一種實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，可以實現(xiàn)機器人的抬頭、低頭及水平轉(zhuǎn)動，而且不管轉(zhuǎn)到任何角度，機器人的頭頸部之間都沒有任何縫隙。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復雜機械等組成。出于擬人化的考慮，常將機器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、頸部、臂部、腕部、手部、頭部等不同結(jié)構(gòu)。
[0003]隨著核心技術(shù)的發(fā)展，機器人越來越普及，機器人的傳動結(jié)構(gòu)要求也越來越高，現(xiàn)有的機器人都是通過一個電機直接帶動頭部擺動，從而實現(xiàn)抬頭或低頭，這種方法有兩個個限制:1、幅度有限，沒有辦法支持大幅度的抬頭或低頭；2、在頸部會有大的縫隙，就算用結(jié)構(gòu)遮擋也很不美觀。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型即是針對上述問題，提出了一種非常靈活的傳動機構(gòu)，通過將數(shù)個不在同一平面的旋轉(zhuǎn)電機串聯(lián)組合，然后通過聯(lián)動算法，可以完美實現(xiàn)機器人的抬頭、低頭及水平轉(zhuǎn)動，抬頭幅度可以達到任意角度，低頭可以實現(xiàn)至少15°，水平轉(zhuǎn)動的電機都可以實現(xiàn)360°任意轉(zhuǎn)動，而且不管轉(zhuǎn)到任何角度，頭頸部都沒有任何縫隙。
[0005]具體來說，本實用新型所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，包括數(shù)節(jié)連接在一起的活動單元，每節(jié)活動單元的遠端為與下一節(jié)活動單元連接的旋轉(zhuǎn)端，下一節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)可帶動上一節(jié)活動單元，每節(jié)活動單元的近端為固定端，相鄰的兩節(jié)活動單元之間通過首尾互相旋轉(zhuǎn)連接，且每節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)平面均不與其它活動單元的旋轉(zhuǎn)平面平行或重疊，次末節(jié)活動單元的遠端與機器人的頸部連接帶動頸部一起轉(zhuǎn)動，最末節(jié)活動單元的近端與機器人的頸部連接，遠端與機器人的頭部連接帶動頭部一起轉(zhuǎn)動。
[0006]進一步的，所述活動單元包括位于固定端的電機與電機支架，位于旋轉(zhuǎn)端的軸承、主軸與主軸支架，主軸通過同步輪由電機轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)，在主軸支架上還設(shè)有與主軸一起旋轉(zhuǎn)的支撐架，除最末節(jié)活動單元外，上一節(jié)活動單元的主軸支架和電機支架固定在下一節(jié)活動單元的支撐架上，且傾斜一定的角度，從而使得相鄰兩節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)平面不相互平行。
[0007]更進一步的，所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，包括四節(jié)相互串聯(lián)在一起的活動單元，由低至高的前三節(jié)活動單元按照上一節(jié)活動單元的主軸支架和電機支架固定在下一節(jié)活動單元的支撐架上且傾斜一定角度的方式連接，第三節(jié)活動單元的支撐架與機器人的頸部連接，第四節(jié)活動單元的電機支架和主軸支架固定在機器人的頸部，支撐架與機器人的頭部連接。
[0008]進一步的，所述機器人的頸部與頭部可相互對合，機器人的頭部和頸部為同圓的兩個切面，頭頸部無縫隙。
[0009]利用上述裝置來實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的方法，包括使用上述的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，還包括使用固定結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊和控制算法模塊，上述的裝置為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，是由數(shù)個在不同水平面上的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)串聯(lián)組成，每一個旋轉(zhuǎn)平面的角度設(shè)計決定了可以實現(xiàn)抬頭、低頭的角度，串聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)了運動的疊加；配合傳動結(jié)構(gòu)的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，該模塊主要目的是區(qū)分頭與身體，通過在頭部分成同圓兩個切面，使得頭頸部無縫隙；控制算法模塊，用來控制各個電機的協(xié)同轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)想要的動作，該算法通過建模來模擬各個方向的運動，然后根據(jù)要達到的目標點反向求解各個電機的轉(zhuǎn)動角度。
[0010]本實用新型所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，具有以下的優(yōu)點:
[0011]1、所有的運動都是不同傾角的轉(zhuǎn)動，沒有任何的擺動，從而大大簡化了結(jié)構(gòu)；
[0012]2、使用各個運動串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了運動的疊加，為靈活性奠定了基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)抬頭及低頭的大幅度；
[0013]3、通過同圓切面轉(zhuǎn)動實現(xiàn)大幅度抬低頭但頭頸部無縫隙。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例中單節(jié)活動單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例的正視圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例的側(cè)視圖；
[0017]圖4是圖3中AA線的剖視圖；
[0018]圖5-7是本實用新型所述裝置控制機器人頭頸部不同狀態(tài)下的示意圖，其中，圖5為默認狀態(tài)，圖6為抬頭狀態(tài)、圖7為低頭狀態(tài)；
[0019]其中，I為電機、2為電機支架、3為同步輪、4為皮帶、5為主軸支架、6為主軸、7為支撐架、8為軸承、9為機器人頭部、10為轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖，對本實用新型所述的技術(shù)內(nèi)容進行非限制性的描述，目的為了公眾更好理解所述技術(shù)。
[0021]本實用新型所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，包括數(shù)節(jié)連接在一起的活動單元，如圖1實施例所示，該活動單元包括電機1、電機支架2，以及軸承6、主軸6與主軸支架5，電機支架2設(shè)置在電機I上，起到支撐和固定的作用，主軸6位于軸承8的中心，軸承8固定在主軸支架5上，主軸6通過同步輪3和皮帶4由電機轉(zhuǎn)子10帶動旋轉(zhuǎn)，在主軸支架5上還設(shè)有與主軸一起旋轉(zhuǎn)的支撐架7。
[0022]本實用新型所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，即是由數(shù)個上述的活動單元串聯(lián)構(gòu)成，在本實施例中，如圖2-4所示，所述活動單元為四個，分別對應(yīng)機器人的底部、中部、頸部和頭部，相鄰的兩節(jié)活動單元之間通過首尾互相連接，即上一節(jié)活動單元的電機和主軸通過支架固定于下一節(jié)活動單元的支撐架上，這樣依次收尾相連將活動單元串聯(lián)起來；每節(jié)活動單元中的電機支架和主軸支架的形狀并不一致，通過對其形狀的改動產(chǎn)生傾斜的效果，以達到每節(jié)活動單元的主軸的旋轉(zhuǎn)平面均不與其它活動單元的旋轉(zhuǎn)平面平行或重疊，而呈一定的角度；頸部活動單元的支撐架與機器人的頸部固定，帶動頸部一起轉(zhuǎn)動，頭部活動單元的電機支架與主軸支架與機器人的頸部固定，遠端與機器人的頭部固定，帶動頭部一起轉(zhuǎn)動；所述機器人的頸部與頭部可相互對合，機器人的頭部和頸部為同圓的兩個切面，頭頸部無縫隙。
[0023]這樣，通過上述的裝置，則能夠?qū)崿F(xiàn)所述機器人的頭頸部無縫隙活動，上述的裝置為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，每一個旋轉(zhuǎn)平面的角度設(shè)計決定了可以實現(xiàn)抬頭、低頭的角度，串聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)了運動的疊加；配合傳動結(jié)構(gòu)的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，該模塊主要目的是區(qū)分頭與身體，通過在頭部分成同圓兩個切面，使得頭頸部的縫隙為零；控制算法模塊，用來控制各個電機的協(xié)同轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)想要的動作，該算法主要是通過建模來模擬各個方向的運動，然后根據(jù)要達到的目標點反向求解各個電機的轉(zhuǎn)動角度，如圖5-7所示。
[0024]應(yīng)該理解的是，上述內(nèi)容不對所述技術(shù)內(nèi)容有任何限制，事實上，凡以相同或近似原理對所述結(jié)構(gòu)進行的改進，包括各部分形狀、尺寸、所用材質(zhì)，以及相應(yīng)元件的功能等同替換，都在本實用新型所要求保護的技術(shù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，其特征在于:包括數(shù)節(jié)連接在一起的活動單元，每節(jié)活動單元的遠端為與下一節(jié)活動單元連接的旋轉(zhuǎn)端，每節(jié)活動單元的近端為固定端，相鄰的兩節(jié)活動單元之間通過首尾互相連接，下一節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)可帶動上一節(jié)活動單元，且每節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)平面均不與其它活動單元的旋轉(zhuǎn)平面平行或重疊，次末節(jié)活動單元的遠端與機器人的頸部連接帶動頸部一起轉(zhuǎn)動，最末節(jié)活動單元的近端與機器人的頸部連接，遠端與機器人的頭部連接帶動頭部一起轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，其特征在于:所述活動單元包括位于固定端的電機與電機支架，位于旋轉(zhuǎn)端的軸承、主軸與主軸支架，主軸通過同步輪由電機轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)，在主軸支架上還設(shè)有與主軸一起旋轉(zhuǎn)的支撐架，除最末節(jié)活動單元外，上一節(jié)活動單元的主軸支架和電機支架固定在下一節(jié)活動單元的支撐架上，且傾斜一定的角度，相鄰兩節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)平面不相互平行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，其特征在于:包括四節(jié)相互串聯(lián)在一起的活動單元，由低至高的前三節(jié)活動單元按照上一節(jié)活動單元的主軸支架和電機支架固定在下一節(jié)活動單元的支撐架上且傾斜一定角度的方式連接，第三節(jié)活動單元的支撐架與機器人的頸部連接，第四節(jié)活動單元的電機支架和主軸支架固定在機器人的頸部，支撐架與機器人的頭部連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，其特征在于:所述機器人的頭部和頸部為同圓的兩個切面，可相互對合。
【專利摘要】本實用新型提供一種實現(xiàn)機器人的頭頸部無縫隙活動的裝置，包括數(shù)節(jié)連接在一起的活動單元，每節(jié)活動單元的遠端為與下一節(jié)活動單元連接的旋轉(zhuǎn)端，每節(jié)活動單元的近端為固定端，相鄰的兩節(jié)活動單元之間通過首尾互相連接，下一節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)可帶動上一節(jié)活動單元，且每節(jié)活動單元的旋轉(zhuǎn)平面均不與其它活動單元的旋轉(zhuǎn)平面平行或重疊，次末節(jié)活動單元的遠端與機器人的頸部連接帶動頸部一起轉(zhuǎn)動，最末節(jié)活動單元的近端與機器人的頸部連接，遠端與機器人的頭部連接帶動頭部一起轉(zhuǎn)動?？梢詫崿F(xiàn)機器人的抬頭、低頭及水平轉(zhuǎn)動，抬頭幅度可以達到任意角度，低頭可以實現(xiàn)至少15°，水平轉(zhuǎn)動的電機都可以實現(xiàn)360°任意轉(zhuǎn)動，而且頭頸部都沒有任何縫隙。
【IPC分類】B25J9/08
【公開號】CN204913903
【申請?zhí)枴緾N201520577697
【發(fā)明人】賈凡
【申請人】深圳市金剛蟻機器人技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月4日