本实用新型公开一种机器人头部连接结构，包括头部外壳、托盘、卡轴、齿条座和齿轮，托盘设于头部外壳底面，头部外壳、托盘和卡轴采用螺钉紧固连接；卡轴底部连接齿条座，齿条座上设有齿条，齿条与所述齿轮啮合，齿轮的轮心固定，齿轮由齿轮电机驱动；齿条座的外部设有限位板，限位板横截面呈U形，齿条座在齿轮的驱动下在限位板内作竖直运动。本实用新型涉及的这种机器人头部连接结构，结构简单，在躯体上设有按钮，按动按钮，控制器控制齿轮电机动作，头部能够从躯体内伸出或复位；按动其它按钮，控制器控制电机转动，头部能够在电机的带动下旋转。该连接结构能够实现头部的自由旋转，旋转的角度可根据实际需要设定。