機器人走線結構及機器人的製作方法

2023-04-26 21:39:16 1

本發明屬於機器人技術領域，具體涉及一種機器人走線結構及機器人。

背景技術：

機器人通過控制設置在各關節處的舵機進行各種動作，需採用電連接線連接舵機、電路板及電源等，現有的機器人內部的電連接線，多是直接連接在元器件外，無專門的過線通道，信號線散亂。機器人動作時，很容易產生卷繞，該種情況尤其出現在機器人的腰部結構和頭部結構位置，由於腰部結構和頭部結構通常具有大幅度的旋轉設置，且腰部結構和頭部結構同時也是主要電連接線的過線位置，腰部和頭部的轉動容易與電連接線之間發生幹涉，造成線路拉扯，故現有機器人在設置電連接線時基本都在轉動位置保留有較大的餘量，以避免線路拉扯，然而多出的電連接線容易在轉動過程中發生纏繞，從而影響機器人正常工作。

技術實現要素：

針對現有機器人結構中無專門走線結構，電連接線在機器人發生轉動時發生線路幹涉的問題，本發明提供一種機器人走線結構及機器人。

本發明解決上述技術問題所採用的技術方案如下：

提供一種機器人走線結構，用於連接線纜的走線，包括頭部結構、腰部結構和底座；

所述腰部結構包括旋轉柱、旋轉組件和固定組件，所述旋轉組件和固定組件轉動連接，所述旋轉柱位於所述旋轉組件和固定組件的旋轉軸線上，所述旋轉柱內部中空形成有過線通孔，所述旋轉組件與所述頭部結構連接，且所述旋轉組件上形成與所述過線通孔連通的過線通道；

所述固定組件與所述底座連接，所述底座上設置有主電路板，所述主電路板位於所述過線通孔的下方；

所述連接線纜一端連接所述主電路板，另一端依次穿過所述過線通孔和過線通道並延伸至所述頭部結構中。

進一步的，所述旋轉組件包括支撐件和轉動盤，所述轉動盤上開有第一過線孔，所述旋轉柱的頂部固定連接在所述轉動盤上，且所述過線通孔與所述第一過線孔連通，所述支撐件包括連接盤和支撐板，所述連接盤連接於所述轉動盤頂部，所述支撐板連接於所述連接盤頂部。

進一步的，所述轉動盤的頂部開有第一過線槽，所述第一過線槽的一端與所述過線通孔連通，所述第一過線槽的另一端延伸至所述轉動盤的側壁；

所述支撐板的一側面向內凹陷形成有第二過線槽；

所述支撐板的另一側面向外凸出形成有連接部，所述連接部為內部中空形成第三過線槽，所述第二過線槽的兩端分別連通所述第一過線槽和第三過線槽，以形成所述過線通道。

進一步的，所述支撐板上設置連接部的側面覆蓋有第一裝飾板，所述支撐板上設置第二過線槽的側面覆蓋有第二裝飾板。

進一步的，所述連接線纜包括第一線纜段、第二線纜段以及相互可拆卸電連接的第一接線端和第二接線端，所述第二線纜段一端電連接所述第一接線端，所述第二線纜段的另一端延伸至所述頭部結構內，所述第一線纜段一端連接所述主電路板，所述第一線纜段的另一端依次穿過所述過線通孔和過線通道與所述第二接線端連接，所述第一接線端和第二接線端位於所述第三過線槽中。

進一步的，所述頭部結構包括固定架和頭部殼體，所述固定架具有一用於連接所述連接部的安裝部，所述頭部殼體上設置有供所述連接部插入以連接所述安裝部的開口；所述安裝部上連接有用於遮擋所述開口的遮擋件，所述頭部殼體可相對所述固定架轉動，所述固定架上設置有用於控制舵機運動的第一電路板，所述第二線纜段)延伸至所述頭部結構的另一端連接至所述第一電路板。

進一步的，所述頭部殼體上設置有顯示屏、攝像頭以及用於控制所述顯示屏和所述攝像頭的第二電路板，所述第二線纜段延伸至所述頭部結構的另一端連接所述第二電路板。

進一步的，所述旋轉組件還包括有發光組件，所述發光組件包括燈罩、燈板、電接線和底殼，所述燈板位於所述底殼和所述燈罩之間，所述底殼上開有第二過線孔，所述連接盤上開有第三過線孔，所述底殼設置於所述連接盤的頂部，所述第一過線孔、第二過線孔和第三過線孔同軸設置，所述電接線的一端連接所述燈板，所述電接線的另一端穿過所述第二過線孔、第三過線孔和第一過線孔並與所述主電路板連接。

進一步的，所述固定組件包括安裝盤和輔助支撐架，所述安裝盤連接於所述輔助支撐架頂部，所述安裝盤上開有第一連接孔，所述輔助支撐架上開有第二連接孔，所述旋轉柱包括柱體、第一軸承和第二軸承，所述柱體的頂部與所述旋轉組件固定連接，所述第一軸承的內圈與所述柱體過盈配合，所述第一軸承的外圈與所述第一連接孔過盈配合，所述第二軸承的內圈與所述柱體過盈配合，所述第二軸承的外圈與所述第二連接孔過盈配合。

進一步的，所述腰部結構還包括有用於驅動所述旋轉組件和固定組件相對轉動的驅動組件，所述驅動組件設置於所述安裝盤和所述輔助支撐架之間，所述驅動組件包括主動輪和用於驅動所述主動輪轉動的驅動裝置，所述旋轉柱上設置有外齒輪段，所述外齒輪段與所述主動輪嚙合。

提供一種機器人，包括如上所述的機器人走線結構。

根據本發明提供的機器人走線結構，由頭部結構延伸出的連接線纜穿過旋轉組件上形成的過線通道，然後穿過所述旋轉柱的過線通孔後與所述底座上的主電路板連接，由於所述旋轉柱位於所述旋轉組件和固定組件的旋轉軸線上，所述主電路板位於所述旋轉柱的過線通孔底部，當所述旋轉組件和固定組件發生相對轉動時，所述連接線纜僅會在周向上發生一定角度的扭轉，從而大大縮小線纜設計時需要保留的餘量，可有效避免所述連接線纜在轉動過程中發生纏繞和拉扯的問題。

附圖說明

圖1是本發明一實施例提供的機器人的部分拆解圖；

圖2是本發明一實施例提供的機器人的剖視圖；

圖3是圖2中a處的放大示意圖；

圖4是本發明一實施例提供的機器人的爆炸示意圖；

圖5是本發明一實施例提供的機器人其旋轉組件和固定組件的爆炸示意圖；

圖6是本發明一實施例提供的機器人其旋轉柱；

圖7是本發明一實施例提供的機器人背部拆解示意圖；

圖8是本發明一實施例提供的機器人其頭部結構內部結構示意圖；

圖9是本發明一實施例提供的機器人其面板的爆炸示意圖。

說明書附圖中的附圖標記如下：

1、頭部結構；11、遮擋件；12、固定架；121、第一固定軸；122、第二固定軸；13、第一電路板；14、頭部殼體；141、拆卸口；142、面板；1421、面殼；1422、支撐殼；1423、顯示屏；1424、散熱通孔；1425、第二電路板；15、第一法蘭盤；2、腰部結構；21、旋轉組件；211、燈罩；212、燈板；213、底殼；2131、第二過線孔；214、支撐件；2141、連接盤；2142、支撐板；2143、連接部；2144、第二裝飾板；2145、第三過線孔；2146、第二過線槽；2147、第三過線槽；2148、第一裝飾板；215、金屬盤；2151、第四過線孔；216、轉動盤；2161、第一過線孔；2162、圓槽；2163、第一過線槽；22、固定組件；221、安裝盤；2211、第一連接孔；2212、位置傳感器；222、輔助支撐架；2221、第二連接孔；223、驅動組件；2231、主動輪；2232、驅動裝置；23、旋轉柱；231、過線通孔；232、第一軸承；233、外齒輪段；234、第二軸承；235、柱體；2351、外切面；2352、第二螺釘孔；3、底座；31、主電路板；4、支撐柱；5、機殼；6、連接線纜；61、第一線纜段；62、第二線纜段。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「周向」、「上」、「下」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

參見圖1～圖5所示，本實施例公開了一種機器人走線結構，用於連接線纜6的走線，包括頭部結構1、腰部結構2和底座3。

所述腰部結構2包括旋轉柱23、旋轉組件21和固定組件22，所述旋轉組件21和固定組件22轉動連接，所述旋轉柱23位於所述旋轉組件21和固定組件22的旋轉軸線上，即所述旋轉組件21和固定組件22能夠以所述旋轉柱23為旋轉軸線轉動，所述旋轉柱23內部中空形成有過線通孔231，所述旋轉組件21與所述頭部結構1連接，可通過所述旋轉組件21的轉動帶動所述頭部結構1的轉動，所述旋轉組件21上形成有與所述過線通孔231連通的過線通道。

所述主電路板31包括用於為所述機器人上舵機、光源設備、攝像設備、聲源設備等元器件進行電源供應的電源電路板，以及用於與元器件及其相應電路板之間的信號傳輸的主控板，實現整機控制。

所述固定組件22與所述底座3連接，所述底座3上設置有主電路板31，所述主電路板31位於所述過線通孔231的下方。

所述連接線纜6一端連接所述主電路板31，另一端依次穿過所述過線通孔231和過線通道並延伸至所述頭部結構1，用於連接頭部結構1中的元器件。

由頭部結構1延伸出的連接線纜6穿過旋轉組件21上形成的過線通道，然後穿過所述旋轉柱23的過線通孔231後與所述底座3上的主電路板31連接，由於所述旋轉柱23位於所述旋轉組件21和固定組件22的旋轉軸線上，所述主電路板31位於所述旋轉柱23的過線通孔231底部，當所述旋轉組件21和固定組件22發生相對轉動時，所述連接線纜6僅會在周向上發生一定角度的扭轉，從而大大縮小線纜設計時需要保留的餘量，可有效避免所述連接線纜6在轉動過程中發生纏繞和拉扯的問題。優選所述主電路板31位於所述過線通孔231的正下方，即所述主電路板31與所述過線通孔231位於同一豎直線上，以減小所述連接線纜6在轉動過程中產生的扭轉力和需要保留的餘量。

需要說明的是，所述連接線纜6為電源連接線和信號連接線的統稱，所述信號連接線可以是視頻信號連接線，也可以是音頻信號連接線，或是網絡信號連接線等，所述連接線纜6的數量為至少一根。

參見圖4和圖5所示，在本實施例中，所述旋轉組件21包括支撐件214和轉動盤216，所述轉動盤216上開有第一過線孔2161，所述旋轉柱23的頂部固定連接在所述轉動盤216上，且所述過線通孔231與所述第一過線孔2161連通，具體的，所述轉動盤216的頂部設置有一圓槽2162，所述圓槽2162中設置有金屬盤215，所述金屬盤215上開有第四過線孔2151，所述第四過線孔2151的外緣設置有第一螺釘孔，所述第四過線孔2151與所述第一過線孔2161的圓心位於同一豎直軸線上，所述旋轉柱23的頂部平面設置有第二螺釘孔2352，所述旋轉柱23的頂部側壁設置有一外切面2351，所述第一過線孔2161的內側壁上設置有與所述外切面相適配的內切面(未圖示)，所述旋轉柱23的頂部穿過所述第一過線孔2161，所述外切面2351和所述內切面的配合避免轉動盤216和旋轉柱23發生相對轉動，同時設置螺釘依次穿過所述第一螺釘孔和第二螺釘孔將所述金屬盤215固定於所述旋轉柱23頂面上，將所述轉動盤216固定壓合於所述金屬盤215和旋轉柱23之間。

所述支撐件214包括連接盤2141和支撐板2142，所述連接盤2141連接於所述轉動盤216頂部，且所述連接盤2141覆蓋所述轉動盤216的頂部表面，所述支撐板2142連接於所述連接盤2141頂部邊緣位置，所述支撐板2142為弧形板，需要說明的是，所述支撐板2142也可以是其他形狀，如平面板等。

所述轉動盤216的頂部開有第一過線槽2163，所述第一過線槽2163的一端延伸至所述圓槽2162並與所述過線通孔231連通，另一端延伸至所述轉動盤216的側壁，所述連接盤2141封閉所述第一過線槽2163的頂部開口。

參見圖4和圖7所示，所述支撐板2142的一側面向內凹陷形成有第二過線槽2146，所述支撐板2142的另一側面向外凸出形成有連接部2143；所述連接部2143為內部中空形成第三過線槽2147，所述第二過線槽2146的兩端分別連通所述第一過線槽2163和第三過線槽2147，以形成所述過線通道。

所述旋轉組件21在多個構件上進行開槽設置，通過第一過線槽2163、第二過線槽2146和第三過線槽2147以組成供所述連接線纜6穿過的過線通道，能夠對連接線纜6進行引導固定，防止連接線纜6的散亂排布，避免因為機器人轉動而出現纏繞拉斷的情況，另一方面，通過開槽的形式設置通道，有利於連接線纜6的拆卸和安裝。需要說明的是，以上過線通道的設置僅是本實施例的優選實施方式，在其他實施例中，本領域技術人員也可根據機器人結構不同設計其他結構的過線通道。

所述支撐板2142上設置連接部2143的側面覆蓋有第一裝飾板2148，所述支撐板2142上設置第二過線槽2146的側面覆蓋有第二裝飾板2144，通過所述第二裝飾板2144將所述第二過線槽2146的外部開口封閉，使得所述第二過線槽2146形成通道結構。

參見圖3和圖4所示，所述連接線纜6包括第一線纜段61、第二線纜段62以及相互可拆卸電連接的第一接線端(未圖示)和第二接線端(未圖示)，所述第二線纜段62一端電連接所述第一接線端，所述第二線纜段62的另一端延伸至所述頭部結構1中，所述第一線纜段61一端連接所述主電路板31，所述第一線纜段61的另一端依次穿過所述過線通孔231和過線通道與所述第二接線端連接，所述第一接線端和第二接線端位於所述第三過線槽中。

所述第一接線端和第二接線端可設置為公母連接座的形式，也可以設置為相互牴觸的接線端子的形式進行電連接。

通過所述第一接線端和第二接線端將所述連接線纜6分隔為相互電連接的第一線纜段61和第二線纜段62，其中第一線纜段61位於所述腰部結構2和底座3中，所述第二線纜段62位於所述頭部結構1中，形成多段對接的連接方式，在需要拆卸機器人的時候，可以分部拆解，比如可單獨拆卸機器人的頭部結構1，不存在連接線纜6影響拆卸的問題，方便維護。

參見圖8所示，所述頭部結構1包括固定架12和頭部殼體14，所述固定架12位於所述頭部殼體14內部且所述固定架12具有一用於連接所述連接部2143的安裝部123，所述頭部殼體14上設置有供所述連接部2143插入以連接所述安裝部123的開口；所述安裝部123上連接有用於遮擋所述開口的遮擋件11，所述頭部殼體14可相對所述固定架12轉動，具體的，所述固定架12在同一水平軸線上設置有第一固定軸121和第二固定軸122，所述頭部殼體14在同一水平軸線上設置有第一法蘭盤15和第二法蘭盤，所述第一固定軸121與所述第一法蘭盤15轉動連接，所述第二固定軸122與所述第二法蘭盤轉動連接，實現頭部殼體14的上下轉動。

在本實施例中，所述固定架12上設置有多個舵機，分別用於控制所述頭部殼體14轉動以及外部機械手臂的運動，固定架12上設置有用於控制舵機運動的第一電路板13，所述連接線纜6的數量為多根，即所述第一線纜段61和第二線纜段62的數量均為多根，至少一根所述第二線纜段62延伸至所述頭部結構1的另一端延伸至所述固定架12中並連接至所述第一電路板13。

所述固定架12相對於所述旋轉組件21的位置固定，將所述連接線纜6從所述固定架12引入所述頭部結構1中，能夠有效避免在頭部殼體14的轉動過程中對連接線纜6的幹涉。

參見圖8和圖9所示，所述頭部殼體14上開有一拆卸口141，所述拆卸口141上覆蓋安裝有面板142，所述面板142包括面殼1421和支撐殼1422，所述面殼1421連接在所述支撐殼1422背離所述拆卸口141的一面上，所述面殼1421上設置有顯示屏1423，所述支撐殼1422上與所述顯示屏1423貼合的位置開有散熱通孔1424，通過所述散熱通孔1424對所述顯示屏1423進行散熱，所述支撐殼1422上設置有攝像頭以及用於控制所述顯示屏1423和所述攝像頭的第二電路板1425，至少一根所述第二線纜段62延伸至所述頭部結構1的另一端連接所述第二電路板1425。

參見圖4和圖5所示，所述旋轉組件21還包括有發光組件，所述發光組件包括燈罩211、燈板212、電接線和底殼213，所述燈板212位於所述底殼213和所述燈罩211之間，所述燈罩211底部設有卡扣，所述燈罩211旋扣在底殼213上，這種連接方式無須使用螺絲，拆裝方便。

所述燈板212為pcb板，所述燈板212上設置有多種顏色的led燈珠，可在控制信號作用下發出不同顏色的光，或者發出不同強度的光，實現呼吸燈的效果。所述底殼213上開有第二過線孔2131，所述連接盤2141上開有第三過線孔2145，所述底殼213設置於所述連接盤2141的頂部，所述第一過線孔2161、第二過線孔2131和第三過線孔2145同軸設置，即所述第一過線孔2161、第二過線孔2131和第三過線孔2145之間相互連通，所述電接線的一端連接所述燈板212，所述電接線的另一端穿過所述第二過線孔2131、第三過線孔2145和第一過線孔2161並與所述主電路板31連接。

參見圖4、圖5和圖6所示，所述固定組件22包括安裝盤221和輔助支撐架222，所述安裝盤221連接於所述輔助支撐架222頂部，所述輔助支撐架222通過設置有多根支撐柱4連接所述底座3，所述輔助支撐架222的外緣與所述底座3的外緣之間圍繞有機殼5，以形成內部的腔體。所述安裝盤221上開有第一連接孔2211，所述輔助支撐架222上開有第二連接孔2221，所述旋轉柱23包括柱體235、第一軸承232和第二軸承234，所述過線通孔231位於所述柱體中心，所述柱體235的頂部與所述旋轉組件21固定連接，所述第一軸承232的內圈與所述柱體235過盈配合，所述第一軸承232的外圈與所述第一連接孔2211過盈配合，所述第二軸承234的內圈與所述柱體235過盈配合，所述第二軸承234的外圈與所述第二連接孔2221過盈配合，以使所述旋轉軸能夠相對於所述固定組件22轉動。

所述安裝盤221上連接有用於檢測所述旋轉組件21和固定組件22位置的位置傳感器2212，所述轉動盤216的底部設置有金屬塊(未圖示)，位置傳感器2212在金屬塊隨轉動盤轉動至與位置傳感器2212的位置對應時感應到金屬塊。這樣，該腰部旋轉結構通過始位標記組件的設置，便於知曉轉動盤216是否回歸到初始位置。

所述腰部結構2還包括有用於驅動所述旋轉組件21和固定組件22相對轉動的驅動組件223，所述驅動組件223設置於所述安裝盤221和所述輔助支撐架222之間，所述驅動組件223包括主動輪2231和用於驅動所述主動輪2231轉動的驅動組件2232，所述驅動組件2232為舵機，所述旋轉柱23上設置有外齒輪段233，所述外齒輪段233位於所述第一軸承232和第二軸承234之間，所述外齒輪段233與所述主動輪2231嚙合，通過所述驅動組件2232驅動所述主動輪2231進行轉動，所述主動輪2231帶動所述旋轉柱23進行轉動，進而由所述旋轉柱23帶動所述旋轉組件21轉動。

本發明的另一實施例還提供了一種機器人，所述機器人包括如上所述的機器人走線結構，且所起作用相同，在此不再贅述，採用上述機器人走線結構，能夠減少機器人轉動過程中對連接線纜的纏繞和拉扯。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。