用于机器人的头部装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于机器人的头部装置。

背景技术：

人形机器人为了实现避障、识别、抓取等功能，需要装备视觉传感器，其功能相当于人眼。固定的视觉传感器只具备固定的可视角度。为了增加机器人的可视范围，给头部配备了两个自由度来获取足够的可视范围。两个自由度分别为头部左右摆动和上下翻转，与人头部的左右看，抬头，低头看功能相当。

上述的讨论仅仅提供了一般的背景信息并且不试图用于帮助确定请求保护的主题的范围。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本实用新型的一个目的在于提供一种用于机器人的头部装置，该头部装置具有两个自由度，能够左右摆动和上下翻转，能够实现足够的可视范围。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于机器人的头部装置，其特征在于，所述头部装置包括：

第一驱动装置，所述第一驱动装置整体相对于机器人主体围绕第一轴线转动；

第一传动装置，所述第一传动装置紧固在所述第一驱动装置的外壳上以跟随第一驱动装置一起围绕第一轴线转动；

第二驱动装置，所述第二驱动装置的输出机构围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线转动，所述第二驱动装置被紧固在所述第一传动装置的纵向上的后端；

视觉感测装置，所述视觉感测装置被可转动地安装在所述第一传动装置的纵向上的前端以围绕平行于第二轴线的第三轴线转动；

第二传动装置，所述第二传动装置使得第二驱动装置的输出机构与视觉感测装置机械地连接，从而使得视觉感测装置围绕第三轴线转动；

其中，所述第一驱动装置在第一传动装置的纵向上位于第二驱动装置和视觉感测装置之间。

根据本实用新型的一个示例性实施例，所述第一驱动装置围绕第一轴线转动的角度范围可以为-90°至90°。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述视觉感测装置围绕第三轴线转动的角度范围可以为-70°至50°。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述第一驱动装置的输出机构紧固到机器人主体，且在机器人的控制装置的控制下，第一驱动装置整体相对于机器人主体转动。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述第一传动装置可以包括：

两个侧面框架，所述两侧侧面框架彼此平行且具有沿纵向水平地延伸的长度；

顶板，所述顶板用于在两个侧面框架的顶部连接两个侧面框架；

底板，所述底板用于在两个侧面框架的底部连接两个侧面框架；

支撑装置，所述支撑装置连接到两个侧面框架的纵向上的前端且用于可转动地支撑视觉感测装置。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述两个侧面框架是相同的且均采用镂空的结构；

两个侧面框架中的每一个具有水平地延伸的上框条、水平地延伸的下框条、竖直地延伸且彼此平行的且连接至上框条的和下框条的两个竖直框条，其中一个竖直框条位于上框条前端位置处，另一竖直框条位于上框条的前端之后；

其中，所述下框条的纵向长度比所述上框条的纵向长度长，从而下框条的前端和后端分别位于上框条的前端和后端之外。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述顶板和所述底板具有相同的“凸”字型结构，所述顶板具有第一基部和第一上部，所述第一基部的宽度比第一上部的宽度宽，所述第一基部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到第二驱动装置的外壳，所述第一上部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到上框条；以及所述底板具有第二基部和第二上部，所述第二基部的宽度比第二上部的宽度长，所述第二基部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到第二驱动装置的外壳，所述第二上部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到下框条；

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述支撑装置包括：

基板，所述基板连接至下框条的延伸到上框条的前端之外的前端部分；

两个竖直支撑板，所述两个竖直支撑板从基板竖直地向上延伸且具有用于容纳轴承的轴承孔；

两个轴承，所述两个轴承分别安装在所述轴承孔；

支撑轴，所述支撑轴与两个轴承装配在一起，从而所述支撑轴能够围绕第三轴线转动；

其中，视觉感测装置紧固在所述支撑轴上，从而跟随所述轴围绕第三轴线转动。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述第二传动装置可以为连杆传动机构。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述连杆传动机构可以包括：

第一传动部，所述第一传动部被连接至第二驱动装置的输出机构；

第二传动部，所述第二传动部紧固至所述支撑轴；

第三传动部，所述第三传动部连接在第一传动部和第二传动部之间；

其中，第三传动部采用直线型的连杆。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述视觉感测装置可以为视觉传感器

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的示例性实施例的头部装置的立体图；

图2示出了第一驱动装置和机器人主体之间的连接的立体图；

图3是根据本实用新型的示例性实施例的头部装置的俯视图；以及

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1示出了根据本实用新型的示例性实施例的头部装置的立体图。在本实用新型的示例性实施例中，如图1所示，用于机器人的头部装置10包括：第一驱动装置1，所述第一驱动装置1整体相对于机器人主体(未示出)围绕第一轴线A1转动；第一传动装置2，所述第一传动装置2紧固在所述第一驱动装置1的外壳上以跟随第一驱动装置1一起围绕第一轴线A1转动；第二驱动装置3，所述第二驱动装置3的输出机构31围绕垂直于所述第一轴线A1的第二轴线A2转动，所述第二驱动装置3被紧固在所述第一传动装置2的纵向上的后端2b；视觉感测装置4，所述视觉感测装置4被可转动地安装在所述第一传动装置2的纵向上的前端2a以围绕平行于第二轴线A2的第三轴线A3转动；第二传动装置5，所述第二传动装置5使得第二驱动装置3的输出机构31与视觉感测装置4机械地连接，从而使得视觉感测装置4围绕第三轴线A3转动；其中，所述第一驱动装置1在第一传动装置2的纵向上位于第二驱动装置3和视觉感测装置4之间。

在本实用新型的一个实施例中，第一驱动装置1相对于机器人主体围绕第一轴线A1的转动范围是－90°至+90°，该第一轴线可以是竖直轴线，从而上述的第一驱动装置的转动可以认为是头部装置的左右摆动，其中符号“-”表示头部装置向左摆动，符号“+”表示头部装置向右摆动。

在本实用新型的一个实施例中，视觉感测装置4围绕第三轴线的转动范围是-70°至+50°，第三轴线可以是水平轴线，从而视觉感测装置4的转动可以认为是头部装置的上下翻动，其中符号“－”表示头部装置向下翻转，符号“+”表示头部装置向上翻转。该视觉感测装置可以为视觉传感器，类似于人类的眼睛。通过最大180°的左右摆动和最大120°的上下翻动的叠加可以扩大机器人的头部装置的可视范围，基本上机器人头部装置的左右上下范围内的物体都能被视觉感测装置探测到。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图2所示，所述第一驱动装置1的输出机构11通过螺钉紧固到机器人主体。该输出机构11是紧固到驱动装置的输出轴的舵盘机构，所述舵盘机构通过螺钉被连接到机器人主体，在图2中，仅仅示出了舵盘机构连接到一个板6，该板6是机器人主体的一部分。在本实用新型的实施例中，第一驱动装置的输出轴被固定到机器人主体，因此不发生转动，而是第一驱动装置整体围绕第一轴线转动。在机器人的控制装置的控制下，使得与驱动装置的外壳连接在一起的电机的定子发生转动，而转子保持静止，进而与转子相连的输出轴也保持静止，因此第一驱动装置整体相对于机器人主体转动，由此带动紧固到第一驱动装置1的外壳的第一传动装置2一起转动，进而带动紧固到第一传动装置2的第二驱动装置3转动。从而实现绕第一轴线A1的180°范围内的转动。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1和2所示，所述第一传动装置2包括：两个侧面框架21和22，所述两侧侧面框架彼此平行且具有沿纵向水平地延伸的长度；顶板23，所述顶板23用于在两个侧面框架的顶部连接两个侧面框架21和22；底板24，所述底板24用于在两个侧面框架的底部连接两个侧面框架21和22；支撑装置25，所述支撑装置25连接到两个侧面框架的纵向上的前端21a和22a且用于可转动地支撑视觉感测装置4。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1所示，两个侧面框架是相同的且均采用镂空的设计，因此只说明其中的一个侧面框架22，另一侧面框架21具有与侧面框架22相同的结构。侧面框架22具有水平地延伸的上框条221、水平地延伸的下框条222、竖直地延伸且彼此平行的且连接至上框条221的和下框条222的两个竖直框条2231和2232，其中一个竖直框条2231位于上框条221前端位置处，另一竖直框条2232位于上框条221的前端之后；其中，所述下框条222的纵向长度比所述上框条221的纵向长度长，从而下框条222的前端和后端分别位于上框条221的前端和后端之外。通过这样的设置，下框条222的延伸到上框条221的后端之外的部分可以进一步地支撑第二驱动装置3，并且下框条222的延伸到上框条221的前端之外的前端部分的作用是用于连接支撑装置25，这在下文中将进一步说明。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1所示，所述顶板23和所述底板24具有相同的“凸”字型结构，所述顶板23具有第一基部231和第一上部232，所述第一基部231的宽度比第一上部232的宽度宽，所述第一基部231在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到第二驱动装置3的外壳，所述第一上部232在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到两个上框条；同理地，所述底板24具有第二基部和第二上部，所述第二基部的宽度比第二上部的宽度长，所述第二基部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到第二驱动装置3的外壳，所述第二上部在其沿纵向延伸的侧面处被紧固到下框条，为了简化视图，在图中并未示出所述底板24的相关附图标记。顶板23和底板24被同时紧固到两个侧框架21和22的顶部和底部以及第二驱动装置3的外壳，因此第一传动装置2带动第二驱动装置3一起移动。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1所示，所述支撑装置25包括：基板251，所述基板连接至下框条222和212的延伸到上框条的前端之外的前端部分；两个竖直支撑板252，所述两个竖直支撑板从基板251竖直地向上延伸且具有用于容纳轴承的轴承孔2521；两个轴承253，所述两个轴承分别安装在所述轴承孔2521；支撑轴254，所述支撑轴254与两个轴承253装配在一起，从而所述支撑轴在驱动力的作用下能够围绕第三轴线A3转动；其中，视觉感测装置4紧固在所述支撑轴254上，从而跟随所述支撑轴254围绕第三轴线A3转动，其中所述驱动力来自第二驱动装置，在下文中将详细说明。从图3中可以看出，视觉感测装置4突出到支撑装置25之外，从而视觉感测装置4的转动不会受到支撑装置25的干涉。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1所示，所述第二传动装置5为连杆传动机构，也就是连杆机构。所述连杆传动机构包括：第一传动部51，所述第一传动部51被连接至第二驱动装置3的输出机构31；第二传动部52，所述第二传动部紧固至所述支撑轴254；第三传动部53，所述第三传动部连接在第一传动部51和第二传动部52之间；以及第三传动部53采用直线型的连杆。因此，第二驱动装置3输出的转动通过第二传动装置5被传递到所述支撑轴254，从而使得所述支撑轴254围绕第三轴线A3转动，从而带动视觉感测装置4转动。从图1中的头部装置的立体图中可以看出，第二驱动装置3的输出机构31的顺时针转动可以带动视觉感测装置4向下转动，相反地，顺时针转动带动视觉感测装置4的向上翻转，从而实现围绕第三轴线A3的120°范围内的转动。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本实用新型的范围。