本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種頭部驅(qū)動(dòng)組件及球形機(jī)器人。

背景技術(shù)：

球形機(jī)器人是指利用球體的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)，與地面是單點(diǎn)接觸，摩擦阻力小，能量利用效率高，并且具有不倒翁特性，可以避免常規(guī)的機(jī)器人容易出現(xiàn)的傾倒失穩(wěn)現(xiàn)象。機(jī)器人的重要部件均包容在球體內(nèi)部，受到球體外殼良好的保護(hù)，不容易因破壞而失效。采取合適的密封措施，可以使球形機(jī)器人的外殼具備防水能力，進(jìn)而在較為惡劣的天氣條件下使用，具有全天候的適應(yīng)能力。進(jìn)一步的，球形機(jī)器人一般還包括設(shè)于球體外部的頭部，頭部搭載功能器件實(shí)現(xiàn)攝像頭等功能器件以實(shí)現(xiàn)智能化的人機(jī)交流功能，同時(shí)提高了球形機(jī)器人給用戶的親和感，使其可以作為家庭機(jī)器人使用。

現(xiàn)有技術(shù)中，球形機(jī)器人的頭部直接固定在球體外部，在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部沒(méi)有自由度，即頭部無(wú)法在球體表面相對(duì)球體運(yùn)動(dòng)，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)較低，頭部位置無(wú)法根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，球形機(jī)器人智能化較低，無(wú)法滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種頭部驅(qū)動(dòng)組件及球形機(jī)器人，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部無(wú)法在球體表面相對(duì)球體運(yùn)動(dòng)，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)較低，頭部位置無(wú)法根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，球形機(jī)器人智能化較低，無(wú)法滿足家庭機(jī)器人的使用要求的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種頭部驅(qū)動(dòng)組件，一種頭部驅(qū)動(dòng)組件，位于球形機(jī)器人的球體內(nèi)，用于控制所述球形機(jī)器人的頭部，其特征在于，所述頭部驅(qū)動(dòng)組件包括旋轉(zhuǎn)基座、搖桿機(jī)構(gòu)及盾，所述旋轉(zhuǎn)基座位于所述球體內(nèi)的主支架上，所述旋轉(zhuǎn)基座上固定有第一轉(zhuǎn)軸，所述搖桿機(jī)構(gòu)一端連接所述第一轉(zhuǎn)軸，另一端連接所述盾，所述旋轉(zhuǎn)基座帶動(dòng)所述搖桿機(jī)構(gòu)及所述盾相對(duì)所述主支架旋轉(zhuǎn)，并且所述搖桿機(jī)構(gòu)及所述盾以所述第一轉(zhuǎn)軸為支點(diǎn)擺動(dòng)，所述盾抵接所述球體的內(nèi)表面并磁性連接所述頭部，所述頭部與所述盾相對(duì)靜止。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)基座包括第一支架、第一主動(dòng)齒輪及第一從動(dòng)齒輪，所述第一主動(dòng)齒輪與所述第一從動(dòng)齒輪相互嚙合，所述第一主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)控制所述第一從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，所述第一支座固定于所述第一從動(dòng)齒輪背離所述主支架一側(cè)，并固定所述第一轉(zhuǎn)軸。

進(jìn)一步，所述第一支座包括固定座、位于所述固定座一側(cè)的一對(duì)固定架，所述第一支座通過(guò)所述固定座固定于所述第一從動(dòng)齒輪上，所述搖桿機(jī)構(gòu)的所述第一轉(zhuǎn)軸固定于一對(duì)所述固定架之間，從而使所述搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述第一支座，所述導(dǎo)向支架通過(guò)所述固定架固定于所述第一支座上。

進(jìn)一步，所述頭部驅(qū)動(dòng)組件還包括導(dǎo)向支架，所述導(dǎo)向支架固定連接所述第一支座，所述導(dǎo)向支架設(shè)有弧形導(dǎo)軌，并且所述弧形導(dǎo)軌的曲率圓心位于所述球體的球心，所述搖桿機(jī)構(gòu)上設(shè)有與所述弧形導(dǎo)軌配合的導(dǎo)向輪，所述導(dǎo)向支架用于限制盾與所述球體內(nèi)表面的間距。

進(jìn)一步，所述搖桿機(jī)構(gòu)包括夾緊件、直桿及導(dǎo)向輪固定架，所述夾緊件一端套設(shè)于所述第一轉(zhuǎn)軸并與所述第一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)固定，另一端固定所述直桿，所述導(dǎo)向輪固定架套設(shè)于所述直桿遠(yuǎn)離所述夾緊件的一端，所述導(dǎo)向輪固定架安裝所述導(dǎo)向輪，使所述導(dǎo)向輪與所述弧形導(dǎo)軌滾動(dòng)連接，所述直桿連接所述盾。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)向支架還包括第一導(dǎo)軌及與所述第一導(dǎo)軌滑動(dòng)連接的第一滑塊，所述第一滑塊與所述導(dǎo)向輪通過(guò)第一伸縮件連接，所述第一滑塊在所述第一導(dǎo)軌滑動(dòng)并通過(guò)所述第一伸縮件帶動(dòng)所述導(dǎo)向輪在所述弧形導(dǎo)軌滾動(dòng)。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)向支架還包括第二支架、第二主動(dòng)齒輪及齒條，所述第二主動(dòng)齒輪與所述第一滑塊通過(guò)所述第二支架連接，所述齒條與所述第二主動(dòng)齒輪嚙合，所述第二主動(dòng)齒輪在所述齒條上相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)所述第二支架帶動(dòng)所述第一滑塊在所述第一導(dǎo)軌滑動(dòng)。

進(jìn)一步，所述弧形導(dǎo)軌的弧度不大于π/4。

進(jìn)一步，所述頭部驅(qū)動(dòng)組件還包括第二伸縮件，所述第二伸縮件連接所述第一支座與所述直桿，用于輔助控制所述搖桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)。

本發(fā)明還提供一種球形機(jī)器人，所述球形機(jī)器人包括頭部、球體及以上任意一項(xiàng)所述的頭部驅(qū)動(dòng)組件，所述頭部包括基座、托盤支架、功能器件及傳動(dòng)齒輪組，所述基座磁性連接所述頭部驅(qū)動(dòng)組件，所述傳動(dòng)齒輪組安裝于所述基座上，所述托盤支架位于所述基座上并通過(guò)所述傳動(dòng)齒輪組與所述基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述功能器件固定于所述托盤支架上，所述功能器件用于識(shí)別工作環(huán)境，所述傳動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)所述托盤支架及所述功能器件相對(duì)所述基座轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果如下：旋轉(zhuǎn)基座控制安裝于旋轉(zhuǎn)基座上的搖桿機(jī)構(gòu)及盾相對(duì)主支架旋轉(zhuǎn)，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)及盾以第一轉(zhuǎn)軸為支點(diǎn)擺動(dòng)，盾磁性連接頭部并與頭部相對(duì)球體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，從而在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部可以在球體表面向任意方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頭部位置可以根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，提高了球形機(jī)器人的智能化，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)高，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的明顯變形方式。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的正視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的側(cè)視圖。

圖4和圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的自由度示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的第一支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8和圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件的盾的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13和圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的截面示意圖。

圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的托盤支架與上蓋的連接處截面圖。

圖17為本發(fā)明實(shí)施例提供的球形機(jī)器人的頭部的上蓋與基座的止口連接處截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)一并參閱圖1、圖10及圖11，本發(fā)明實(shí)施例提供的頭部驅(qū)動(dòng)組件10應(yīng)用于球形機(jī)器人，進(jìn)一步的，球形機(jī)器人包括頭部2和球體1，頭部2與球體1磁性連接，球體1內(nèi)承載行走驅(qū)動(dòng)組件、頭部驅(qū)動(dòng)組件10、電源等，行走驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)球體1旋轉(zhuǎn)，依靠球體1外表面與地面的摩擦力驅(qū)使球形機(jī)器人行走，頭部驅(qū)動(dòng)組件10磁性連接頭部2，用于控制頭部2吸附在球體1外表面運(yùn)動(dòng)。在球體1處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，頭部驅(qū)動(dòng)組件10控制頭部2移動(dòng)到球體1表面的任意位置，即頭部2可以以球體1表面為軌跡在XYZ方向移動(dòng)，同時(shí)，頭部驅(qū)動(dòng)組件10還可以驅(qū)動(dòng)頭部2在球體1表面自旋轉(zhuǎn)，從而改變頭部2內(nèi)置的功能器件的工作狀態(tài)，例如通過(guò)改變頭部2的位置改變頭部2內(nèi)置的攝像頭的拍攝角度等，提高了球形機(jī)器人的智能化。

請(qǐng)一并參閱圖2、圖3圖4及圖5，本實(shí)施例中，頭部驅(qū)動(dòng)組件10包括旋轉(zhuǎn)基座102、搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106，旋轉(zhuǎn)基座102安裝于球體1內(nèi)的主支架12上，具體的，主支架12為球體1內(nèi)部的主體承載結(jié)構(gòu)，用于承載頭部驅(qū)動(dòng)組件10、行走驅(qū)動(dòng)組件等功能機(jī)構(gòu)，行走驅(qū)動(dòng)組件接觸球體1的球殼內(nèi)壁，進(jìn)一步的，主支架12還設(shè)有位置低于球體1球心的配重，以保持球形機(jī)器人在進(jìn)行行走、越障等動(dòng)作時(shí)，球體1的球殼相對(duì)主支架12轉(zhuǎn)動(dòng)，而主支架12及連接在主支架12上的各功能機(jī)構(gòu)始終保持穩(wěn)定。旋轉(zhuǎn)基座102轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于主支架12上，可以相對(duì)主支架12主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而使連接于旋轉(zhuǎn)基座102上的機(jī)構(gòu)均能隨著旋轉(zhuǎn)基座102而相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)基座102上固定有第一轉(zhuǎn)軸100，搖桿機(jī)構(gòu)104通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸100連接旋轉(zhuǎn)基座102，搖桿機(jī)構(gòu)104一端連接第一轉(zhuǎn)軸100，另一端連接盾106，即連接在旋轉(zhuǎn)基座102上的第一轉(zhuǎn)軸100、搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106可以作為一個(gè)整體通過(guò)旋轉(zhuǎn)基座102相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于搖桿機(jī)構(gòu)104轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一轉(zhuǎn)軸100，搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106可以以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)相對(duì)主支架12擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，搖桿機(jī)構(gòu)104轉(zhuǎn)動(dòng)與第一轉(zhuǎn)軸100通過(guò)滾動(dòng)軸承連接。盾106抵接球體1的內(nèi)表面并磁性連接球形機(jī)器人的頭部2，盾106位于球體1內(nèi)，頭部2位于球體1外，頭部2與盾106相對(duì)靜止，盾106在球體1內(nèi)表面的運(yùn)動(dòng)與頭部2在球體1外表面的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)，即頭部2的位置與盾106的位置對(duì)應(yīng)并相對(duì)球體1同步運(yùn)動(dòng)。

結(jié)合圖6，將球體1劃分為相互垂直的經(jīng)線和緯線，頭部2以球體1表面為軌跡在XYZ方向的移動(dòng)位置可以用經(jīng)度和緯度來(lái)表示，搖桿機(jī)構(gòu)104帶動(dòng)頭部2以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)可以改變頭部2在球體1的緯度大小，旋轉(zhuǎn)基座102帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)104及頭部2相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)可以改變頭部2在球體1的經(jīng)度大小，故旋轉(zhuǎn)基座102與遙感機(jī)構(gòu)的配合可以使頭部2移動(dòng)到球體1的任意位置。本實(shí)施例中，當(dāng)球體1處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，為了使球體1內(nèi)部各功能結(jié)構(gòu)的重心保持在下半球以穩(wěn)定球形機(jī)器人的重心，頭部2保持在球體1上半球的表面移動(dòng)，即球體1遠(yuǎn)離底面的一側(cè)半球移動(dòng)。

旋轉(zhuǎn)基座102控制安裝于旋轉(zhuǎn)基座102上的搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)，盾106磁性連接頭部2并與頭部2相對(duì)球體1的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，從而在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部2可以在球體1表面向任意方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頭部2位置可以根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，提高了球形機(jī)器人的智能化，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)高，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)基座102包括第一支架1020、第一電機(jī)1022、第一主動(dòng)齒輪1024及第一從動(dòng)齒輪1026，第一主動(dòng)齒輪1024與第一從動(dòng)齒輪1026相互嚙合，第一電機(jī)1022控制第一主動(dòng)齒輪1024旋轉(zhuǎn)，從而控制第一從動(dòng)齒輪1026旋轉(zhuǎn)，第一支座1020固定于第一從動(dòng)齒輪1026背離主支架12一側(cè)，并連接導(dǎo)向支架108及搖桿機(jī)構(gòu)104。進(jìn)一步的，第一從動(dòng)齒輪1026的轉(zhuǎn)軸固定于主支架12，第一第三主動(dòng)齒輪通過(guò)第一電機(jī)1022驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)第一從動(dòng)齒輪1026相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)。第一支架1020通過(guò)螺釘固定連接第一支架1020，并帶動(dòng)第一支架1020相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)，第一支架1020作為搖桿機(jī)構(gòu)104及導(dǎo)向支架108的基座連接搖桿機(jī)構(gòu)104及導(dǎo)向支架108，帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)104及導(dǎo)向支架108相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)。第一電機(jī)1022驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)基座102相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)盾106及頭部2在球體1緯度的變化，提高了球形機(jī)器人的智能化。

進(jìn)一步的，結(jié)合圖7，第一支座1020包括固定座1021、位于固定座1021一側(cè)的一對(duì)固定架1023，第一支座1020通過(guò)固定座1021固定于第一從動(dòng)齒輪1026上，搖桿機(jī)構(gòu)104的第一轉(zhuǎn)軸100固定于一對(duì)固定架1023之間，從而使搖桿機(jī)構(gòu)104轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一支座1020，一種較佳的實(shí)施方式中，一對(duì)固定架1023對(duì)稱，并且搖桿機(jī)構(gòu)104的第一轉(zhuǎn)軸100以螺紋連接的方式連接在一對(duì)固定架1023之間。導(dǎo)向支架108通過(guò)固定架1023固定于第一支座1020上，具體的，一對(duì)固定架1023之一設(shè)有多個(gè)通孔，導(dǎo)向支架108通過(guò)螺栓連接固定導(dǎo)向支架108。

本實(shí)施例中，頭部2驅(qū)動(dòng)組件10還包括導(dǎo)向支架108，導(dǎo)向支架108固定連接第一支座1020，即導(dǎo)向支架108與旋轉(zhuǎn)基座102的第一從動(dòng)輪1026相對(duì)靜止。本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架108包括弧形導(dǎo)軌1080，搖桿機(jī)構(gòu)104上設(shè)有導(dǎo)向輪1040，導(dǎo)向輪1040在弧形導(dǎo)軌1080上滾動(dòng)，從而使搖桿機(jī)構(gòu)104及連接于搖桿機(jī)構(gòu)104上的盾106以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，弧形導(dǎo)軌1080的曲率圓心位于球體2的球心，以使導(dǎo)向輪1040貼合弧形導(dǎo)軌1080并帶動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106擺動(dòng)，即導(dǎo)向支架108用于限制搖桿機(jī)構(gòu)104的擺動(dòng)方向?；⌒螌?dǎo)軌1080的長(zhǎng)度決定了搖桿機(jī)構(gòu)104擺動(dòng)的范圍，即頭部2的運(yùn)動(dòng)范圍，本實(shí)施例中，弧形導(dǎo)軌1080的弧度不大于π/4，一種較佳的實(shí)施方式中，弧形導(dǎo)軌1080對(duì)應(yīng)的弧度為40度，頭部2可以在球體1表面40°范圍內(nèi)無(wú)死角擺動(dòng)，避免頭部2擺動(dòng)幅度過(guò)大而磁吸力不足以抵抗頭部2的重力導(dǎo)致頭部2脫離球體1滑落。

本實(shí)施例中，搖桿機(jī)構(gòu)104包括夾緊件1040、直桿1042及導(dǎo)向輪固定架1044，夾緊件1040包括轉(zhuǎn)動(dòng)端與夾緊端，轉(zhuǎn)動(dòng)端套設(shè)于第一轉(zhuǎn)軸100并與第一轉(zhuǎn)軸100旋轉(zhuǎn)固定，一種較佳的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)動(dòng)端與第一轉(zhuǎn)軸100通過(guò)軸承連接，以減小夾緊件1040與第一轉(zhuǎn)軸100相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，夾緊端夾緊固定直桿1042，以穩(wěn)定直桿1042以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)軸100位于球體1的球心位置的上方，其他實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)軸100也可以位于球體1的球心位置或其他位置。當(dāng)直桿1042擺動(dòng)時(shí)，通過(guò)固定長(zhǎng)度的直桿1042連接的盾106與球體1外殼的距離不變，即盾106與頭部2的距離不變，盾106與頭部2的磁性吸引力不變，避免頭部2在球體1表面移動(dòng)過(guò)程中的球體1對(duì)頭部2的磁吸力不足或不穩(wěn)定導(dǎo)致頭部2脫離球體1。導(dǎo)向輪固定架1044套設(shè)于直桿1042遠(yuǎn)離夾緊件1040的一端，導(dǎo)向輪固定架1044安裝導(dǎo)向輪1040，使導(dǎo)向輪1040與弧形導(dǎo)軌1080滾動(dòng)連接，直桿1042連接盾106。一種較佳的實(shí)施方式中，導(dǎo)向輪1040的滾動(dòng)邊緣為內(nèi)凹狀，用于嵌入導(dǎo)向支架108的弧形導(dǎo)軌1080，避免導(dǎo)向輪1040在弧形導(dǎo)軌1080上滾動(dòng)時(shí)導(dǎo)向輪1040在非滾動(dòng)方向上脫離弧形導(dǎo)軌1080。導(dǎo)向輪1040在弧形導(dǎo)軌1080滾動(dòng)從而帶動(dòng)直桿1042及盾106以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頭部2在球體1經(jīng)度的變化，提高了球形機(jī)器人的智能化。

本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架108還包括第一導(dǎo)軌1086及與第一導(dǎo)軌1086滑動(dòng)連接的第一滑塊1081，第一滑塊1081與導(dǎo)向輪1040通過(guò)第一伸縮件1100連接，第一滑塊1081在第一導(dǎo)軌1086滑動(dòng)并通過(guò)第一伸縮件1100帶動(dòng)導(dǎo)向輪1040在弧形導(dǎo)軌1080滾動(dòng)。一種較佳的實(shí)施方式中，第一伸縮件1100為彈簧，且工作狀態(tài)保持為拉伸狀態(tài)。本實(shí)施例中，第一滑塊1081的滑動(dòng)凹槽為燕尾槽，第一導(dǎo)軌1086為與第一滑塊1081配合的燕尾狀導(dǎo)軌，用于防止滑動(dòng)過(guò)程中第一滑塊1081與第一導(dǎo)軌1086相互分離。第一滑塊1081在第一導(dǎo)軌1086滑動(dòng)并通過(guò)第一伸縮件1100拉動(dòng)導(dǎo)向輪1040在弧形導(dǎo)軌1080滾動(dòng)，從而使直桿1042擺動(dòng)，同時(shí)，第一伸縮件1100也起到拉扯導(dǎo)向輪1040使導(dǎo)向輪1040始終貼合在弧形導(dǎo)軌1080的作用。

本實(shí)施例中，導(dǎo)向支架108還包括第二支架1082、第二電機(jī)1083、第二主動(dòng)齒輪1084及齒條1085，第二主動(dòng)齒輪1084與第一滑塊1081通過(guò)第二支架1082連接，齒條1085與第二主動(dòng)齒輪1084嚙合，第二電機(jī)1083驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)齒輪1084在齒條1085上相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)第二支架1082帶動(dòng)第一滑塊1081在第一導(dǎo)軌1086滑動(dòng)。具體的，齒條1085與第一導(dǎo)軌1086的方向一致，從而當(dāng)?shù)诙鲃?dòng)齒輪1084在齒條1085上移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)第一滑塊1081在第一導(dǎo)軌1086上向相同的方向滑動(dòng)。進(jìn)一步的，第二支架1082與搖桿機(jī)構(gòu)104通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接，以通過(guò)搖桿機(jī)構(gòu)104固定第二支架1082，同時(shí)在搖桿機(jī)構(gòu)104擺動(dòng)時(shí)，由于搖桿機(jī)構(gòu)104位置變化，第二支架1082仍然能夠與搖桿機(jī)構(gòu)104連接。

結(jié)合圖8和圖9，本實(shí)施例中，盾106包括盾盤1060、磁性裝置1062及套筒1064，套筒1064套設(shè)于直桿1042上并與導(dǎo)向輪固定架1044相互固定，從而使盾盤1060連接搖桿機(jī)構(gòu)104，磁性裝置1062均勻分布于盾盤1060背離套筒1064一側(cè)，用于磁性連接頭部2。具體的，盾106為鏤空的圓盤狀，圓盤狀利于均勻分布磁性裝置1062，以均勻吸附頭部2，防止頭部2脫離球體1，鏤空設(shè)計(jì)減小盾106的重量，從而減小頭部2驅(qū)動(dòng)組件10的負(fù)載，節(jié)省電量，提高球形機(jī)器人的續(xù)航能力。進(jìn)一步的，盾106還設(shè)有萬(wàn)向滾輪1068，以減小盾106與球體1內(nèi)表面的摩擦力。

本實(shí)施例中，搖桿機(jī)構(gòu)104還包括第一花鍵母1102，第一花鍵母1102套設(shè)于直桿1042上，并固定于導(dǎo)向輪固定架1044之間，用于防止導(dǎo)向輪固定架1044相對(duì)直桿1042旋轉(zhuǎn)。具體的，直桿1042的截面為與第一花鍵母1102間隙配合花鍵形狀。

本實(shí)施例中，頭部驅(qū)動(dòng)組件10還包括第二伸縮件1104，第二伸縮件1104連接第一支座1020與直桿1042，用于輔助控制搖桿機(jī)構(gòu)104擺動(dòng)。具體的，第二伸縮件1104一端固定第一支座1020，另一端通過(guò)固定支架固定在直桿1042上，搖桿機(jī)構(gòu)104還包括第二花鍵母1106，第二花鍵母1106套設(shè)于直桿1042上，并固定連接用于固定第二伸縮件1104的固定支架，以保持第二伸縮件1104的拉伸方向平行于直桿1042。一種較佳的實(shí)施方式中，第二伸縮件1104為彈簧，且工作狀態(tài)處于拉伸狀態(tài)，可起到輔助控制所述搖桿機(jī)構(gòu)104擺動(dòng)的作用，平衡電機(jī)扭力，降低能耗。

旋轉(zhuǎn)基座102控制安裝于旋轉(zhuǎn)基座102上的搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106相對(duì)主支架12旋轉(zhuǎn)，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)104及盾106以第一轉(zhuǎn)軸100為支點(diǎn)擺動(dòng)，盾106磁性連接頭部2并與頭部2相對(duì)球體1的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，從而在球形機(jī)器人的靜止?fàn)顟B(tài)下，頭部2可以在球體1表面向任意方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頭部2位置可以根據(jù)內(nèi)置的功能器件的工作要求變化，提高了球形機(jī)器人的智能化，人機(jī)交流功能的用戶體驗(yàn)高，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

請(qǐng)參閱圖10，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種球形機(jī)器人，球形機(jī)器人包括球體1和以上所述的頭部2，頭部2與球體1磁性連接，球體1內(nèi)承載行走驅(qū)動(dòng)組件、頭部驅(qū)動(dòng)組件10、電源等，行走驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)球體1旋轉(zhuǎn)，依靠球體1外表面與地面的摩擦力驅(qū)使球形機(jī)器人行走，頭部驅(qū)動(dòng)組件10磁性連接頭部2，用于控制頭部2吸附在球體1外表面運(yùn)動(dòng)。在球體1處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，頭部驅(qū)動(dòng)組件10控制頭部2移動(dòng)到球體1表面的任意位置，即頭部2可以以球體1表面為軌跡在XYZ方向移動(dòng)，同時(shí)，機(jī)器人頭部2內(nèi)的功能器件以頭部2的中心軸為軸線自主旋轉(zhuǎn)，從而改變頭部2內(nèi)置的功能器件的工作狀態(tài)，例如通過(guò)改變頭部2的位置改變頭部2內(nèi)置的攝像頭的拍攝角度等，提高了球形機(jī)器人的智能化。

請(qǐng)一并參閱圖12、圖13、圖14及圖15，機(jī)器人頭部2包括基座200、托盤支架202、功能器件204及傳動(dòng)齒輪組206?；?00磁性連接球體1，具體的，基座200上設(shè)有多個(gè)磁性裝置2002，磁性裝置2002均勻分布，并且基座200上的磁性裝置2002與頭部驅(qū)動(dòng)組件的盾144上的磁性裝置2002一一對(duì)應(yīng)，以使基座200與盾144均勻吸附，避免頭部2脫離球體1。一種較佳的實(shí)施方式中，磁性裝置2002使用永磁體或電磁體。進(jìn)一步的，基座200接觸球體1的一側(cè)還設(shè)置有多個(gè)均勻分布的萬(wàn)向滾輪2004，萬(wàn)向滾輪2004與球體1滾動(dòng)接觸，以降低頭部驅(qū)動(dòng)組件在驅(qū)動(dòng)頭部2在球體1表面運(yùn)動(dòng)時(shí)頭部2與球體1表面的摩擦力，降低能量損耗。

進(jìn)一步的，傳動(dòng)齒輪組206安裝于基座200上，傳動(dòng)齒輪組206包括相互嚙合的主動(dòng)輪2062與從動(dòng)輪2064，主動(dòng)輪2062與驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪2062轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部驅(qū)動(dòng)電機(jī)2060通過(guò)基座200支架安裝在基座200上，從動(dòng)輪2064也安裝在基座200支架上，頭部驅(qū)動(dòng)電機(jī)2060驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪2062旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)從動(dòng)輪2064及固定在從動(dòng)輪2064上的裝置旋轉(zhuǎn)。一種較佳的實(shí)施方式中，從動(dòng)輪2064的旋轉(zhuǎn)軸為基座200的中心線。托盤支架202固定于傳動(dòng)齒輪組206的從動(dòng)輪2064，并通過(guò)從動(dòng)輪2064與基座200轉(zhuǎn)動(dòng)連接，具體的，托盤支架202設(shè)有多個(gè)固定孔用于固定安裝功能器件204，為了保證托盤支架202具有足夠的強(qiáng)度承載各功能器件204，托盤支架202采用強(qiáng)度高的金屬材料制作，同時(shí)對(duì)托盤支架202做鏤空設(shè)計(jì)，以減小托盤支架202的重量，從而減小旋轉(zhuǎn)的負(fù)載。一種較佳的實(shí)施方式中，托盤支架202的中心軸與從動(dòng)輪2064的旋轉(zhuǎn)軸固定，以使托盤支架202與從動(dòng)輪2064的轉(zhuǎn)動(dòng)形式相同。功能器件204固定于托盤支架202上，傳動(dòng)齒輪組206的主動(dòng)輪2062轉(zhuǎn)動(dòng)連接基座200并驅(qū)動(dòng)托盤支架202及功能器件204相對(duì)基座200轉(zhuǎn)動(dòng)，磁性裝置2002、萬(wàn)向滾輪2004等器件連接基座200且相對(duì)球體1靜止，即僅使需要相對(duì)球體1轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的功能器件204旋轉(zhuǎn)，其他器件不旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人頭部2轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載小，電量消耗小，增強(qiáng)了球形機(jī)器人的續(xù)航能力，并且降低了頭部2的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲，轉(zhuǎn)動(dòng)效率較高，球形機(jī)器人智能化較高，用戶體驗(yàn)好，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

本實(shí)施例中，機(jī)器人頭部2還包括與基座200轉(zhuǎn)動(dòng)連接的上蓋208，上蓋208固定連接托盤支架202，上蓋208與基座200形成封閉的殼體并容納托盤支架202、功能器件204及傳動(dòng)齒輪組206，以保護(hù)頭部2內(nèi)的各機(jī)構(gòu)和器件，使球形機(jī)器人具有一定的防風(fēng)、防水、防塵能力，提高了球形機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力。進(jìn)一步的，上蓋208與托盤支架202固定連接，從而能夠與托盤支架202一起相對(duì)基座200旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，上蓋208上開(kāi)設(shè)有透明的視窗口，用于配合頭部2內(nèi)的功能器件204進(jìn)行人機(jī)交流，上蓋208與功能器件204一同相對(duì)基座200旋轉(zhuǎn)，即上蓋208與功能器件204始終保持相對(duì)靜止，上蓋208不影響功能器件204的正常工作。

請(qǐng)參閱圖16，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的托盤支架與上蓋的連接處截面圖，如圖所示，托盤支架202設(shè)有定位凹槽2022，上蓋208對(duì)應(yīng)定位凹槽2022設(shè)有定位凸起2082，定位凹槽2022與定位凸起2082配合以固定連接托盤支架202和上蓋208。進(jìn)一步的，定位凸起2082與定位凹槽2022過(guò)盈配合，用于降低托盤支架202帶動(dòng)上蓋208轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上蓋208的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)托盤支架202轉(zhuǎn)動(dòng)的延遲，提高上蓋208轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)速度。

本實(shí)施例中，定位凹槽2022的截面為矩形，以降低托盤支架202帶動(dòng)上蓋208轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上蓋208的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)托盤支架202轉(zhuǎn)動(dòng)的延遲。進(jìn)一步的，上蓋208為聚氨酯發(fā)泡材料，聚氨酯(Polyurethane，PU)重量輕，有利于減小頭部2整體的重量，并且塑料材料價(jià)格低廉，以加工成型，降低了生產(chǎn)成本。一種較佳的實(shí)施方式中，托盤支架202與上蓋208在定位凸起2082與定位凹槽2022處通過(guò)螺釘連接固定，定位凸起2082內(nèi)設(shè)有連接孔，并且連接孔內(nèi)設(shè)有熱熔螺母2024，熱熔螺母2024與塑料材料的上蓋208通過(guò)加熱后牢固的連接在一起，相比將連接孔制作成螺紋孔，熱熔螺母2024不易因?yàn)槎啻尾鹧b螺釘而傷害塑料材料的上蓋208。

本實(shí)施例中，上蓋208與基座200通過(guò)止口連接，止口設(shè)計(jì)可以緊密連接上蓋208與基座200，提高上蓋208與基座200形成的頭部2殼體的封閉效果，更好的防風(fēng)、防水、防塵，利于球形機(jī)器人應(yīng)用于不同的工作環(huán)境中，同時(shí)又不影響上蓋208與基座200的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)合圖17，圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的上蓋與基座的止口連接處截面示意圖，在止口連接處，凸止口2088與凹止口2008之間設(shè)有聚四氟乙烯層2000，聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)，一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料，具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時(shí)，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點(diǎn)，它的摩擦系數(shù)極低，可作潤(rùn)滑作用。本實(shí)施例中，聚四氟乙烯層2000用于減小止口連接處上蓋208與基座200之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力，使上蓋208與基座200能夠更靈活的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，機(jī)器人頭部2還包括供電器件和導(dǎo)電滑環(huán)210，供電器件固定于基座200內(nèi)，用于向頭部2內(nèi)的電機(jī)和功能器件204供電，導(dǎo)電滑環(huán)210位于從動(dòng)輪2064的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，并電連接供電器件與功能器件204，具體的，從動(dòng)輪2064的中心軸位置設(shè)有通孔，用于安裝導(dǎo)電滑環(huán)210，導(dǎo)電滑環(huán)210避免托盤支架202上的功能器件204相對(duì)基座200旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接供電器件與連接功能器件204的導(dǎo)線纏繞打結(jié)。

本實(shí)施例中，基座200使用聚氨酯發(fā)泡材料和塑料材料的組合，一種較佳的實(shí)施方式中，塑料材料采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)。具體的，基座200用于連接傳動(dòng)齒輪組206等器件的部分使用聚碳酸酯材料，其他部分使用聚氨酯發(fā)泡材料，既保證了連接的牢固性，又能減輕機(jī)器人頭部1重量。

本實(shí)施例中，功能器件204包括攝像頭、激光雷達(dá)等，用于探測(cè)工作環(huán)境、拍攝照片等功能，使球形機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)更多的人機(jī)交流功能及球形機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)功能。

基座200與托盤支架202轉(zhuǎn)動(dòng)連接，功能器件204固定于托盤支架202上并通過(guò)頭部2內(nèi)置的傳動(dòng)齒輪組206驅(qū)動(dòng)托盤支架202相對(duì)基座200旋轉(zhuǎn)，磁性裝置2002、萬(wàn)向滾輪2004等器件連接基座200且相對(duì)球體1靜止，即僅使需要相對(duì)球體1轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的功能器件204旋轉(zhuǎn)，其他器件不旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人頭部2轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載小，電量消耗小，增強(qiáng)了球形機(jī)器人的續(xù)航能力，并且降低了頭部2的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲，轉(zhuǎn)動(dòng)效率較高，球形機(jī)器人智能化較高，用戶體驗(yàn)好，滿足家庭機(jī)器人的使用要求。

以上所揭露的僅為本發(fā)明幾種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。