平驱动机构32的固定端与颈段21固定连接，并可相对转动地适配在半球头313内，水平驱动机构32的驱动端与半球头313固定连接。在水平驱动机构32的驱动端提供的直接扭矩作用力下，机器人头部2随着水平驱动机构32的固定端作为一个整体，反向转动一个角位移，实现在水平方向的摇头(摆头)动作。在本实用新型的实施例中，该倾仰限位槽口111在倾仰方向(前后方向)的开口大小对应机器人头部2的最大点头动作幅度。在倾仰驱动件的驱动作用力下，倾仰活动件312在倾仰方向(前后方向)的倾仰动作幅度被限制在该倾仰限位槽口111在倾仰方向(前后方向)的开口范围内。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图10、图14和图15所示，该水平驱动机构32包括可相对转动地适配在半球头313内的水平转动座321以及固定在水平转动座321上的第一步进电机322。其中，该水平转动座321与颈段21固定连接，第一步进电机322的传动轴与半球头313的底部固定连接。在第一步进电机322启动并输出一个角位移时，由于第一步进电机322的传动轴与半球头313的底部固定连接，因此，产生的扭矩作用在活动的水平转动座321上，从而带动该水平转动座321在半球头313内转动一个相应的角位移，使得机器人头部2与该水平转动座321作为一个整体实现水平方向的摇头(摆头)动作。通过第一步进电机322直接驱动产生的扭矩来带动机器人头部2转动，实现了传动的直接反馈，相比现有技术中的多级齿轮传动和连杆传动结构，本实用新型的水平驱动机构32结构更加紧凑精巧，由于没有齿轮到连杆的二级过渡传动，因此，机器人头部2的头部动作反馈直接且连贯，结构上也更加牢固可靠。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，该半球形凹槽11和倾仰活动件312之间设有用于引导倾仰活动件312沿倾仰方向定向转动的限位结构。由于倾仰活动件312为一弧形板状结构，因此，其在半球形凹槽11内沿着倾仰方向(前后方向)作点头动作时，需要保证其运动方向的稳定性，通过限位结构可以使得倾仰活动件312在半球形凹槽11上沿着倾仰方向(前后方向)稳定不偏移地移动。

具体地，在本实用新型的优选实施例中，如图10所示，该限位结构包括成型在半球形凹槽11的外侧壁上，在靠近倾仰限位槽口111左右两侧沿位置的限位挡板112，其中，该倾仰活动件312的左右两侧沿分别位于对应侧的限位挡板112的内侧。通过限位挡板112对倾仰活动件312的左右两侧沿进行约束限制，可以使倾仰活动件312的运动受限在该倾仰方向(前后方向)。

为了进一步地加强倾仰活动件312在倾仰方向(前后方向)的稳定性，避免运动时发生侧偏，如图3和图6所示，该限位结构包括还成型在半球形凹槽11的内侧壁上，在靠近倾仰限位槽口111左右两侧沿位置的限位滑槽113，其中，如图14所示，该半球头313的外侧球壁面上成型有可滑动地适配在限位滑槽113中的限位凸筋3132。在倾仰驱动机构31驱动时，倾仰活动件312通过限位凸筋3132适配在半球形凹槽11上的限位滑槽113内，可以增加倾仰活动件312在运动时的稳定性。在本实用新型中，限位滑槽113的长度大于限位凸筋3132的长度。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图3、图10、图11和图12所示，该半球头313的外侧球壁面在底部位置处成型有四个螺钉柱3131，倾仰活动件312的内侧壁面在中部位置设有四个螺钉座3121。其中，该螺钉座3121通过螺钉与螺钉柱3131螺纹连接，将半球头313与倾仰活动件312固定连接起来。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图2、图11、图12和图13所示，该倾仰驱动件包括固定在球头座311上的第二步进电机314，以及与第二步进电机314的传动轴固定连接的传动齿轮315。其中，该倾仰活动件312的外侧壁面在底部沿着中轴线位置成型有弧形齿条3122，传动齿轮315与弧形齿条3122啮合。在作倾仰调节时，第二步进电机314输出一个角位移量，通过传动齿轮315驱动弧形齿条3122转动一个角度，从而带动连接为整体的倾仰活动件312和半球头313在倾仰方向(前后方向)作出倾仰角度的调节。为方便过线，如图3所示，该半球头313的球壁上开设有过线通孔3133，其中，机器人头部2和第一步进电机322的电连接线经该过线通孔3133与设在底座1内的控制板和电源电连接。为方便语音输出，如图1所示，该底座1的侧壁上设有音孔12，音孔12的内侧设有扬声器。底座1内的控制板上设有单片机和无线通信模块，可以实现机器人与移动终端的远程通信互动，通过指令的触发实现对机器人的远程控制，通过设定的控制指令，还可以实现诸如按时用药提醒等日常提醒工作。具体地，该智能提醒的互动方式作为一种现有技术，此处不作赘述。本实用新型的智能机器人侧重保护在其机器人头部的姿态多样调整，且调整变化连贯的结构设计上。

综上所述，本实用新型通过倾仰驱动机构和水平驱动机构可以实现机器人头部在前后方向的点头动作以及水平方向的摇头动作，通过由齿轮传动结构构成的结构紧凑精巧的倾仰驱动机构，可以实现机器人头部在前后方向上的连贯点头动作，通过步进电机传动构成的水平驱动机构，可以实现机器人头部在水平方向上的连贯摇头动作，整个头部姿态驱动装置结构紧凑精巧。倾仰驱动机构和水平驱动机构构成为一体，以球头形状的结构装嵌在底座上，实现了结合处的密接无缝设计，可以防止异物进入。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种智能机器人，包括底座(1)、机器人头部(2)，以及连接所述底座(1)和所述机器人头部(2)的头部姿态驱动装置(3)，其特征在于，所述头部姿态驱动装置(3)包括倾仰驱动机构(31)和水平驱动机构(32)，所述倾仰驱动机构(31)包括球头座(311)、倾仰活动件(312)、倾仰驱动件，以及与所述机器人头部(2)的颈段(21)相连接的半球头(313)，所述半球头(313)的底部球面与所述倾仰活动件(312)固定连接，所述底座(1)上设有用于嵌装所述半球头(313)的半球形凹槽(11)，所述半球形凹槽(11)的中部区域开设有倾仰限位槽口(111)，所述球头座(311)固定在所述半球形凹槽(11)的外侧壁上，所述倾仰活动件(312)可相对滑动地适配在所述半球形凹槽(11)的外侧壁上，中部与所述倾仰限位槽口(111)对应，所述水平驱动机构(32)的固定端与所述颈段(21)固定连接，并可相对转动地适配在所述半球头(313)内，所述水平驱动机构(32)的驱动端与所述半球头(313)固定连接。

2.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述水平驱动机构(32)包括可相对转动地适配在所述半球头(313)内的水平转动座(321)以及固定在所述水平转动座(321)上的第一步进电机(322)，所述水平转动座(321)与所述颈段(21)固定连接，所述第一步进电机(322)的传动轴与所述半球头(313)的底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述半球形凹槽(11)和所述倾仰活动件(312)之间设有用于引导所述倾仰活动件(312)沿倾仰方向定向转动的限位结构。

4.根据权利要求3所述的智能机器人，其特征在于，所述限位结构包括成型在所述半球形凹槽(11)的外侧壁上，在靠近所述倾仰限位槽口(111)左右两侧沿位置的限位挡板(112)，所述倾仰活动件(312)的左右两侧沿分别位于对应侧的所述限位挡板(112)的内侧。

5.根据权利要求3所述的智能机器人，其特征在于，所述限位结构包括还成型在所述半球形凹槽(11)的内侧壁上，在靠近所述倾仰限位槽口(111)左右两侧沿位置的限位滑槽(113)，所述半球头(313)的外侧球壁面上成型有可滑动地适配在所述限位滑槽(113)中的限位凸筋(3132)。

6.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述半球头(313)的外侧球壁面在底部位置处成型有四个螺钉柱(3131)，所述倾仰活动件(312)的内侧壁面在中部位置设有四个螺钉座(3121)，所述螺钉座(3121)通过螺钉与所述螺钉柱(3131)螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述倾仰驱动件包括固定在所述球头座(311)上的第二步进电机(314)，以及与所述第二步进电机(314)的传动轴固定连接的传动齿轮(315)，所述倾仰活动件(312)的外侧壁面在底部沿着中轴线位置成型有弧形齿条(3122)，所述传动齿轮(315)与所述弧形齿条(3122)啮合。

8.根据权利要求2所述的智能机器人，其特征在于，所述半球头(313)的球壁上开设有过线通孔(3133)，所述第一步进电机(322)的电连接线经所述过线通孔(3133)与设在所述底座(1)内的控制板和电源电连接。

9.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述底座(1)的侧壁上设有音孔(12)，所述音孔(12)的内侧设有扬声器。

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