機器人頭部俯仰系統的制作方法

本實用新型涉及一種機器人驅動系統，具體涉及一種機器人的頭部俯仰系統。

背景技術：

機器人技術是當今社會的一個重要發展研究方向，人們為了各自目的、實現各種功能而設計出多種機器人，其中，能夠執行多種動作的機器人備受人們的青睞，然而，機器人具有其獨特的構造特點，當機器人做動作時，往往不夠自然，顯得比較生硬，尤其是比較擬人化的點頭動作，需要通過控制機器人的頭部執行俯仰作業，而當對頭部的俯仰具有更高的要求時，如頭部比較大的卡通機器人，由于頭部重量大，難以實現平穩地俯仰，同時由于頭部旋轉，其重心容易偏移，進而降低機器人的穩定性，容易造成安全隱患，為此，如何使得機器人頭部旋轉的更為穩定、準確是困擾機器人發展的一個較大問題。

由于上述原因，本發明人對現有的機器人驅動構造做了深入研究，以便設計出一種機器人頭部驅動系統，尤其是適合于頭部較大的機器人的頭部驅動系統。

技術實現要素：

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種機器人的頭部俯仰系統，該系統包括立柱、水平設置在立柱上方的主軸、固定在立柱上的齒輪和固定在機器人頭部上的齒條，其中，齒輪和齒條嚙合，所述齒條呈弧形，由齒輪帶動齒條繞著主軸旋轉，從而帶動機器人頭部繞著主軸旋轉，并且由 于所述旋轉是往復的，每個方向只能旋轉預定角度，從機器人的外部看來就是機器人的頭部在做俯仰運動，從而完成本實用新型。

具體來說，本實用新型的目的在于提供以下方面：

(1)一種機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，該系統包括立柱1和水平設置在立柱上方的主軸2，

所述主軸2設置在所述機器人的頭部中，并且所述頭部可繞著所述主軸2旋轉，

在所述立柱上設置有可旋轉的齒輪3，在所述齒輪下方設置有齒條4，所述齒輪3與所述齒條4互相嚙合，

所述齒條4與所述機器人的頭部固結。

(2)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，在所述立柱頂部設置有支架5，所述支架5用于支撐所述主軸并將其可旋轉地固定在立柱的正上方。

(3)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，所述主軸經過機器人頭部重心所在的鉛垂線。

(4)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，所述齒輪3的軸線與主軸2的軸線平行。

(5)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，所述齒條4呈弧形。

(6)根據上述(5)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，所述主軸2的軸線經過所述齒條4的弧形所在圓的中心。

(7)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，在齒輪3的帶動下所述齒條4可繞著所述主軸2旋轉。

(8)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，在所述立柱上還設置有與所述齒輪3相連的電機。

(9)根據上述(8)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特 征在于，所述齒輪3只能在電機的帶動下旋轉，不能因受到其他外力而旋轉。

(10)根據上述(1)所述的機器人的頭部俯仰系統，其特征在于，所述齒輪可以向兩個方向往復旋轉，向每個方向旋轉的圈數都是預定的。

本實用新型所具有的有益效果包括：

(1)根據本實用新型提供的機器人的頭部俯仰系統上的頭部俯仰通過齒輪齒條傳遞動力，其俯仰運動更為平穩、安全；

(2)根據本實用新型提供的機器人的頭部俯仰系統的機器人頭部繞著其重心旋轉，在俯仰的過程中重心穩定，不易發生側翻事故。

附圖說明

圖1示出根據本實用新型一種優選實施方式的機器人頭部俯仰系統整體結構示意圖；

圖2示出根據本實用新型一種優選實施方式的渦輪電機內部結構示意圖。

附圖標號說明：

1-立柱

2-主軸

3-齒輪

4-齒條

5-支架

6-頭部

7-電位器

8-輸出軸

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。通過這些說明，本實用新型的特點和優點將變得更為清楚明確。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

根據本實用新型提供的機器人的頭部俯仰系統，如圖1中所示，該系統包括立柱1和水平設置在立柱上方的主軸2，優選的為正上方，且所述立柱和主軸之間的相對距離和相對位置不變，在所述立柱頂部設置有支架5，所述支架用于支撐所述主軸并將其固定在立柱的正上方；在機器人頭部6俯仰的過程中，所述立柱是不動的，立柱1主要用于支撐所述主軸，同時也用于支撐機器人的頭部。

所述主軸2是可旋轉的，且優選地，其旋轉是被動旋轉，自身沒有旋轉的動力，其主要用于支撐所述機器人的頭部6，為機器人的頭部提供一個能起到支撐作用的旋轉中心；

優選地，所述主軸2設置在所述機器人的頭部中，優選地，所述主軸經過機器人頭部重心所在的鉛垂線；更優選地該主軸經過所述機器人頭部的重心，該主軸與機器人的頭部固結，優選地與機器人頭部中需要做俯仰動作的部件固結。

在所述立柱上設置有軸線與所述主軸平行的齒輪3，所述齒輪可旋轉地固定在所述立柱上，在所述齒輪下方設置有齒條4，所述齒輪與所述齒條互相嚙合，所述齒輪的轉動能夠帶動齒條移動，優選地，所述齒條呈弧形，在齒輪的帶動下所述齒條繞著所述主軸旋轉，優選地，所述齒條固定在所述機器人的頭部 上，進一步地，所述齒條與機器人頭部中需要做俯仰動作的部件固結，以齒輪的旋轉作為動力，齒條帶動所有需要做俯仰動作的部件一同繞著所述主軸旋轉，從而完成了機器人頭部的俯仰作業。

在一個優選的實施方式中，所述齒條4呈弧形，所述主軸2的軸線經過所述齒條4的弧形所在圓的中心，也可以表述為齒條4弧形的半徑長度與所述齒條到所述主軸中心的距離相等。即，所述齒條的弧形外形是圓一部分的形狀，是圓周上任意的一段，所述半徑即為該弧形所在圓的半徑。

在一個優選的實施方式中，所述齒條位于齒輪的正下方，在所述立柱上還設置有與所述齒輪相連的電機，其用于給所述齒輪提供旋轉的動力，本實用新型中優選地，所述齒輪或電機上設置有自鎖系統，齒輪只能通過所述電機帶動旋轉，不能通過齒條上的作用力帶動齒輪旋轉，而且所述齒輪向兩個方向旋轉的圈數/轉數是預定的，即當所述齒條的邊緣旋轉到齒輪下方時，齒輪單方向鎖死，不能繼續沿著該方向旋轉，只能向相反的方向旋轉，從而保證齒輪和齒條一直接觸，不會脫離，進而確保了機器人頭部俯仰系統的安全和穩定。

在一個優選的實施方式中，如圖2中所示，所述電機優選地為渦輪電機，在所述電機的內部，在輸出軸8上安裝有電位器7，其用于對運動的位置進行反饋，從而精確地控制機器人頭部的運動幅度。

在一個優選的實施方式中，所述機器人頭部6整體呈球形，所述立柱從所述頭部的底部伸入到所述球形頭部內，并且在所述外殼上留有預定的空隙供所述外殼相對于立柱俯仰移動，避免在機器人頭部俯仰過程中外殼與立柱刮碰。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、 “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于本實用新型工作狀態下的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

以上結合了優選的實施方式對本實用新型進行了說明，不過這些實施方式僅是范例性的，僅起到說明性的作用。在此基礎上，可以對本實用新型進行多種替換和改進，這些均落入本實用新型的保護范圍內。