一种机器人头部旋转机构的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人头部旋转机构。

背景技术：

智能机器人头部运动，一般是在颈部设置驱动装置驱动头部转动，这要求驱动装置必须与头部保持在同一直线上，限制了驱动装置的安装位置，不利于智能机器人的结构设置；另外，由于驱动装置的输出轴属于细长轴，而头部的重量往往比较大，头部在转动过程中很容易使得驱动装置的输出轴发生偏心，进而缩短驱动装置的使用寿命。

由于机器人头部内部空间有限，要想完成多自由度运动，需要采用多个电机进行驱动，这要求机器人内部预留设计空间足够大；且将电机放在头部内，则需要考虑电机的安装，安装件和驱动装置等必然会加大机器人头部的重量，影响机器人头部运行稳定性，因此，现有技术存在头部重心高，空间拥挤而无法走线的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述技术存在的缺陷，提供了一种机器人头部旋转机构，该头部旋转机构由上下两部直流电机组成，各自驱动点头和摇头动作，实现头部灵活转动。上下两部直流电机分开设置，一方面避免了直流电机全放在头部而引起机器人头重脚轻、走线困难的问题；另一方面缓解了头部的狭小空间，降低机器人头部重心，提高了机器人头部运动的稳定性。

本实用新型是通过如下方式实现的：一种机器人头部旋转机构，其特征在于：该头部旋转机构包括上下旋转模块、左右旋转模块、头部外壳以及头部主支架；所述上下旋转模块由第一电机、固定第一电机的第一电机支架、第一传动机构、第一角度测量模块以及左右两个旋转刚轴组成，所述左右旋转模块包括第二电机、固定第二电机的第二电机支架、第二传动机构、第二角度测量模块、轴承及颈部轴；所述头部外壳进一步包括一后脑壳缺口及一缺口遮挡片，所述头部主支架通过所述左右两个旋转刚轴与所述头部外壳连接，所述颈部轴与所述头部主支架连接，所述第一电机控制机器人头部点头动作，所述第二电机控制机器人头部摇头动作。

可选的技术方案中，所述左右两个旋转刚轴，其中一个旋转刚轴与第一传动机构相连，另一个旋转刚轴与第一角度测量模块连接。

第一传动机构以及第二传动机构可以为皮带组、齿轮组、连杆机构、链轮、蜗轮蜗杆中的一种或几种任意组合。

可选的技术方案中，第一角度测量模块以及第二角度测量模块包括电位计、编码 器以及合适的用来测量转动角度的其他设备中的一种或上述设备中的任意组合；

缺口遮挡片固定在颈部轴上，随着颈部轴的旋转而旋转，缺口遮挡片长度大于后脑壳缺口的长度。

本实用新型的一个实施例中，第二传动机构包括三个齿轮，其中一个齿轮与第二电机相连，另一个齿轮固定在颈部轴上，第三个齿轮齿轮与第二角度测量模块相连。

本实用新型还包括具有所述头部旋转机构的机器人。

本实用新型的工作原理：工作时，第一电机带动第一传动机构运动，经过第一传动机构的减速后，将力矩传递至其中一个旋转刚轴，旋转刚轴再带动整个头部旋转，第一角度测量模块反馈信息至所需的旋转角度时停止，从而实现角度的精确控制，实现机器人头部上下旋转(点头)过程；第二电机旋转时通过第二传动机构带动颈部轴旋转，第二角度测量模块电位计判断旋转角度，实现机器人头部左右旋转(摇头)过程。由于缺口遮挡片长度大于缺口的长度，所以机器人头部上下旋转(点头)时缺口遮挡片能一直遮挡脑壳内部空间；当机器人头部左右旋转(摇头)时，缺口遮挡片和后脑壳缺口相对位置不变，因此，能保证后脑壳缺口位置一直处于遮挡状态。

本实用新型有益效果是：

1、上下两部直流电机分开设置，分别控制机器人头部的点头动作和摇头动作，一方面，避免直流电机全放在头部而引起机器人头重脚轻、走线困难的问题；另一方面，缓解了头部的狭小空间，降低机器人头部重心，提高了机器人头部运动的稳定性。

2、头壳内部支撑，内部走线，使整体结构外观简洁、美观。

附图说明

图1是本实用新型所述机器人头部旋转机构结构示意图

图2是本实用新型所述机构后脑壳缺口及缺口遮挡片示意图

图3是本实用新型所述机构第一传动机构示意图

图4是本实用新型所述机构第二传动机构示意图

图中符号：1：头部外壳；2：第一电机；3：第二电机；4：第一角度测量模块；5：第二角度测量模块；6：头部主支架；7：第一传动机构；8：第二传动机构；9：左右两个旋转刚轴；10：轴承；11、第二电机支架；12：颈部轴；13：后脑壳缺口；14：缺口遮挡片；15：大齿轮；16：小齿轮；17：A齿轮；18：B齿轮；19：C齿轮；20：第一电机支架

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示、一种机器人头部旋转机构，该头部旋转机构包括上下旋转模块、左右旋转模块、头部外壳1以及头部主支架6；上下旋转模块由第一电机2、固定第一电机2的第一电机支架20、第一传动机构7、第一角度测量模块4以及左右两个旋转刚轴9组成，左右旋转模块包括第二电机3、固定第二电机3的第二电机支架11、第二传动机构8、第二角度测量模块5、轴承10及颈部轴12；头部外壳1进一步包括一后脑壳缺口13及一缺口遮挡片14，头部主支架6通过左右两个旋转刚轴9与头部外壳1连接，颈部轴12与头部主支架1连接，第一电机2控制机器人头部点头动作，第二电机3控制机器人头部摇头动作。

本实施例中，左旋转刚轴与第一传动机构7相连，右旋转刚轴与第一角度测量模块4连接；第一传动机构7、第二传动机构8可以为皮带组、齿轮组、连杆机构、链轮、蜗轮蜗杆中的一种或几种任意组合，本实施方案中，第一传动机构包括大齿轮15、小齿轮16；第二传动机构8由三个齿轮组成，其中，A齿轮17与第二电机3相连，B齿轮18固定在颈部轴12上，C齿轮19与第二角度测量模块5相连。

可选的技术方案中，第一角度测量模块4以及第二角度测量模块5包括电位计、编码器以及合适的用来测量转动角度的其他设备中的一种或这些设备中的任意组合，本实施例中的第一角度测量模块以及第二角度测量模块选择电位计用来测量转动角度；缺口遮挡片14固定在颈部轴12上，随着颈部轴12的旋转而旋转，缺口遮挡片14长度大于后脑壳缺口13的长度。

本实用新型还包括具有所述头部旋转机构的机器人。

工作时，小齿轮16、第一电机2及第一电机支架20组成动力机构与大齿轮15啮合，当小齿轮16组成的动力机构旋转时带动大齿轮15，将力矩传递至其中一个旋转刚轴，旋转刚轴再带动整个头部旋转，第一角度测量模块4反馈信息至所需的旋转角度时停止，实现机器人头部上下旋转(点头)过程；第二电机3旋转时带动A齿轮17，A齿轮17与B齿轮18啮合带动颈部轴12旋转，B齿轮18与C齿轮19啮合带动C齿轮转动，C齿轮19带动第二角度测量模块5转动，第二角度测量模块5反馈旋转信息，实现机器人头部左右旋转(摇头)过程。由于缺口遮挡片14长度大于后脑壳缺口的长度，所以机器人头部上下旋转(点头)时缺口遮挡片14能一直遮挡脑壳内部空间；当机器人头部左右旋转(摇头)时，缺口遮挡片14和后脑壳缺口13相对位置不变，因此，能保证后脑壳缺口位置一直处于遮挡状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内的所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。