具有三个自由度的机器人头部结构，通过控制电机驱动机器人的头部进行旋转、侧倾以及俯仰运动。该结构包括三个电机、一个万向节、一根主轴、两根连杆，以及一组十字悬臂组成；三个电机旋转轴相互垂直的，并相交于一点，其中一个电机通过连杆带动头部进行旋转运动，另外两个电机连接十字悬臂相互垂直的两轴，分别控制头部的侧倾和俯仰运动。本实用新型专利技术设计的新型头部结构，可以实现仿人机器人头部三个自由度的运动，满足控制的需求，并且具备低成本、结构简单、运动精度高，易于安装生产的特点。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于机械工程
，具体涉及一种具有三自由度的机器人头部结构，该结构能够满足仿人机器人头部自由运动的需求，并且具备低成本、结构简单、运动精度高，易于安装和生产的特点。
技术介绍
目前的仿人机器人头部结构复杂，低成本的解决方案又缺乏运动灵活性，运动精度低，难以满足家庭服务机器人领域的用户对性价比的要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本技术的主要目的在于设计了具有三个自由度的机器人头部结构，该结构使得头部能够完成仿人头部运动的旋转、俯仰及侧倾三个自由度的灵活运动。(二)技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案是这样的:具有三个自由度的机器人头部结构，其特征在于，该结构包括球壳(101)、一个伺服电机(102)、一根主轴(103)、相互垂直的两个舵机(104)、舵机臂(105)、一个万向节(108)、两根连杆(106)，两个球头(109、110)以及一组十字悬臂(107)组成;球壳(101)根据平面(111)切割底部；三个电机旋转轴相互垂直的，并相交于一点；伺服电机(102)通过主轴(103)带动头部进行旋转运动，另外两个位于水平面且舵机臂(105)相互垂直的舵机(104)通过连杆(106)和球头(109、110)连接十字悬臂(107)的两轴，通过推拉方式控制头部的侧倾和俯仰运动。优选地，球壳(101)及内部所有部件均通过主轴(103)支撑，并连接处于相对固定位置的伺服电机(102)转轴上。优选地，十字悬臂(107)与万向节(108)上半部固定，万向节(108)下半部通过主轴(103)与伺服电机(102)转动轴固定。如此，伺服电机(102)的转动传导为十字悬臂(107)的旋转运动。优选地，位于同一平面的两个舵机(104)固定于主轴(103)上，其舵机臂(105)相互垂直；两条舵机臂(105)分别平行于十字悬臂(107)的相邻两臂，并通过连杆(106)和球头(109、110)连接十字悬臂(107)。如此，两个舵机(104)的转动传导为十字悬臂(107)的侧倾和俯仰运动。优选地，十字悬臂(107)与球壳(101)相互固定。如此，十字悬臂(107)的旋转、侧倾和俯仰运动能够传导为球壳(101)的旋转、侧倾和俯仰运动。优选地，万向节(108)质心应与球壳(101)球心重合。优选地，伺服电机(102)、两个舵机(104)转动性能有以下多种约束:I)、伺服电机(102 )可以360度内自由旋转，也可以通过滑环嵌入至主轴(103 )实现连续多圈旋转；2)、固定于主轴(103)、且位于同一平面的两个舵机(104)，其两条舵机臂(105)分别与十字悬臂(107)相邻两臂平行时，对于舵机输出轴转角为O度；3)、两个舵机(104)通过连杆(106)推拉十字悬臂(107)，从而带动头部进行侧倾和俯仰运动，其最大运动角度取决于球壳(101)下部开孔大小，可通过移动切割平面(111)的位置进行调整；(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果:1、利用本技术，可以实现仿人机器人头部三个自由度的运动控制，包括旋转、侧倾和俯仰；2、利用本技术，实现仿人机器人头部自由运动，具备低成本、结构简单、运动精度高，易于安装、生产的特点。【附图说明】图1是本技术提供的具有三个自由度的机器人头部结构正视剖面图；图2是本技术提供的具有三个自由度的机器人头部结构上视剖面图；图3是本技术提供的机器人头部运动效果图；【具体实施方式】为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本技术提出的具有三个自由度的机器人头部结构，通过控制电机驱动机器人的头部进行旋转、俯仰以及侧倾运动。图1是本技术提供的具有三个自由度的机器人头部结构正视剖面图。该结构包括球壳(101 )、一个伺服电机(102)、一根主轴(103)、相互垂直的两个舵机(104)、舵机臂(105)、一个万向节(108)、两根连杆(106)，两个球头(109、110)以及一组十字悬臂(107)组成；球壳(101)根据平面(111)切割底部；三个电机旋转轴相互垂直的，并相交于一点；伺服电机(102)通过主轴(103)带动头部进行旋转运动，另外两个位于水平面且舵机臂(105)相互垂直的舵机(104)通过连杆(106)和球头(109、110)连接十字悬臂(107)的两轴，通过推拉方式控制头部的侧倾和俯仰运动。球壳(101)及内部所有部件均通过主轴(103)支撑，并连接处于相对固定位置的伺服电机(102)转轴上。十字悬臂(107)与万向节(108)上半部固定，万向节(108)下半部通过主轴(103)与伺服电机(102)转动轴固定。如此，伺服电机(102)的转动传导为十字悬臂(107)的旋转运动。位于同一平面的两个舵机(104)固定于主轴(103)上，其舵机臂(105)相互垂直；两条舵机臂(105)分别平行于十字悬臂(107)的相邻两臂，并通过连杆(106)和球头(109、110)连接十字悬臂(107)。如此，两个舵机(104)的转动传导为十字悬臂(107)的侧倾和俯仰运动。十字悬臂(107)与球壳(101)相互固定。如此，十字悬臂(107)的旋转、侧倾和俯仰运动能够传导为球壳(101)的旋转、侧倾和俯仰运动。万向节(108)质心应与球壳(101)球心重合。伺服电机(102)、两个舵机(104)转动性能有以下多种约束:I)、伺服电机(102 )可以360度内自由旋转，也可以通过滑环嵌入至主轴(103 )实现连续多圈旋转；2)、固定于主轴(103)、且位于同一平面的两个舵机(104)，其两条舵机臂(105)分别与十字悬臂(107)相邻两臂平行时，对于舵机输出轴转角为O度；3)、两个舵机(104)通过连杆(106)推拉十字悬臂(107)，从而带动头部进行侧倾和俯仰运动，其最大运动角度取决于球壳(101)下部开孔大小，可通过移动切割平面(111)的位置进行调整；图2是本技术提供的具有三个自由度的机器人头部结构上视剖面图。十字悬臂(201)中心与万向节(202)上部相连固定，相连两条悬臂分别通过球头(203、204)与舵机臂相连。图3是本技术提供的机器人头部运动效果图。伺服电机(304)转动，通过主轴(305)传导为球壳(301)的旋转运动。舵机(303 )摇动舵机臂，通过连杆(306 )推拉十字悬臂(307 )，传导为球壳(301)的侧倾和俯仰运动。球壳(301)的切割平面(302)随着侧倾和俯仰运动，相对主轴(305)的位置发生改变。上文中，已经描述了具有三个自由度的机器人头部结构，目标结构的实现形式，以及运动方式。尽管本技术是参照特定实施例来描述的，但很明显，本领域熟练人员，在不偏移权利要求书所限定的专利技术范围和精神的情况下，还可以对该头部结构及实现形式作各种修改和变更。因此，说明书和附图是描述性的，而不是限定性的。【主权项】1.具有三个自由度的机器人头部结构，其特征在于，该结构包括球壳(101)、一个伺服电机(102)、一根主轴(103)、相互垂直的两个舵机(104)、舵机臂(105)、一个万向节(108)、两根连杆(106)，两个球头(本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有三个自由度的机器人头部结构，其特征在于，该结构包括球壳（101）、一个伺服电机（102）、一根主轴（103）、相互垂直的两个舵机（104）、舵机臂（105）、一个万向节（108）、两根连杆（106），两个球头（109、110）以及一组十字悬臂（107）组成；球壳（101）根据平面（111）切割底部；三个电机旋转轴相互垂直的，并相交于一点；伺服电机（102）通过主轴（103）带动头部进行旋转运动，另外两个位于水平面且舵机臂（105）相互垂直的舵机（104）通过连杆（106）和球头（109、110）连接十字悬臂（107）的两轴，通过推拉方式控制头部的侧倾和俯仰运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许汉荆，
申请(专利权)人：武汉明科智慧科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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