儿童陪伴机器人结构设计案例实际讲解

儿童陪伴机器人结构设计实际案例讲解

孩子需要父母的陪伴，但很多爸妈忙于工作，难以抽出足够的时间。适逢人工智能迅速发展，儿童智能陪护机器人应运而生。

本案例讲解儿童陪伴机器人，会着重讲解在做这个项目过程中的一些问题点，希望对阅读文档的人有所帮助。

（案例图片）

尺寸图

这个项目材料的选择上主体是ABS，部分材料是PC。还用到了铁氟龙，硅胶等。壳体的厚度是2.5mm。

先看主体部分，上下壳

儿童型产品对结构强度以及刮手方面有很严格的要求，所以

上下壳设计上需要特别注意。

（前壳的部分截图1）

从图片上看到采用了止口槽来固定下壳，止口槽相对于反叉骨的优点是止口槽将壳体很好的固定在槽里面，每部分收到的固定力是相同的，不会由于壳料的轻微变形相对应得地方没有反插骨导致壳料刮手。

同时我们也能从图片上看到反插骨，反插骨在这个地方的用处完全是结构性加强跌落中的强度。前壳上有工字型反插骨相对应的后壳上也会有相同的反插骨，如下图2

这样做是防止跌落变形后单个反插骨断裂，这个是双重保险，同

时反插骨自身的强度也是加强了。

我们回到前壳部分截图1上，上面有两个圆柱，顶端有两个圆柱，这个是方便装配，装配有导向作用，同时也有跌落壳体变形有支撑作用。

前壳正面部分孔的作用介绍（图3），当然途中显示屏沉孔中的两个穿孔也是为了减少壳体自身重量。

我们在产品设计的时候通常会面临很纠结的问题，比如，为了产品做得漂亮会通常选择看不到螺丝，或者至少没那么容易发现螺丝，于是我们就会选择卡扣来固定壳体或者超声波或者胶水或者双面胶，本案例固定上下壳选择了卡扣跟螺丝的结合，最大程度上保证外观的漂亮与结构的强，同时还保证装配上的效率。

前壳背面整体（图4）

下面结合本案例讲解一下螺丝跟卡扣位置的选择上的考虑点。

一个电子产品我们为了保证上下壳的缝隙严丝合缝，我们在选择卡扣或者螺丝的距离上一般取值区间在40-60mm（也有极端情况）。但是我们卡扣或者螺丝固定位置一定要从产品的顶端开始做。比如这个案例我们的最下面的卡勾就是在尾部，通过上下壳的卡扣来保证壳体的缝隙。我们不能以底部脚（另一个零件）来想着固定上下壳的缝隙，有两个方面的原因，一个是脚本身比较大，自身也会有相应的变形，会导致上下壳的缝隙没办法很好的控制。另一个是上下壳也会有变形，我们的脚零件没办法很好

的控制上下壳的变形导致的缝隙。

我们的两个螺丝柱就选在左右手的结合处，一个考虑到侧面跌落对上下壳造成很大的冲击，另外一个也是出于对上下壳缝隙的考虑。

螺丝柱上方就是顶部有三个卡扣（有一个卡扣没有被我标注出来），这三个卡扣的位置就遵循的是卡扣的距离尺寸了。

下图是显示屏的凹槽（图5）

一般的显示屏自身尺寸公差都在±0.2mm，在装配壳体上也会有公差，较为安全的尺寸选择的是显示屏边到塑胶壳体的距离是0.3-0.5mm，前期因为考虑到装配顺序是先装了显示屏，再装装饰圈，最后装tp，为了tp与显示屏边框较均匀，这个案例选择了极限公差，显示屏与壳体的间隙0.2mm。（四个角被装饰圈压住了，所以出于这个才考虑这个装配顺序。不过在后面量产的装配顺序还是改成了tp与显示屏先贴合，再一起装配到壳体上）

回到这个截图上，我们显示屏的凹槽会拔模，考虑到拔模会加大与显示屏的间隙，我们采用了部分区域没有拔模直接出模。结合图4，我们在显示屏凹槽的四个角加了加强筋，在跌落过程中最大程度的保证显示屏凹槽不会变形。

前壳组件背部（图6）

我们看到左右手（或者左右耳灯，我们内置了七彩灯在里面）基本相同，没法做装配上的防呆，就直接做了左右字母区别。左右手是可以人手打开一定的角度，同时不会自己掉下来，我们看一下详细的手部结构。

手部结构图（图7）

我们的转动部分在上方，考虑到手本来重量较重，所以小的摩擦力会在手打开后自己落下来，于是我们需要阻力较大的力，就用塑胶间的摩擦来解决这个问题。但是在打开次数多了也会自己落下来，于是就加入了铁氟龙垫片。本来后面的固定架需要做个弹力臂来做这个地方的结构，但是弹力臂的强度没有整个塑胶强，这里如果跌落的话会将弹力臂折断。于是想着塑胶支架本身有形变，就没有用弹力臂来做这块结构。

这个手还兼具一个发光的作用，于是在材料的选择上用了pc（也是考虑到pc耐磨性比透明abs更好，就没有用透明abs）加入荧光粉。在项目的进行中遇到了手下壳反光到手上壳上，灯的板子固定在上壳上，结果有灯板阴影，最后在里面贴了遮光纸。

（没有选择喷遮光油是综合了两者的成本考虑而来）

前壳组件前面（图8）

Tp的触控区域要大于显示屏的显示区域，每边大于0.5mm。

装饰圈（图9）

这个案例是将整个装饰圈拆下来了，整体较为薄弱，会导致在尺寸控制上有困难。在模具厂的选择上需要强调这点，或者选择另外的拆件方式来做补强。我们在后期的量产中就遇到这个尺

寸难控制的问题，尺寸没控制好会导致tp跟装饰圈的间隙大能看到tp下面的塑胶壳或者tp装不下的问题，还有装饰圈跟前壳的间隙也会难控制。需要模具厂的配合将尺寸控制稳定下来，不然对产品很不利。

同时装饰圈是前面壳的延伸，所以在装饰圈的边缘部分会比较薄，我们要保证装饰圈最薄的地方大于或者等于0.3mm（见图10）便于生产，如果能更厚一点更方便生产，外观可以接受的情况下。

装饰圈与前壳的剖面（图10）

tp与显示屏的截图（图11），显示屏的尺寸是7寸。

Tp与显示屏是框贴组合，tp与显示屏的间距是0.3mm，为了接近全贴的效果，所以距离较近。保证了显示屏与tp的间距是0.5mm，可以预防在使用过程中由于压力导致tp与显示屏之间局部贴合在一起。如果显示屏的尺寸加大了需要加大两者的距离，具体可以咨询显示屏厂家或者tp厂家，他们会给一定的建议值。

本案例tp与装饰圈的距离是0.2mm，保证装配在里面是边缘间隙较为均匀。

后壳组件（图12）

为了音效更好，我们在音腔上增加了震动板。

喇叭孔（图12）