一种手臂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手臂活动机构以及包括该手臂活动机构的机器人。

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手臂转动较为不灵活，而且传统的仿生机器人的手臂拆装较为不方便，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手臂活动机构，以克服上述机器人手臂转动不灵活、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，以克服传统机器人手臂存在的转动不灵活、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：

一种手臂活动机构，包括传动组件、电机及电机固定件，所述电机包括电机外壳及转子；

所述电机固定件的一侧与电机外壳固定连接，所述电机固定件的另一侧用于固定连接躯体；

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手臂；

电机转动时，所述转子用于驱动传动组件及手臂，以使手臂相对于躯体旋转。

进一步地，所述传动组件包括联轴器和限位转轴；

所述限位转轴的一端设有用于容置联轴器的联轴孔，所述联轴器套接转子，所述限位转轴的另一端设置成与手臂固定连接。

进一步地，所述电机固定件包括电机支架，所述电机支架朝向手臂一侧设置有限位电路板，所述限位电路板朝向手臂一侧设置有限位开关，所述限位转轴朝向电机一侧设置有限位触碰件；

所述电机支架与电机外壳固定连接，所述传动组件贯穿限位电路板，且所述传动组件两端分别用于与手臂及转子连接；

电机驱动限位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导电片时，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导电片时，电机逆向旋转停止。

进一步地，所述联轴器的横截面的外轮廓呈多边形，所述联轴孔的横截面设置成对应的多边形；

所述一对限位导电片彼此错位180°设置。

进一步地，所述传动组件还包括轴承固定件和轴承内环，所述轴承内环与轴承固定件活动连接，所述轴承固定件用于与躯体固定连接，所述轴承内环用于套接限位转轴；

所述限位转轴驱动轴承内环相对于轴承固定件旋转。

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；

所述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手臂活动机构。

进一步地，机器人外表上设置有出音孔，所述出音孔设于传动组件下方；

所述出音孔内侧还设置有扬声器，所述扬声器的振膜朝向出音孔。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型手臂活动机构包括传动组件、电机及电机固定件，电机固定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手臂并驱动手臂转动。电机转动时，转子驱动传动组件及手臂转动，进而实现手臂相对于躯体旋转。该手臂活动机构能够辅助机器手臂部灵活转动，具有高仿真效果，手臂与躯体通过手臂活动机构连接，方便拆装。

(2)本实用新型机器人的手臂能够灵活转动，手臂与躯体通过手臂活动机构连接，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所示手臂及手臂活动机构的拆解示意图；

图3为图2所示手臂及手臂活动机构的爆炸图；

图4为图3所示手臂及手臂活动机构的局部爆炸图。

图中：1、手臂；2、电机固定件；21、电机支架；22、限位电路板；23、限位开关；3、电机；31、电机外壳；32、转子；4、传动组件；41、联轴器；411、转子孔；42、限位转轴；43、联轴孔；44、限位触碰件；45、轴承固定件；46、轴承内环；5、出音孔；51、扬声器。

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。该机器人包括躯体部分和手臂1，手臂1成对设置于躯体的两侧，且手臂1相对于躯体可旋转，用于模拟人类手臂旋转的过程。当需要拆卸该手臂1时，也可以从机器人内部直接将手臂1的固定结构拆卸，由此将手臂1从躯体上拆卸下来，方便该机器人手臂1的安装和拆卸过程。

如图2所示，该机器人躯体内设有手臂活动机构，该手臂活动机构的一端与躯体部分连接，该手臂活动机构的另一端与手臂1连接。通过设置手臂活动机构，一方面能够支撑手臂1的重量，另一方面也能通过手臂活动机构驱动手臂1转动，实现手臂1与躯体之间的活动连接。

作为优选的实施方式，手臂活动机构包括电机固定件2、电机3及传动组件4。其中，电机3包括电机外壳31及转子32，转子32嵌设于电机外壳31中，并且转子32相对于电机外壳31进行旋转。电机固定件2靠近电机3的一侧与电机外壳31固定连接，电机固定件2靠近手臂1的一侧与躯体部分固定连接，即电机外壳31通过电机固定件2与机器人躯体固定住，实现转子32相对于躯体进行旋转。传动组件4靠近电机3的一端与转子32固定连接，传动组件4靠近手臂1的一端与手臂1固定连接，即电机3转动时，转子32直接驱动手臂1转动。在本实施例中，传动组件4及电机3均是水平插入机器人躯体中，因此，转子32旋转时，驱动手臂1进行垂直方向旋转，即手臂1相对于躯体旋转，以模拟人类垂直方向摆动手臂1的姿势。

作为优选的实施方式，电机3为伺服电机，借助于伺服电机精准控制转子32旋转的角度，能够有效控制手臂1旋转的幅度及精度，确保手臂1垂直摆动手臂的最大幅度，防止手臂1因旋转过度而损坏躯体部分及内部的电路硬件。

作为优选的实施方式，传动组件4包括联轴器41和限位转轴42，限位转轴42靠近电机3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32，再将限位转轴42通过螺栓与手臂1固定连接，最后将联轴器41插入联轴孔43中，由此实现将电机3的动力输出至手臂1，通过传动组件4的传动作用，有利于电机3的动力顺利传递至手臂1，方便控制手臂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驱动限位转轴42同步旋转。当需要拆卸手臂1及活动机构时，也能直接将联轴器41从联轴孔43中拔出，进一步将限位转轴42即手臂1拆卸出来进行维修，方便传动组件4的安装及拆卸过程。

作为优选的实施方式，电机固定件2包括电机支架21，电机支架21与电机外壳31固定连接。在本实施例中，电机支架21与电机外壳31通过螺栓固定连接，在其它实施例中，电机支架21与电机外壳31还可以是卡接或者套接，以实现电机支架21与电机外壳31之间的紧固连接。电机支架21朝向手臂1的一侧通过螺栓与躯体固定连接，由此确保电机固定件2将电机外壳31与躯体之间固定连接，确保电机3紧固设置于躯体内部。

作为优选的实施方式，电机支架21朝向手臂1的一侧面上还设置有限位电路板22，限位电路板22朝向手臂1的一侧面上还设置有限位开关23，即限位开关23固定设置于限位电路板22上，限位电路板22固定设置于电机支架21上，电机支架21固定设置于躯体上。因此，躯体、电机支架21、限位电路板22以及限位开关23固定设置在一起。对应的，限位转轴42朝向电机3的侧面上设置有限位触碰件44，在本实施例中，限位触碰件44为固定设置于限位转轴42上的挡块。传动组件4(包括联轴器41和限位转轴42)垂直贯穿电机支架21和限位电路板22，通过传动组件4的两端分别与手臂1及转子32连接，实现动力传输效果。使用过程中，电机3通电后旋转并驱动限位转轴42转动，限位转轴42进一步驱动限位触碰件44相对躯体旋转，此时限位开关23相对于躯体静止，即限位触碰件44相对限位开关23转动。当限位触碰件44转动至触碰限位开关23，限位开关23受挤压而发出电信号，进而控制电机3停止转动，起到限制手臂1转动幅度过大的作用。

作为优选的实施方式，限位电路板22上设置有一对限位开关23，一对限位开关23错位分布于限位电路板22的两处，且限位触碰件44处于两个限位开关23之间。当电机3正向旋转时，限位触碰件44旋转至触碰其中一个限位开关23时，电机3正向旋转停止。同理，当电机3逆向旋转时，限位触碰件44旋转至触碰另一个限位开关23时，电机3逆向旋转停止。通过设置两个限位开关23，即手臂1的转动角度等于两个限位开关23的夹角，进而控制手臂1的转动幅度，模拟人类的手臂转动过程。

作为优选的实施方式，一对限位开关23彼此错位180°设置，由此确定了手臂1的转动最大幅度为180°，类似人类手臂的转动最大幅度。在其它实施方式中，手臂1可以相对躯体进行360°旋转，两个限位开关23的设置使得手臂1停留在特定位置，起到控制手臂1停留的作用。

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32时，转子32插入转子孔411中，由此实现电机3驱动联轴器41旋转的功能。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32及联轴器41，便于转子32驱动联轴器41旋转，进而起到良好的传动效果。

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的横截面设置成对应的正六边形，通过将联轴器41插入联轴孔43中以实现联轴器41驱动限位转轴42旋转的功能，确保传动组件4的传动效果。

作为优选的实施方式，传动组件4还包括轴承固定件45和轴承内环46，轴承内环46套接于轴承固定件45内，轴承固定件45用以提供轴承内环46转动的支座。轴承固定件45与躯体固定连接，轴承内环46套接限位转轴42，即限位转轴42穿过轴承内环46，电机3驱动限位转轴42转动时，同步驱动轴承内环46转动。轴承内环46起到支撑限位转轴42的作用，同时，轴承固定件45和轴承内环46配合，也方便限位转轴42旋转。

作为优选的实施方式，机器人外表上设置有出音孔5，出音孔5设于传动组件4的下方，对应于人体腋窝下方，起到一定的隐蔽效果。出音孔5内侧还设置有扬声器51，扬声器51的振膜朝向出音孔5。通过扬声器51的振膜朝向出音孔5，方便扬声器51发声后直接通过出音孔5传出。

实施例2

实施例2与实施例1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。

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。