CN107081789B - 一种机器人舵机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人舵机，解决了现有技术中舵机自锁结构复杂、制造成本高的技术问题。该机器人舵机包括外壳，所述外壳中设置有电机和主轴，所述电机驱动所述主轴旋转，所述主轴的输出端伸出所述外壳，所述外壳中设置有自锁机构，所述自锁机构设置有钳形夹臂，所述夹臂夹持住所述主轴时对所述主轴制动，配合所述夹臂设置有电磁铁，所述电磁铁驱动所述夹臂改变对所述主轴的夹持状态。本发明利用夹臂夹持住舵机主轴进行制动自锁，通过电磁铁驱动夹臂改变对主轴的夹持状态，具有结构简单，反应速度快，制造成本低的特点。

Description

一种机器人舵机

技术领域

本发明涉及一种驱动机构，具体涉及一种机器人舵机，用于驱动机器人上的关节、活动部件转动。

背景技术

机器人通常具有多个关节和活动部件，例如手指、手臂、膝关节等部件，可以实现一些复杂的动作，在机器人上需要设置舵机来驱动这些活动部件，舵机的工作原理是：小型直流电机驱动变速齿轮组，使电机输出扭矩，经过减速器后扭矩增加，驱动机器人关节和活动部件转动，控制电路板和可调电位器用于驱动和检测小型直流电机运行。

目前的舵机存在以下缺陷：

舵机没有自锁特性，当断电后舵机受到外界扭矩会转动，不安全；

有的专利中采用蜗轮蜗杆传动作为减速装置，蜗轮蜗杆有自锁功能，但是蜗轮蜗杆传动摩擦损失较大、效率较低，制造成本高；

有的专利中采用棘轮构成超越离合器实现自锁，该超越离合器制造复杂，成本较高；

有的专利中在舵机内部增加一个小型电机，驱动螺母螺杆转动实现自锁，该舵机需要两个驱动源，结构复杂、成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种机器人舵机，设置了钳形夹臂，利用夹臂夹持住舵机主轴进行制动自锁，通过电磁铁驱动夹臂改变对主轴的夹持状态，具有结构简单，反应速度快，制造成本低的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种机器人舵机，包括外壳，所述外壳中设置有电机和主轴，所述电机驱动所述主轴旋转，所述主轴的输出端伸出所述外壳，所述外壳中设置有自锁机构，所述自锁机构设置有钳形夹臂，所述夹臂夹持住所述主轴时对所述主轴制动，配合所述夹臂设置有电磁铁，所述电磁铁驱动所述夹臂改变对所述主轴的夹持状态。

进一步，所述外壳包括上盖、壳体，所述壳体顶部设置有中盖，所述主轴和电机安装在所述中盖上，所述中盖和上盖之间的空间内安装有减速机构，所述减速机构分别连接所述主轴和所述电机的输出轴。

进一步，所述减速机构包括一对啮合齿轮，分别固定在所述主轴和所述电机的输出轴上。

进一步，所述自锁机构安装在所述中盖下表面上，或者安装在所述壳体内壁上，所述夹臂对应所述主轴下端设置。

进一步，所述自锁机构设置有固定支架和滑动支架，所述夹臂与所述滑动支架连接，所述滑动支架后端带有导向杆，所述导向杆上穿套有弹簧，所述滑动支架被所述电磁铁驱动，所述滑动支架、夹臂和电磁铁均安装在所述固定支架上,所述固定支架上设置有导向孔，所述滑动支架的导向杆在所述导向孔中滑动。

进一步，所述夹臂后端与所述固定支架铰接，所述夹臂上穿套有滑块，所述滑块与所述滑动支架铰接。

进一步，所述夹臂中部与所述固定支架铰接，所述夹臂后端铰接有连杆，所述连杆与所述滑动支架铰接。

进一步，所述夹臂端部与所述主轴的配合接触面呈弧形；所述夹臂在厚度方向设置有瓦片，增大与所述主轴的接触面积；所述夹臂表面涂覆有塑胶层。

进一步，所述上盖两侧设置有耳板，所述耳板上设置有安装孔，所述上盖上设置有透孔伸出所述主轴的输出端。

进一步，所述中盖下表面设置有轴承座，所述轴承座中安装有轴承，所述主轴安装在所述轴承座中。

采用上述结构设置的机器人舵机具有以下优点：

本发明中的自锁机构，通过舵机的下电控制舵机自锁，可以防止舵机断电后舵机转动，安全性高；

本发明中自锁机构的两支夹臂是圆弧形表面并且包有塑胶材质，增大与舵机主轴的接触面积和摩擦力，自锁特性好；

本发明中自锁机构不需要额外的驱动源，结构相对简单；

本发明对舵机需要修改的部分不大，易于投入使用。

附图说明

图1是本发明机器人舵机的立体图。

图2是本发明机器人舵机的分解图。

图3是本发明机器人舵机的剖视图。

图4是本发明实施例1所采用自锁机构的俯视图。

图5是本发明实施例1所采用自锁机构的立体图。

图6是本发明实施例1所采用自锁机构的立体图(相比图5做了翻转)。

图7是本发明实施例1所采用自锁机构的分解图。

图8是本发明实施例2所采用自锁机构的俯视图。

图9是本发明实施例2所采用自锁机构的分解图。

图中：1.上盖；1-1.耳板；2.壳体；2-1.中盖；3.螺栓；4.下盖；5.自锁机构；5-1.电磁铁；5-2.固定支架；5-3.弹簧；5-4.滑动支架；5-5.滑块；5-6.夹臂；5-7.夹臂；5-8.滑块；5-9.连杆；5-10.连杆；6.电机；7.主轴；8.轴承；9.齿轮；10.齿轮。

具体实施方式

本发明的设计构思是：

现有技术中舵机自锁结构均比较复杂，存在不利于驱动以及制造成本高的技术问题，本发明利用钳形夹臂夹持住舵机主轴进行制动自锁，通过电磁铁驱动夹臂改变对主轴的夹持状态，具有结构简单，反应速度快，制造成本低的特点。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示为本发明实施例1，在该实施例中，本发明提供一种机器人舵机，包括外壳，外壳中设置有电机6和主轴7，电机6驱动主轴7旋转，主轴7的输出端伸出外壳，然后与机器人上的活动部件连接，可以驱动其转动。

外壳中设置有自锁机构5，自锁机构5设置有钳形夹臂，夹臂被电磁铁驱动可夹持住主轴7，利用摩擦力阻止主轴7转动。当电磁铁不驱动钳形夹臂时，钳形夹臂释放对主轴7的夹持。

如图2、图3所示，外壳包括上盖1和壳体2，壳体2顶部设置有中盖2-1，主轴7和电机6安装在中盖2-1上，中盖2-1和上盖1之间的空间内安装有减速机构，该减速机构分别连接主轴7和电机6的输出轴。

如果中盖2-1和壳体2一体制成，壳体2下部有必要设置下盖4。如果中盖2-1和壳体2分体制成，后期组装，壳体2下部可以是封闭的。

上盖1和壳体2的组装部位还可以设置止口结构。

上盖1、下盖4和壳体2通过长螺栓3连接组合即可。

如图2、图3所示，减速机构包括一对啮合齿轮9、10，分别固定在主轴7和电机6的输出轴上。齿轮9的直径需要大于齿轮10。

如果不需要减速，齿轮9、10采用相同直径即可。

自锁机构5安装在中盖2-1下表面上，或者安装在壳体2内壁上，夹臂对应主轴7下端设置(图3中B指示处)。

如图4、图5、图6、图7所示，自锁机构5设置有固定支架5-2和滑动支架5-4，夹臂5-6、5-7与滑动支架5-4连接，滑动支架5-4呈U形，后端带有导向杆(图7中C指示处)，该导向杆上穿套有弹簧5-3(弹簧5-3顶靠在固定支架5-2上)，滑动支架5-4被电磁铁5-1驱动，滑动支架5-4、夹臂5-6、5-7和电磁铁5-1均安装在固定支架5-2上,固定支架5-2上设置有导向孔(图7中D指示处)，滑动支架5-4的导向杆在该导向孔中滑动。

夹臂5-6后端与固定支架5-2铰接(图7中F和E指示处铰接)，夹臂5-7后端与固定支架5-2铰接(图7中G和E指示处铰接)。

夹臂5-6上穿套有滑块5-5，夹臂5-7上穿套有滑块5-8，滑块5-5与滑动支架5-4铰接(图7中I指示处铰接)，滑块5-8与滑动支架5-4铰接(图7中H指示处铰接)。

夹臂5-6、5-7端部与主轴7的配合接触面呈弧形。

弹簧5-3的自然状态是将滑动支架5-4顶推至远离电磁铁5-1的位置，此时夹臂5-6、5-7处于夹紧状态，对主轴7进行制动，实现舵机锁止。

当启动电磁铁5-1时，电磁铁5-1吸附滑动支架5-4朝后移动，滑动支架5-4就会带动滑块5-5、5-8朝后滑动，从而驱动夹臂5-6、5-7做相对打开动作，释放主轴7，允许舵机对外驱动。

当关闭电磁铁5-1时，电磁铁5-1失去对滑动支架5-4的吸附力，此时在弹簧5-3的顶推作用下，滑动支架5-4又朝向远离电磁铁5-1的位置滑动，从而将夹臂5-6、5-7关闭，瞬间即可对主轴7进行制动，恢复舵机锁止。

为了增加摩擦阻力，可以在夹臂5-6、5-7表面涂覆有塑胶层。

如图1、图3所示，上盖1两侧设置有耳板1-1，耳板1-1上设置有安装孔，上盖1上设置有透孔伸出主轴7的输出端。舵机可以通过耳板1-1安装在机器人上所需要的位置。

中盖2-1下表面设置有轴承座(图3中A指示处)，轴承座中安装有轴承8，主轴7安装在该轴承座中。电机6可以通过螺栓安装在中盖2-1下表面上。

实施例2

如图8、图9所示为本发明实施例2，在该实施例中，自锁机构5采用与实施例1中不同的结构。

如图8、图9所示，自锁机构5设置有固定支架5-2和滑动支架5-4，夹臂5-6、5-7与滑动支架5-4连接，滑动支架5-4呈T形，后端带有导向杆(图9中C指示处)，该导向杆上穿套有弹簧5-3(弹簧5-3顶靠在固定支架5-2上)，滑动支架5-4被电磁铁5-1驱动，滑动支架5-4、夹臂5-6、5-7和电磁铁5-1均安装在固定支架5-2上,固定支架5-2上设置有导向孔(图8中D指示处)，滑动支架5-4的导向杆在该导向孔中滑动。

夹臂5-6中部与固定支架5-2铰接(图9中N和Q指示处铰接)，夹臂5-7中部与固定支架5-2铰接(图9中O和R指示处铰接)。

夹臂5-6后端铰接有连杆5-9(图9中M和L指示处铰接)，连杆5-9与滑动支架5-4铰接(图9中K和J指示处铰接)，夹臂5-7后端铰接有连杆5-10(图9中P和U指示处铰接)，连杆5-10与滑动支架5-4铰接(图9中T和S指示处铰接)。

夹臂5-6、5-7端部与主轴7的配合接触面呈弧形。夹臂5-6、5-7在厚度方向设置有瓦片，可以增大与主轴7的接触面积。

在该实施例中，夹臂5-6与连杆5-9的铰接处向外凸出，夹臂5-7与连杆5-10的铰接处向外凸出。

弹簧5-3的自然状态是将滑动支架5-4顶推至远离电磁铁5-1的位置，此时夹臂5-6、5-7处于夹紧状态，对主轴7进行制动，实现舵机锁止。

当启动电磁铁5-1时，电磁铁5-1吸附滑动支架5-4朝后移动，滑动支架5-4就会带动连杆5-9、5-10朝后滑动，从而驱动夹臂5-6、5-7做相对打开动作，即可释放主轴7，允许舵机对外驱动。

当关闭电磁铁5-1时，电磁铁5-1失去对滑动支架5-4的吸附力，此时在弹簧5-3的顶推作用下，滑动支架5-4又朝向远离电磁铁5-1的位置滑动，从而将夹臂5-6、5-7关闭，瞬间即可对主轴7进行制动，恢复舵机锁止。

在该实施例中机器人舵机的其他结构与实施例1中相同，此处不再重复描述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机器人舵机，包括外壳，所述外壳中设置有电机和主轴，所述电机驱动所述主轴旋转，所述主轴的输出端伸出所述外壳，其特征在于，所述外壳中设置有自锁机构，所述自锁机构设置有钳形夹臂，所述夹臂夹持住所述主轴时对所述主轴制动，配合所述夹臂设置有电磁铁，所述电磁铁驱动所述夹臂改变对所述主轴的夹持状态，所述自锁机构设置有固定支架和滑动支架，所述夹臂与所述滑动支架连接，所述滑动支架后端带有导向杆，所述导向杆上穿套有弹簧，所述滑动支架被所述电磁铁驱动，所述滑动支架、夹臂和电磁铁均安装在所述固定支架上,所述固定支架上设置有导向孔，所述滑动支架的导向杆在所述导向孔中滑动。

2.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，所述外壳包括上盖、壳体，所述壳体顶部设置有中盖，所述主轴和电机安装在所述中盖上，所述中盖和上盖之间的空间内安装有减速机构，所述减速机构分别连接所述主轴和所述电机的输出轴。

3.如权利要求2所述的机器人舵机，其特征在于，所述减速机构包括一对啮合齿轮，分别固定在所述主轴和所述电机的输出轴上。

4.如权利要求2所述的机器人舵机，其特征在于，所述自锁机构安装在所述中盖下表面上，或者安装在所述壳体内壁上，所述夹臂对应所述主轴下端设置。

5.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，所述夹臂后端与所述固定支架铰接，所述夹臂上穿套有滑块，所述滑块与所述滑动支架铰接。

6.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，所述夹臂中部与所述固定支架铰接，所述夹臂后端铰接有连杆，所述连杆与所述滑动支架铰接。

7.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，所述夹臂端部与所述主轴的配合接触面呈弧形；所述夹臂在厚度方向设置有瓦片，增大与所述主轴的接触面积；所述夹臂表面涂覆有塑胶层。

8.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，上盖两侧设置有耳板，所述耳板上设置有安装孔，所述上盖上设置有透孔伸出所述主轴的输出端。

9.如权利要求1所述的机器人舵机，其特征在于，中盖下表面设置有轴承座，所述轴承座中安装有轴承，所述主轴安装在所述轴承座中。