一种机器人颈部关节结构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人颈部关节结构。

背景技术

机器人是一种模拟人的行为和思维的机器，具备人的大部分特征，如头部的摇摆和旋转等。目前，市场上出现了各种各样的机器人，如服务机器人、工业机器人等。但是现有的工业机器人，其头部的连接结构灵活性较差，较难完成相对精细的任务，而且驱动结构占有空间大且笨重，给机器人的运动带来了很大不便，另外机器人的点头动作和转头动作均不是靠一个颈部关节完成的，无法满足对高度仿人化和机器人灵活性的要求。

专利号为CN 218776624 U的一种机器人脖子关节结构，公开了包括机器人头和固定板，所述机器人头底端固定有连接柱，固定板顶端中部活动连接有转轴，固定板底端固定有转头电机，转头电机输出端与转轴相固定，转轴顶端连接有转头装置，转头装置包括两个固定块，固定块之间通过铰接柱与连接柱相铰接，连接柱顶部连接有点头装置，所述转头装置还包括圆柱轴。该专利设置有转头装置和点头装置，并且转头装置和点头装置上的电机均为伺服电机，伺服电机可以很好的控制机器人头进行设定角度的转动和点头，该装置连接结构灵活性较好，可以完成相对精细的任务，而且驱动结构占有空间较小，并且轻便。但是其转头装置驱动整个脖子和头部一起转动，同样无法满足对高度仿人化和机器人灵活性的要求。

发明内容

为此，需要提供一种机器人颈部关节结构，解决转头动作中脖子和头部一起转动，无法满足对高度仿人化的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种机器人颈部关节结构，其包括上颈部、下颈部和头部固定座，所述上颈部和下颈部的底部之间通过点头组件转动连接；所述上颈部的顶部设有转头组件，所述转头组件使头部固定座转动连接在上颈部的顶部。

进一步地，所述转头组件包括转头电机、主动齿轮和被动齿轮；所述被动齿轮固定在上颈部上；所述主动齿轮位于上颈部外侧，且与被动齿轮啮合；所述头部固定座位于被动齿轮上方，其套接在上颈部，并与上颈部转动连接；头部固定座对应主动齿轮延伸有固定板；所述转头电机设在固定板上，转头电机的输出轴穿过固定板与主动齿轮连接。

进一步地，所述上颈部设有支撑缘，所述被动齿轮固定在支撑缘上。

进一步地，所述头部固定座位与上颈部之间设有第一轴承，所述第一轴承设在上颈部上，头部固定座位与第一轴承转动连接，第一轴承的两端通过卡簧限位在头部固定座位内。

进一步地，所述头部固定座上方设有止挡块，所述止挡块固定在上颈部的端面上，止挡块底面抵靠在第一轴承上。

进一步地，所述点头组件包括点头电机，所述上颈部的底部具有容纳点头电机的腔体，所述点头电机设在腔体内，点头电机的输出轴穿出上颈部的底部的一端和上颈部底部的另一端转动连接在下颈部上。

进一步地，所述点头电机具有输出轴的一端通过加强片固定在腔体一端，所述下颈部对应上颈部的一端固定有固定块，所述点头电机的输出轴穿出上颈部的底部与固定块转动连接；所述下颈部对应上颈部的另一端设有第二轴承，所述腔体另一端设有开口，所述法兰轴固定在腔体另一端，法兰轴的轴端穿过开口与所述第二轴承连接。

进一步地，所述上颈部由左上颈部和右上颈部连接成型，所述左上颈部的底部具有左腔室，所述右上颈部的底部具有右腔室，所述左腔室和右腔室连接成腔体。

进一步地，所述下颈部包括颈部固定座和支架，所述支架底部固定在颈部固定座上，所述支架顶部对应上颈部的底部形状分别向上颈部的底部的两端延伸支座，所述点头电机的输出轴穿出上颈部的底部的一端和上颈部底部的另一端转动连接在支座上。

进一步地，所述上颈部的底部和下颈部外设有外壳，所述外壳对应点头组件转动幅度设有供上颈部转动的开口。

区别于现有技术，上述技术方案采用所述上颈部和下颈部的底部之间通过点头组件转动连接，实现点头动作在机器人的颈部关节完成，在所述上颈部的顶部设有转头组件，实现转头动作在机器人的颈部关节完成，头部固定座(用于固定机器人头部)通过转头组件转动连接在上颈部的顶部，使机器人的头部转动与颈部分离，即机器人头部在颈部的转动，颈部不转动，实现机器人高度仿人化。

附图说明

图1为本发明的一种机器人颈部关节结构示意图；

图2为本发明的一种机器人颈部关节结构去除外壳后的结构示意图；

图3为本发明的一种机器人颈部关节结构正视图；

图4为图3中A-A处剖视图；

图5为图3中B-B处剖视图；

图6为本发明的一种机器人颈部关节结构的元件分离示意图。

附图标记说明：

10、上颈部；

101、左上颈部；

102、右上颈部；

103、腔体；

1031、左腔室；

1032、右腔室；

1033、开口；

104、支撑缘；

20、下颈部；

201、左下颈部；

2011、左固定座；

2012、左支架；

2013、左支座；

202、右下颈部；

2021、右固定座；

2022、右支架；

2023、右支座；

30、头部固定座；

301、固定板；

401、被动齿轮；

402、主动齿轮；

403、转头电机；

404、止挡块；

405、第一轴承；

406、卡簧；

501、点头电机；

502、加强片；

503、固定块；

504、法兰轴；

505、第二轴承；

60、外壳；

601、第一壳体；

602、第二壳体；

603、开口。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

参见图1至图6所示，本发明提供一种机器人颈部关节结构，其包括上颈部10、下颈部20和头部固定座30，采用所述上颈部10和下颈部20的底部之间通过点头组件转动连接，实现点头动作在机器人的颈部关节完成，在所述上颈部10的顶部设有转头组件，实现转头动作在机器人的颈部关节完成，头部固定座30(用于固定机器人头部)通过转头组件转动连接在上颈部10的顶部，使机器人的头部转动与颈部分离，即机器人头部在颈部的转动，颈部不转动，实现机器人高度仿人化。

本实施例的实施方式为，所述上颈部10和下颈部20的底部之间通过点头组件转动连接；所述上颈部10的顶部设有转头组件，所述转头组件使头部固定座30转动连接在上颈部10的顶部。具体是所述上颈部10设有支撑缘104，所述转头组件设在支撑缘104上。

所述转头组件用于实现机器人的转头动作，保持颈部不转动，机器人头部在颈部上转动。其具体实施方式为，所述转头组件包括转头电机403、主动齿轮402和被动齿轮401；所述被动齿轮401固定在支撑缘104上；所述主动齿轮402位于上颈部10外侧，且与被动齿轮401啮合；所述头部固定座30位于被动齿轮401上方，其套接在上颈部10，并与上颈部10转动连接；头部固定座30对应主动齿轮402延伸有固定板301；所述转头电机403设在固定板301上，转头电机403的输出轴穿过固定板301与主动齿轮402连接。当需要进行转头动作时，驱动转头电机403，转动电机的输出轴转动带动主动齿轮402沿着被动齿轮401转动，进而使头部固定座30也沿着上颈部10顶部转动，实现机器人的转头动作，使机器人转头动作更加仿人化。

头部固定座30与上颈部10转动过程中会产生较大摩擦力，为了转动更为了顺畅，降低运动力传递过程中的摩擦系数，在所述头部固定座30位与上颈部10之间设有第一轴承405，第一轴承405的数量根据头部固定座30的高度而设定，本实施例第一轴承405具有两个，两个第一轴承405层叠设置在上颈部10上，头部固定座30位与第一轴承405转动连接，两个第一轴承405层叠设置的两端分别通过卡簧406限位在头部固定座30位内，防止机器人在实现转头动作过程中第一轴承405与头部固定座30位脱离。为了防止机器人在实现转头动作过程中头部固定座30位脱离上颈部10，还需要在所述头部固定座30上方设有止挡块404，所述止挡块404固定在上颈部10的端面上，止挡块404底面抵靠在第一轴承405上。

所述点头组件用于实现机器人的点头动作，点头动作在机器人的颈部实现。其具体实施方式为，所述点头组件包括点头电机501，所述上颈部10的底部具有容纳点头电机501的腔体103，所述点头电机501设在腔体103内，点头电机501的输出轴穿出上颈部10的底部的一端和上颈部10底部的另一端转动连接在下颈部20上。本实施例提供一种具体的安装方式，所述点头电机501具有输出轴的一端通过加强片502固定在腔体103一端，所述下颈部20对应上颈部10的一端固定有固定块503，所述点头电机501的输出轴穿出上颈部10的底部与固定块503转动连接；所述下颈部20对应上颈部10的另一端设有第二轴承505，所述腔体103另一端设有开口1033，所述法兰轴504固定在腔体103另一端，法兰轴504的轴端穿过开口1033与所述第二轴承505连接。

本实施例中的上颈部10可以由左上颈部101和右上颈部102连接成型，所述左上颈部101的底部具有左腔室1031，所述右上颈部102的底部具有右腔室1032，所述左腔室1031和右腔室1032连接成腔体103。即所述点头电机501具有输出轴的一端通过加强片502固定在右腔室1032上，所述点头电机501的输出轴穿出右上颈部102的底部与固定块503转动连接；所述左腔体103设有开口1033，所述法兰轴504固定在左腔体103的开口1033处，法兰轴504的轴端穿过开口1033与所述第二轴承505连接。

本实施例中的下颈部20可以包括颈部固定座和支架，所述支架底部固定在颈部固定座上，所述支架顶部对应上颈部10的底部形状分别向上颈部10的底部的两端延伸支座，即所述点头电机501的输出轴穿出上颈部10的底部的一端和上颈部10底部的另一端转动连接在支座上。所述下颈部20也可以由左下颈部201和右下颈部202连接成型，所述左下颈部201包括左固定座2011和左支架2012，所述左支架2012底部固定在左固定座2011上，所述左支架2012顶部对应上颈部10的底部形状分别向上颈部10的底部的另一端延伸左支座2013；所述右下颈部202包括右固定座2021和右支架2022，所述右支架2022底部固定在右固定座2021上，所述右支架2022顶部对应上颈部10的底部形状分别向上颈部10的底部的一端延伸右支座2023。即左固定座2011和右固定座2021连接构成颈部固定座；左支架2012和右支架2022连接构成支架。

为了保持美观，在所述上颈部10的底部和下颈部20外设有外壳60，所述外壳60对应点头组件转动幅度设有供上颈部10转动的开口603。在实际组装的时候，所述外壳60包括第一壳体601和第二壳体602，第一壳体601和第二壳体602拼装包围上颈部10的底部和下颈部20。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。