本發明屬于人形機器人，具體涉及一種大負載防爆人形機器人頭部組件及其組成的人形機器人。

背景技術：

1、人形機器人能夠模仿人體的外形和運動姿態,目前，人形機器人的研發得到了越來越多的重視。

2、現有的部分人形機器人的頸部組件結構復雜，裝配麻煩，且組件內部設置有多個發熱部件，部件工作時產生熱量聚集會導致工作環境溫度上升，影響部件工作。

3、部分機器人頸部結構的設計，一般所采用的方式為：將關節執行器與頭部結構直接連接，通過關節執行器驅動頭部結構繞一方向轉動，使得機器人能夠完成點頭或者搖頭動作。如此的結構設計使得頭部結構的只能進行某一方向的動作，例如可以進行左右方向轉動或者上下方向的轉動，即頭部結構的動作方向單一，使得人形機器人的仿生效果并不理想，與外界交互能力有限。

技術實現思路

1、發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種大負載防爆人形機器人頭部組件及其組成的人形機器人，能夠提高頭部組件多自由度運動、人機交互功能、散熱效果。

2、技術方案：第一方面，本發明所述大負載防爆人形機器人頭部組件，包括：頭部主體組件，所述頭部主體組件外形模仿人體頭部，且內部具有收容空間；頸部活動組件，具有三個關節，能夠實現三自由度轉動；語音控制模組，用于實現與外界進行語音交互；其中，所述頭部主體組件固定在所述頸部活動組件頂部，并能夠跟隨所述頸部活動組件實現三個方向的轉動；所述語音控制模組安裝在所述頭部主體組件的收容空間內，并跟隨所述頭部主體組件一同活動。

3、進一步完善上述技術方案，所述三個方向的轉動包括：第一方向為左右方向，第二方向為前后方向，第三方向為旋轉方向。

4、進一步地，所述頸部活動組件包括：第一關節連接法蘭，第一關節，第二關節連接法蘭，第二關節，第三關節，第三關節連接法蘭；所述第一關節的輸入端與所述第一關節連接法蘭連接，所述第一關節的輸出端與所述第二關節連接法蘭一側連接，所述第二關節連接法蘭的另一側固定有第二關節，所述第二關節的輸出端與所述第三關節連接法蘭的一側連接，所述第三關節連接法蘭另一側連接有第三關節，所述第三關節的輸出端通過頭部組件安裝法蘭，與所述頭部主體組件相連；其中，所述第一關節連接法蘭固定在機器人軀干上并支撐所述頭部主體組件沿第三方向轉動，所述第二關節支撐所述頭部主體組件沿第二方向轉動，所述第三關節支撐所述頭部主體組件沿第一方向轉動。

5、進一步地，所述頭部主體組件包括：頭部外殼頂蓋、頭部外殼主體、pwm調光驅動器，所述pwm調光驅動器固定在頭部外殼主體內腔用于調節頭部光源的亮度。

6、進一步地，所述語音控制模組與頭部外殼主體保持有散熱間距。

7、進一步地，所述語音控制模組包括：聲卡主板、主板安裝板、控制主板、兩塊語音交互模塊安裝板、線性四麥、兩個揚聲器、相機、麥克風；所述主板安裝板具有主板面以及突出主板面兩端的翼板，所述主板面設有第一安裝孔、第二安裝孔，所述聲卡主板、控制主板分布在所述主板安裝板主板面兩側并分別通過第一安裝孔、第二安裝孔安裝固定，所述兩塊語音交互模塊安裝板一端固定在所述主板安裝板兩端的翼板上，所述兩塊語音交互模塊安裝板另一端固定在所述頭部組件安裝法蘭上。

8、進一步地，所述頭部外殼主體在耳部和側臉位置開設有相對設置的通孔，所述通孔與內部收容空間連通；所述線性四麥安裝在頭部外殼主體的耳部位置，且與耳部通孔部分重合；所述兩個揚聲器安裝在頭部外殼主體的側臉部位，且揚聲器與側臉通孔部分重合；所述相機安裝在頭部外殼主體的前臉位置，所述麥克風安裝在頭部外殼主體的耳部兩側。

9、進一步地，所述語音控制模組還包含視覺系統，用于檢測周邊環境。

10、第二方面，本申請提供一種包含上述大負載防爆人形機器人頭部組件的人形機器人，包括人形機器人軀干，所述頭部主體組件通過頸部活動組件與人形機器人軀干連接。

11、有益效果：與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明頭部可實現更接近人類的多維度運動，仿生效果更加自然流暢，運動性能顯著提升；本發明通過合理的空間布局，熱量分布更加均勻，提高工作穩定性；本申請提高了人機交互智能化；本申請采用模塊化設計、便于維護，結構緊湊、承載能力提高，整體可靠性提升顯著。

12、本發明通過創新的多自由度頸部組件設計、智能散熱方案和系統集成技術，全面解決了現有人形機器人頭部組件的關鍵技術瓶頸，為人形機器人的智能化和仿生化提供了重要技術支撐。

技術特征：

1.一種大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述三個方向的轉動包括：第一方向為左右方向，第二方向為前后方向，第三方向為旋轉方向。

3.根據權利要求2所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述頸部活動組件包括：第一關節連接法蘭（4），第一關節（5），第二關節連接法蘭（6），第二關節（10），第三關節（7），第三關節連接法蘭（9）；所述第一關節（5）的輸入端與所述第一關節連接法蘭（4）連接，所述第一關節（5）的輸出端與所述第二關節連接法蘭（6）一側連接，所述第二關節連接法蘭（6）的另一側固定有第二關節（10），所述第二關節（10）的輸出端與所述第三關節連接法蘭（9）的一側連接，所述第三關節連接法蘭（9）另一側連接有第三關節（7），所述第三關節（7）的輸出端通過頭部組件安裝法蘭（8），與所述頭部主體組件（1）相連；

4.根據權利要求3所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述頭部主體組件（1）包括：頭部外殼頂蓋（15）、頭部外殼主體（17）、pwm調光驅動器（20），所述pwm調光驅動器（20）固定在頭部外殼主體（17）內腔用于調節頭部光源的亮度；所述頭部光源包括調光驅動組件和發光組件，調光器為0-10v調光器，驅動器即led調光電源。

5.根據權利要求4所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述語音控制模組（2）與頭部外殼主體（17）保持有散熱間距。

6.根據權利要求4所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述語音控制模組包括：聲卡主板（11）、主板安裝板（12）、控制主板（13）、兩塊語音交互模塊安裝板（14a、14b）、線性四麥（16）、兩個揚聲器（18a、18b）、相機（19）、麥克風；所述主板安裝板（12）具有主板面以及突出主板面兩端的翼板，所述主板面設有第一安裝孔、第二安裝孔，所述聲卡主板（11）、控制主板（13）分布在所述主板安裝板主板面兩側并分別通過第一安裝孔、第二安裝孔安裝固定，所述兩塊語音交互模塊安裝板（14a、14b）一端固定在所述主板安裝板兩端的翼板上，所述兩塊語音交互模塊安裝板（14a、14b）另一端固定在所述頭部組件安裝法蘭（8）上。

7.根據權利要求6所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述頭部外殼主體（17）在耳部和側臉位置開設有相對設置的通孔，所述通孔與內部收容空間連通；所述線性四麥（16）安裝在頭部外殼主體（17）的耳部位置，且與耳部通孔部分重合；所述兩個揚聲器安裝在頭部外殼主體（17）的側臉部位，且揚聲器與側臉通孔部分重合；所述相機（19）安裝在頭部外殼主體（17）的前臉位置，所述麥克風安裝在頭部外殼主體（17）的耳部兩側。

8.根據權利要求1任一項所述的大負載防爆人形機器人頭部組件，其特征在于，所述語音控制模組還包含視覺系統，用于檢測周邊環境。

9.一種包含權利要求1-8任一項所述的大負載防爆人形機器人頭部組件的大負載防爆人形機器人，其特征在于，包括人形機器人軀干，所述頭部主體組件（1）通過頸部活動組件與人形機器人軀干連接。

技術總結
本發明屬于人形機器人技術領域，具體涉及一種大負載防爆人形機器人頭部組件及其組成的人形機器人，包括：頭部主體組件，所述頭部主體組件外形模仿人體頭部，且內部具有收容空間；頸部活動組件，具有三個關節，能夠實現三自由度轉動；語音控制模組，用于實現與外界進行語音交互；其中，所述頭部主體組件固定在所述頸部活動組件頂部，并能夠跟隨所述頸部活動組件實現三個方向的轉動；所述語音控制模組安裝在所述頭部主體組件的收容空間內，并跟隨所述頭部主體組件一同活動。本發明能夠提高頭部組件多自由度運動、人機交互功能、散熱效果。

技術研發人員：閔濟海,劉爽,王杰,張志杰
受保護的技術使用者：南京天創電子技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28