[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

摘要

本发明涉及一种基于球齿轮齿盘机构的迎宾机器人头颈部结构，本发明为了解决现有迎宾机器人头颈部局限于回转和俯仰两个有限运动的问题，所述机器人头颈部结构由头颈部装置、眼睛超声探测装置和控制系统组成，所述头颈部装置的齿盘作为主动齿轮，通过内外齿轮啮合传动和齿轮齿条机构传动，共同实现齿盘做半径可变的平面圆周运动，球齿轮作为从动齿轮与头部外壳螺纹连接，并与所述眼睛超声探测装置通过眼部支架固接，控制系统以STM32F103芯片为主、TB6612FNG芯片为辅，配合超声传感器和霍尔编码器对头颈部动作位置实时反馈，本发明不但可以实现传统迎宾机器人摆头（俯仰）和摇头（回转）的动作并且拓展了迎宾机器人晃脑（全方位摆动）的头颈部动作。

主权项

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，所述两个调节螺杆（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，所述两个调节螺杆（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。