本實(shí)用新型涉及機(jī)械自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種機(jī)器人頭部升降以及點(diǎn)頭、搖頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，機(jī)器人的種類日趨多樣化，機(jī)器人已經(jīng)逐漸的融入到人們的日常生活和生產(chǎn)中，相應(yīng)的，研發(fā)人員以及用戶對于機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)的動作要求也越來越高,使其盡可能的模范人類能進(jìn)行的動作，例如，腿部能實(shí)現(xiàn)走動。

但現(xiàn)有設(shè)計的機(jī)器人的頭部多數(shù)固定不動，或者只能做單個自由度的動作。頭部的靈活度較差，影響了用戶體驗(yàn)以及機(jī)器人的應(yīng)用推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)器人，其頭部不僅實(shí)現(xiàn)升降動作，還能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)頭、搖頭動作，有效提升了機(jī)器人頭部運(yùn)動的靈活度，改善了用戶體驗(yàn)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種機(jī)器人，包括頭部、機(jī)身、轉(zhuǎn)動單元以及三個升降單元：所述轉(zhuǎn)動單元固定連接于所述頭部，用于驅(qū)動所述頭部的轉(zhuǎn)動，所述升降單元轉(zhuǎn)動連接于所述機(jī)身并球鉸接于所述轉(zhuǎn)動單元，用于驅(qū)動所述頭部的升降，其中，三個所述升降單元呈三角形布設(shè)。

進(jìn)一步的，所述機(jī)身為設(shè)有第一盒底板的第一盒體，所述升降單元位于所述機(jī)身內(nèi)部并與所述第一盒底板鉸接。

進(jìn)一步的，所述升降單元設(shè)有鉸接孔，所述第一盒底板上設(shè)有三個固定鉸支座，所述升降單元通過銷軸、所述固定鉸支座以及所述鉸接孔與所述第一盒底板鉸接。

進(jìn)一步的，所述三個固定鉸支座呈環(huán)形陣列分布。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動單元包括固定連接的舵機(jī)與支架，所述舵機(jī)的輸出軸固定連接于所述頭部，所述支架球鉸接于所述升降單元。

進(jìn)一步的，所述頭部為開口朝向所述機(jī)身的半球形殼體，所述頭部內(nèi)部形成有安裝部，所述輸出軸插裝于且通過緊固件頂緊連接于所述安裝部，所述頭部上相對的兩側(cè)開設(shè)有用于所述緊固件穿過的安裝口。

進(jìn)一步的，所述支架為設(shè)有第二盒底板的第二盒體，所述舵機(jī)位于支架內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動單元還包括連接板，所述連接板螺釘連接于所述舵機(jī)與所述支架之間。

進(jìn)一步的，所述升降單元為電缸，所述電缸的伸縮桿頂部固定連接有球頭，所述第二盒底板固定連接有與所述球頭形成球鉸結(jié)構(gòu)的球頭座。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：本實(shí)用新型提供的機(jī)器人通過轉(zhuǎn)動單元帶動頭部往復(fù)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)頭部的搖頭動作，三個升降單元在同向進(jìn)行升降運(yùn)動時可有效實(shí)現(xiàn)頭部的升降動作。此外，由于三個升降單元呈三角形布設(shè)，即三個升降單元不呈一條直線布設(shè)，不僅可以穩(wěn)定的支撐轉(zhuǎn)動單元以及頭部，而且三個升降單元可以實(shí)現(xiàn)多種點(diǎn)頭動作，例如，當(dāng)其中一個升降單元帶動頭部一側(cè)下降，另外兩個升降單元帶動頭部一側(cè)上升時，便可實(shí)現(xiàn)頭部的點(diǎn)頭動作；當(dāng)頭部被三個升降單元帶動上升至較高點(diǎn)后，其中一個升降單元帶動頭部一側(cè)下降，也可實(shí)現(xiàn)頭部的點(diǎn)頭動作。本實(shí)用新型提供的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、便于實(shí)施，不僅提升了機(jī)器人頭部運(yùn)動的靈活度、增加了頭部動作的可選擇性，還有效改善了用戶體驗(yàn)。

結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人的分解示意圖；

圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人的主視圖；

圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人的剖視示意圖；

圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人移除機(jī)身后的主視圖；

圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人移除機(jī)身后頭部上升后的主視圖；

圖6是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人移除機(jī)身后頭部上升后的側(cè)視圖；

圖7是本實(shí)用新型具體實(shí)施例機(jī)器人移除機(jī)身后頭部點(diǎn)頭后的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“一”、“二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1至圖7所示，本實(shí)施例提出了一種機(jī)器人，包括頭部10、機(jī)身20、轉(zhuǎn)動單元以及三個升降單元，為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，三個升降單元具體分別為左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32、中間升降單元33，而術(shù)語“左”、“右”、“中”為基于圖1、圖2所示的方位或位置關(guān)系，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。其中，本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)動單元與頭部10固定連接，用于驅(qū)動頭部10的轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部10的搖頭動作。左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32以及中間升降單元33均轉(zhuǎn)動連接于機(jī)身20，以便于驅(qū)動頭部10的升降，實(shí)現(xiàn)頭部10的升降動作，且三個升降單元還均球鉸接于轉(zhuǎn)動單元，以方便實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)動單元固定連接的頭部10的傾斜運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)頭部10的點(diǎn)頭動作。為了通過三個升降單元實(shí)施穩(wěn)定、可靠的支撐轉(zhuǎn)動單元以及頭部10，本實(shí)施例特別設(shè)計三個升降單元呈三角形布設(shè)。

當(dāng)需要實(shí)施頭部10升降動作時，僅需同時啟動三個升降單元，使其帶動轉(zhuǎn)動單元以及頭部10進(jìn)行上升或下降，以實(shí)現(xiàn)頭部10的升降動作，如圖4、圖5所示。

當(dāng)需要實(shí)施頭部10搖頭動作時，既可以使三個升降單元處于初始的不工作狀態(tài)，也可通過三個升降單元將頭部10上升至最高點(diǎn)后，同時啟動轉(zhuǎn)動單元使其帶動頭部10往復(fù)轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)頭部10的搖頭動作。

當(dāng)需要實(shí)施頭部10點(diǎn)頭動作時，可令轉(zhuǎn)動單元處于初始的不工作狀態(tài)，特別的，有以下兩種方案：方案1，不啟動中間升降單元33，僅令左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32帶動轉(zhuǎn)動單元以及頭部10上升，由于三個升降單元均球鉸接于轉(zhuǎn)動單元，因此轉(zhuǎn)動單元以及頭部10可以靈活的在三個升降單元的帶動下向中間升降單元33所處方向傾斜運(yùn)動，即實(shí)現(xiàn)了頭部10的點(diǎn)頭動作；方案2，通過三個升降單元將頭部10上升至較高點(diǎn)（例如最高點(diǎn)）后，令中間升降單元33帶動轉(zhuǎn)動單元以及頭部10下降，并保持左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32不執(zhí)行升降移動，同樣可使轉(zhuǎn)動單元以及頭部10在三個升降單元的帶動下向中間升降單元33所處方向傾斜運(yùn)動，即實(shí)現(xiàn)了頭部10的點(diǎn)頭動作，如圖7所示。

由于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計中轉(zhuǎn)動單元與升降單元之間互不干涉，進(jìn)一步，還可在頭部10實(shí)施升降動作的同時實(shí)施搖頭動作?；蛘?，當(dāng)中間升降單元33與左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32的升降速度不一致時，具體來講，中間升降單元33的上升速度小于左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32的上升速度時，還可在頭部10實(shí)施上升動作的同時實(shí)施點(diǎn)頭動作；中間升降單元33的下降速度大于左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32的下降速度時，還可在頭部10實(shí)施下降動作的同時實(shí)施點(diǎn)頭動作?；蛘撸ㄟ^轉(zhuǎn)動單元實(shí)施搖頭動作的同時實(shí)施點(diǎn)頭動作，當(dāng)然，為避免頭部10運(yùn)動時與機(jī)身20出現(xiàn)磕碰，可先利用三個升降單元將頭部10上升至較高點(diǎn)，再同時實(shí)施搖頭與點(diǎn)頭動作。上述幾種情況均有效提高了頭部10運(yùn)動的靈活度，增加了頭部10運(yùn)動可選擇性。

具體的，為了隱藏左側(cè)升降單元31、右側(cè)升降單元32以及中間升降單元33以便提高機(jī)器人的美觀度，本實(shí)施例中機(jī)身20采用設(shè)置了第一盒底板的第一盒體，如圖1至圖3所示，且設(shè)計升降單元位于機(jī)身20內(nèi)部并與第一盒底板鉸接。本實(shí)用新型中第一盒體的外形結(jié)構(gòu)不作限定，例如梯形盒體、長方形盒體或者圓柱形盒體，本實(shí)施例中第一盒體具體設(shè)置為圓柱形盒體。

為實(shí)現(xiàn)升降單元與第一盒底板的鉸接，本實(shí)施例中在升降單元上開設(shè)有鉸接孔，并在第一盒底板上設(shè)置了與鉸接孔對應(yīng)的三個固定鉸支座40，固定鉸支座40的制造以及固定安裝均為現(xiàn)有技術(shù)，此處不作詳述。升降單元可通過銷軸、固定鉸支座40以及升降單元上的鉸接孔實(shí)現(xiàn)與第一盒底板的鉸接連接。此外，為了提高固定鉸支座40以及銷軸的使用壽命，同時也為了通過機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，本實(shí)施例中特別設(shè)計三個固定鉸支座40呈環(huán)形陣列分布，即任意兩個固定鉸支座40之間夾角為120度。

本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)動單元可采用不同類別的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，例如，舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，而由于舵機(jī)具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝、控制簡單以及適用于轉(zhuǎn)動角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動當(dāng)中等優(yōu)點(diǎn)，因此，本實(shí)施例中轉(zhuǎn)動單元包括有舵機(jī)51，并設(shè)計舵機(jī)51的輸出軸與頭部10固定連接，以便于頭部10通過輸出軸帶動實(shí)現(xiàn)搖頭動作，而為了方便舵機(jī)51與三個升降單元球鉸接的實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例中轉(zhuǎn)動單元還包括與舵機(jī)51固定連接的支架52，其中，支架52即可以為板狀結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)，也可以為盒體結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中具體采用設(shè)置了第二盒底板的第二盒體作為支架52，同時設(shè)計舵機(jī)51位于支架52內(nèi)部，并通過支架52與升降單元之間的球鉸接來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動單元與升降單元的球鉸接。由于舵機(jī)51結(jié)構(gòu)緊湊，為了方便舵機(jī)51與支架52之間的裝配，本實(shí)施例中轉(zhuǎn)動單元還包括螺釘連接在舵機(jī)51與支架52之間的連接板53，在裝配時，可先將舵機(jī)51與連接板53螺釘連接，再將固定有舵機(jī)51的連接板53與支架52的第二盒底板螺釘連接。

本實(shí)用新型中升降單元有多種可選擇方案，例如，電動推桿、電缸、氣動滑臺、液壓頂桿，具體的，由于電缸易于PLC等控制系統(tǒng)連接，且具有噪音低、節(jié)能、維護(hù)簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、配置靈活等優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)施例中三個升降單元均具體設(shè)置為現(xiàn)有的一種電缸，其具有通過電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行上下直線移動以實(shí)現(xiàn)伸縮效果的伸縮桿。為了實(shí)現(xiàn)上述的球鉸接，可在電缸上的伸縮桿頂部通過螺紋連接、插裝連接、焊接以及粘結(jié)等方式固定連接有球頭61，或者在伸縮桿頂部一體成型加工出球頭61，并在第二盒底板的底部固定連接有與球頭61形成球鉸結(jié)構(gòu)60的球頭座62，通過球鉸結(jié)構(gòu)60實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動單元與升降單元的球鉸接，相應(yīng)的，由于升降單元設(shè)有三個，設(shè)置的球鉸結(jié)構(gòu)60也具有三個。

為了使得機(jī)器人具有親切可愛的造型,提高其觀賞性，本實(shí)施例中機(jī)器人頭部10為開口朝向機(jī)身20的半球形殼體，在頭部10外表面一體成型形成有類似眼睛和嘴巴的凸起，為了實(shí)現(xiàn)頭部10與舵機(jī)51之間的固定連接，本實(shí)施例在頭部10內(nèi)部一體成型或固定連接有安裝部11。

如圖3所示，舵機(jī)51的輸出軸插裝于安裝部11后，通過緊固件與安裝部11螺紋連接并使緊固件穿過安裝部11后，將其頂緊輸出軸以實(shí)現(xiàn)安裝部11與輸出軸的頂緊連接。由于舵機(jī)51位于機(jī)器人內(nèi)部，為了便于安裝同時為了提高舵機(jī)51與頭部10連接的牢固性，本實(shí)施例在輸出軸的相對兩側(cè)均設(shè)有緊固件，且還設(shè)計在頭部10上相對的兩側(cè)開設(shè)有用于緊固件穿過的安裝口12，在將舵機(jī)51與頭部10穩(wěn)固連接之后，可設(shè)置安裝板13螺釘連接于頭部10的安裝口12處，以實(shí)現(xiàn)將安裝口12封閉，防止灰塵、雜物通過安裝口12進(jìn)入機(jī)器人內(nèi)部，影響機(jī)器人的正常使用。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非是對本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。