本實用新型涉及智能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種機器人。
背景技術(shù)：
機器人，如家用智能機器人、掃地機器人等智能裝置，一般包括頭、手臂和其他身體部件等可運動部件。上述可運動部件一般經(jīng)傳動機構(gòu)與馬達相連，通過馬達的轉(zhuǎn)動，經(jīng)傳動機構(gòu)傳動后以驅(qū)動這些運動部件運動，從而實現(xiàn)智能機器人、掃地機器人等裝置的各種動作。其中，頭部常見的動作為點頭及搖頭。
現(xiàn)有技術(shù)中常見的機器人其驅(qū)動點頭動作的馬達安裝于頭部繞身體轉(zhuǎn)動的軸部，馬達的驅(qū)動軸直接驅(qū)動頭部轉(zhuǎn)動，因而在驅(qū)動頭部轉(zhuǎn)動時，需要很大的控制力才能控制頭部的動作。另一方面，與驅(qū)動馬達配合的傳動軸在頭部轉(zhuǎn)動時受力較大，當(dāng)外力推動頭部時，即使外力較小也會使得傳動軸受力較大，易造成傳動軸的損壞。
綜上所述，如何有效地解決機器人頭部動作時需較大的控制力等問題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種機器人，該機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效地解決機器人頭部動作時需較大控制力的問題。
為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
一種機器人，包括頭部和支撐身體，所述頭部的底端與所述支撐身體轉(zhuǎn)動連接；還包括驅(qū)動裝置和一端與所述頭部固定連接的延長連接件，所述延長連接件另一端向遠離所述頭部的轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸，所述驅(qū)動裝置作用于所述延長連接件的另一端以帶動所述延長連接件轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述驅(qū)動裝置包括與所述延長連接件轉(zhuǎn)動連接的齒輪、與所述齒輪嚙合的導(dǎo)向件和用于驅(qū)動所述齒輪沿所述導(dǎo)向件滾動的電機。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述導(dǎo)向件為圓弧形齒條，所述圓弧形齒條的圓心位于所述轉(zhuǎn)動軸線上，所述圓弧形齒條的曲率半徑為所述齒輪的中心至所述轉(zhuǎn)動軸線的距離與所述齒輪的半徑之和或二者之差。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述導(dǎo)向件為鏈條，還包括用于支撐所述鏈條的圓弧形支撐架，所述圓弧形支撐架的圓心位于所述轉(zhuǎn)動軸線上，所述圓弧形支撐架的曲率半徑為所述齒輪的中心至所述轉(zhuǎn)動軸線的距離與所述齒輪的半徑之和或二者之差。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述延長連接件的長度方向與所述頭部的長度方向共線或平行。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述延長連接件的長度是所述頭部長度的0.5-1.5倍。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述頭部與所述延長連接件可拆卸的固定連接。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述延長連接件為多節(jié)連桿連接而成的桿件。
優(yōu)選地，上述機器人中，還包括與所述頭部同步轉(zhuǎn)動、用于檢測所述頭部轉(zhuǎn)動速度的碼盤。
優(yōu)選地，上述機器人中，所述碼盤為光電碼盤。
本實用新型提供的機器人包括頭部、支撐身體、延長連接件和驅(qū)動裝置。其中頭部的底端與支撐身體轉(zhuǎn)動連接，進而頭部能夠相對支撐身體繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，延長連接件的一端與頭部固定連接，另一端向遠離轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸，驅(qū)動裝置作用于延長連接件的另一端，帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，進而帶動頭部繞轉(zhuǎn)動。
應(yīng)用本實用新型提供的機器人時，結(jié)合機器人頸部細長、支撐身體相對寬大的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動裝置作用于延長連接件的端部來帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，進而帶動頭部轉(zhuǎn)動。根據(jù)杠桿定理，頭部轉(zhuǎn)動一定角度所需的力矩為F1L1，驅(qū)動裝置的驅(qū)動力為F，作用點至轉(zhuǎn)動軸線的距離為L2，則有F1L1＝FL2，通過驅(qū)動裝置作用于延長連接件的端部，也就是通過延長連接件的設(shè)置，延長了力臂，驅(qū)動裝置僅需較小的作用力即可帶動頭部轉(zhuǎn)動，因而便于對頭部動作的控制。
在一種優(yōu)選的實施方式中，驅(qū)動裝置包括與所述延長連接件轉(zhuǎn)動連接的齒輪、與所述齒輪嚙合的導(dǎo)向件和用于驅(qū)動所述齒輪沿所述導(dǎo)向件滾動的電機。通過電機驅(qū)動齒輪沿導(dǎo)向件滾動，帶動延長連接件繞軸線轉(zhuǎn)動，便于控制頭部的轉(zhuǎn)動角度。同時，由于從延長連接件的端部驅(qū)動，所需的驅(qū)動力較小，齒輪著力點受力小，進而齒輪不易損壞。且當(dāng)外力推動頭部時，齒輪著力點受力較小，不易造成齒輪損壞。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型提供的機器人一種具體實施方式的局部爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)記如下：
頭部1，齒輪2，導(dǎo)向件3，電機4。
具體實施方式
本實用新型實施例公開了一種機器人，以減小機器人頭部動作時所需的控制力。
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
請參閱圖1，圖1為本實用新型提供的機器人一種具體實施方式的局部爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
在一種具體實施方式中，本實用新型提供的機器人包括頭部1、支撐身體、延長連接件和驅(qū)動裝置。
其中，頭部1及支撐身體的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。頭部1的底端與支撐身體轉(zhuǎn)動連接，進而頭部1能夠相對支撐身體轉(zhuǎn)動，如點頭或搖頭動作。具體頭部1底端與支撐身體的轉(zhuǎn)動軸線可以為橫軸或縱軸，頭部1繞橫軸轉(zhuǎn)動時，表現(xiàn)為機器人點頭；頭部1繞縱軸轉(zhuǎn)動時，表現(xiàn)為搖頭。
延長連接件的一端與頭部1固定連接，即固定端，另一端為驅(qū)動裝置的作用端且向遠離頭部1繞支撐身體轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸線的方向延伸，即向頭部1的轉(zhuǎn)動軸線以外延伸，驅(qū)動裝置作用于延長連接件的端部，進而帶動頭部1繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。需要說明的是，延長連接件的另一端向頭部1的轉(zhuǎn)動軸線以外延伸，即延長連接件兩端的連線不與轉(zhuǎn)動軸線重合，進而頭部1重心、延長連接件的外端形成繞轉(zhuǎn)動軸線的杠桿結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要，可以設(shè)置延長連接件的長度，即設(shè)置杠桿的驅(qū)動力端力臂的長度，對其具體數(shù)值可以不做具體限定。在空間允許的情況下力臂越長，則頭部1轉(zhuǎn)動相同角度所需的驅(qū)動力越小。
應(yīng)用本實用新型提供的機器人時，結(jié)合機器人頸部細長、支撐身體相對寬大的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動裝置作用于延長連接件的端部來帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線擺動，進而帶動頭部1轉(zhuǎn)動。根據(jù)杠桿定理，頭部1轉(zhuǎn)動一定角度所需的力矩為F1L1，驅(qū)動裝置的驅(qū)動力為F，作用點至轉(zhuǎn)動軸線的距離為L2，則有F1L1＝FL2，也就是通過延長連接件的設(shè)置，延長了力臂，驅(qū)動裝置僅需較小的作用力即可帶動頭部1轉(zhuǎn)動，因而便于對頭部1動作的控制。
延長連接件的固定端優(yōu)選的與頭部1的底端連接，以最大程度的利用延長連接件的長度，根據(jù)具體情況，也可以與頭部1的中部連接。
以機器人點頭動作為例，頭部1繞支撐身體的轉(zhuǎn)動軸為橫軸，則延長連接件縱向設(shè)置。優(yōu)選地，延長連接件的固定端與頭部1的底端連接，頭部1與延長連接件共線或平行，因而在二者長度方向上形成杠桿結(jié)構(gòu)，以繞橫軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，根據(jù)需要，如機器人支撐身體內(nèi)部空間布局等限制，可以調(diào)整延長連接件的設(shè)置方向，如延長連接件的作用端及頭部1重心與轉(zhuǎn)動軸線的角度呈120-180度等，具體只需保證延長連接件能夠有效延長驅(qū)動力臂即可。機器人搖頭動作與點頭動作類似，此處不再贅述。
具體地，驅(qū)動裝置包括齒輪2、導(dǎo)向件3和電機4。齒輪2與延長連接件轉(zhuǎn)動連接，導(dǎo)向件3與齒輪2嚙合，電機4驅(qū)動齒輪2轉(zhuǎn)動，由于齒輪2與導(dǎo)向件3嚙合，進而齒輪2沿導(dǎo)向件3滾動，從而帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)頭部1的轉(zhuǎn)動。通過電機4驅(qū)動齒輪2沿導(dǎo)向件3滾動，一方面便于控制頭部1的轉(zhuǎn)動角度。同時，由于從延長連接件的端部驅(qū)動，所需的驅(qū)動力較小，齒輪2著力點受力小，進而齒輪2不易損壞。且當(dāng)外力推動頭部1時，相同作用力下齒輪2著力點受力較小，不易造成齒輪2損壞。且通過延長連接件的設(shè)置，驅(qū)動力臂較長，電機4所需提供的驅(qū)動力減小，進而與電機4配合的傳動軸著力點在頭部1轉(zhuǎn)動時受力小，且當(dāng)外力推動頭部1時，傳動軸受力也較小，因而不易損壞。優(yōu)選地，齒輪2的中心轉(zhuǎn)軸，即自轉(zhuǎn)軸線與頭部1的轉(zhuǎn)動軸線平行。
當(dāng)然，根據(jù)需要驅(qū)動裝置也可以采用氣缸、液壓缸等伸縮缸，通過伸縮缸活塞桿的伸縮，推動延長連接件的作用端以帶動延長連接件轉(zhuǎn)動?；蛘唑?qū)動裝置也可以通過設(shè)置通電線圈產(chǎn)生磁場，并在延長連接件的作用端設(shè)置導(dǎo)磁件，通過磁力吸附作用帶動延長連接件的轉(zhuǎn)動。但通過上述齒輪2、導(dǎo)向件3及電機4的結(jié)構(gòu)簡單可靠，頭部1轉(zhuǎn)動可控性好。
進一步地，導(dǎo)向件3為圓弧形齒條。也就是通過齒輪2與齒條的嚙合以限定齒輪2的運動軌跡。為保證齒輪2與齒條的良好嚙合，齒條呈圓弧形，即齒輪2的滾動軌跡為圓弧線。齒條可以設(shè)置于齒輪2遠離頭部1轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，則圓弧形齒條圓心位于頭部1的轉(zhuǎn)動軸線上，其曲率半徑為齒輪2的中心至轉(zhuǎn)動軸線的距離與齒輪2的半徑之和。當(dāng)然，齒條也可以設(shè)置于齒輪2靠近頭部1轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，則圓弧形齒條圓心位于頭部1的轉(zhuǎn)動軸線上，其曲率半徑為齒輪2的中心至轉(zhuǎn)動軸線的距離與齒輪2的半徑之差。一般的，將齒條設(shè)置于齒輪2遠離頭部1轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，對齒輪2起到導(dǎo)向作用的同時，能夠?qū)ζ涮峁┮欢ǖ闹巍?/p>
具體的，導(dǎo)向件3也可以為鏈條，為支撐鏈條設(shè)置有圓弧形支撐架。具體鏈條及圓弧形支撐架可以設(shè)置于齒輪2遠離頭部1轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，則圓弧形支撐架的圓心位于頭部1的轉(zhuǎn)動軸線上，其曲率半徑為齒輪2的中心至轉(zhuǎn)動軸線的距離與齒輪2的半徑之和。當(dāng)然，鏈條及圓弧形支撐架也可以設(shè)置于齒輪2靠近頭部1轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，則圓弧形支撐架的圓心位于頭部1的轉(zhuǎn)動軸線上，其曲率半徑為齒輪2的中心至轉(zhuǎn)動軸線的距離與齒輪2的半徑之差。根據(jù)需要，導(dǎo)向件3也可以采用其他常規(guī)的能夠與齒輪2嚙合的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，但需使得通過齒輪2的滾動帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，為保證嚙合效果，導(dǎo)向件3的導(dǎo)向面優(yōu)選為圓弧面。以上實施例中的齒輪2為常用的自轉(zhuǎn)軸線位于圓心的齒輪2，當(dāng)齒輪2為偏心齒輪時，也可以相應(yīng)的調(diào)整導(dǎo)向件3與齒輪2的嚙合面，使其能夠帶動延長連接件繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。
在上述各實施例的基礎(chǔ)上，延長連接件與頭部1可以為可拆卸的固定連接。例如延長連接件與頭部1螺紋連接或者通過螺栓或卡扣等連接，進而便于延長連接件的更換。同時，根據(jù)需要可以選擇合適長度的延長連接件，以充分利用支撐身體的空間，實現(xiàn)驅(qū)動力的最小化。
具體的，延長連接件的長度可以為頭部1長度的0.5-1.5倍。根據(jù)需要確定延長連接件的長度值，一般其長度值在上述數(shù)值范圍時，一方面能夠有效延長力臂，減小驅(qū)動力；另一方面，兼顧了支撐身體的長度及空間考慮。當(dāng)然，延長連接件的長度也并不局限于為頭部1長度的0.5-1.5倍，在允許的條件下，延長連接件的長度越長，所需的驅(qū)動力越小。
延長連接件的設(shè)置，延長了驅(qū)動力臂。具體的延長連接件可以為一體式桿件，如直桿件，根據(jù)需要，也可以為具有彎折結(jié)構(gòu)的桿件等。一般的，為便于延長連件的布局及安裝，可以將其設(shè)置為多節(jié)連桿連接而成的桿件。具體的各節(jié)連桿間可以為可拆卸的固定連接，如螺釘連接或螺紋連接等。進而便于多節(jié)連桿間的拆裝，若某一節(jié)連桿發(fā)生變形時，也便于單獨更換對應(yīng)連桿。當(dāng)然，也可以通過焊接等常規(guī)的固定連接方式將各節(jié)連桿固定連接。延長連接件可以為桿件，根據(jù)需要也可以設(shè)置為多節(jié)連接的板狀結(jié)構(gòu)或支撐架結(jié)構(gòu)等，在滿足與支撐身體裝配要求的情況下對此可以不作具體限定。例如，延長連接件包括沿頭部1的轉(zhuǎn)動軸線方向設(shè)置的第一連桿和與轉(zhuǎn)動軸線垂直的第二連桿，第一連桿的一端與頭部1的底部固定連接，另一端與第二連桿的一端固定連接，第二連桿的另一端與齒輪2轉(zhuǎn)動連接。
在上述各實施例的基礎(chǔ)上，還可以進一步設(shè)置與頭部1同步轉(zhuǎn)動的碼盤，通過碼盤檢測頭部1的轉(zhuǎn)動速度。具體的碼盤可以固定于頭部1相對支撐身體轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸部，進而頭部1轉(zhuǎn)動時，碼盤同步轉(zhuǎn)動。通過碼盤的檢測結(jié)果，能夠計算獲得頭部1的轉(zhuǎn)動速度及轉(zhuǎn)動角度等，便于對頭部1轉(zhuǎn)動運動的控制及監(jiān)測。具體碼盤的結(jié)構(gòu)及測速原理等請參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。具體的，碼盤可以為光電碼盤，根據(jù)需要也可以采用電磁碼盤等。
本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。