CN106669185A - 舵机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种舵机，包括电机、电机输出齿轮、齿轮组、舵机输出轴和壳体，电机的输出轴与电机输出齿轮同轴连接，电机输出齿轮通过齿轮组与舵机输出轴传动连接；壳体包括输出面，输出面包括输出轴轴孔，舵机输出轴穿设于输出轴轴孔，舵机输出轴包括齿轮端和输出端，输出端位于壳体外部；输出面的中心位于输出轴轴孔内。通过将舵机输出轴设置于舵机输出面的中间位置，舵机围绕舵机输出轴旋转会大大的减少舵机的旋转半径，可以减少舵机占用的空间；而且舵机输出轴、舵机壳体的受力均匀，不容易变形，能够更好的传动，不会影响输出力度。尤其在应用于机器人或飞行控制时，可以减小机器人或飞行装置的体积。
Description
技术领域
本发明涉及电机传动领域，特别涉及舵机。
背景技术
舵机最早出现于航模运动中，它是遥控模型用于控制动作的动力源。为了适用于各种模型，舵机发展出各种类型和大小的型号。舵机可以看成是一个封装了电机、控制及反馈系统的动力机械组。它使用简单、动力强劲，能按照信号的要求精确地控制电机轴的位移角度，通常也被人们用于制作小型机器人、玩具并用于设备动作的动力源等。
传统舵机大部分都是长方体形状的，舵机的输出轴都在长方体的长边的一端。因此，传统舵机围绕输出轴旋转的转动半径过大，产品设计、装配时需要留出足够的空间让舵机旋转；并且舵机的受力点也在舵机的一端边缘，舵机外壳受力不均，容易变形，也会导致齿轮中心距变化，传动不良，影响输出效率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种舵机，其能解决现有舵机围绕输出轴旋转的转动半径过大，产品设计、装配时需要留出足够的空间让舵机旋转；并且舵机的受力点也在舵机的一端边缘，舵机外壳受力不均，容易变形，也会导致齿轮中心距变化，传动不良，影响输出效率的问题。
本发明采用以下技术方案实现：
一种舵机，包括电机、电机输出齿轮、齿轮组、舵机输出轴和壳体，所述电机的输出轴与所述电机输出齿轮同轴连接，所述电机输出齿轮通过所述齿轮组与所述舵机输出轴传动连接；所述壳体包括输出面，所述输出面包括输出轴轴孔，所述舵机输出轴穿设于所述输出轴轴孔，所述舵机输出轴包括齿轮端和输出端，所述输出端位于所述壳体外部；所述输出面的中心位于所述输出轴轴孔内。
优选的，所述齿轮组包括依次传动连接的多个传动齿轮，所述多个传动齿轮的齿轮轴位于一条曲线上。
优选的，所述壳体包括齿轮容纳部，所述电机输出齿轮、齿轮组和舵机输出轴的齿轮端位于所述齿轮容纳部内。
优选的，所述壳体包括支撑部和第一壳体，所述齿轮容纳部由所述支撑部和第一壳体围成；所述电机位于所述支撑部上，所述齿轮组和舵机输出轴的齿轮端连接于所述支撑部靠近所述第一壳体的一侧。
优选的，所述传动齿轮的齿轮轴的一端连接于所述支撑部上，另一端连接在所述第一壳体上；所述传动齿轮穿设于所述齿轮轴。
优选的，所述传动齿轮与所述齿轮轴之间设有无油润滑轴承。
优选的，所述舵机输出轴与所述支撑部之间设有轴承。
优选的，所述壳体为圆柱体或棱柱，所述壳体的输出面为所述圆柱体或棱柱的端面。
优选的，所述壳体还包括安装面，所述安装面上设有用于将所述舵机与外部装置连接的舵机安装部，所述舵机安装部位于所述安装面的中部位置。
一种机器人，包括上述任一项所述的舵机。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过将舵机输出轴设置于舵机输出面的中间位置，舵机围绕舵机输出轴旋转会大大的减少舵机的旋转半径，可以减少舵机占用的空间；而且舵机输出轴、舵机壳体的受力均匀，不容易变形，能够更好的传动，不会影响输出力度。尤其在应用于机器人或飞行控制时，可以减小机器人或飞行装置的体积。
附图说明
图1是本发明实施例提供的舵机的结构示意图。
图2是图1中舵机的分解图。
图3是图2中舵机进一步分解的分解图。
标记说明：110、电机；100、电机输出齿轮；200、齿轮组；210、传动齿轮；211、齿轮轴；212、无油润滑轴承；300、舵机输出轴；310、齿轮端；320、输出端；330、轴承；400、壳体；410、输出面；411、输出轴轴孔；420、齿轮容纳部；430、支撑部；440、第一壳体；450、第二壳体；401、舵机安装部；40a、安装面；500、控制模块。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
如图1-3所示的舵机，包括电机110、电机输出齿轮100、齿轮组200、舵机输出轴300和壳体400，电机110的输出轴与电机输出齿轮100同轴连接，电机输出齿轮100通过齿轮组200与舵机输出轴300传动连接。壳体400包括输出面410，输出面410包括输出轴轴孔411，舵机输出轴300穿设于输出轴轴孔411，舵机输出轴300包括齿轮端310和输出端320，输出端320位于壳体400外部；输出面410的中心位于输出轴轴孔411内。
输出面410指的是舵机输出轴300所在的面，输出面410的中心可以这样理解：当输出面410为具有两个对称轴时，两个对称轴的交点为中心；当输出面410为只有一个对称轴的截面时，其中心在其对称轴上，具体在对称轴上的哪一点，则需计算才能确定，可以依据形心公式确定；为不规则图形时，可以用微元法推导出来。
通过将舵机输出轴300设置于舵机输出面410的中间位置，舵机围绕舵机输出轴300旋转会大大的减少舵机的旋转半径，可以减少舵机占用的空间；而且舵机输出轴300、舵机壳体400的受力均匀，不容易变形，能够更好的传动，不会影响输出力度。尤其在应用于机器人或飞行控制时，可以减小机器人或飞行装置的体积。
优选的，壳体400为圆柱体或棱柱，壳体400的输出面410为圆柱体或棱柱的端面。一般来说，壳体400为正方体或长方体时应用更广泛。
优选的，壳体400上设有一个或多个舵机安装部401，舵机安装部401用于将舵机与外部装置连接。如用于机器人关节时，如图1-3所示，位于舵机侧边的两个舵机安装部401与夹板上的孔卡接，可以提供机器人关节活动的自由度。具体可参见《双足步行机器人步态设计及其运动控制研究》(南昌航空大学硕士学位论文-张祖林)第2.4.3节。
优选的，壳体400还包括安装面40a，舵机安装部401设于安装面40a上，且舵机安装部401位于安装面40a的中部位置。从而可以进一步减少舵机的旋转半径，减少舵机占用的空间；而且使舵机壳体400的受力更加均匀，不容易变形，能够更好的传动。如图1，壳体400为正方体，安装面40a从正方体除输出面410外的平面中选择。舵机安装部401可以为突出安装面40a的凸起，也可以是凹进安装面40a的凹部。
作为本发明的进一步改进，如图3所示，齿轮组200包括依次传动连接的多个传动齿轮210，多个传动齿轮210的齿轮轴211位于一条曲线上。齿轮轴211围绕舵机输出轴300呈曲线排列，可以减小舵机体积，增大输出能量密度。
进一步，壳体400包括齿轮容纳部420，电机输出齿轮100、齿轮组200和舵机输出轴300的齿轮端310位于齿轮容纳部420内。具体的，壳体400包括支撑部430和第一壳体440，齿轮容纳部420由支撑部430和第一壳体440围成；电机110位于支撑部430上，齿轮组200和舵机输出轴300的齿轮端310连接于支撑部430靠近第一壳体440的一侧。
优选的，传动齿轮210的齿轮轴211的一端连接于支撑部430上,另一端连接在第一壳体440上；传动齿轮210穿设于齿轮轴211。齿轮轴211的两端都会有支撑，可以减小壳体400的磨损，提高电机110的输出力度。
作为本发明的进一步改进，传动齿轮210与齿轮轴211之间设有无油润滑轴承212。舵机输出轴300与支撑部430之间设有轴承330。可以减小传动过程、转动过程中的阻力，提高舵机输出效率和输出力矩。
另一实施例中，壳体400还包括电气容纳部，具体的，电气容纳部由支撑部430和第二壳体450围成。电机110位于电气容纳部内。舵机还包括控制模块500，控制模块500与电机110电性连接；控制模块500包括测量单元(图未示)，测量单元用于测量舵机输出轴300的角度或转速。测量单元可以是位置反馈电位计、旋转编码器等。
优选的，输出面410的中心位于输出轴轴孔411的中心重合，可以使舵机的旋转半径更小，受力更均匀。
本发明所述的舵机更进一步的实施在于应用本舵机的机器人或飞行装置，如机械手，蛇形机器人、人形机器人、四轴飞行器等。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种舵机，包括电机、电机输出齿轮、齿轮组、舵机输出轴和壳体，所述电机的输出轴与所述电机输出齿轮同轴连接，所述电机输出齿轮通过所述齿轮组与所述舵机输出轴传动连接；其特征在于：所述壳体包括输出面，所述输出面包括输出轴轴孔，所述舵机输出轴穿设于所述输出轴轴孔，所述舵机输出轴包括齿轮端和输出端，所述输出端位于所述壳体外部；所述输出面的中心位于所述输出轴轴孔内。
2.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：所述齿轮组包括依次传动连接的多个传动齿轮，所述多个传动齿轮的齿轮轴位于一条曲线上。
3.如权利要求2所述的舵机，其特征在于：所述壳体包括齿轮容纳部，所述电机输出齿轮、齿轮组和舵机输出轴的齿轮端位于所述齿轮容纳部内。
4.如权利要求3所述的舵机，其特征在于：所述壳体包括支撑部和第一壳体，所述齿轮容纳部由所述支撑部和第一壳体围成；所述电机位于所述支撑部上，所述齿轮组和舵机输出轴的齿轮端连接于所述支撑部靠近所述第一壳体的一侧。
5.如权利要求4所述的舵机，其特征在于：所述传动齿轮的齿轮轴的一端连接于所述支撑部上，另一端连接在所述第一壳体上；所述传动齿轮穿设于所述齿轮轴。
6.如权利要求5所述的舵机，其特征在于：所述传动齿轮与所述齿轮轴之间设有无油润滑轴承。
7.如权利要求4所述的舵机，其特征在于：所述舵机输出轴与所述支撑部之间设有轴承。
8.如权利要求1-7中任一项所述的舵机，其特征在于：所述壳体为圆柱体或棱柱，所述壳体的输出面为所述圆柱体或棱柱的端面。
9.如权利要求8所述的舵机，其特征在于：所述壳体还包括安装面，所述安装面上设有用于将所述舵机与外部装置连接的舵机安装部，所述舵机安装部位于所述安装面的中部位置。
10.一种机器人，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的舵机。
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