身體結構及具有其的機器人的製作方法

2023-09-18 08:49:30

本實用新型涉及機器人領域，具體而言，涉及一種身體結構及具有其的機器人。

背景技術：

現有的平衡車機器人具有能夠載人的騎行模式，當使用者不需要騎行平衡車機器人時，平衡車機器人還能夠切換至機器人模式，從而對使用者進行智能服務，平衡車機器人在騎行模式和機器人模式之間切換的過程中，平衡車機器人的頭部結構會相對於軀體結構旋轉。

但是，現有的平衡車機器人處於騎行模式時無法有效地對頭部結構和軀體結構進行鎖止限位，從而使機器人存在一定的使用安全隱患，降低了機器人的使用可靠性。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於提供一種身體結構及具有其的機器人，以解決現有技術中的機器人的使用安全性和使用可靠性差的問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種身體結構，包括：軀體結構；頭部結構，頭部結構可樞轉地設置在軀體結構上，頭部結構至少具有在軀體結構上樞轉的第一位置和第二位置，第一位置與第二位置為不同位置；第一鎖止部，第一鎖止部設置在頭部結構上；第二鎖止部，第二鎖止部設置在軀體結構上，第一鎖止部與第二鎖止部具有將頭部結構限定在第一位置時的鎖緊狀態，以及第一鎖止部與第二鎖止部還具有使頭部結構在第一位置時相對於軀體結構可樞轉的打開狀態。

進一步地，頭部結構包括沿遠離軀體結構的方向順次連接的轉子、第一連接件、第二連接件和U型架，其中，第一鎖止部選擇性地設置在轉子或第一連接件上，第二鎖止部可樞轉地設置在軀體結構上。

進一步地，第一鎖止部上設置有卡槽，第二鎖止部上設置有與卡槽配合的卡塊；或第一鎖止部上設置有卡塊，第二鎖止部上設置有與卡塊配合的卡槽。

進一步地，第二鎖止部與軀體結構之間形成安裝間隙，身體結構還包括限位彈片，限位彈片設置在安裝間隙處。

進一步地，限位彈片呈幾字型。

進一步地，身體結構還包括彈性緩衝件，彈性緩衝件設置在第二連接件和第一連接件的連接處。

進一步地，彈性緩衝件的朝向第二連接件的表面呈凹凸結構狀，和/或彈性緩衝件的朝向第一連接件的表面呈凹凸結構狀。

進一步地，頭部結構還包括俯仰部，俯仰部可樞轉地設置在U型架上。

進一步地，軀體結構包括定子外殼，轉子可旋轉地設置在定子外殼內，定子外殼的至少一部分構成了電機的定子，轉子的至少一部分構成了電機的轉子。

進一步地，第二鎖止部設置在定子外殼上。

進一步地，軀體結構還包括支撐梁和支撐梁支座，支撐梁的第一端與定子外殼可拆卸地插接，支撐梁的第二端與支撐梁支座連接。

進一步地，身體結構還包括磁性元件和與磁性元件配合使用的霍爾元件，其中，磁性元件設置在第二鎖止部上，霍爾元件為兩個，兩個霍爾元件均設置在軀體結構的與第二鎖止部相對的位置處，當第二鎖止部處於鎖緊狀態時，第二鎖止部與一個霍爾元件對應，當第二鎖止部處於打開狀態時，第二鎖止部與另一個霍爾元件對應。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種機器人，包括身體結構和行走結構，身體結構可樞轉地設置在行走結構上，身體結構為上述的身體結構。

應用本實用新型的技術方案，通過在頭部結構上設置第一鎖止部，並在軀體結構上設置第二鎖止部，第一鎖止部與第二鎖止部具有將頭部結構限定在第一位置時的鎖緊狀態，以及具有使頭部結構在第一位置時相對於軀體結構可樞轉的打開狀態。這樣，通過第一鎖止部和第二鎖止部的配合作用，當機器人在騎行模式工作時，軀體結構與頭部結構被整體限位，避免了頭部結構相對於軀體結構發生旋轉，只有當將第一鎖止部與第二鎖止部切換至打開狀態後，機器人的頭部結構才能發生旋轉，因此保證了使用者騎行機器人時的安全性，提高了機器人自身的使用可靠性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本實用新型的一種可選實施例的機器人的局部結構示意圖；

圖2示出了圖1中的機器人的剖視示意圖；

圖3示出了圖1中的機器人的第一鎖止部和第二鎖止部處於鎖緊狀態時的狀態示意圖；

圖4示出了圖1中的機器人的第一鎖止部和第二鎖止部處於打開狀態時的狀態示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、軀體結構；11、安裝間隙；12、定子外殼；13、支撐梁；14、支撐梁支座；20、頭部結構；21、轉子；22、第一連接件；23、第二連接件；24、U型架；25、俯仰部；30、第一鎖止部；40、第二鎖止部；50、限位彈片；60、彈性緩衝件；70、磁性元件；80、霍爾元件。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如「前、後、上、下、左、右」、「橫向、豎向、垂直、水平」和「頂、底」等所指示的方位或位置關係通常是基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞並不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制；方位詞「內、外」是指相對於各部件本身的輪廓的內外。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為「在其他器件或構造上方」或「在其他器件或構造之上」的器件之後將被定位為「在其他器件或構造下方」或「在其他器件或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用「第一」、「第二」等詞語來限定零部件，僅僅是為了便於對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語並沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制。

為了解決現有技術中的機器人的使用安全性和使用可靠性差的問題，本實用新型提供了一種身體結構及具有其的機器人，其中，機器人包括身體結構和行走結構，身體結構可樞轉地設置在行走結構上，身體結構為下述的身體結構。

需要說明的是，本實用新型的機器人具有未站立使用者時，處於自控狀態或被控狀態的機器人模式，和機器人作為代步工具以使使用者站立在機器人的行走結構上的騎行模式，處於騎行模式的機器人作為平衡車使用。

如圖1至圖4所示，身體結構包括軀體結構10、頭部結構20、第一鎖止部30和第二鎖止部40，頭部結構20可樞轉地設置在軀體結構10上，頭部結構20至少具有在軀體結構10上樞轉的第一位置和第二位置，第一位置與第二位置為不同位置，第一鎖止部30設置在頭部結構20上，第二鎖止部40設置在軀體結構10上，第一鎖止部30與第二鎖止部40具有將頭部結構20限定在第一位置時的鎖緊狀態，以及第一鎖止部30與第二鎖止部40還具有使頭部結構20在第一位置時相對於軀體結構10可樞轉的打開狀態。

通過在頭部結構20上設置第一鎖止部30，並在軀體結構10上設置第二鎖止部40，第一鎖止部30與第二鎖止部40具有將頭部結構20限定在第一位置時的鎖緊狀態，以及第一鎖止部30與第二鎖止部40具有使頭部結構20相對於軀體結構10可樞轉的打開狀態。這樣，通過第一鎖止部30和第二鎖止部40的配合作用，當機器人在騎行模式工作時，軀體結構10與頭部結構20被整體限位，避免了頭部結構20相對於軀體結構10發生旋轉，只有當將第一鎖止部30與第二鎖止部40切換至打開狀態後，機器人的頭部結構20才能發生旋轉，因此保證了使用者騎行機器人時的安全性，提高了機器人自身的使用可靠性。

如圖1和圖2所示，頭部結構20包括沿遠離軀體結構10的方向順次連接的轉子21、第一連接件22和第二連接件23和U型架24，其中，第一鎖止部30選擇性地設置在轉子21或第一連接件22上，第二鎖止部40可樞轉地設置在軀體結構10上。這樣，設計人員可以根據使用者的使用習慣，將第一鎖止部30設置在轉子21或第一連接件22上，轉子21和第一連接件22之間止轉連接，因此，當第二鎖止部40與第一鎖止部30配合情況下，均能夠將頭部結構20鎖緊在第一位置，方便使用者對機器人進行騎行。

需要說明的是，轉子21與第一連接件22可拆卸地連接，且轉子21與第一連接件22周向止轉，第一連接件22和第二連接件23可拆卸地連接，且第一連接件22和第二連接件23周向止轉，第一連接件22呈筒狀，第二連接件23的一部分設置在呈筒狀的第一連接件22的安裝腔內，第二連接件23的另一部分由安裝腔向外伸出並與U型架24可拆卸地連接，當轉子21轉動時，轉子21會帶動第一連接件22、第二連接件23和U型架24一同轉動，從而使頭部結構20相對於軀體結構10轉動，以適應機器人在機器人模式與騎行模式之間的轉換。

可選地，第一鎖止部30上設置有卡槽，第二鎖止部40上設置有與卡槽配合的卡塊；或第一鎖止部30上設置有卡塊，第二鎖止部40上設置有與卡塊配合的卡槽。

在本實用新型圖3和圖4示出的可選實施例中，第一鎖止部30上設置有卡槽，第二鎖止部40上設置有與卡槽配合的卡塊，這樣，當使用者需要騎行機器人時，將機器人切換至騎行模式後，旋扭第二鎖止部40，使第二鎖止部40的卡塊卡入到第一鎖止部30的卡槽內，因此第二鎖止部40的卡塊的與卡槽配合的表面作為止擋第一鎖止部30的止擋端面，從而有效地限制了轉子21發生旋轉，保證了頭部結構20穩定地處於第一位置，進而使機器人處於騎行模式，方便使用者騎行，同時可靠地保證了使用者的安全，避免了使用者在騎行機器人的過程中，頭部結構20突然旋轉而碰撞使用者，造成使用者失去平衡而跌落機器人的危險狀況發生。

當然，在本實用新型的一個未圖示的可選實施例中，第一鎖止部30上設置有卡塊，第二鎖止部40上設置有與卡塊配合的卡槽，這種結構設置同樣能夠有效地限制了轉子21發生旋轉，保證頭部結構20穩定地處於第一位置，使機器人穩定地處於騎行模式。

需要說明的是，使用者能夠根據使用需要手動旋鈕第二鎖止部40相對於軀體結構10發生旋轉。

當然，在本實用新型的一個未圖示的可選實施例中，機器人還包括驅動系統，驅動系統與第二鎖止部40驅動連接，這樣便能夠實現對第二鎖止部40的旋轉進行自動控制，進一步提高了機器人的自動化程度，提高了機器人的使用便捷性。

如圖3和圖4所示，第二鎖止部40與軀體結構10之間形成安裝間隙11，身體結構還包括限位彈片50，限位彈片50設置在安裝間隙11處。限位彈片50能夠對第二鎖止部40提供彈性支撐力的作用，穩定地將第二鎖止部40限位在與第一鎖止部30接觸時的狀態，或將第二鎖止部40限位在與第一鎖止部30分離時的狀態，只有當第二鎖止部40受到的拉力大於預設拉力值時，第二鎖止部40才能壓迫限位彈片50發生形變而克服限位彈片50的彈性支撐力與第一鎖止部30分離，使第一鎖止部30和第二鎖止部40處於打開狀態；同樣地，只有當第二鎖止部40受到的推力大於預設推力值時，第二鎖止部40才能壓迫限位彈片50發生形變而克服限位彈片50的彈性支撐力由與第一鎖止部30的分離狀態運動到與第一鎖止部30接觸狀態以使第一鎖止部30和第二鎖止部40處於鎖緊狀態。

可選地，限位彈片50呈幾字型。這樣，呈幾字型的限位彈片50的凸起部作為限位彈片50的形變段，為第二鎖止部40提供了彈性支撐力，且當第二鎖止部40位於凸起部的一側時，第二鎖止部40與第一鎖止部30接觸，當第二鎖止部40位於凸起部的另一側時，第二鎖止部40與第一鎖止部30分離。

如圖2所示，身體結構還包括彈性緩衝件60，彈性緩衝件60設置在第二連接件23和第一連接件22的連接處。由於第二連接件23和第一連接件22的連接處設置有彈性緩衝件60，當頭部結構在受到外部載荷的情況下會帶動第二連接件23與第一連接件22發生碰撞，彈性緩衝件60起到了使第二連接件23和第一連接件22柔性連接的作用，能夠有效地吸收第二連接件23和第一連接件22之間的衝擊能量，彈性緩衝件60的變形能夠增長第二連接件23和第一連接件22之間的磕碰接觸時間，減小了第二連接件23和第一連接件22的接觸衝量，避免了第二連接件23和第一連接件22發生磕碰損壞，也避免了機器人長時間使用後，第二連接件23和第一連接件22之間因摩擦碰撞而導致頭部結構和軀體結構之間發生連接鬆動的現象發生。

可選地，彈性緩衝件60為橡膠、矽膠、泡沫或海綿體中的一種。

優選地，彈性緩衝件60為經過硫化的橡膠。

如圖2所示，彈性緩衝件60的朝向第二連接件23的表面呈凹凸結構狀，和/或彈性緩衝件60的朝向第一連接件22的表面呈凹凸結構狀。

由於彈性緩衝件60的朝向第二連接件23的表面呈凹凸結構狀，這樣進一步增加了彈性緩衝件60與第二連接件23的接觸表面積，提高了對第二連接件23的運動的緩衝效果。

同樣地，由於彈性緩衝件60的朝向第一連接件22的表面呈凹凸結構狀，能夠進一步增加彈性緩衝件60與第一連接件22之間的接觸表面積，提高了對第二連接件23和第一連接件22之間運動的緩衝作用。

如圖1和圖2所示，頭部結構20還包括俯仰部25，俯仰部25可樞轉地設置在U型架24上。具體地，俯仰部25通過俯仰轉軸與U型架24連接。可選地，俯仰部25設置有攝像裝置，通過俯仰部25相對於U型架24的旋轉俯仰，便能夠使攝像裝置獲取空間內更大範圍內的圖像信息。

如圖3和圖4所示，軀體結構10包括定子外殼12，轉子21可旋轉地設置在定子外殼12內，定子外殼12的至少一部分構成了電機的定子，轉子21的至少一部分構成了電機的轉子。這樣不僅保證了頭部結構20相對於軀體結構10進行旋轉運動的可靠性，而且合理地對電機結構進行了改進，避免設置過多的連接結構而佔用更大的空間，從而實現了機器人的結構緊湊性。

如圖3和圖4所述，第二鎖止部40設置在定子外殼12上。這樣，提高了第二鎖止部40與軀體結構10之間的連接穩定性。需要說明的是，第二鎖止部40包括連接杆和連接銷釘，連接杆的一端具有第一裝配孔，定子外殼12上設置有與第一裝配孔配合的第二裝配孔，連接銷釘穿設在第一裝配孔和第二裝配孔處以實現連接杆與定子外殼12的轉動連接。

如圖1和圖2所示，軀體結構10還包括支撐梁13和支撐梁支座14，支撐梁13的第一端與定子外殼12可拆卸地插接，支撐梁13的第二端與支撐梁支座14連接。支撐梁支座14起到了對支撐梁13的支撐作用和對支撐梁13的結構加強作用，而且支撐梁支座14與支撐梁13可拆卸地連接，便於對支撐梁支座14或支撐梁13進行維修或更換，降低了機器人的維修成本，提高了機器人的市場競爭力。

需要說明的是，如圖3和圖4所示，身體結構還包括磁性元件70和與磁性元件70配合使用的霍爾元件80，磁性元件70設置在第二鎖止部40上，霍爾元件80為兩個，兩個霍爾元件80均設置在定子外殼12的與第二鎖止部40相對的位置處，且當第二鎖止部40處於鎖緊狀態時，第二鎖止部40與一個霍爾元件80對應，當第二鎖止部40處於打開狀態時，第二鎖止部40與另一個霍爾元件80對應；其中兩個霍爾元件80均與機器人的主控板電連接。這樣，霍爾元件80能夠感知第二鎖止部40的位置，從而實現機器人對第二鎖止部40的位置進行自動檢測。

需要說明的是，如圖1和圖2所示，軀體結構10通過支撐梁支座14與行走結構可樞轉的連接，當機器人處於騎行模式時，軀體結構10能夠作為腿控杆使用，具體地，使用者站立在行走結構上，使用者通過控制腿部施加給軀體結構10的大小而控制機器人實現轉向功能，此時的機器人作為具有代步功能的平衡車使用。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本申請的實施方式能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。