一种头部活动机构及机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种应用于机器人的头部活动机构以及包括该头部活动机构的机器人。

背景技术：

机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。目前，机械宠物十分流行，另外，仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入老龄化社会，发展“仿人机器人”将弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，例如伴侣机器人，并能开辟新的产业，创造新的就业机会。仿生机器人每个关节类似生物关节，其活动的形态与人类类似。传统的仿生机器人的头部转动较为不灵活，而且传统的仿生机器人的头部拆装较为不方便，导致出现故障维修不方便等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种头部活动机构，以克服上述机器人头部转动不灵活、拆装不方便等问题。

本实用新型的目的之二在于提供一种机器人，以克服传统机器人头部存在的转动不灵活、拆装不方便等问题。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种头部活动机构，包括固定组件、传动组件及电机，所述电机包括电机外壳及转子；

所述固定组件的一侧与电机外壳固定连接，所述固定组件的另一侧用于固定连接肩部；

所述传动组件的一端与转子固定连接，所述传动组件的另一端用于固定连接头部；

电机转动时，所述转子驱动传动组件及头部，头部相对于肩部旋转。

进一步地，所述传动组件包括联轴器和头部转轴，所述头部转轴的一端设有用于容置联轴器的联轴孔；

所述联轴器的横截面的外轮廓呈正多边形，所述联轴孔的横截面设置成对应的正多边形。

进一步地，所述固定组件包括电机支架，所述电机支架朝向头部一侧设置有限位电路板，所述限位电路板朝向头部一侧设置有限位开关，所述头部转轴朝向电机一侧设置有限位触碰件；

所述传动组件贯穿限位电路板，且所述传动组件两端分别与头部及转子连接；

电机驱动头部转轴及限位触碰件转动，所述限位触碰件转动至触碰限位开关时，电机停止转动。

进一步地，所述限位电路板上设置有一对限位导电片，一对限位导电片分别设于限位电路板的两处；

电机正向旋转至限位触碰件触碰其中一个限位开关时，电机正向旋转停止，电机逆向旋转至限位触碰件触碰另一个限位开关时，电机逆向旋转停止。

进一步地，所述一对限位开关彼此错位180°设置。

进一步地，所述头部转轴上与联轴孔相对的一端设有用于驱动头部的转轴头，所述转轴头的横截面包括至少一条边。

进一步地，所述联轴器上设置有贯穿联轴器两端的转子孔，所述转子孔用于与转子配合时容置转子；

转子端头的横截面设置成类半圆形，所述转子孔的横截面设置成与转子端头相应的类半圆形。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种机器人，包括上述任一项所述的头部活动机构。

进一步地，包括头部和肩部，所述肩部设有拨扭卡扣，所述头部设有用于容置拨扭卡扣的拨扭卡槽；

头部与肩部组装时，拨扭卡扣插入拨扭卡槽。

进一步地，所述拨扭卡扣及拨扭卡槽均为一对，一对拨扭卡扣分别设于机器人的两肩，一对拨扭卡槽相应设于头部两侧。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型头部活动机构包括固定组件、传动组件及电机，固定组件将电机固定在机器人的躯体内，传动组件通过传动作用将电机的转动动能传动至头部并驱动头部转动。电机转动时，转子驱动传动组件及头部转动，进而实现头部相对于肩部旋转。该头部活动机构能够辅助机器人头部灵活转动，头部与肩部通过头部活动机构连接，方便拆装。

(2)本实用新型机器人的头部能够灵活转动，头部与肩部通过头部活动机构连接，方便拆装。

附图说明

图1为本实用新型机器人的整体结构示意图；

图2为图1所示机器人头-肩部的结构示意图；

图3为图2所示头-肩部的爆炸图；

图4为图3所示头-肩连接处的结构示意图；

图5为肩部的俯视图；

图6为肩部的爆炸图；

图7为图6所示头部活动机构的爆炸图。

图中：1、头部；11、拨扭卡槽；2、肩部；21、拨扭卡扣；3、固定组件；31、电机支架；32、限位电路板；33、限位开关；4、传动组件；41、联轴器；411、转子孔；42、头部转轴；421、转轴头；43、联轴孔；44、限位触碰件；5、电机；51、电机外壳；52、转子。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，为本实用新型一种实施方式的机器人。如图1-4所示，该机器人包括头部1和肩部2，肩部2设有拨扭卡扣21，头部1设有用于容置拨扭卡扣21的拨扭卡槽11，头部1与肩部2进行组装时，可以将拨扭卡扣21插入到拨扭卡槽11中。由此，通过拨扭卡槽11卡接拨扭卡扣21的卡舌，实现头部1紧固安装在肩部2上。当需要拆卸头部1时，可以将拨扭卡扣21向一侧拔动，由此拨扭卡扣21的卡舌从拨扭卡槽11中退出，头部1与肩部2脱连接，方便将头部1从肩部2上拆卸下来。

作为优选的实施方式，拨扭卡扣21及拨扭卡槽11的数量均为一对，一对拨扭卡扣21分别设置于机器人的两肩上，相应地，一对拨扭卡槽11设于头部1两侧(即头部1两侧太阳穴的下方)。安装该机器人时，可以从左右两侧拨动拨扭卡扣21，再将头部1放置到对应的肩部2上，此时松开两侧拨扭卡扣21，两侧拨扭卡扣21的卡舌伸入两侧的拨扭卡槽11中，实现头部1与肩部2的紧固连接。需要拆卸该机器人时，可以从左右两侧拔动拨扭卡扣21，此时两侧拨扭卡扣21的卡舌退出两侧的拨扭卡槽11，再将头部1从肩部2上取出，快速完成该机器人的拆装过程。

作为优选的实施方式，拨扭卡扣21内设有弹簧，自然状态下，弹簧将两侧拨扭卡扣21的卡舌顶出，也即将头部1安装到肩部2上时，拨扭卡扣21自然插入拨扭卡槽11中，起到紧固连接头部1与肩部2的作用。当需要取出头部1时，可以从两侧拨动拨扭卡扣21，弹簧受到压缩进而使得卡舌退出拨扭卡槽11。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有特征。如图1-7所示，该机器人肩部2内设有头部活动机构，该头部活动机构的一端与肩部2(包括躯体部分)连接，该头部活动机构的另一端与头部1(包括颈部部分)连接。通过设置头部活动机构，一方面能够支撑头部1的重量，另一方面也能通过头部活动机构驱动头部1转动，实现头部1与肩部2之间的活动连接。

作为优选的实施方式，头部活动机构包括固定组件3、传动组件4及电机5，其中，电机5包括电机外壳51及转子52，转子52嵌设于电机外壳51中，并且转子52相对于电机外壳51进行旋转。固定组件3靠近电机5的一侧与电机外壳51固定连接，固定组件3的靠近肩部2的一侧与肩部2固定连接，即电机外壳51通过固定组件3与机器人肩部2固定住，实现转子52相对于肩部2进行旋转。传动组件4靠近电机5的一端与转子52固定连接，传动组件4靠近头部1的一端与头部1固定连接，即电机转动时，转子52直接驱动头部1转动。在本实施例中，传动组件4及电机5均是垂直插入机器人躯体中(肩部2的下方)，因此，转子52旋转时，驱动头部1进行左右旋转，即头部1相对于肩部2旋转，以模拟人类左右摆头的姿势。

作为优选的实施方式，电机5为伺服电机，借助于伺服电机精准控制转子旋转的角度，能够有效控制头部1旋转的幅度，确保头部1左右摆头的最大幅度，防止头部1因旋转过度而损坏头部1及肩部2。

作为优选的实施方式，传动组件4包括联轴器41和头部转轴42，头部转轴42靠近电机5的一端设有用于容置联轴器41的联轴孔43。安装时，先将联轴器41套接转子52，再将头部转轴42插入头部1下方的接孔中，最后将联轴器41插入联轴孔43中，由此实现将电机5的动力输出至头部1，通过传动组件4的传动作用，有利于电机5的动力顺利传递至头部1，方便控制头部1的旋转过程。

作为优选的实施方式，联轴器41的横截面的外轮廓呈正六边形，对应的，联轴孔43的横截面设置成的正六边形。通过设置正六边形的联轴器41及联轴孔43，使得联轴器41在联轴孔43中旋转时，联轴器41驱动头部转轴42同步旋转，当需要拆卸联轴器41和头部转轴42时，也能直接将联轴器41从联轴孔43中拔出，方便传动组件4的安装及拆卸过程。

作为优选的实施方式，固定组件3包括电机支架31，电机支架31与电机外壳51固定连接。电机支架31朝向头部1的一侧设置有限位电路板32，限位电路板32朝向头部1一侧还设置有限位开关33，即限位开关33固定设置于限位电路板32上，限位电路板32固定设置于电机支架31上，电机支架31固定设置于固定组件3上，固定组件3固定设置于肩部2上。因此，肩部2、固定组件3、电机支架31、限位电路板32以及限位开关33固定设置在一起。对应的，头部转轴42朝向电机5一侧设置有限位触碰件44，在本实施例中，限位触碰件44为固定设置于头部转轴42上的挡块。传动组件4(包括联轴器41和头部转轴42)垂直贯穿电机支架31和限位电路板32，通过传动组件4的两端分别与头部1及转子52连接，实现动力传输效果。使用过程中，电机5通电后旋转并驱动头部转轴42转动，头部转轴42进一步驱动限位触碰件44相对肩部2旋转，此时限位开关33相对于肩部2静止，即限位触碰件44相对限位开关33转动。当限位触碰件44转动至触碰限位开关33，限位开关33受挤压而发出电信号，进行控制电机5停止转动，起到限制头部1转动幅度过大的作用。

作为优选的实施方式，限位电路板32上设置有一对限位开关33，一对限位开关33错位分布于限位电路板32的两处，且限位触碰件44处于两个限位开关33之间。当电机5正向旋转时，限位触碰件44旋转至触碰其中一个限位开关33时，电机5正向旋转停止。同理，当电机5逆向旋转时，限位触碰件44旋转至触碰另一个限位开关33时，电机5逆向旋转停止。通过设置两个限位开关33，即头部1的转动角度等于两个限位开关33的夹角，进而控制头部1的转动幅度，模拟人类的颈部转动幅度。

作为优选的实施方式，一对限位开关33彼此错位180°设置，由此确定了头部1的转动最大幅度为180°，类似人类颈部的转动最大幅度。

作为优选的实施方式，头部转轴42上远离联轴孔43的一端设有用于驱动头部1的转轴头421，对应的，头部1下方设置有转轴孔。转轴头421及转轴孔的横截面均类似d字形，其横截面轮廓包括一条长边以及五条短边围成的类弧形，一条长边与五条短边合围成d字形。借助于d字形的转轴头421与d字形的转轴孔配合，方便通过转轴头421驱动头部1进行旋转。另一方面，紧邻d字形的转轴头421的半圆孔可以用于设置电线，因为电线紧挨旋转中心设置，因旋转过程中电线的旋转路径较短，对电线的长度要求不高，也能有效克服头部1旋转过程中出现电线缠绕的问题。

作为优选的实施方式，联轴器41上设置有贯穿联轴器41两端的转子孔411，联轴器41套接转子52时，转子52插入转子孔411中。转子端头的横截面设置成半圆形，转子孔411的横截面设置成与转子端头相应的半圆形。通过上述半圆形设计的转子52及联轴器41，便于转子52驱动联轴器41旋转，进而起到良好的传动效果。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于：联轴器41的横截面的外轮廓呈正三角形、正四边形、正五边形、正七边形、正八边形或者d字形，对应的，联轴孔43的横截面设置成的正三角形、正四边形、正五边形、正七边形、正八边形或者d字形，具有相同的传动及方便拆装的效果。

实施例4

实施例4与实施例2的区别在于：转轴头421及转轴孔的横截面形状为半圆形、类半圆形、三角形、四边形、五边形或者六边形，具有相同的传动功能。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。