机器人头部旋转结构的制作方法

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种机器人头部旋转结构。

背景技术：

目前，具有一般编程能力和操作功能的机器人，称之为智能机器人，其具有较广的应用范围。传统的智能机器人，主要包括头部和躯干，头部一般直接固定在躯干上，或者通过转盘以水平旋转方式安装在躯干上，故，机器人头部不能模仿人体头部前后摆动，自动化程度较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种机器人头部旋转结构，旨在解决现有技术中，机器人头部不能模仿人体头部前后摆动，自动化程度较低的缺陷。

本实用新型提供的一种机器人头部旋转结构，包括具有一内部空间的外壳和内置在所述内部空间中的固定架，所述外壳与所述固定架之间设置有至少一组连接组件，所述连接组件包括固定连接在所述固定架上的固定轴和通过一轴承可旋转地安装到固定轴上的法兰盘，所述法兰盘固定连接于所述外壳；所述内部空间中还设置有用于使所述法兰盘以所述固定轴为中心旋转的旋转驱动装置。

进一步地，所述固定轴包括轴体部和连接在所述轴体部一端并用于与所述固定架连接固定的底盘部，所述轴承套设于所述轴体部上并由所述轴体部支承。

进一步地，所述轴体部包括凸设在所述底盘部背离所述固定架的一侧表面的套筒部分和从所述套筒部分的外端面沿套筒部分的轴线向外延伸的环形的支撑部分，所述套筒部分的外端面具有与所述轴承的一侧端面抵接的第一支撑面，所述第一支撑面环绕于所述支撑部分的外侧；所述支撑部分的外周面具有与所述轴承的内周面抵接的第二支撑面。

进一步地，所述旋转驱动装置包括动力源和连接在所述动力源与所述法兰盘之间的传动机构；所述传动机构包括与所述法兰盘固定连接的从动轮和用于驱动所述从动轮转动的驱动轮，所述驱动轮连接于所述动力源。

进一步地，所述从动轮可旋转地套设在所述轴承上，所述从动轮的内壁上向内凸设形成有用于限制所述轴承移动的限位凸缘。

进一步地，所述传动机构还包括卷绕在所述从动轮和驱动轮之间的传动带，所述从动轮的外壁上向外凸设形成有用于限制所述传动带移动的防脱凸缘。

进一步地，所述从动轮的外壁形成有第一齿部，所述驱动轮的外壁上形成有第二齿部，所述传动带的内周面上形成有分别与所述第一齿部和第二齿部啮合的第三齿部。

进一步地，所述法兰盘包括用于与所述外壳固定连接的环形的法兰部、用于与所述限位凸缘固定连接的装配部以及连接在所述法兰部与所述装配部之间的连接部。

进一步地，所述连接组件的数量为两组，两组连接组件以左右对称的方式设置于该固定架的两侧。

进一步地，所述外壳呈球形，包括前壳和后盖，二者围合形成所述内部空间，所述前壳通过所述法兰盘与所述后盖锁合。

与现有技术对比，本实用新型提供的机器人头部旋转结构，采用在外壳与固定架之间设置有连接组件和旋转驱动装置，能够使外壳相对固定架转动，这样，能够使机器人头部稳定地模仿人体头部前后摆动，以实现机器人的抬头和低头的动作，提高了机器人的自动化程度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的机器人头部的立体示意图；

图2是本实用新型实施例提供的机器人头部的分解示意图；

图3是本实用新型实施例提供的固定架的立体示意图；

图4是本实用新型实施例提供的固定架、连接组件及传动机构的分解示意图；

图5为图4中A部的放大图；

图6是本实用新型实施例提供的机器人头部的侧视示意图；

图7为图6中I-I面的剖视示意图；

图8为图7中B部的放大图。

主要元件符号说明

100：机器人头部

1：外壳 1a：内部空间

11：前壳 12：后盖

13：过线通孔 14：锁合孔

2：固定架 21：上层板

22：下层板 23：锁定支架

24：侧板 25：支撑板

3：连接组件

3a：第一连接组件 3b：第二连接组件

31：固定轴 311：轴体部

312：底盘部 313：装配孔

314：定位缺口 315：套筒部分

316：支撑部分 317：第一支撑面

318：第二支撑面 319：定位柱

32：轴承

33：法兰盘 331：法兰部

332：装配部 333：连接部

334：锁付孔 335：延伸部

336：突起部

4：旋转驱动装置 41：动力源

42：传动机构 421：从动轮

422：驱动轮 423：限位凸缘

424：传动带 425：防脱凸缘

426：止移凸缘 421a：第一齿部

422a：第二齿部 424a：第三齿部

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述。

为叙述方便，下文中所称的“前”“后”“左”“右”“上”“下”与附图本身的前、后、左、右、上、下方向一致，但并不对本实用新型的结构起限定作用。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1至8所示，为本实用新型提供的一较佳实施例。

本实施例提供的机器人头部100旋转结构，包括具有一内部空间1a的外壳1和内置在内部空间1a中的固定架2，外壳1与固定架2之间设置有至少一组连接组件3，连接组件3包括固定连接在固定架2上的固定轴31和通过一轴承32可旋转地安装到固定轴31上的法兰盘33，法兰盘33固定连接于外壳1；内部空间1a还设置有用于使法兰盘33以固定轴31为中心旋转的旋转驱动装置4。

上述的机器人头部旋转结构，采用在外壳1与固定架2之间设置有连接组件3和旋转驱动装置4，能够使外壳1相对固定架2转动，这样，在旋转驱动装置4受到外部电信号控制后，能够使机器人头部100稳定地模仿人体头部前后摆动，以实现机器人的抬头和低头的动作，提高了机器人的自动化程度。

参见图1和2，本实施例提供的机器人头部100，包括具有一内部空间1a的外壳1以及内置在该内部空间1a中的固定架2、连接组件3和旋转驱动装置4。

参见图1和2，外壳1大致呈球形，上述部件内置在外壳1内并由外壳1保护，在本实施例中，外壳1整体可相对固定架2转动，外壳1的内壁可安装固定有转接板、电源板等，该外壳1包括相互连接的前壳11和后盖12，二者围合形成内部空间1a，前壳11的前侧具有一平面，该平面上可安装有显示屏、摄像头。前壳11和后盖12均包括用于与法兰盘33连接的侧部，前壳11的侧部上设置有过线通孔13。

参见图2至4，固定架2，作为外壳1的转动支撑结构，固定架2与位于外壳1外部的一支撑件(图未示)固定连接，在本实施例中，固定架2为但不局限于双层式结构的方形框架，该固定架2包括一上层板21、位于上层板21下方的一下层板22、锁定支架23以及位于层板两侧的侧板24，上、下层板21、22上均可设置有支撑板25，用以放置电气元件，锁定支架23连接在上、下层板21、22的后侧之间，以用于与支撑件固定。

参见图2至4，连接组件3用以连接固定架2与外壳1，连接组件3包括固定轴31、轴承32和法兰盘33，固定轴31固定连接于固定架2的侧板24上，轴承32可为滚动轴承，轴承32安装在该固定轴31上，法兰盘33套设在轴承32上，法兰盘33与外壳1固定连接，外壳1借由法兰盘33在固定轴31上的旋转以相对固定架2转动。在本实施例中，连接组件3的数量为但不局限于两组，两组连接组件3以固定架2的垂直于上、下层板21、22的中线为轴，呈左右对称的方式设置于该固定架2的两侧，左右两侧的轴承32同轴设置。这样，固定架2的左右两侧均作为与外壳1枢接的枢接处，外壳1相对固定架2转动更加平稳，转动结构更牢固。

为了便于叙述，两连接组件分别为第一连接组件3a以及第二连接组件3b，第一连接组件3a和第二连接组件3b左右对称地设置于该固定架2的两侧，第一连接组件3a和第二连接组件3b同轴设置。第一连接组件3a和第二连接组件3b的结构可以相同或相似。下面以第一连接组件3a为例简要说明。第一连接组件3a和第二连接组件3b的结构。

参见图4至8，第一连接组件3a的固定轴31包括水平延伸且呈圆筒状的轴体部311和连接在轴体部311一侧的底盘部312，在本实施例中，底盘部312上沿其周向间隔地开设有多个装配孔313，侧板24上开设有与装配孔313对应的螺孔，通过螺钉顺序穿过装配孔313、螺孔以将固定轴31固定在固定架2的外侧，底盘部312具有一定位缺口314，底盘部312上凸设有定位柱，以便固定轴31与固定架2的快速连接。具体地，轴体部311包括凸设在底盘部312背离固定架2的一侧表面的套筒部分315和从套筒部分315的外端面沿套筒部分315的轴线向外延伸的环形的支撑部分316，套筒部分315的外端面具有环绕在支撑部分316的外侧的第一支撑面317，支撑部分316的外周面具有第二支撑面318，轴承32可通过紧配合方式套设在支撑部分316上，且第二支撑面318与轴承32的内周面抵接，同时第一支撑面317与轴承32靠近固定架2的一侧端面抵接，以限制轴承32向底盘部312方向移动。

参见图4至8，第一连接组件3a的法兰盘33包括用于与外壳1固定连接的法兰部331、装配部332以及连接在法兰部331与装配部332之间的连接部333。在本实施例中，法兰部331大致呈圆环形，连接部333自法兰部331的内缘沿法兰部331的轴向延伸，装配部332自连接部333的远离法兰部331的一端内缘沿连接部333的径向延伸，法兰部331上沿其周向间隔设置有多个锁付孔334，前壳11的侧部和后盖12的侧部上均开设由于锁付孔334对应的锁合孔14，通过螺钉穿过前壳11的锁合孔14和对应的锁付孔334以及穿过后盖12锁合孔14和对应的锁付孔334后，以将前壳11和后盖12固定法兰盘33的外侧，并使前壳11、后盖12连接固定。

参见图4至8，旋转驱动装置4，用于使第一连接组件3a的法兰盘33旋转以带动外壳1相对固定架2转动。在本实施例中，旋转驱动装置4的数量为但不局限于一个，旋转驱动装置4包括动力源41和连接在动力源41与法兰盘33之间的传动机构42。动力源41可为但不局限于舵机，上述传动机构42包括与法兰盘33固定连接的从动轮421和用于驱动从动轮421转动的驱动轮422，驱动轮422连接于动力源41的输出轴上，并与该输出轴同轴设置，进而驱动轮422在动力源41工作时由输出轴带动旋转。通过旋转驱动装置4使外壳1相对固定架2转动，以使机器人头部100前后摆动，实现头部的前倾和后仰动作。

当然，动力源41的输出轴上还可以安装有舵盘，驱动轮422可安装在舵盘上，动力源41驱动舵盘使驱动轮422转动。

具体地，参见图4至8，从动轮421的一侧端面通过螺钉与第一连接组件3a中法兰盘33的装配部332相锁付固定，从动轮421可旋转地套设在轴承32上，从动轮421的内壁(即内周面)上向内凸设形成有用于限制轴承32移动的限位凸缘423。值得一提的是，从动轮421套设在固定轴31的轴体部311上后，从动轮421的内壁与第一连接组件3a中轴承32的外周面抵接，限位凸缘423的外端面(靠近固定架2的一侧端面)与轴承32远离固定架2的一侧端面抵接，从动轮421与轴体部311之间共同界定出一个容置轴承32的限位空间，第一支撑面317、第二支撑面318、限位凸缘423的外端面均位于该限位空间中，进而将轴承32的位置锁定，在外壳1转动时轴承32不会移动，并且外壳1与固定架2也不会相对移动，从而具有较好的转动平稳性。

需要指出的是，由于本实施例中仅采用一个旋转驱动装置4，旋转驱动装置4与第一连接组件3a连接，而设置在固定架2另一侧的第二连接组件3b则未与旋转驱动装置4，因而第一连接组件3a与第二连接组件3b的主要不同之处在于法兰盘33的结构，第一连接组件3a的法兰盘33通过从动轮421装配在第一连接组件3a的轴承32上。从图7可以看出，第二连接组件3b的法兰盘33直接装配在第二连接组件3b的轴承32上，第二连接组件3b包括用于与外壳1固定连接的法兰部331、装配部332、连接在法兰部331与装配部332之间的连接部333、从装配部沿法兰部331的轴向延伸的延伸部335以及凸设在所述延伸部335的内壁上的突起部336，法兰盘33套设在固定轴31的轴体部311上后，延伸部335的内壁与轴承32的外周面抵接，突起部336的外端面(靠近固定架2的一侧端面)与轴承32远离固定架2的一侧端面抵接。

当然，在采用两个旋转驱动装置4时，第一连接组件3a与第二连接组件3b均与对应的旋转驱动装置4连接，第一连接组件3a与第二连接组件3b的结构相同。

参见图4至8，本实施例的传动机构42为带轮传动机构，从动轮421和驱动轮422均为带轮，该传动机构42还包括卷绕在从动轮421和驱动轮422之间的传动带424，从动轮421的外壁(即外周面)上向外凸设形成有用于限制传动带424移动的防脱凸缘425，传动带424的上端部分夹持在防脱凸缘425与装配部332之间，以避免传动带424脱离从动轮421。需要说明的是，驱动轮422亦具有限制传动带424移动的防脱结构，防脱结构为形成在驱动轮422外壁(即外周面)上的两止移凸缘426，两止移凸缘426在驱动轮422的轴线上间隔，传动带424的下端部分夹持在两止移凸缘426之间，以避免传动带424脱离驱动轮422。

当然，传动机构42还可以是齿轮传动机构，从动轮421和驱动轮422均为齿轮，可通过从动轮421与驱动轮422相啮合以使从动轮421转动，或在从动轮421与驱动轮422之间设置有用于传动的齿轮组。

参见图4至8，从动轮421的外壁形成有第一齿部421a，驱动轮422的外壁上形成有第二齿部422a，传动带424为单面齿带，其内周面为橡胶接触面，该传动带424的内周面上形成有分别与第一齿部421a和第二齿部422a啮合的第三齿部424a，这样，可避免传动带424打滑，易于控制外壳1前后翻转。

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所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。