[发明专利]机器人头部机构及其控制方法、机器人

权利要求书

1.一种机器人头部机构，其特征在于，包括：U形支架、头皮壳体组件、第一舵机模块和第二舵机模块；

在所述U形支架的两个端部位置设有旋转部，所述头皮壳体组件固定在所述旋转部上，并所述第一舵机模块与所述旋转部连接，所述头皮壳体组件在所述第一舵机模块的驱动下随着所述旋转部进行上下翻转的运动；

所述第二舵机模块与所述U形支架的U形底端连接，所述U形支架在所述第二舵机模块的驱动下进行左右转动。

2.如权利要求1所述的机器人头部机构，其特征在于，在所述U形支架的U形底端上还设有连接通孔，所述第二舵机模块的输出轴与所述连接通孔通过插件固定连接。

3.如权利要求2所述的机器人头部机构，其特征在于，所述机器人头部机构还包括安装底座，所述安装底座包括底座本体和设有第一轴承孔的上安装部；所述上安装部固定于所述底座本体的上端面上，并沿着垂直于所述底座本体的顶面的方向凸出；在组装时，所述第二舵机模块固定于所述底座本体上，并穿过所述第一轴承孔与所述U形支架连接。

4.如权利要求3所述的机器人头部机构，其特征在于，所述安装底座还包括设有第二轴承孔的下安装部和辅助轴，所述下安装部固定于所述底座本体的下端面上，并沿着所述上安装部凸出的方向凸出，所述辅助轴设置于所述上安装部和下安装部之间，且所述辅助轴中设有通孔的一端套接于所述第一轴承孔的下方，设有圆柱凸起的一端插接在所述第二轴承孔内。

5.如权利要求4所述的机器人头部机构，其特征在于，所述第二舵机模块包括第二舵机、第二输出法兰和第二连接轴，所述第二连接轴的一端与所述连接通孔连接，另一端依次穿过所述上安装部的第一轴承孔和辅助轴的通孔，与所述第二输出法兰连接；所述第二舵机通过第二输出法兰将其输出的力矩驱动所述第二连接轴控制所述U形支架的左右转动。

6.如权利要求1-5任一项所述的机器人头部机构，其特征在于，所述旋转部包括基于所述U形支架的两端部的内侧凸起的凸耳和与所述凸耳配合的中空的圆柱外壳；在所述凸耳的底面上设有第一通孔，以及设于所述第一通孔边缘的第一围坝；

在所述圆柱外壳的底面上设置有第二通孔，以及设于所述第二通孔边缘的第二围坝，且所述第二围坝的外直径与所述第一通孔的直径相等；

在安装时，所述凸耳内嵌于所述圆柱外壳中，并且所述第二围坝从所述第一通孔穿过，并在所述第二围坝与所述第一围坝之间形成一个环形的凹槽。

7.如权利要求6所述的机器人头部机构，其特征在于，所述旋转部还包括第一轴承，所述第一轴承通过挡片将其固定于所述凹槽中，将所述第二围坝悬浮于所述第一通孔内。

8.如权利要求7所述的机器人头部机构，其特征在于，所述头皮壳体组件包括设有摄像头安装区域的前壳、后壳、覆盖于所述摄像头安装区域的透明罩，以及设于所述前壳和后壳表面的头皮层；通过所述前壳与所述后壳合拢安装，在所述前壳和后壳之间形成一个容纳腔，所述第一舵机模块安装于所述容纳腔中的所述后壳一侧上。

9.如权利要求8所述的机器人头部机构，其特征在于，所述第一舵机模块包括第一输出法兰、第一连接轴、基座，以及固定于所述基座上的第一舵机；

所述第一连接轴的一端与所述第一舵机的输出轴连接，另一端穿过所述第一通孔，并与固定于所述凸耳的底面上的所述第一输出法兰连接。

10.一种机器人，其特征在于，包括主控模块、摄像模块、躯干和如权利要求1-9任一项所述的机器人头部机构；

所述机器人头部机构固定安装于所述躯干上，并通过所述主控模块分别对所述第一舵机模块和第二舵机模块进行转动控制；所述摄像模设置于所述头皮壳体组件中前壳上的摄像头安装区域上。

11.一种机器人头部机构的控制方法，其特征在于，所述机器人头部机构至少包括头皮壳体组件、用于控制所述头皮壳体组件上下转动的第一舵机模块，以及控制所述头皮壳体组件左右转动的第二舵机模块，所述控制方法包括：

获取待拍摄区域位于机器人的方位信息，根据所述方位信息确定相对于摄像模块的拍摄视角；

根据所述拍摄视角，计算出X轴转动控制指令和Y轴转动控制指令；

将所述X轴转动控制指令发送至所述第一舵机模块上，控制所述摄像头模块的俯、仰角度；

将所述Y轴转动控制指令发送至所述第二舵机模块上，控制所述摄像头模块的左、右偏转角度。