[发明专利]一种基于球齿轮齿盘机构的迎宾机器人头颈部结构

权利要求书

1.一种基于球齿轮齿盘机构的迎宾机器人头颈部结构，其特征在于：所述迎宾机器人的头颈部结构包括头颈部装置(1)、眼睛超声探测装置(2)和控制系统(3)，所述头颈部装置(1)包括第一无刷直流电机(1-1)、第一霍尔编码器(1-2)、第一行星齿轮减速器(1-3)、左侧传动杆(1-4)、滑动槽(1-5)、左滑块(1-6)、齿盘(1-7)、球齿轮(1-8)、紧定螺钉(1-9)、调节螺杆(1-10)、球齿轮回转轴(1-11)、十字环(1-12)、右滑块(1-13)、位置超声传感器(1-14)、齿条(1-15)、第二行星齿轮减速器(1-17)、第二霍尔编码器(1-18)、第二无刷直流电机(1-19)、控制器(1-20)、右侧传动杆(1-21)、第一金属圆柱齿轮(1-22)、第二金属圆柱齿轮(1-23)、第三金属圆柱齿轮(1-16)、金属内齿轮(1-24)、球齿轮摆动支座(1-25)、水平转动支柱(1-26)和头部外壳(1-27)；

所述第一无刷直流电机(1-1)的输出端与第一行星齿轮减速器(1-3)的输入端传动连接，所述第一行星齿轮减速器(1-3)的输出轴固装在第一金属圆柱齿轮(1-22)的内孔中，所述第一金属圆柱齿轮(1-22)的轮齿与第二金属圆柱齿轮(1-23)的轮齿相啮合，所述第二金属圆柱齿轮(1-23)与金属内齿轮(1-24)内啮合，所述金属内齿轮(1-24)与右侧传动杆(1-21)和左侧传动杆(1-4)固接，所述第二无刷直流电机(1-19)固定安装在右侧传动杆(1-21)的侧面，所述第二无刷直流电机(1-19)的输出端与第二行星齿轮减速器(1-17)的输入端传动连接，所述第二行星齿轮减速器(1-17)的输出轴固接在第三金属圆柱齿轮(1-16)的内孔中，所述第三金属圆柱齿轮(1-16)的轮齿与齿条(1-15)的轮齿啮合把圆周方向的力转化成水平方向的力，所述齿条(1-15)与滑动槽(1-5)右端的侧面固接，所述齿条(1-15)后侧布置有位置超声传感器(1-14)，所述右滑块(1-13)与右侧传动杆(1-21)的顶端固接，所述左滑块(1-6)与左侧传动杆(1-4)的顶端固接，所述滑动槽(1-5)与水平转动支柱(1-26)的下端固接，所述水平转动支柱(1-26)的上端与齿盘(1-7)底部圆心处固接，所述齿盘(1-7)的轮齿与球齿轮(1-8)的轮齿相啮合，所述第一霍尔编码器(1-2)和第二霍尔编码器(1-18)分别与第一无刷直流电机(1-1)和第二无刷直流电机(1-19)连接，所述球齿轮回转轴(1-11)嵌套在球齿轮(1-8)上端的内孔中构成回转副，所述球齿轮回转轴(1-11)的两端与十字环(1-12)固接，使球齿轮(1-8)可以绕球齿轮回转轴(1-11)摆动，所述十字环(1-12)和球齿轮摆动支座(1-25)在与球齿轮回转轴(1-11)呈90°的位置形成转动连接，两个所述调节螺杆(1-10)穿过球齿轮摆动支座(1-25)轴孔和十字环(1-12)的两轴孔构成回转副，两个所述调节螺杆(1-10)用紧定螺钉(1-9)与球齿轮摆动支座(1-25)固定连接，所述头部外壳(1-27)与球齿轮(1-8)螺纹连接并且随着球齿轮(1-8)摆动。

2.根据权利要求1所述一种基于球齿轮齿盘机构的迎宾机器人头颈部结构，其特征在于：所述眼睛超声探测装置(2)由眼睛超声传感器(2-1)和眼部支架(2-2)组成，所述眼睛超声传感器(2-1)与眼部支架(2-2)固定连接，所述眼部支架(2-2)与球齿轮(1-8)固定连接。

3.根据权利要求1所述一种基于球齿轮齿盘机构的迎宾机器人头颈部结构，其特征在于：所述控制系统(3)包括STM32F103C8T6芯片、TB6612FNG芯片和电容C12，STM32F103C8T6芯片的PB1和PB0引脚与眼睛超声传感器（ 2-1 ）连接，PB2、PB3引脚与位置超声传感器（ 1-14 ）连接，PA8、PA11、PB12、PB13、PB14、PB15引脚分别与TB6612FNG芯片的PWMA、PWMB、BIN2、BIN1、AIN1、AIN2引脚连接，TB6612FNG芯片上的VM引脚与12V电源和电容C12连接后接地，VCC引脚与5V电源连接，GND引脚接地，AO1、AO2引脚与第二霍尔编码器(1-18)连接，BO1、BO2引脚与第一霍尔编码器(1-2)连接，STM32F103C8T6芯片上的PB6、PB7与第二霍尔编码器(1-18)连接，可以实现对第二无刷直流电机(1-19)输出的实时测量和记录，STM32F103C8T6芯片上的PA0、PA1与第一霍尔编码器(1-2)连接，可以实现对第一无刷直流电机(1-1)输出的实时测量和记录。