[实用新型]一种两自由度服务机器人头部及服务机器人

说明书

本实用新型公开了一种两自由度服务机器人头部，其中，所述具有两自由度服务机器人头部包括：摇头电机组件、点头电机组件、相机云台组件以及头部外壳，通过摇头电机组件和点头组件的设置，使机器人可以实现摇头和点头的动作；通过相机云台组件的设置，使机器人可以采集环境影像并根据环境影像驱动摇头电机组件和点头电机组件的动作；头部外壳的设置，使机器人具有拟人化的逼真外观，并可采集和播放语音，通过语音驱动摇头电机组件和点头电机组件的动作。本实用新型公开的一种两自由度服务机器人头部结构紧凑、人机交互效果好。

技术领域

本实用新型涉及服务机器人领域，具体而言，涉及一种两自由度服务机器人头部。

背景技术

服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。服务机器人应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。

作为一种贴近人类生活的机器人，拟人化的设置是不可或缺的，头部是服务机器人拟人化最显著的特征之一，同时头部也是服务机器人各种传感设备的集中搭载平台。拟人化的机器人头部一般具有眼、鼻、嘴、耳、仿真皮肤等人体面部特征，在与人交互的过程中会给人带来以亲切感。更加先进的则不仅具有拟人的外观，还具有人体感官的生理功能，如视觉、嗅觉、味觉和听觉等。为完成点头、摇头或摆头动作，服务机器人头部下方的颈关节位置通常设置一至三个自由度。有的机器人头部还在嘴部或眼球处设置自由度，使得机器人可以完成转动眼球、张合嘴部等拟人动作。机器人头部的其他空间一般用来安装拾音器、扬声器、摄像头等传感器件以及伺服电机、驱动器等驱动部件。机器人头部设计的基本要求是结构紧凑、重量较轻、运动灵活。

现有的服务机器人中，大多数只能完成嘴部和眼睛的张合动作，只有少数服务机器人能做出点头和摇头的动作。同时，大多数服务机器人的动作是循环进行的，且不能识别环境的影像和语音，导致人机交互性差。

实用新型内容

为了克服现有技术中机器人头部不能点头和摇头、头部搭载的传感器感知范围受限以及人机交互不理想等缺陷，本实用新型提供了一种两自由度服务机器人头部，该两自由度服务机器人头部能做出点头和摇头动作，可使所搭载的传感器感知范围更大，人机交互效果更好，并可作为一种机器人人机交互标准模块应用在各类服务机器人上。

相应的，本实用新型实施例提供了一种两自由度服务机器人头部，所述两自由度服务机器人头部包括摇头电机组件、点头电机组件、相机云台组件和头部外壳：

所述摇头电机组件包括摇头电机组合件、摇头电机安装套筒以及摇头电机联轴器，所述摇头电机组合件通过滚动轴承与摇头电机安装套筒连接；所述摇头电机联轴器与所述摇头电机组合件的输出轴进行连接；

所述点头电机组件包括点头电机支撑板、点头电机轴座、点头电机组合件和点头电机联轴器，所述点头电机组合件与所述点头电机支撑板连接固定，所述点头电机联轴器与所述点头电机组合件的输出轴进行连接；所述点头电机轴座连接固定在点头电机支撑板上；

所述点头电机组件设置在摇头电机组件正上方且与摇头电机组件相连接，所述相机云台组件嵌入到中空的头部外壳内且作为一整体与点头电机组件相连接。

可选的实施方式，所述摇头电机组合件包括摇头电机光电编码器、摇头直流电机以及摇头电机行星减速器。

可选的实施方式，所述点头电机组合件包括点头电机光电编码器、点头直流电机以及点头电机行星减速器。

可选的实施方式，所述相机云台组件包括连接轴、连接板、相机云台支撑板、双目相机，所述连接轴一端通过滚动轴承与点头电机轴座连接，另一端与连接板连接固定；所述连接板的一端与联轴器连接固定，另一端与连接轴的轴座连接固定；所述相机云台支撑板嵌入到头部外壳内且与连接板连接固定；所述双目相机的主体部分放置在相机云台支撑板上，相机部分则嵌入到头部外壳的双目相机安装孔位中。