[发明专利]机器人双自由度头部机构

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体公开一种机器人双自由度头部机构，包括机架、头部俯仰电机、头部旋转电机、俯仰传动机构、旋转传动机构、俯仰轴，以及头部安装法兰；头部俯仰电机及头部旋转电机呈上下正交垂直设置，均固定设置于机架上；俯仰轴与机架转动连接，俯仰传动机构分别与头部俯仰电机及俯仰轴连接，所述头部俯仰电机通过所述俯仰传动机构将动力传送至所述俯仰轴，使俯仰轴相对于机架进行俯仰运动；旋转传动机构分别与头部旋转电机及头部安装法兰连接，头部旋转电机通过旋转传动机构带动机器人双自由度头部机构相对于头部安装法兰进行旋转运动。本发明的头部机构完全模块化设计，采用头部安装法兰，接口统一，互换性增强的技术效果。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人双自由度头部机构。

背景技术

灵活的头部机构是机器人(服务机器人等)的重要组成部分，对外界人和其他事物的识别与认知并作出相应的反应均通过机器人的头部机构实现，作为机器人与环境相互作用的重要环节，服务机器人的灵活性及智能化会直接影响机器人的可操作能力与应用范围。安装带有双自由度头部的智能型服务机器人能够实现与人的交流沟通，并通过头部的点头、摇头等动作对与外界事物之间的沟通作出反应，此外，机器人头部机构在机器人视觉方面发挥着至关重要的作用，除了能够扩大机器人的视觉范围外，还能通过调整头部的运动配合相关视觉系统完成不同物体的识别或跟随等功能，实现真正意义上的拟人化，实用性及娱乐性更强，可应用在家庭清洁、医疗陪护、教育娱乐、超市商场等各种应用场合。

目前，市面上常见的服务机器人大多没有头部机构，只由本体框架构成，还有一少部分服务机器人安装有固定头部或单一自由度的头部，灵活性差，拟人化程度低。市场上可见的双自由度头部服务机器人种类较少，部分结构笨拙难于安装及调试，同时互换性及模块化程度较低，接口不能做到统一。

发明内容

本发明旨在克服现有服务机器人头部自由度低且互换性及模块性差的技术的缺陷，提供一种新型机器人双自由度头部机构，包括机架、头部俯仰电机、头部旋转电机、俯仰传动机构、旋转传动机构、俯仰轴，以及用于安装所述机器人双自由度头部机构的头部安装法兰；

所述头部俯仰电机及所述头部旋转电机呈上下正交垂直设置，均固定设置于所述机架上；

所述俯仰轴与所述机架转动连接，所述俯仰传动机构分别与所述头部俯仰电机及所述俯仰轴连接，所述头部俯仰电机通过所述俯仰传动机构将动力传送至所述俯仰轴，使所述俯仰轴相对于所述机架进行俯仰运动；

所述旋转传动机构分别与所述头部旋转电机及所述头部安装法兰连接，所述头部旋转电机通过所述旋转传动机构带动所述机器人双自由度头部机构相对于所述头部安装法兰进行旋转运动。

一些实施例中，所述俯仰传动机构为带传动机构，包括主动带轮、从动带轮及齿形带；所述旋转传动机构为齿轮传动机构，包括旋转主动齿轮、旋转从动齿轮。

一些实施例中，所述主动带轮与所述头部俯仰电机的输出轴固定连接，所述从动带轮与所述俯仰轴固定连接；所述旋转主动齿轮安装于所述头部旋转电机的输出轴上，所述从动旋转齿轮固定于所述头部安装法兰上。

一些实施例中，所述机器人双自由度头部机构还包括用于进行内部走线的中空旋转轴，所述中空旋转轴与所述机架固定连接，所述中空旋转轴通过支撑轴承与轴承座转动连接，并采用轴承固定卡簧对支撑轴承进行轴向定位，所述轴承座与所述头部安装法兰及从动齿轮固定连接。

一些实施例中，述头部旋转电机通过偏心法兰与所述机架固定连接，通过改变所述偏心法兰的安装孔位调整所述主动齿轮和所述从动齿轮的中心距。

一些实施例中，所述头部俯仰电机通过带轮张紧法兰安装在所述机架上，所述机架上安装有带轮张紧块，所述带轮张紧块上安装有两个带轮张紧钉，所述带轮张紧钉顶在所述带轮张法兰上，所述带轮张紧钉通过固定螺母固定，通过旋转带轮张紧钉可调整带轮张紧法兰的松紧度，从而调整所述主动带轮与所述从动带轮的中心距。