CN105619419A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人，包括：底盘；支撑臂，支撑臂绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘上；头部，设置在支撑臂上；第一驱动机构，设置在底盘内或者设置在支撑臂内，第一驱动机构驱动支撑臂，以使支撑臂具有回收位置及外摆位置。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中机器人占用空间较大的问题。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种机器人。

背景技术

近年来，机器人已经在我们的生活中得到了广泛的利用。比如，在博物馆中进行讲解的机器人，在餐馆里负责送餐的机器人以及可以陪伴人聊天的机器人等等。上述的机器人都有一个共同的特征，就是整体的体积较大，占用空间较大。

发明内容

本发明旨在提供一种机器人，以解决现有技术中机器人占用空间较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种机器人，包括：底盘；支撑臂，支撑臂绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘上；头部，设置在支撑臂上；第一驱动机构，设置在底盘内或者设置在支撑臂内，第一驱动机构驱动支撑臂，以使支撑臂具有回收位置及外摆位置。

进一步地，第一驱动机构包括第一电机及第一传动机构，第一电机的输出轴的延伸方向垂直于第一枢转轴线，第一电机通过第一传动机构驱动支撑臂。

进一步地，第一驱动机构设置在底盘内，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮以及与第二锥齿轮同轴转动的第一传动轴，第一锥齿轮被第一电机的输出轴驱动，第一传动轴的转动带动支撑臂摆动。

进一步地，第一驱动机构设置在支撑臂内，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮以及与第二锥齿轮同轴连接的定轴，第一锥齿轮被第一电机的输出轴驱动，定轴相对底盘固定设置。

进一步地，支撑臂包括第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的第一端绕第一枢转轴线可摆动地设置在底盘上并被第一驱动机构驱动，第二支撑臂的第一端绕第二枢转轴线可摆动地设置在第一支撑臂的第二端上，头部设置在第二支撑臂的第二端上。

进一步地，机器人还包括：第二驱动机构，设置在第一支撑臂内或者设置在第二支撑臂内，第二驱动机构驱动第二支撑臂，以使第二支撑臂摆动。

进一步地，第二驱动机构包括第二电机及第二传动机构，第二电机的输出轴的延伸方向垂直于第二枢转轴线，第二电机通过第二传动机构驱动第二支撑臂。

进一步地，第二驱动机构设置在第一支撑臂内，第二传动机构包括相互啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮以及与第四锥齿轮同轴转动的第二传动轴，第三锥齿轮被第二电机的输出轴驱动，第二传动轴的转动带动第二支撑臂摆动。

进一步地，第一支撑臂为相对设置的两个，第二支撑臂为一个并设置在两个第一支撑臂之间。

进一步地，底盘上设置有容纳支撑臂和头部的容纳槽，支撑臂处于回收位置时支撑臂和头部回收至容纳槽内并不突出于底盘的上表面。

进一步地，头部绕第三枢转轴线可上下摆动地设置在支撑臂上，头部能够绕第四枢转轴线左右摆动。

进一步地，头部包括基座及头部本体，基座绕第三枢转轴线可摆动地设置在支撑臂上，头部本体沿第四枢转轴线可转动地设置在基座上。

进一步地，基座包括连接座及设置在连接座上的第一舵机，头部本体可转动地设置在连接座上。

进一步地，头部本体包括外壳、设置在外壳上的显示部件及设置在外壳内的第二舵机，外壳通过第二舵机与连接座连接。

进一步地，底盘上设置有行走机构。

进一步地，底盘上设置有扫地机构。

应用本发明的技术方案，支撑臂在第一驱动机构的驱动下具有回收位置及外摆位置。设置在支撑臂上的头部也会随着支撑臂移动。当机器人处于工作状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂处于外摆位置，当机器人处于不工作状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂处于回收位置。支撑臂处于回收位置时使得机器人的占用空间明显减小，这样便于收纳及存放。第一驱动机构设置在所述底盘内或者设置在所述支撑臂内，这样有效地利用了机器人自身的空间，使得机器人整体结构更加紧凑、美观。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的机器人的实施例一的立体结构示意图；

图2示出了图1的机器人的侧视示意图；

图3示出了图1的机器人的支撑臂、第一驱动机构及第二驱动机构的配合状态示意图；

图4示出了图1的机器人的头部的结构示意图；

图5示出了图4的头部的基座的结构示意图；

图6示出了图4的头部与支撑臂之间的安装套筒的结构示意图；以及

图7示出了根据本发明的机器人的实施例二的支撑臂、第一驱动机构及第二驱动机构的配合状态示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底盘；11、容纳槽；20、支撑臂；21、第一支撑臂；22、第二支撑臂；30、头部；31、基座；311、连接座；312、第一舵机；32、头部本体；40、第一驱动机构；41、第一电机；42、第一锥齿轮；43、第二锥齿轮；44、第一传动轴；45、定轴；50、第二驱动机构；51、第二电机；52、第三锥齿轮；53、第四锥齿轮；54、第二传动轴；61、第一***；62、备用***；63、第二***；70、安装套筒；S1、第一枢转轴线；S2、第二枢转轴线；S3、第三枢转轴线；S4、第四枢转轴线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，实施例一的机器人包括：底盘10、支撑臂20、头部30以及第一驱动机构40。支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10上，该支撑臂20具有回收位置及外摆位置。头部30设置在支撑臂20上，该头部30上可以设置显示部件和扬声器等部件，显示部件可以显示机器人的使用状态或者便于与人进行交流。第一驱动机构40设置在底盘10内，第一驱动机构40驱动支撑臂20，以使支撑臂20具有回收位置及外摆位置。

应用实施例一的技术方案，支撑臂20在第一驱动机构40的驱动下具有回收位置及外摆位置。设置在支撑臂20上的头部30也会随着支撑臂20移动。当机器人处于工作状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂20处于外摆位置，当机器人处于不工作状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂20处于回收位置。支撑臂20处于回收位置时使得机器人的占用空间明显减小，这样便于收纳及存放。第一驱动机构40设置在底盘10内，这样有效地利用了机器人自身的空间，使得机器人整体结构更加紧凑、美观。

为了更加合理地利用空间，使得机器人结构更加紧凑，如图3所示，在实施例一的机器人中，第一驱动机构40包括第一电机41及第一传动机构，第一电机41的输出轴的延伸方向垂直于第一枢转轴线S1，第一电机41通过第一传动机构驱动支撑臂20。在市场上能够购买到的电机一般成长筒状或者长方形状，其轴向尺寸较大。为了兼顾制造成本及机器人小型化的要求，第一驱动机构40的整体布局需要更加合理。在实施例一中，第一电机41的输出轴的延伸方向垂直于支撑臂20的第一枢转轴线S1，通过第一传动机构传递第一电机41的动力至支撑臂20。上述第一驱动机构40不论设置在底盘10内或者设置在支撑臂20内都能布置紧凑，节约空间。

如图3所示，在实施例一中，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮43以及与第二锥齿轮43同轴转动的第一传动轴44，第一锥齿轮42被第一电机41的输出轴驱动，第一传动轴44的转动带动支撑臂20摆动。第一电机41的输出轴通过相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮43将动力传递给第一传动轴44并通过第一传动轴44带动支撑臂20摆动。优选地，第一传动轴44与支撑臂20之间可以通过紧固件连接在一起，比如螺钉。当然，第一传动轴44也可以不直接与支撑臂20连接，而是通过一个中间件与支撑臂20连接，只需要满足第一传动轴44能够带动支撑臂20摆动即可，具体的连接关系并不限于上述列举到的方式。

支撑臂20的具体结构可以有多种形式，支撑臂可以仅为一节或者可以包括相互连接的多节。本领域技术人员知道，支撑臂的具体节数可以根据实际需要来选择。如图3所示，在实施例一中，支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线S1可摆动地设置在底盘10上并被第一驱动机构40驱动，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。实施例一的支撑臂20具有运行稳定，活动范围大等优点。优选地，第二支撑臂22内形成有空腔，该空腔用于布置电路板，第二支撑臂22上设置有过线孔。

如图3所示，在实施例一中，机器人还包括第二驱动机构50。该第二驱动机构50设置在第一支撑臂21内，第二驱动机构50驱动第二支撑臂22，以使第二支撑臂22摆动。在本实施例中，通过第二驱动机构50驱动第二支撑臂22使其摆动，这样可以使第一支撑臂21和第二支撑臂22分别控制，这样使得支撑臂20的控制更加灵活。当然，图中未示出的其他实施方式中，第二支撑臂22也同样可以通过第一驱动机构40进行驱动，此时需要在第二支撑臂22与第一传动轴44之间增加适当的传动机构即可。

为了更加合理地利用空间，使得机器人结构更加紧凑，如图3所示，在实施例一中，第二驱动机构50包括第二电机51及第二传动机构，第二电机51的输出轴的延伸方向垂直于第二枢转轴线S4，第二电机51通过第二传动机构驱动第二支撑臂22。同理于第一驱动机构的设计原理，实施例一的第二驱动机构50具有整体布局更加合理的优点，这样能够满足机器人小型化的要求。

如图3所示，在实施例一中，第二传动机构包括相互啮合的第三锥齿轮52和第四锥齿轮53以及与第四锥齿轮53同轴转动的第二传动轴54，第三锥齿轮52被第二电机51的输出轴驱动，第二传动轴54的转动带动第二支撑臂22摆动。第二电机51的输出轴通过相互啮合的第三锥齿轮52和第四锥齿轮53将动力传递给第二传动轴54并通过第二传动轴54带动第二支撑臂22摆动。优选地，第二传动轴54与第二支撑臂22之间可以通过紧固件连接在一起，比如螺钉。当然，第二传动轴54也可以不直接与第二支撑臂22连接，而是通过一个中间件与第二支撑臂22连接，只需要满足第二传动轴54能够带动第二支撑臂22摆动即可，具体的连接关系并不限于上述列举到的方式。

为了兼顾结构稳定性及运动稳定性，如图3所示，在实施例一中，第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。在本实施例中，第一驱动机构40驱动其中一个第一支撑臂21，另一个第一支撑臂21通过转轴与底盘10配合。当然，作为本领域技术人员知道，第一支撑臂21和第二支撑臂22的数量并不限于此，第一支撑臂21和第二支撑臂22也可以均为一个，或者第一支撑臂21为一个而第二支撑臂22为相对设置的两个。第一支撑臂21和第二支撑臂22的数量及布置方式可以根据实际需要灵活设置。

在实施例一中，第一电机41和第二电机51均为自锁电机。如图3所示，为了便于对第一电机41进行控制，可以设置第一***61，通过第一***61判断第一支撑臂21的转动角度。进而根据第一***61的信号对第一电机41进行控制。在实施例一中，第一***61设置在不与第一驱动机构40配合的第一支撑臂21的转轴上。为了保险起见，可以在第一传动轴44上设置备用***62。同样道理，为了便于对第二电机51进行控制，同样可以设置第二***63，通过第二***63判断第二支撑臂22的转动角度。该第二***63设置在第二传动轴54上。当然，本领域技术人员知道，作为可行的实施方式，第一电机41和第二电机51也可以采用舵机等其他驱动结构。当第一电机41和第二电机51为舵机时，第一驱动机构40和第二驱动机构50的位置需要进行适应性地调整。

如图1所示，在实施例一中，底盘10上设置有容纳支撑臂20和头部30的容纳槽11，支撑臂20处于回收位置时支撑臂20和头部30回收至容纳槽11内并不突出于底盘10的上表面。上述结构使得结构美观。优选地，支撑臂20处于回收位置时，支撑臂20和头部30与底盘10的上表面位于同一平面内，这样使得机器人的外观美观，提高了用户体验。

如图1和图2所示，在实施例一中，头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动。上述结构使得头部30能够上下摆动同时也可以左右摆动。这样，当机器人实现人机交互功能时，可以实现点头或者摇头的动作，进而有效地提高了用户体验。

为了简化结构，同时考虑到减少机器人在不工作时的空间占用，如图1所示，在实施例一中，第一枢转轴线S1、第二枢转轴线S2以及第三枢转轴线S3相互平行。上述结构也能够提高整体结构的稳定性。

如图4所示，在实施例一中，头部30包括基座31及头部本体32，基座31绕第三枢转轴线S3可摆动地设置在支撑臂20上，头部本体32沿第四枢转轴线S4可转动地设置在基座31上。上述结构能够实现头部30的上下摆动及左右摆动，并且结构简单，容易实现。

如图5所示，在实施例一中，基座31包括连接座311及设置在连接座311上的第一舵机312，头部本体32可转动地设置在连接座311上。连接座311能够支撑第一舵机312，并且连接座311对应第一舵机312输出轴的位置设置有连接轴。这样，连接座311与第一舵机312能够一同绕第三枢转轴线S3可摆动地设置在支撑臂20上，进而能够实现头部30的上下摆动。设置连接座311使得头部30结构更加稳定。当然，作为可行的实施方式，基座可以仅包括舵机，此时，头部本体可转动地设置在舵机上。这样也需要对舵机稍加改动即可。

在实施例一中，头部本体32包括外壳、设置在外壳上的显示部件及设置在外壳内的第二舵机，外壳通过第二舵机与连接座311连接。第二舵机的设置能够实现头部30的左右摆动，并且结构简单容易实现。

需要说明的是，上述的第一舵机312和第二舵机的安装方式可参见现有技术。具体来说，以第一舵机312的安装方式为例。如图6所示，第二支撑臂22与第一舵机312的连接处设置有安装套筒70，该安装套筒70与第二支撑臂22固定设置。该安装套筒70的内壁上设置有止转切面，安装套筒70的筒底具有通孔。第一舵机312的输出轴的端部设有螺孔，该第一舵机312的输出轴端部穿设至上述安装套筒70内并具有与止转切面配合的受限切面。止转切面与受限切面之间配合使得第一舵机312的输出轴与安装套筒70之间不会发生相对转动。在安装套筒70的通孔内和第一舵机312的输出轴的螺孔内穿设螺钉使第一舵机312固定在安装套筒70内。这样，当第一舵机312启动时其主体部分会与连接座311一同摆动。第二舵机的安装方式与第一舵机的安装方式相似，将安装套筒固定在连接座311上，并将第二舵机的输出轴安装在上述安装套筒内即可。

作为本领域技术人员知道，第一舵机312和第二舵机的位置并不限于上述描述的内容，第一舵机312还可以设置在第二支撑臂22内，第二舵机还可以设置在基座31内。此外，实现头部30的上下摆动及左右摆动的方式并不局限于采用舵机，通过电机驱动也是可以是现实的，只需要对电机的位置进行适应性地调整即可。

本实施例的机器人的底盘10上设置有行走机构，这样使得机器人能够按照预定要求进行移动。当然，在其他图中未示出的实施方式中，机器人也可以不设置行走机构，此时机器人不能行走，固定在某个预定的位置处进行使用。

在实施例一中，底盘10上设置有扫地机构。本实施例的机器人能够兼顾了清洁、安全防护服务以及与人进行交流，比如语言交流。同时，本实施例的机器人可以应用在商用领域及家用领域。

根据本申请的机器人的实施例二与上述实施例的区别仅在于：第一驱动机构的设置位置及驱动方式。具体地，如图7所示，在实施例二中，第一驱动机构40设置在其中一个支撑臂20内。第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮43以及与第二锥齿轮43同轴连接的定轴45。第一锥齿轮42被第一电机41的输出轴驱动，定轴45相对底盘10固定设置。当第一电机41的输出轴转动时会带动第一锥齿轮42转动，由于第二锥齿轮43和定轴45相对底盘10固定设置，此时第一锥齿轮42会带动支撑臂20转动。第二驱动机构50设置在另一个支撑臂20内。实施例二的机器人的其余部分均与实施例一基本相同，在此不再赘述。

根据本申请的机器人的实施例三(图中未示出)与上述实施例的区别在于：第二驱动机构的设置位置及驱动方式。具体地，第二驱动机构设置在第二支撑臂内，该第二驱动机构的具体结构与实施例二的第一驱动机构的设计原理相似，通过电机、两个相互啮合的锥齿轮及定轴实现传动。实施例三的工作原理与上述实施例的工作原理基本相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种机器人，其特征在于，包括：

底盘(10)；

支撑臂(20)，所述支撑臂(20)绕第一枢转轴线(S1)可上下摆动地设置在所述底盘(10)上；

头部(30)，设置在所述支撑臂(20)上；

第一驱动机构(40)，设置在所述底盘(10)内或者设置在所述支撑臂(20)内，所述第一驱动机构(40)驱动所述支撑臂(20)，以使所述支撑臂(20)具有回收位置及外摆位置。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一驱动机构(40)包括第一电机(41)及第一传动机构，所述第一电机(41)的输出轴的延伸方向垂直于所述第一枢转轴线(S1)，所述第一电机(41)通过所述第一传动机构驱动所述支撑臂(20)。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述第一驱动机构(40)设置在所述底盘(10)内，所述第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮(42)和第二锥齿轮(43)以及与所述第二锥齿轮(43)同轴转动的第一传动轴(44)，所述第一锥齿轮(42)被所述第一电机(41)的输出轴驱动，所述第一传动轴(44)的转动带动所述支撑臂(20)摆动。

4.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述第一驱动机构(40)设置在所述支撑臂(20)内，所述第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮(42)和第二锥齿轮(43)以及与所述第二锥齿轮(43)同轴连接的定轴(45)，所述第一锥齿轮(42)被所述第一电机(41)的输出轴驱动，所述定轴(45)相对所述底盘(10)固定设置。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述支撑臂(20)包括第一支撑臂(21)和第二支撑臂(22)，所述第一支撑臂(21)的第一端绕所述第一枢转轴线(S1)可摆动地设置在所述底盘(10)上并被所述第一驱动机构(40)驱动，所述第二支撑臂(22)的第一端绕第二枢转轴线(S2)可摆动地设置在所述第一支撑臂(21)的第二端上，所述头部(30)设置在所述第二支撑臂(22)的第二端上。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括：

第二驱动机构(50)，设置在所述第一支撑臂(21)内或者设置在所述第二支撑臂(22)内，所述第二驱动机构(50)驱动所述第二支撑臂(22)，以使所述第二支撑臂(22)摆动。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述第二驱动机构(50)包括第二电机(51)及第二传动机构，所述第二电机(51)的输出轴的延伸方向垂直于所述第二枢转轴线(S2)，所述第二电机(51)通过所述第二传动机构驱动所述第二支撑臂(22)。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述第二驱动机构(50)设置在所述第一支撑臂(21)内，所述第二传动机构包括相互啮合的第三锥齿轮(52)和第四锥齿轮(53)以及与所述第四锥齿轮(53)同轴转动的第二传动轴(54)，所述第三锥齿轮(52)被所述第二电机(51)的输出轴驱动，所述第二传动轴(54)的转动带动所述第二支撑臂(22)摆动。

9.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述第一支撑臂(21)为相对设置的两个，所述第二支撑臂(22)为一个并设置在两个所述第一支撑臂(21)之间。

10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述底盘(10)上设置有容纳所述支撑臂(20)和所述头部(30)的容纳槽(11)，所述支撑臂(20)处于所述回收位置时所述支撑臂(20)和所述头部(30)回收至所述容纳槽(11)内并不突出于所述底盘(10)的上表面。

11.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述头部(30)绕第三枢转轴线(S3)可上下摆动地设置在所述支撑臂(20)上，所述头部(30)能够绕第四枢转轴线(S4)左右摆动。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述头部(30)包括基座(31)及头部本体(32)，所述基座(31)绕所述第三枢转轴线(S3)可摆动地设置在所述支撑臂(20)上，所述头部本体(32)沿所述第四枢转轴线(S4)可转动地设置在所述基座(31)上。

13.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述基座(31)包括连接座(311)及设置在所述连接座(311)上的第一舵机(312)，所述头部本体(32)可转动地设置在所述连接座(311)上。

14.根据权利要求13所述的机器人，其特征在于，所述头部本体(32)包括外壳、设置在所述外壳上的显示部件及设置在所述外壳内的第二舵机，所述外壳通过所述第二舵机与所述连接座(311)连接。

15.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述底盘(10)上设置有行走机构。

16.根据权利要求15所述的机器人，其特征在于，所述底盘(10)上设置有扫地机构。