一种应用于服务机器人的水平转动云台头部机构的制作方法

本发明涉及一种通过电机带动的水平旋转平台，尤其是一种应用于服务机器人的水平转动云台头部机构,适用于服务机器人轴向荷载较大的水平转动头部。

背景技术：

目前市面上服务机器人的头部转动云台形式多样。云台，是指设备底部和固定支架连接的转向轴，目前该技术广泛运用在摄影、机器人、工业领域，目前公知的云台一般分为轻载和重载两种，轻载云台一般结构小巧，多采用电机直接驱动，负载能力一般，多用于摄影领域。重载云台能承载较大重量，为避免电机直接承受压力，多采用蜗轮蜗杆驱动，结构复杂、重量大、体积大。但通常在服务机器人领域所使用的云台并不需要承载如此大的重量，而需求的荷载又不小。因而对于应用于服务机器人的荷载较大且体积较小，能同时具备轻载与重载云台两类特点的体积小而荷载大的云台市面上仍然难以发现。

技术实现要素：

本发明利用交叉滚子轴承摩擦系数小，且能在很小的空间下获得高载荷能力和高刚度的优点，设计出一款可直接通过电机驱动的应用于服务机器人的水平转动云台头部机构，且本发明能避免由于电机轴在轴向上承受压力而影响到力矩传递的问题。本装置结构简单，体积小，所需零件少，但承受荷载大，适用于服务机器人轴向荷载较大的水平转动部位。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种应用于服务机器人的水平转动云台头部机构，由上至下依次包括头壳)、头部平台、法兰联轴器、交叉滚子轴承、轴承连接架、若干均匀分布在同一水平面的上支座、电机固定板、若干均匀分布在同一水平面的下支座、机架、电机，所述头壳通过螺栓固定在所述头部平台上，所述的轴承连接架、上支座、电机固定板、下支座通过螺栓依次固定在机架上，所述电机穿过机架的中心孔固定在电机固定板底面；所述交叉滚子轴承的外圈固定在轴承连接架中部，所述法兰联轴器的扁平圆柱部分上表面通过螺栓连头部平台，所述法兰联轴器的细小圆柱筒部分伸入所述交叉滚子轴承的内圈的中心孔内与电机的电机轴相连接，所述法兰联轴器的扁平圆柱部分下表面紧贴于所述交叉滚子轴承的内圈上表面。

进一步地，所述头部平台中间和所述交叉滚子轴承的内圈均设置有若干与法兰联轴器的法兰孔相对应的圆孔，所述圆孔与法兰孔内依次贯穿设置有将所述所述头部平台、法兰联轴器和所述交叉滚子轴承的内圈连为一体的螺栓。

进一步地，所述的法兰联轴器设置有与电机的电机轴相连接的d形孔。

进一步地，所述法兰联轴器的细小圆柱筒部分设置有锁紧螺钉孔。

进一步地，所述交叉滚子轴承的外圈均匀设置有若干圆孔，所述轴承连接架中部对应地设置有若干圆孔，所述圆孔内贯穿设置有将所述交叉滚子轴承的外圈和所述轴承连接架连为一体的螺栓。

进一步地，所述轴承连接架中部设置有减重孔。

进一步地，所述电机固定板边缘均匀设置有若干螺栓孔，中部设置有供电机的电机轴穿过的中心孔及若干均匀分布的螺栓孔，所述电机通过螺栓与所述电机固定板固定连接。

进一步地，所述电机固定板上设置有若干减重孔。

进一步地，各个所述的上支座均为形状大小相一致且贯穿设置有螺栓孔的立方体。

进一步地，各个所述的下支座均为形状大小相一致且贯穿设置有螺栓孔的立方体。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和技术效果：

1.通过使用交叉滚子轴承过渡，使得轴向压力作用在机架上，电机不受轴向压力，承受荷载极大，所提供的扭矩能全部用来驱动服务机器人头部水平转动。

2.同时利用交叉滚子轴承摩擦系数极小的特点，电机扭矩的驱动效率大大提高。

3.本装置体积小，机构紧凑，无需占用过多空间。

4.本装置零件少，且零件十分常见，易于零件购买与装配。

5.本装置尤其适用于服务机器人头部的水平转动，能够避免由于电机轴在轴向上承受压力而影响到力矩传递的问题。

附图说明

图1为服务机器人整体结构示意图。

图2为本发明的装配示意图。

图3为本发明的电机固定板俯视图。

图4为本发明的轴承连接架俯视图。

图5为本发明的交叉滚子轴承示意图。

图6为本发明的头壳示意图。

图7为本发明的头部平台示意图。

图8为本发明的法兰联轴器示意图。

其中，1-服务机器人头部，2-电机，3-下支座，4-上支座，5-交叉滚子轴承，6-头壳，7-法兰联轴器，8-头部平台，9-轴承连接架，10-电机固定板，11-机架。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明。

如图1和图2所示，一种应用于服务机器人的水平转动云台头部机构，由上至下依次包括头壳6、头部平台8、法兰联轴器7、交叉滚子轴承5、轴承连接架9、三个均匀分布在同一水平面的上支座4、电机固定板10、三个均匀分布在同一水平面的下支座3、机架11、电机2，所述头壳6通过螺栓固定在所述头部平台8上，所述的轴承连接架9、上支座4、电机固定板10、下支座3通过螺栓依次固定在机架11上，所述电机2穿过机架11的中心孔固定在电机固定板10底面；所述交叉滚子轴承5的外圈固定在轴承连接架9中部，所述法兰联轴器7的扁平圆柱部分上表面通过螺栓连头部平台8，所述法兰联轴器6的细小圆柱筒部分伸入所述交叉滚子轴承5的内圈的中心孔内与电机2的电机轴相连接，所述法兰联轴器7的扁平圆柱部分下表面紧贴于所述交叉滚子轴承5的内圈上表面。

所述头部平台8中间和所述交叉滚子轴承5的内圈均设置有若干与法兰联轴器7的法兰孔相对应的圆孔，所述圆孔与法兰孔内依次贯穿设置有将所述所述头部平台8、法兰联轴器7和所述交叉滚子轴承5的内圈连为一体的螺栓。

如图3所示，所述电机固定板10上设置有若干减重孔，所述电机固定板10边缘均匀设置有若干螺栓孔，中部设置有供电机2的电机轴穿过的中心孔及若干均匀分布的螺栓孔，所述电机固定板10的外圈圆孔用于长螺栓贯穿，内圈圆孔用于将电机2刚性连接到电机固定板10，所述电机2通过螺栓与所述电机固定板10固定连接。

如图4所示，所述轴承连接架9的外圈圆孔用于长螺栓贯穿，内圈圆孔用于将交叉滚子轴承5刚性连接到轴承连接架9上，另外，所述轴承连接架9中部设置有减重孔。

如图5所示，所述交叉滚子轴承5的外圈均匀设置有若干圆孔，所述轴承连接架9中部对应地设置有若干圆孔，所述圆孔内贯穿设置有将所述交叉滚子轴承5的外圈和所述轴承连接架9连为一体的螺栓。交叉滚子轴承5分成内外两圈，其中外圈圆孔用于与轴承连接架9的内圈圆孔对应，实现交叉滚子轴承5与轴承连接架9的刚性连接。交叉滚子轴承5的内圈圆孔用于短螺栓贯穿。实现了服务机器人头壳6相对机架的自由水平转动。

如图5、图7、图8所示，交叉滚子轴承5的内圈六个圆孔分别对应法兰联轴器7的六个圆孔，同时对应头部平台8中间的六个圆孔，所述的短螺栓通过上述六个圆孔依次贯穿头部平台8、法兰联轴器7、交叉滚子轴承5，并通过与螺母配合将所述的零件夹紧。其中所述的法兰联轴器7设置有与电机2的电机轴相连接的d形孔。所述法兰联轴器7的细小圆柱筒部分设置有锁紧螺钉孔，法兰联轴器7的细小圆柱筒置入交叉滚子轴承5的中间圆柱形空位，并于电机2的电机轴配合。法兰联轴器7的扁平圆柱部分的上表面与头部平台8的下表面紧密贴合。由此，头壳6与头部平台8与法兰联轴器7与交叉滚子轴承5内圈与电机2的电机轴实现了同步水平旋转。

各个所述的上支座4均为形状大小相一致且贯穿设置有螺栓孔的立方体。各个所述的下支座3均为形状大小相一致且贯穿设置有螺栓孔的立方体。

当电机2的电机轴转动时，通过法兰联轴器7带动头部平台8以及头壳6与交叉滚子轴承5的内圈同步转动，此时交叉滚子轴承5外圈与轴承连接架9与上支座与下支座与电机固定板10与机架11相对静止。并且，施加于头部平台8的重力通过法兰联轴器7再依次通过交叉滚子轴承5、轴承连接架9、上支座、电机固定板10、下支座，最终施加于机架11上，由此实现了电机2的电机轴不至于承受太大压力而影响力矩的传递，实现了服务机器人头部1的正常稳定运作。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。