一种机器人的头部运动系统的制作方法

本实用新型涉及机器人运动领域，具体涉及一种机器人的头部运动系统。

背景技术：

目前，将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。智能机器人主要包括头部、身体和四肢等，头部一般直接固定在身体上，或者通过旋转机构以水平旋转或者摆动的方式安装在身体上，头部活动相对比较简单，不能模仿人体头部前后俯仰和左右摆动运动，自动化程度低，限制了机器人的灵活度及表现力。

技术实现要素：

为解决以上问题，本实用新型提供一种机器人的头部运动系统，该机器人的头部运动系统可以通过三个自由度方向的调整来控制机器人头部的灵活运动，使机器人头部可以在水平方向上做转头运动，并可以前后摆头和左右摆头，机器人头部具有更强的灵活度和表现力，且结构简单小巧，空间利用更佳，成本低廉，自动化程度高。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。

一种机器人的头部运动系统，所述机器人具有躯干和安装于躯干上的头部运动系统；所述头部运动系统包括头部和驱动机构，所述驱动机构的两端分别与所述躯干和头部连接；其中，所述驱动机构包含水平旋转电机，所述水平旋转电机的输出转轴竖直设置于所述躯干上，所述水平旋转电机的本体上端与所述头部固定连接，所述水平旋转电机用于驱动所述头部水平转动。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，水平旋转电机的本体上端和机器人的头部固定连接，水平旋转电机的输出转轴与躯干连接，通过躯干固定水平旋转电机，通过水平旋转电机驱动头部在水平方向做转头运动。本实用新型的机器人的头部运动系统可以控制机器人头部在水平方向上做转头运动，结构简单，灵活性好，成本低，实用性强。

作为优选的，所述驱动机构还包含前后摆头驱动部件；所述前后摆头驱动部件包括第一转轴和第一电机，所述第一转轴的两端通过轴承左右水平支承于所述躯干上，所述输出转轴通过第一转轴设置于所述躯干上；所述第一转轴的一端通过第一传动组件与所述第一电机连接，所述第一电机用于驱动所述头部前后摆动。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第一转轴与水平旋转电机的输出转轴相互垂直连接，第一转轴的两端通过轴承左右水平支承于躯干上，第一电机通过第一驱动组件带动第一转轴在躯干上前后运动，进而带动与第一转轴连接的机器人头部在前后方向上做摆头运动，自动化程度更高，灵活性更强。

作为优选的，所述驱动机构还包含左右摆头驱动部件；所述左右摆头驱动部件包括第二转轴和第二电机，所述第二转轴的两端通过轴承前后水平支承于所述躯干上；所述第二转轴和第一转轴上分别竖直设置有腰形孔，所述输出转轴的下端依次穿过第一转轴和第二转轴上的腰形孔，所述输出转轴与所述第一转轴或第二转轴通过定位轴铰接；所述第二转轴的一端通过第二传动组件与所述第二电机连接，所述第二电机用于驱动所述头部左右摆动。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第二转轴、第一转轴和输出转轴两两之间相互垂直设置，第二转轴的两端通过轴承与躯干连接，第一转轴和第二转轴上分别设置有避让的腰形孔，输出转轴先穿过第一转轴上的腰形孔并通过定位轴与第一转轴铰接，再穿过第二转轴上的腰形孔，空间利用更佳，结构更小巧。同理，输出转轴可以通过定位轴与第二转轴铰接，但是输出转轴只能择一与第一转轴或第二转轴铰接。第二电机驱动通过第二传动组件驱动第二转轴左右摆动，进而带动机器人的头部左右摆动，使机器人的头部运动的灵活度和表现力更佳。第一转轴的中部可为套筒，套筒的上设置腰形孔，使第一转轴拆卸安装更为方便。

作为优选的，所述第二转轴的中部为向下的弯曲部，所述腰形孔位于所述弯曲部上，所述第二转轴的中轴线与所述第一转轴的中轴线位于同一水平面。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第二转轴的中部为向下的弯曲部，且第二转轴的中轴线与第一转轴的中轴线位于同一水平面，使第一转轴和第二转轴在不影响各自运动的情况下，结构更加紧凑，空间利用更佳。

作为优选的，所述第一电机和第二电机纵向设置于所述躯干内。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第一电机和第二电机纵向设置于躯干内，对躯干内的空间利用更佳，结构更小巧，与人体躯干结构更佳类似，具有更强的类人效果。

作为优选的，所述第一传动组件包含第一主动带轮、第一从动带轮和第一齿形带；所述第一电机的输出轴上设置有第一主动带轮，所述第一转轴的传动端设置有第一从动带轮，所述第一主动带轮和所述第一从动带轮之间通过第一齿形带连接。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第一电机的输出轴上的第一主动带轮和第一转轴上的第一从动带轮通过第一齿形带连接，通过第一电机驱动机器人头部前后摆动。此外，第一传动组件也可以采用齿轮、连杆连接，以及各种精确传动的运动机构。

作为优选的，所述第二传动组件包含第二主动带轮、第二从动带轮和第二齿形带；所述第二电机的输出轴上设置有第二主动带轮，所述第二转轴的传动端设置有第二从动带轮，所述第二主动带轮和所述第二从动带轮之间通过第二齿形带连接。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，第二电机的输出轴上的第二主动带轮和第二转轴上的第二从动带轮通过第二齿形带连接，第二电机驱动机器人头部左右摆动。此外，第二传动组件也可以采用齿轮、连杆连接，以及各种精确传动的运动机构。

作为优选的，所述第一转轴和/或第二转轴的非传动端设置有角度传感器。

作为优选的，所述角度传感器分别为电位计或角位移传感器。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，通过角度传感器检测第一转轴和第二转轴的运动角度，进而可以精确知道头部左右摆动和前后摆动的角度，观察操作方便。

作为优选的，所述水平旋转电机用于驱动所述头部水平转动的角度为-90～90°；所述第一电机用于驱动所述头部前后摆动的角度为-30～30°；所述第二电机用于驱动所述头部左右摆动的角度为-30～30°。

根据本实用新型的机器人的头部运动系统，机器人的头部在水平方向做转头运动的角度为-90～90°，前后摆动的角度为-30～30°，左右摆动角度为-30～30°，头部在有限角度范围内运动，操作更加可控，安全性更高。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的机器人的头部运动系统的整体结构示意图；

图2是图1中驱动机构的结构示意图；

图3是图2中A-A方向剖视图；

图4是图2中B-B方向剖视图。

在以上图中：1头部；2躯干；3驱动机构；4水平旋转电机；401输出转轴；5前后摆头驱动部件；510第一转轴；511轴承；512腰形孔；513定位轴；520第一电机；6左右摆头驱动部件；610第二转轴；611弯曲部；620第二电机；7第一传动组件；701第一主动带轮；702第一从动带轮；703第一齿形带；8第二传动组件；801第二主动带轮；802第二从动带轮；803第二齿形带；9角度传感器。

具体实施方式

参考图1-4，根据本实用新型的内容的实施例所提出的一种机器人的头部运动系统，所述机器人具有躯干2和安装于躯干2上的头部1运动系统；所述头部1运动系统包括头部1和驱动机构3，所述驱动机构3的两端分别与所述躯干2和头部1连接；其中，所述驱动机构3包含水平旋转电机4，所述水平旋转电机4的输出转轴401竖直设置于所述躯干2上，所述水平旋转电机4的本体上端与所述头部1固定连接，所述水平旋转电机4用于驱动所述头部1水平转动。

在以上实施例中，水平旋转电机4的本体上端和机器人的头部1固定连接，水平旋转电机4的输出转轴401与躯干2连接，通过躯干2固定水平旋转电机4，通过水平旋转电机4驱动头部1在水平方向做转头运动。本实用新型的机器人的头部1运动系统可以控制机器人头部1在水平方向上做转头运动，结构简单，灵活性好，成本低，实用性强。

参考图1-3，根据本实用新型的一个实施例，所述驱动机构3还包含前后摆头驱动部件5；所述前后摆头驱动部件5包括第一转轴510和第一电机520，所述第一转轴510的两端通过轴承511左右水平支承于所述躯干2上，所述输出转轴401通过第一转轴510设置于所述躯干2上；所述第一转轴510的一端通过第一传动组件7与所述第一电机520连接，所述第一电机520用于驱动所述头部1前后摆动。

在以上实施例中，第一转轴510与水平旋转电机4的输出转轴401相互垂直连接，第一转轴510的两端通过轴承511左右水平支承于躯干2上，第一电机520通过第一驱动组件带动第一转轴510在躯干2上前后运动，进而带动与第一转轴510连接的机器人头部1在前后方向上做摆头运动，自动化程度更高，灵活性更强。

参考图1-2和图4，根据本实用新型的一个实施例，所述驱动机构3还包含左右摆头驱动部件6；所述左右摆头驱动部件6包括第二转轴610和第二电机620，所述第二转轴610的两端通过轴承511前后水平支承于所述躯干2上；所述第二转轴610和第一转轴510上分别竖直设置有腰形孔512，所述输出转轴401的下端依次穿过第一转轴510和第二转轴610上的腰形孔512，所述输出转轴401与所述第一转轴510或第二转轴610通过定位轴513铰接；所述第二转轴610的一端通过第二传动组件8与所述第二电机620连接，所述第二电机620用于驱动所述头部1左右摆动。

在以上实施例中，第二转轴610、第一转轴510和输出转轴401两两之间相互垂直设置，第二转轴610的两端通过轴承511与躯干2连接，第一转轴510和第二转轴610上分别设置有避让的腰形孔512，输出转轴401先穿过第一转轴510上的腰形孔512并通过定位轴513与第一转轴510铰接，再穿过第二转轴610上的腰形孔512，空间利用更佳，结构更小巧。同理，输出转轴401可以通过定位轴513与第二转轴610铰接，但是输出转轴401只能择一与第一转轴510或第二转轴610铰接。第二电机620驱动通过第二传动组件8驱动第二转轴610左右摆动，进而带动机器人的头部1左右摆动，使机器人的头部1运动的灵活度和表现力更佳。第一转轴510的中部可为套筒，套筒的上设置腰形孔512，使第一转轴510拆卸安装更为方便。

参考图2-4，根据本实用新型的一个实施例，所述第二转轴610的中部为向下的弯曲部611，所述腰形孔512位于所述弯曲部611上，所述第二转轴610的中轴线与所述第一转轴510的中轴线位于同一水平面。

在以上实施例中，第二转轴610的中部为向下的弯曲部611，且第二转轴610的中轴线与第一转轴510的中轴线位于同一水平面，使第一转轴510和第二转轴610在不影响各自运动的情况下，结构更加紧凑，空间利用更佳。

参考图3-4，根据本实用新型的一个实施例，所述第一电机520和第二电机620纵向设置于所述躯干2内。

在以上实施例中，第一电机520和第二电机620纵向设置于躯干2内，对躯干2内的空间利用更佳，结构更小巧，与人体躯干2结构更佳类似，具有更强的类人效果。

参考图3，根据本实用新型的一个实施例，所述第一传动组件7包含第一主动带轮701、第一从动带轮702和第一齿形带703；所述第一电机520的输出轴上设置有第一主动带轮701，所述第一转轴510的传动端设置有第一从动带轮702，所述第一主动带轮701和所述第一从动带轮702之间通过第一齿形带703连接。

在以上实施例中，第一电机520的输出轴上的第一主动带轮701和第一转轴510上的第一从动带轮702通过第一齿形带703连接，通过第一电机520驱动机器人头部1前后摆动。此外，第一传动组件7也可以采用齿轮、连杆连接，以及各种精确传动的运动机构。

参考图4，根据本实用新型的一个实施例，所述第二传动组件8包含第二主动带轮801、第二从动带轮802和第二齿形带803；所述第二电机620的输出轴上设置有第二主动带轮801，所述第二转轴610的传动端设置有第二从动带轮802，所述第二主动带轮801和所述第二从动带轮802之间通过第二齿形带803连接。

在以上实施例中，第二电机620的输出轴上的第二主动带轮801和第二转轴610上的第二从动带轮802通过第二齿形带803连接，第二电机620驱动机器人头部1左右摆动。此外，第二传动组件8也可以采用齿轮、连杆连接，以及各种精确传动的运动机构。

参考图1-4，根据本实用新型的一个实施例，所述第一转轴510和/或第二转轴610的非传动端设置有角度传感器9。

根据本实用新型的一个实施例，所述角度传感器9分别为电位计或角位移传感器。

在以上实施例中，通过角度传感器9检测第一转轴510和第二转轴610的运动角度，进而可以精确知道头部1左右摆动和前后摆动的角度，观察操作方便。

根据本实用新型的一个实施例，所述水平旋转电机4用于驱动所述头部1水平转动的角度为-90～90°；所述第一电机520用于驱动所述头部1前后摆动的角度为-30～30°；所述第二电机620用于驱动所述头部1左右摆动的角度为-30～30°。

在以上实施例中，机器人的头部1在水平方向做转头运动的角度为-90～90°，前后摆动的角度为-30～30°，左右摆动角度为-30～30°，头部1在有限角度范围内运动，操作更加可控，安全性更高。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。