一种机器人头部结构和机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人头部结构和机器人。

背景技术：

随着机器人行业的发展，市场上机器人是越来越多的家居老人和小孩家居和陪护的首选。目前的机器人电机安装方式一般都是通过电机轴与轴承的过盈配合，用外力将电机轴强力压入轴承安装孔，然后将电机轴承组合装入结构件，组装非常困难，需要借助外部设备，还需要较大的操作空间,结构复杂，操作繁琐，体积大，成本高。

技术实现要素：

本发明提供了一种机器人头部结构和机器人以解决现有技术中机器人的头部结构需要较大的操作空间。结构复杂，操作繁琐，体积大，成本高等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种机器人头部结构，该机器人头部结构包括头部壳体、转轴以及驱动转轴的电机，

转轴安装在头部壳体上，转轴一端开有轴孔，电机的电机轴插入转轴的轴孔中；

转轴上设有第一通孔，

电机轴上设置有第二通孔，

该机器人头部结构还包括，第一紧固件，

电机轴插入转轴的轴孔中后，第二通孔和第一通孔的位置对应，第一紧固件穿过第一通孔和第二通孔，将电机轴安装在转轴的轴孔中，电机轴能够驱动转轴带动头部壳体运动。

根据本发明的另一个方面，提供了一种机器人，该机器人包括机身以及与机身连接的，如本发明一个方面的机器人头部结构。

本发明的有益效果是：本发明的这种机器人头部结构通过在安装到头部壳体上的转轴一端开有轴孔，将电机的电机轴插入转轴的轴孔中，并在转轴上设有第一通孔，电机轴上设置有第二通孔，电机轴插入转轴的轴孔中后，第二通孔和第一通孔的位置对应，再利用第一紧固件，穿过第一通孔和第二通孔，将电机轴安装在转轴的轴孔中，利用电机轴驱动转轴带动头部壳体运动。从而与现有技术相比，不需要轴承及其配套的相关结构件来完成电机和转轴的装配，成本低，灵活性好，安装方便，需要的装配空间小，机械强度和运动精度高，连续性好，并且可随意调整机器人头部的点头和抬头角度，避免了头部运动过程中打滑和反应迟钝等问题，使机器人头部运动更形象、更拟人化，提高了产品的竞争力。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的结构分解图；

图2是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的转轴连接电机的示意图；

图3是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的转轴未连接电机的示意图；

图4是本发明一个实施例的一种转轴的示意图；

图5是本发明一个实施例的一种电机的示意图；

图6是本发明一个实施例的一种机器人的示意图。

具体实施方式

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的示意图，参见图1本实施例的机器人头部结构1，包括：头部壳体、转轴11以及驱动转轴11的电机12，

转轴11安装在头部壳体上，转轴11一端开有轴孔110，电机12的电机轴120插入转轴11的轴孔110中；转轴11上设有第一通孔，电机轴120上设置有第二通孔，

该机器人头部结构还包括，第一紧固件，电机轴120插入转轴的轴孔110中后，第二通孔和第一通孔的位置对应，第一紧固件穿过第一通孔和第二通孔，将电机轴120安装在转轴11的轴孔110中，电机轴120能够驱动转轴11带动头部壳体运动。注：这里的第一紧固件的作用是为了紧固插入转轴轴孔的电机轴，实际应用中可选用具体的例如，螺钉、销钉或键作为紧固件，此外，在选用螺钉作为紧固件时，可以增加对应螺母与螺钉配合，或者也可在螺母和螺钉配合连接时，增加垫圈以加强紧固效果。

由图1所示可知，本实施例的机器人头部结构由于通过在转轴上开轴孔，电机轴直接插入轴孔中并利用紧固件固定，结构简单、紧凑，电机在运动过程中，可以很好的控制位移和转动角度精度，避免了轴承和电机装配方式下打滑情况的发生。当机器人头部做点头和抬头动作时，可随意调整运动角度，使机器人头部运动更拟人化。另外，本实施例的机器人头部结构安装方便，需要的装配空间小，机械强度和可靠性高，并且成本低，方便大规模推广。

需要说明的是，本实施例中转轴和电机之间的连接结构设置不局限于应用在机器人的头部，也可应用在其他需要电机带动转动部件转动的场景。

实施例二

图2是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的转轴连接电机的示意图，图3是本发明一个实施例的一种机器人头部结构的转轴未连接电机的示意图，图4是本发明一个实施例的一种转轴的示意图，图5是本发明一个实施例的一种电机的示意图。以下结合图2至图5对本实施例的机器人头部结构进行具体说明。

参见图2和图3，机器人头部结构包括头部壳体20，头部壳体20上设置有活动通道201，电机22经活动通道201与机器人的机身固定连接，并相对于机身静止，转轴21与头部壳体20一体成型，第一紧固件为锁紧螺钉23。

锁紧螺钉23的尾部穿过第一通孔211和第二通孔，并露出转轴21的外表面，另外，在其他实施例中，可选用替代螺钉的其它部件作为紧固件，对此不作限制。

参见图4，转轴21的第一通孔211中熔入一热熔螺母，锁紧螺钉(参见图2所示)的外螺纹与热熔螺母的内螺纹配合。也就是说，本实施例中，热熔螺母的下端面可不与电机轴上表面接触，而是高于电机轴上表面。

参见图5，优选地，热熔螺母的下端面与插入第一通孔211的电机轴221上端面接触，压紧电机轴221，使得电机轴221与热熔螺母下端面紧配合。

转轴21的与电机轴221连接的一端设有第二紧固机构215，转轴21的一端分为上端部213和下端部214，第二紧固机构215分别设在上端部213和下端部214的外表面上，第二紧固机构215上设置有关于转轴的轴线方向对称的锁紧孔(螺钉216对应安装的位置)，通过设置对称的锁紧孔，将转轴的上端部和下端部锁紧，使得本实施例的转轴和电机的连接更稳固，保证了机器人头部结构的机械强度，提高运动精度。

通过分别与锁紧孔相配合的紧固件216，将上端部213和下端部214锁紧，以紧固插入转轴21的轴孔212中的电机轴221；

本实施例中，电机轴头部为扁圆结构，对应的，转轴的轴孔也为扁圆结构。即，转轴21的轴孔孔壁上设有至少一个平面，作为电机轴221的作用面。设置作用面的优点是：当电机轴插入转轴的轴孔后运动时，能够更方便将作用力传递到转轴，驱动转轴运动，灵活性更好，运动精度更高。

优选地，第二紧固机构215与转轴21一体成型。在本发明的其他实施例中第二紧固机构215与转轴21也可以为独立的部件，

参见图4，第二紧固机构215上还开有用于避让安装第一紧固件的避让槽2151。避让槽的设置，在保证了转轴的结构强度的基础上，方便安装和拆卸第一紧固件。

在本实施例中，电机和机身的连接是通过与机身连接的电机座实现的，参见图5，电机22通过电机座24与机器人的机身固定连接，电机座24上设置有电机轴插入孔241，电机22的电机轴221穿过电机轴插入孔241，电机22和电机座24上分别对应设置有连接孔(见图4中的242和222)，通过锁紧件和连接孔(242和222)的配合将电机22和电机座24固定。

本实施例中，转轴21的轴孔的内径大于或等于电机轴221的外径，轴孔和电机轴过盈配合。

优选地，该机器人头部结构还包括：一紧固螺母，紧固螺母与穿过第一通孔和第二通孔并凸出转轴表面的锁紧螺钉相配合，以紧固电机轴。

本发明的这种机器人头部结构的装配过程具体如下：

如图5所示，电机22装入电机座24，电机轴221装入电机座24的电机轴插入孔241，通过四颗电机轴锁紧螺钉将电机22和电机座24固定。

需要说明的是，本实施例中，电机座和电机上分别设置了四个对应的安装孔，但不以此为限，实际应用中可根据安装需要设置多于或少于四个的安装孔，并利用对应数量的紧固件将电机和电机座固定即可。

结合图4，转轴21上设置有贯穿转轴的通孔211，该通孔211与电机轴221上的通孔2210相对应；在通孔211内，熔入热熔螺母，热熔螺母具有内螺纹，锁紧螺钉23具有外螺纹，锁紧螺钉23旋入热熔螺母中；结合图1，安装电机时，电机轴插入转轴孔内，并不断向左移动，当电机轴的通孔2210和通孔211位置对应时，继续向下旋入锁紧螺钉23使锁紧螺钉23穿过电机轴的通孔2210，并穿过整个通孔221延伸到通孔221的另一端。

具体的，在头部壳体的塑胶转轴的通孔211内熔入热熔螺母，热熔螺母加热后，通过高温将转轴21的通孔211所在的塑胶软化，用力将螺母端面挤入，使热熔螺母固定在通孔211内，热熔螺母的下端面与插入通孔211的电机轴221上端面相接触，压紧电机轴，使电机轴与螺母下端面紧密配合。然后锁紧螺钉23通过热熔螺母锁入，穿过电机轴上的通孔2210并锁紧。

实际安装过程中，加热热熔螺母，通过高温，使塑胶转轴通孔位置的塑胶融化变软，然后用外力将热熔螺母压入通孔，待温度降到常温时，通孔位置溶胶变硬，固定住螺母。

通过将螺母下端面直接压紧电机轴，加大了受力面积，减少了装配误差，增加了传动机构的机械强度。

为提高锁紧电机轴的锁紧螺钉的紧固效果，可在该锁紧螺钉23的另一端加装普通螺母进行固定。

为进一步提高电机轴221的紧固效果，转轴21上还可以包括第二紧固机构215，如图4所示，将转轴右端上下分离，第二紧固机构位于转轴右端外侧，利用紧固件(紧固螺钉216)，将分离的旋转轴右端进行锁紧，进而紧固电机。具体的，第二紧固机构上对称设置的锁紧孔中锁入紧固螺钉，转轴上下两片通过紧固螺钉收紧，能更好的抱住电机轴插入端，使整体结构更可靠，稳固，活动间隙更小。

需要说明的是，第二紧固机构215与转轴21可以是一体成型的部件，也可以是独立的部件。

如图2至图5所示：本实施例通过采用螺母与螺钉的机密结合，很好的控制了结构轴向和旋转方向的装配误差，电机工作时，整个头部壳体与电机轴同步工作，机器人的头部可以在预先设定的任意位置随意停止和运动，提高了运行轨迹的精度，需要替换电机或机器人头部时，只要松开第一紧固件(如锁紧螺钉)即可，方便维修。

本发明通过螺钉机械锁紧结构，将电机轴和机器人头部转轴紧密结合，在工作中，解决了电机转动过程中由于长时间的工作、磨损等外力作用下电机打滑、装配间隙大，转动角度不精准等问题。装配空间小，成本低，不需要传统的轴承及其组件的安装结构，替换方便，还可以调整第一紧固件如锁紧螺钉的外径来适应不同负载的大小，满足不同材料的机械传动机构使用需求。

实施例三

图6是本发明一个实施例的一种机器人的示意图，参见图6，该机器人包括机身62以及与机身62连接的机器人头部结构61。

需要说明的是，本实施例中机器人头部结构采用的是前述实施例中的机器人头部结构。由此，本实施例的机器人结构简单、紧凑，可随意调整运动角度，运动精度高，头部运动更拟人化。体积可以设计的更加小巧，成本更低廉。

综上可知，本发明实施例的这种机器人头部结构具有如下优点：

(1)不需要轴承及其配套的相关结构件来完成电机和转轴的装配，成本低，灵活性好，安装方便，需要的装配空间小，机械强度和运动精度高。

(2)可随意调整机器人头部的点头和抬头角度，避免了头部运动过程中打滑和反应迟钝等问题，使机器人头部运动更形象、更拟人化。

(3)通过螺钉机械锁紧结构，将电机轴和机器人头部转轴紧密结合，替换方便，方便拆装和维修。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。