CN106113014A - 一种用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能机器人技术领域，尤其是涉及一种用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构。包括转动套接在中心轴上的小齿轮连杆，所述的小齿轮连杆的下部固定套接有小齿轮，所述的小齿轮连杆外转动套接有大齿轮连杆，所述的大齿轮连杆的下部固定套接有大齿轮，所述的中心轴的上端转动套接有第一伞齿轮，所述的第一伞齿轮与第二伞齿轮相啮合，所述的大齿轮连杆上设有供头部固定板固定套接的转动轴，所述的第二伞齿轮周向固定套接在转动轴上，当大齿轮转动时能够带动大齿轮连杆周向转动从而带动头部固定板纵向摆动和左右摇动。优点在于：实现几个方向同时运动，可像人类头部一样斜向转动头部，有更好的转动适用范围和更好的摆头效果。
Description
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，尤其是涉及一种用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构。
背景技术
机器人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工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。随着科技的发展，越来越多的机器人走入了普通场所，如幼儿园或者一些室内娱乐场所，常用于拍照和简单对话，而现有机器人头部运动结构较为复杂，需要先驱动一个方向转动，然后再驱动另一个方向转动，从而达到需要转动角度位置，而不能一次性实现两个方向的转动。
为了对现有技术进行改进，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种机器人[申请号：CN201610152976.X]，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。
上述方案虽然在一定程度上解决了现有技术的不足，但是不能一次性实现两个方向的转动，整体设计还不够合理。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构包括转动套接在中心轴上的小齿轮连杆，所述的小齿轮连杆的下部固定套接有小齿轮，所述的小齿轮连杆外转动套接有大齿轮连杆，所述的大齿轮连杆的下部固定套接有大齿轮，所述的中心轴的上端转动套接有第一伞齿轮，所述的第一伞齿轮与第二伞齿轮相啮合，所述的大齿轮连杆上设有供头部固定板固定套接的转动轴，所述的第二伞齿轮周向固定套接在转动轴上，当大齿轮转动时能够带动大齿轮连杆周向转动从而带动头部固定板纵向摆动和左右摇动。更具体地说，大齿轮连杆周向转动带动机器人头部左右摇动，因为第二伞齿轮和第一伞齿轮相啮合，大齿轮连杆转动时带动第二伞齿轮沿着第一伞齿轮纵向转动，从而实现机器人头部的上下摆动，相当于人体的点头功能，通过一次驱动即可实现机器人头部纵向摆动和左右摇动两个功能，在两个方向上同时实现转动，整体设计合理，结构简单。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的小齿轮连杆的上端与第一伞齿轮固定连接，当小齿轮转动时通过带动第一伞齿轮水平转动从而带动第二伞齿轮纵向转动使得头部固定板纵向摆动。通过单独转动小齿轮可以独立实现机器人头部的上下摆动，相当于人体的点头功能。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的大齿轮连杆的上部两侧分别设有固定侧板，所述的转动轴设置在固定侧板之间，所述的固定侧板上开有供转动轴端部定位的侧定位槽，所述的转动轴上套接有轴承，所述的轴承位于侧定位槽和转动轴之间。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的固定侧板包括固定板和安装板，所述的固定板与大齿轮连杆一体制，所述的固定板上开有安装槽，所述的安装板安装在安装槽上，所述的固定板上设有位于安装槽上部的安装平面，所述的安装板上开有与安装平面相贴合的槽切面。将头部固定板固定在转动轴上，然后将转动轴的端部架设在固定板的开口上，然后再将安装板安装在固定板的侧部实现转动轴的定位，利于头部固定板的安装和拆卸。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的侧定位槽位于安装板上，所述的固定板上开有与侧定位槽相通的开口，所述的安装平面上开有位于安装槽和开口之间的弧形导向口，所述的转动轴的端部穿过开口***到侧定位槽中。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的第二伞齿轮上设有与头部固定板相配合的切面，所述的第二伞齿轮中部设有转动孔且转动孔内壁上开有伞齿轮定位槽，所述的转动轴的侧部外壁开有轴定位槽，所述的第二伞齿轮和转动轴之间设有定位块，所述的定位块的一部分插于伞齿轮定位槽中，定位块另一部分插于轴定位槽中。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的第一伞齿轮和中心轴之间设有上内轴承，所述的小齿轮连杆和中心轴之间设有下内轴承，所述的大齿轮连杆的上部和第一伞齿轮之间设有上外轴承，大齿轮连杆的下部和小齿轮连杆之间设有下外轴承。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的中心轴的上端设有上固定板，所述的上内轴承位于上固定板和小齿轮连杆之间。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的小齿轮连杆的上部外壁上开有上内环形凹槽，所述的大齿轮连杆内壁上开有上外环形凹槽，所述的上内环形凹槽和上外环形凹槽共同围成容置槽，所述的第一伞齿轮的下部轴向延伸有与插于容置槽的固定凸环。
在上述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构中，所述的小齿轮通过固定螺钉可拆卸固定在小齿轮连杆上，所述的第一伞齿轮和小齿轮连杆通过固定螺钉可拆卸固定连接，所述的大齿轮通过固定螺钉可拆卸固定在大齿轮连杆上，所述的小齿轮和大齿轮之间设有垫圈。利于各个部件之间的安装和拆卸。
与现有的技术相比，本用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构的优点在于：大齿轮连杆周向转动带动机器人头部左右摇动，因为第二伞齿轮和第一伞齿轮相啮合，大齿轮连杆转动时带动第二伞齿轮沿着第一伞齿轮纵向转动，从而实现机器人头部的上下摆动，相当于人体的点头功能，通过一次驱动即可实现机器人头部纵向摆动和左右摇动两个功能，可以实现几个方向同时运动，可像人类头部一样斜向转动头部，有更好的转动适用范围以及更好的摆头效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的结构示意图。
图2是本发明提供的剖视图。
图3是本发明提供的大齿轮连杆的结构示意图。
图4是本发明提供的安装板的结构示意图。
图5是本发明提供的第二伞齿轮的结构示意图。
图6是本发明提供的转动轴的结构示意图。
图中，中心轴1、小齿轮连杆2、小齿轮3、同步带4、第一驱动电机5、大齿轮连杆6、大齿轮7、第二驱动电机8、第一伞齿轮9、第二伞齿轮10、转动轴11、固定侧板12、侧定位槽13、固定板14、安装板15、安装槽16、安装平面17、槽切面18、开口19、弧形导向口20、切面21、伞齿轮定位槽22、轴定位槽23、定位块24、上内轴承25、下内轴承26、上外轴承27、下外轴承28、上固定板29、固定凸环30、头部固定板31。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，本用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构包括转动套接在中心轴1上的小齿轮连杆2，小齿轮连杆2的下部固定套接有小齿轮3，小齿轮连杆2外转动套接有大齿轮连杆6，大齿轮连杆6的下部固定套接有大齿轮7，中心轴1的上端转动套接有第一伞齿轮9，第一伞齿轮9与第二伞齿轮10相啮合，大齿轮连杆6上设有供头部固定板31固定套接的转动轴11，第二伞齿轮10周向固定套接在转动轴11上，当大齿轮7转动时能够带动大齿轮连杆6周向转动从而带动头部固定板31纵向摆动和左右摇动。更具体地说，大齿轮连杆6周向转动带动机器人头部左右摇动，因为第二伞齿轮10和第一伞齿轮9相啮合，大齿轮连杆6转动时带动第二伞齿轮10沿着第一伞齿轮9纵向转动，从而实现机器人头部的上下摆动，相当于人体的点头功能，通过一次驱动即可实现机器人头部纵向摆动和左右摇动两个功能，在两个方向上同时实现转动，整体设计合理，结构简单。
其中，小齿轮3通过同步带4与能够驱动小齿轮3转动的第一驱动电机5相连接，大齿轮7通过同步带4与能够驱动大齿轮7转动的第二驱动电机8相连接，小齿轮连杆2的上端与第一伞齿轮9固定连接，当小齿轮3转动时通过带动第一伞齿轮9水平转动从而带动第二伞齿轮10纵向转动使得头部固定板31纵向摆动。通过单独转动小齿轮3可以独立实现机器人头部的上下摆动，相当于人体的点头功能。
其中，大齿轮连杆6的上部两侧分别设有固定侧板12，转动轴11设置在固定侧板12之间，固定侧板12上开有供转动轴11端部定位的侧定位槽13，转动轴11上套接有轴承，轴承位于侧定位槽13和转动轴11之间。更具体地说，固定侧板12包括固定板14和安装板15，固定板14与大齿轮连杆6一体制，固定板14上开有安装槽16，安装板15安装在安装槽16上，固定板14上设有位于安装槽16上部的安装平面17，安装板15上开有与安装平面17相贴合的槽切面18。将头部固定板31固定在转动轴11上，然后将转动轴11的端部架设在固定板14的开口19上，然后再将安装板15安装在固定板14的侧部实现转动轴11的定位，利于头部固定板31的安装和拆卸。侧定位槽13位于安装板15上，固定板14上开有与侧定位槽13相通的开口19，安装平面17上开有位于安装槽16和开口19之间的弧形导向口20，转动轴11的端部穿过开口19***到侧定位槽13中。
其中，第二伞齿轮10上设有与头部固定板31相配合的切面21，第二伞齿轮10中部设有转动孔且转动孔内壁上开有伞齿轮定位槽22，转动轴11的侧部外壁开有轴定位槽23，第二伞齿轮10和转动轴11之间设有定位块24，定位块24的一部分插于伞齿轮定位槽22中，定位块24另一部分插于轴定位槽23中。第一伞齿轮9和中心轴1之间设有上内轴承25，小齿轮连杆2和中心轴1之间设有下内轴承26，大齿轮连杆6的上部和第一伞齿轮9之间设有上外轴承27，大齿轮连杆6的下部和小齿轮连杆2之间设有下外轴承28。中心轴1的上端设有上固定板29，上内轴承25位于上固定板29和小齿轮连杆2之间。小齿轮连杆2的上部外壁上开有上内环形凹槽，大齿轮连杆6内壁上开有上外环形凹槽，上内环形凹槽和上外环形凹槽共同围成容置槽，第一伞齿轮9的下部轴向延伸有与插于容置槽的固定凸环30。
其中，所述的小齿轮3通过固定螺钉可拆卸固定在小齿轮连杆2上，所述的第一伞齿轮9和小齿轮连杆2通过固定螺钉可拆卸固定连接，所述的大齿轮7通过固定螺钉可拆卸固定在大齿轮连杆6上，所述的小齿轮3和大齿轮7之间设有垫圈。利于各个部件之间的安装和拆卸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，包括转动套接在中心轴(1)上的小齿轮连杆(2)，所述的小齿轮连杆(2)的下部固定套接有小齿轮(3)，所述的小齿轮连杆(2)外转动套接有大齿轮连杆(6)，所述的大齿轮连杆(6)的下部固定套接有大齿轮(7)，所述的中心轴(1)的上端转动套接有第一伞齿轮(9)，所述的第一伞齿轮(9)与第二伞齿轮(10)相啮合，所述的大齿轮连杆(6)上设有供头部固定板(31)固定套接的转动轴(11)，所述的第二伞齿轮(10)周向固定套接在转动轴(11)上，当大齿轮(7)转动时能够带动大齿轮连杆(6)周向转动从而带动头部固定板(31)纵向摆动和左右摇动。
2.根据权利要求1所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的小齿轮连杆(2)的上端与第一伞齿轮(9)固定连接，当小齿轮(3)转动时通过带动第一伞齿轮(9)水平转动从而带动第二伞齿轮(10)纵向转动使得头部固定板(31)纵向摆动。
3.根据权利要求2所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的大齿轮连杆(6)的上部两侧分别设有固定侧板(12)，所述的转动轴(11)设置在固定侧板(12)之间，所述的固定侧板(12)上开有供转动轴(11)端部定位的侧定位槽(13)，所述的转动轴(11)上套接有轴承，所述的轴承位于侧定位槽(13)和转动轴(11)之间。
4.根据权利要求3所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的固定侧板(12)包括固定板(14)和安装板(15)，所述的固定板(14)与大齿轮连杆(6)一体制，所述的固定板(14)上开有安装槽(16)，所述的安装板(15)安装在安装槽(16)上，所述的固定板(14)上设有位于安装槽(16)上部的安装平面(17)，所述的安装板(15)上开有与安装平面(17)相贴合的槽切面(18)。
5.根据权利要求4所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的侧定位槽(13)位于安装板(15)上，所述的固定板(14)上开有与侧定位槽(13)相通的开口(19)，所述的安装平面(17)上开有位于安装槽(16)和开口(19)之间的弧形导向口(20)，所述的转动轴(11)的端部穿过开口(19)***到侧定位槽(13)中。
6.根据权利要求5所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的第二伞齿轮(10)上设有与头部固定板(31)相配合的切面(21)，所述的第二伞齿轮(10)中部设有转动孔且转动孔内壁上开有伞齿轮定位槽(22)，所述的转动轴(11)的侧部外壁开有轴定位槽(23)，所述的第二伞齿轮(10)和转动轴(11)之间设有定位块(24)，所述的定位块(24)的一部分插于伞齿轮定位槽(22)中，定位块(24)另一部分插于轴定位槽(23)中。
7.根据权利要求6所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的第一伞齿轮(9)和中心轴(1)之间设有上内轴承(25)，所述的小齿轮连杆(2)和中心轴(1)之间设有下内轴承(26)，所述的大齿轮连杆(6)的上部和第一伞齿轮(9)之间设有上外轴承(27)，大齿轮连杆(6)的下部和小齿轮连杆(2)之间设有下外轴承(28)。
8.根据权利要求7所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的中心轴(1)的上端设有上固定板(29)，所述的上内轴承(25)位于上固定板(29)和小齿轮连杆(2)之间。
9.根据权利要求8所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的小齿轮连杆(2)的上部外壁上开有上内环形凹槽，所述的大齿轮连杆(6)内壁上开有上外环形凹槽，所述的上内环形凹槽和上外环形凹槽共同围成容置槽，所述的第一伞齿轮(9)的下部轴向延伸有与插于容置槽的固定凸环(30)。
10.根据权利要求9所述的用于实现机器人头部纵向摆动和左右摇动的传动机构，其特征在于，所述的小齿轮(3)通过固定螺钉可拆卸固定在小齿轮连杆(2)上，所述的第一伞齿轮(9)和小齿轮连杆(2)通过固定螺钉可拆卸固定连接，所述的大齿轮(7)通过固定螺钉可拆卸固定在大齿轮连杆(6)上，所述的小齿轮(3)和大齿轮(7)之间设有垫圈。
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