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）

喇叭孔的出音面积尽可能的大，同时喇叭距离外壳的距离需要尽可能的近跟均匀保证出音的效果。如果喇叭的距离跟外壳落差较大会有音质的干扰，因为声音传出来的时间不同。

喇叭在音腔里面的摆放（图12），喇叭离壳体的距离是尽量相同。

最后两个脚的壳体组装，就完成了整体的组装。

总结，一个完美的项目是由很多很小的细节组成的。我在这里分享的一些点主要是我感觉容易忽略，在这里做分享主要是想看到文档的人能够在后续的项目中避免遇到我遇到的问题，同时希望对你今后的工作有所启发。