具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的结构分而非全结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内结构的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

随着计算机技术、微电子技术、网络技术的发展，机器人技术也得到了飞速发展。目前，机器人不仅应用于工业领域，也应用于与人们生活联系紧密的领域，如服务机器人、教育机器人、娱乐机器人等，且这些机器人的发明、生产和应用也给人类的生活带来了便利和乐趣。

本实施例提供一种应用于人机交流的机器人，参见图1，该机器人包括躯干500和头部600，头部600设置在躯干500上，通过躯干500带动头部600运动，从而实现机器人整体移动。具体而言，躯干500包括躯干本体510和足部520，足部520与躯干本体510铰接，当机器人需要走动时，可以通过足部520与躯干本体510的铰接运动，带动机器人整体移动，使机器人的运动方式更加接近于生物，达到较好的仿生效果，从而有助于提高用户体验的满意度。作为一种优选方案，足部520可以设置为四个，从而使机器人的外观类似于动物。在其他实施例中，足部520也可以设计为两个、三个、五个或六个等任意数量，这里不做限制。

进一步地，头部600可以为静态功能组件，从而使机器人能够实现人机交互的基本功能。头部600也可以包含一个或多个自由度，使头部600具有更丰富的人机交互模块，有利于提高用户体验的满意度。示例性地，头部600可以包括Roll(横滚)、Pitch(俯仰)、Yaw(偏航)三个自由度的组合，使头部600能够做出点头、摇头以及头部摆动等动作，现有技术有多种方式可以实现上述运动，本申请不再赘述。但目前常用的机器人的头部600在机器人运动过程中容易发生摇晃、振动等不稳定情况，且不利于满足不同用户的个性化需求。

为了解决上述问题，参见图1，本实施对机器人的结构进行了改进，通过在躯干500和头部600之间设置头部运动机构，使头部600在能够做出一个或者多个自由度的运动的基础上，还能做出升降运动，从而避免机器人在运动过程中容易发生摇晃、振动等不稳定情况，机器人的头部600能够做上升下降的动作，达到更好的防生效果，且有利于满足不同用户的个性化需求。

现有技术能够机器人头部做伸缩运动的头部运动机构包括机械手以及移动滑台，机械手用于连接头部和躯干，移动滑台能够驱动头部做沿竖直方向伸缩的运动。该头部运动机构需要在躯干上开设凹槽容纳机械手、移动滑台以及收缩后的头部，当机器人较高速度运动过程中，可以通过移动滑台驱动头部做收缩运动，收缩至躯干的凹槽内，从而避免机器人运动过程中发生摇晃、振动的问题。但该结构设计导致机器人具有体积大、结构复杂等问题。

为了解决上述现有技术的问题，本实施对头部运动机构的结构进行了改进。现结合图2对头部运动机构的细节结构进行说明。

如图2所示，图2是本发明实施例一提供的头部运动机构的机构简图。该头部运动机构包括固定座100、连杆组件200以及驱动件300。其中，固定座100设置在躯干500上，连杆组件200分别与固定座100和头部600连接，使连杆组件200的位置类似于动物的颈部位置，从外观上能够使机器人达到仿生的效果。可选地，头部600与连杆组件200也可以通过焊接方式固定连接，从而避免在机器人的头部600长期进行摇头或点头等动作导致连接位置松动，有利于提高机器人的安全性和可靠性。同时，该头部运动机构有利于提高机器人的防生效果，更有利于满足不同用户的个性化需求。在其他实施例中，连杆组件200与头部600连接方式为可拆卸连接，从而便于用户组装与维修。示例性地，头部600与连杆组件200可以通过螺钉、铆钉等方式连接，螺钉、铆钉等结构属于常规部件，便于用户采购与更换，且具有成本低的优点。

作为一种可实施的方案，参见图2，连杆组件200包括第一连杆210、第二连杆220和第三连杆230，第一连杆210和第二连杆220分别与固定座100铰接，第一连杆210和第二连杆220分别与第三连杆230铰接，第三连杆230与头部600连接，从而使固定座100、第一连杆210、第二连杆220和第三连杆230形成一个四连杆机构，驱动件300设置在连杆组件200上，驱动件300能够通过驱动连杆组件200伸缩以实现驱动头部600做升降运动。该头部运动机构结构紧凑，便于组装，且有利于用户维护。同时，该头部运动机构体积小，有利于减小机器人的体积，提高机器人应用过程的灵活性。当机器人做快速运动时，驱动件300能够驱动连杆组件200收缩，进而使头部600能够下降，避免机器人快速运动造成头部600晃动。同时，机器人的头部600能够所上升下降的动作，达到更好的仿生效果，且有利于满足不同用户的个性化需求。

进一步地，参见图2，第一连杆210的一个端部与固定座100铰接，另一个端部与第三连杆230的一个端部铰接，第二连杆220的一个端部与固定座100铰接，另一个端部与第三连杆230的中间任意位置铰接，第三连杆230远离与第二连杆220铰接点的一个端部与头部600连接，从而有利于进一步简化连杆组件200结构和减小连杆组件200体积，且具有减轻机器人整体重量的效果。

可选地，驱动件300可以为直线驱动或旋转驱动。其中，直线驱动通过输出直线运动驱动头部运动机构进行展开和收缩运动，旋转驱动通过输出转动运动驱动头部运动机构进行展开和收缩运动。具体而言，直线驱动可以选用直线电机和直线气缸，旋转驱动可以选用旋转电机等，直线电机、直线气缸和旋转电机都属于常规部件，便于采购。且直线电机、直线气缸和旋转电机都具有较好的稳定性，有利于保证头部运动机构的使用性能。

进一步地，如图2所示，驱动件300选用直线驱动时，驱动件300同时与固定座100和第三连杆230铰接。工作时，驱动件300能够输出直线伸出运动，驱动件300驱动第三连杆230靠近头部600的一端向上运动，从而带动第一连杆210和第二连杆220逆时针转动，连杆组件200做伸展运动，使头部600进行上升的动作。同时，驱动件300也能够驱动第三连杆230靠近头部600的一端向下运动，这时第一连杆210和第二连杆220顺时针转动，连杆组件200做收缩运动，使头部600能够下降。

参见图3，图3是驱动件300为旋转驱动时的机构简图。示例性地，驱动件300可以选用旋转电机，驱动件300设置在固定座100上。工作时，驱动件300能够驱动第二连杆220转动，带动第三连杆230运动，进而驱动头部600做上升或下降的动作，达到机器人头部600能够伸缩的效果。

实施例二

本实施例提供一种头部运动机构。本实施例的头部运动机构的结构与实施例一的头部运动机构的结构基本相同，本实施例的头部运动机构与实施例一的头部运动机构的区别在于：驱动件300的设计位置不同，增加了第四连杆240和第五连杆250以及对应的结构改进。

作为一种优选方案，参见图4，图4是本发明实施例二提供的头部运动机构的结构示意图。本实施例中的头部运动机构还包括第四连杆240，第四连杆240与第二连杆220铰接，且第四连杆240与头部600连接。通过设置第四连杆240，实现第四连杆240和第三连杆230同时与头部600连接，实现对头部600的两点固定，有利于提高头部600在上升和下降过程中都稳定性，尽可能避免头部600在升降过程中发生点头或抬头动作。

进一步地，参见图4，连杆组件200还包括第五连杆250，第五连杆250分别与第四连杆240和第三连杆230铰接，从而使第二连杆220、第三连杆230、第四连杆240以及第五连杆250形成另一个四连杆机构，有利于保证连杆运动组件传动过程对稳定性，且第五连杆250将第三连杆230和第四连杆240运动关系进行连接，使有利于提高连杆运动机构设计对灵活性。

基于上述结构，驱动件300可以同时与第一连杆210、第二连杆220、第三连杆230、第四连杆240、第五连杆250、固定座100中的任意两个铰接，都能够实现驱动件300驱动连杆运动传动，实现带动头部600做升降运动，从而提高该头部运动机构设计对灵活性，有助于扩大头部运动机构的应用范围。

示例性地，如图4所示，驱动件300选用直线驱动时，驱动件300可以同于与第一连杆210和第五连杆250铰接，当驱动件300做伸展运动时，驱动件300能够驱动第五连杆250绕其与第三连杆230当铰接点逆时针转动，驱动件300绕其与第一连杆210的铰接点顺时针转动，带动第四连杆240和第三连杆230顺时针转动，从而实现第五连杆250上升，进而带动头部600上升。当驱动件300做收缩运动时，驱动件300能够带动第五连杆250顺时针转动，驱动件300绕其与第一连杆210铰接点逆时针转动，带动第四连杆240和第三连杆230逆时针转动，从而实现第五连杆250下降，进而带动头部600下降。在其他实施例中，驱动件300也可以设置在第一连杆210、第二连杆220、第三连杆230、第四连杆240、第五连杆250、固定座100任意两个之间，本文不做限制。示例性地，直线驱动可以为直线电机、直线气缸等能够提供直线驱动的驱动件300，直线电机、直线气缸属于常规部件，便于采购。

具体而言，连杆运动机构还包括连接轴400，连杆运动机构带动每一个铰接点都可以通过连接轴400连接，便于操作者组装与维护。同时连接轴400具有支撑相对转动两个结构的作用，同时能够传递运动和动力，且连接轴400具有较好的耐磨性，有利于提高相互连接的两个结构的使用寿命。具体连接轴400的型号可以根据不同连接位置的尺寸进行选择，本文对此不做约束。

可选地，如图4所示，连杆组件200为多组。多组连杆组件200平行设置，从而提高连杆组件200的结构强度，且有利于提高头部运动机构运动过程的稳定性。具体而言，为了简化本实施例中头部运动机构的结构，本实施中的连杆运动组件为两组，两组连杆运动组件平行且间隔设置，从而达到提高头部运动机构运动过程的稳定性的效果。在其他实施例中，连接组件200也可以设置三组、四组或者更多，本文对此不做限定。

更进一步地，参见图4，本实施中的两个第一连杆210相连接设计为一体的第一U型结构，实现两个第二连杆220可以嵌设在两个第一连杆210中间的第一U型结构内，从而使第一U型结构起到对第二连杆220结构的避让和容纳作用，有利于减少本实施例的头部600运动结构的占用的空间。该结构设计能够使头部600运动结构的侧面结构的视觉效果纤细，且能够降低头部运动机构的整体重量和体积。

参见图4，两根第二连杆220相连接也设计为第二U型结构，第四连杆240在第二连杆220的第二U型结构的中间设置，从而使第二U型结构形成对第四连杆240的避让。该结构设计能够使头部600运动结构的侧面结构的视觉效果纤细，且能够降低头部运动机构的整体重量和体积。且该方案中，第四连杆240可以仅设置一个，一个第四连杆240设置在第二U形结构的中间位置，第四连杆240的两端有第二连杆220和第三连杆230的夹持固定，有利于保证该连杆组件200的有效运动，又能够进一步简化结构。

作为一种优选方案，参见图4，为了第四连杆240和第三连杆230沿各自的延伸方向的视觉效果重合，第四连杆240的结构为弧形结构，弧形结构的一端弯曲使其能够与第二连杆220铰接，弧形结构的另一端弯曲，使其能够与两个第五连杆250铰接，同时，弧形结构的中间位置的延伸方向与角度能够与第三连杆230的投影相重合，从而有利于使头部600运动结构的侧面结构的视觉效果纤细，且能够降低头部运动机构的整体重量和体积。

作为一种优选方案，参见图5，图5是本发明实施例二提供的头部运动机构的机构简图。驱动件300的输出端与第五连杆250铰接，驱动件300与第五连杆250的铰接点到第五连杆250与第三连杆230的铰接点的距离为L3，第五连杆250与第四连杆240的铰接点到第五连杆250与第三连杆230的铰接点的距离为L4，L3大于L4。工作时，通过驱动件300驱动第五连杆250绕其与第三连杆230的转轴转动，可以理解的是，根据杠杠运动原理，第五连杆250与第三连杆230的铰接点相当于支点，L3相当于动力臂，L4相当于阻力臂，通过L3大于L4，有利于降低驱动件300输出力，提高输出件输出能量的充分利用，降低头部运动机构的成本。同时，L3大于L4时，驱动件300的伸缩运动能够带动动力臂L3转动较小的距离，从而保证阻力臂L4转动较小距离即能够驱动头部运动机构整体收缩，从而有利于尽可能避免头部600在升降过程中出现点头、抬头的现象，提高头部600运动过程的稳定性。

进一步地，参见图6，图6是本发明实施例二提供的头部运动机构的另一个机构简图。第一连杆210与第三连杆230的铰接点到第二连杆220与第三连杆230的铰接点的距离为L1，第二连杆220与第三连杆230的铰接点到第三连杆230与头部600连接点的距离为L2，L2大于L1。根据力的传动以及四连杆机构的运动原理，当驱动件300驱动第五连杆250转动时，第五连杆250驱动第三连杆230转动，第三连杆230转动过程中形成一个新的类似杠杆运动的组件，第三连杆230与第二连杆220的铰接点相当于支点，L2为动力臂，L1为阻力臂。根据杠杆原理，可以理解的是通过将L2大于L1，有利于通过较小的驱动力实现运动效果。同时，L2大于L1时，可以通过第三连接件整体较小的转动实现头部运动机构整体收缩的效果，同样有利于尽可能避免头部600在升降过程中出现点头、抬头的现象，提高头部600运动过程的稳定性。

参见图7～图9对本实施例的运动过程进行说明。

参见图7，图7是本发明实施例二提供的头部运动机构处于收缩状态的结构示意图。当头部运动机构处于如图7所述位置时，机器人头部600处于收缩状态。该状态适用于机器人运动过程或者机器人运输过程。当机器人运动过程中，头部运动机构处于收缩状态有利于提高头部600的稳定性，避免头部600晃动。当机器人运输过程中，将头部运动机构收缩，既能避免头部600晃动而造成损坏，又有利于减小占用空间，节约包装成本和运输成本。

参见图8，图8是本发明实施例二提供的头部运动机构处于收缩到伸展过渡状态的结构示意图。当用户需要机器人头部600伸展时，驱动件300能够驱动第五连杆250向上运动同时小角度转动，进而驱动头部600抬升，同时，第五连杆250驱动第三连杆230和第四连杆240转动，使连杆组件200展开，达到头部运动机构逐渐伸展的目的。

参见图9，图9是本发明实施例二提供的头部运动机构处于伸展状态的结构示意图。当驱动件300伸展到最大长度，头部运动机构可以达到如图9状态，即实现完全展开，头部600抬升到最高位置。

可以理解的是，头部600降低过程与上述抬升过程相反，本文不再赘述。

实施例三

本实施例提供一种头部运动机构。本实施例的头部运动机构的结构与实施例二的头部运动机构的结构基本相同，本实施例的头部运动机构与实施例二的头部运动机构的区别在于：驱动件300选用类型和设计的位置不同。

参见图10，图10是本明实施三种头部运动机构的机构简图。本实施例中的驱动件300可以选用旋转电机，旋转电机设置在固定座100上，实现旋转电机能够驱动第二连杆220沿顺时针方向或沿逆时针方向转动；或者旋转电机能够驱动和第一连杆210沿顺时针方向或沿逆时针方向转动。如图10所示，工作时，旋转电机能够驱动第二连杆220逆时针转动，进而驱动第三连杆230顺时针转动，同时带动第四连杆240顺时针转动，使第五连杆250能够随之向上运动，带动头部600向上抬升，从而使连杆组件200逐渐展开，实现头部运动机构驱动头部600做抬升动作。当然，可以理解的是，旋转电机也能够驱动第二连杆220顺时针转动，进而驱动第三连杆230逆时针转动，同时带动第四连杆240逆时针转动，使第五连杆250能够随之下运动，带动头部600做下降动作，连杆组件200逐渐收缩，从而实现头部运动机构驱动头使部600做降低的动作。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。