CN107953314B - 一种舵机组件及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电机传动技术领域，提供了一种舵机组件及机器人，舵机组件包括外壳，安装于外壳内的电机、控制电路板和齿轮传动机构，一端插设于外壳内且另一端延伸至外壳外的舵机输出轴，以及连接在舵机输出轴远离控制电路板的一端的舵盘，舵盘具有与舵机输出轴连接的连接部，舵机组件还包括设置于连接部的端面与外壳之间且用于限制舵机输出轴异常转动的环形件。本发明通过在舵盘的连接部的端面与外壳之间设置环形件，当舵机输出轴转动时，由于环形件与外壳及连接部之间的摩擦力作用，能够限制舵机输出轴异常转动，进而减少或避免因舵机传动机构虚位引起的机器人肢体抖动现象，从而提升用户体验。

Description

一种舵机组件及机器人
技术领域
本发明属于电机传动技术领域，特别涉及一种舵机组件及机器人。
背景技术
舵机是机器人实现动作的关键元器件，其通常置于机器人的关节部位实现机器人模拟人体关节动作，舵机包含外壳、安装于外壳内的电机、减速器、输出轴、控制电路板以及位置传感器等，舵机的减速器及输出轴等传动机构，一般会存在一定程度的虚位，即彼此间的齿轮传动齿间存在间隙，舵机安装于机器人上时，会产生不必要的额外动作，如机器人手臂抬起时，由于手臂重力作用及舵机虚位的存在，手臂运动时可能会产生抖动，进而影响产品的用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种舵机组件，旨在解决现有技术中的舵机因其传动结构虚位导致舵机输出位置异常变化的技术问题。
本发明是这样实现的，一种舵机组件，包括外壳，安装于所述外壳内的电机、控制电路板和齿轮传动机构，一端插设于所述外壳内且位于所述控制电路板上方、另一端延伸至所述外壳外的舵机输出轴，以及连接在所述舵机输出轴远离所述控制电路板的一端的舵盘，所述电机与所述控制电路板电性连接，所述齿轮传动机构分别与所述电机的输出轴和所述舵机输出轴转动连接，所述舵盘具有与所述舵机输出轴连接的连接部，所述舵机组件还包括设置于所述连接部的端面与所述外壳之间且用于限制所述舵机输出轴异常转动的环形件。
进一步地，所述环形件为环形垫圈，所述连接部的端面上开设有环形槽，所述环形垫圈部分容置于所述环形槽内，所述环形垫圈远离所述环形槽的一端的端面抵接在所述外壳的上端面上。
进一步地，所述环形件为环形垫片，所述环形垫片的两端的端面分别抵接在所述连接部的端面上和所述外壳的上端面上。
进一步地，所述环形件为减速环，所述外壳的上端面设有用于容置所述减速环的安装位，所述舵机输出轴穿设所述安装位，所述减速环套设于所述舵机输出轴外。
进一步地，所述减速环分别与所述安装位和所述舵机输出轴过盈配合。
进一步地，所述减速环靠近所述连接部的一端的端面与所述连接部的端面抵接。
进一步地，所述外壳包括上盖、中壳以及底壳，所述电机与所述控制电路板安装于所述中壳与所述底壳围成的腔体内，所述电机的输出轴伸出所述中壳，所述齿轮传动机构设置于所述中壳与所述上盖围成的腔体内，所述舵机输出轴远离所述控制电路板的一端伸出所述上盖。
进一步地，所述舵机组件还包括套设于所述上盖与所述舵机输出轴之间第一轴承，以及套设于所述中壳与所述舵机输出轴之间的第二轴承。
进一步地，所述舵机组件还包括设置于所述舵机输出轴靠近所述控制电路板的一端的转接件、安装于所述转接件底部的磁铁，以及设置于所述控制电路板上、位于所述磁铁的正下方且用于感应所述磁铁的旋转信息的磁编码感应芯片。
本发明的另一目的在于提供一种机器人，其包括如上述所述的舵机组件。
实施本发明的一种舵机组件及机器人，具有以下有益效果：其通过在舵盘的连接部的端面与外壳之间设置环形件，当舵机输出轴转动时，由于环形件与外壳及连接部之间的摩擦力作用，能够阻止舵机输出轴异常转动，进而减少或避免因舵机传动机构虚位引起的机器人肢体抖动现象，从而提升用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的舵机组件的剖视图；
图2是本发明第一实施例提供的舵机组件的爆炸图；
图3是本发明第一实施例提供的舵盘的立体结构示意图；
图4是本发明第二实施例提供的舵机组件的剖视图；
图5是本发明第二实施例提供的舵机组件的爆炸图；
图6是本发明第三实施例提供的舵机组件的剖视图；
图7是本发明第三实施例提供的舵机组件的爆炸图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
1-外壳；11-上盖；110-通孔；111-第一轴承安装位；112-安装位；2-电机；3-控制电路板；31-磁编码感应芯片；4-齿轮传动机构；41-马达齿；42-一级齿轮组；43-二级齿轮组；44-三级齿轮组；45-输出齿轮；5-舵机输出轴；51-外齿；6-舵盘；61-连接部；611-内齿；612-环形槽；7-第一轴承；8-第二轴承；9-转接件；10-磁铁；101-环形垫圈；102-环形垫片；103-减速环。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图7所示，本发明实施例提供的舵机组件包括外壳1、安装于外壳1内的电机2、控制电路板3和齿轮传动机构4，一端插设于外壳1内且位于控制电路板3的上方、另一端延伸至外壳1外的舵机输出轴5，以及连接在舵机输出轴5远离控制电路板3的一端的舵盘6。其中，电机2与控制电路板3电性连接，齿轮传动机构4分别与电机2的输出轴和舵机输出轴5转动连接，且齿轮传动机构4用于将电机2的输出动力传送至舵机输出轴5。舵盘6具有与舵机输出轴5连接的连接部61，本发明实施例的舵机还包括设置于连接部61的端面与外壳1之间且用于限制舵机输出轴5异常转动的环形件。
本发明实施例通过在舵盘6的连接部61的端面与外壳1之间设置环形件，当舵机输出轴5转动时，由于环形件与外壳1及连接部61之间的摩擦力作用，能够限制舵机输出轴5异常转动，进而减少或避免因舵机齿轮传动机构虚位引起的机器人肢体抖动现象，从而提升用户体验。
进一步地，如图1至图3所示，在本发明的第一实施例中，外壳1包括由上到下依次设置的上盖11、中壳12和底壳13。其中，电机2和控制电路板3安装于中壳12与底壳13围成的腔体内，电机2的输出轴伸出中壳12外，齿轮传动机构4设置于中壳12与上盖围成的腔体内，舵机输出轴5远离控制电路板3的一端伸出上盖11外，并在舵机输出轴5伸出上盖11的部分连接有舵盘6。
具体地，在上盖11上开设有通孔110，舵机输出轴5穿过该通孔110并延伸至上盖11外。在舵机输出轴5延伸至上盖11外的端部设有外齿51，在舵盘6的连接部61内设有内齿611，该内齿611与外齿51配合安装。
进一步地，在本实施例中，舵机组件还包括套设于上盖11与舵机输出轴5之间的第一轴承7，以及套设于中壳12与舵机输出轴5之间的第二轴承8。具体地，在上盖11的下端面设有第一轴承安装位111(如图5所示)，第一轴承7安装于该第一轴承安装位111内，在中壳12的下端面设有第二轴承安装位(未示出)，第二轴承8安装在该第二轴承安装位内。其中，在舵机输出轴5的两端分别套设第一轴承7和第二轴承8，可以使得舵机输出轴5的转动更平稳。
进一步地，舵机组件还包括设置于舵机输出轴5靠近控制电路板3的一端的转接件9、安装于转接件9底部的磁铁10，以及设置于控制电路板3上的磁编码感应芯片31。其中，转接件9由具有一定形变特性的材料制成，安装时，转接件9与舵机输出轴5过盈配合，转接件9与磁铁10之间过盈配合，使得转接件9与舵机输出轴5和磁铁10的连接更紧密可靠。磁编码感应芯片31与控制电路板3电性连接，其位于磁铁10的正下方且用于感应磁铁10的旋转信息，以检测舵机输出轴5的旋转角度。
进一步地，齿轮传动机构4包括马达齿41、一级齿轮组42、二级齿轮组43、三级齿轮组44、输出齿轮45、一级轴、二级轴和三级轴。其中，一级轴、二级轴和三级轴均与舵机输出轴5和电机2的输出轴平行，马达齿41套设于电机2的输出轴上，输出齿轮45套设于舵机输出轴5上，一级齿轮组42套设于一级轴上，二级齿轮组43套设于二级轴上，三级齿轮组44套设于三级轴上，马达齿41、一级齿轮组42、二级齿轮组43、三级齿轮组44和输出齿轮45之间逐次啮合，进而实现动力的传动。
具体地，一级齿轮组42、二级齿轮组43和三级齿轮组44均包括大齿轮和小齿轮，其中，大齿轮和小齿轮固定连接在一起且同轴转动。一级齿轮组42的大齿轮与马达齿41啮合，二级齿轮组43的大齿轮与一级齿轮组42的小齿轮啮合，二级齿轮组43的小齿轮与三级齿轮组44的大齿轮啮合，三级齿轮组44的小齿轮与输出齿轮45啮合。在本实施例中，大齿轮的直径大于小齿轮的直径。
优选地，一级齿轮组42的小齿轮位于其大齿轮的上方，而二级齿轮组43和三级齿轮组44的小齿轮位于其大齿轮的下方，以便于节省舵机的内部空间。
进一步地，在本实施例中，环形件为环形垫圈101，该环形垫圈101设置于连接部61与上盖11之间。具体地，在连接部61的端面上开设有环形槽612，该环形槽612用于容置部分环形垫圈101，以限定环形线圈101的位置。此时，环形垫圈101远离环形槽612的一端的端面抵接在上盖11的上端面上。
优选地，该环形垫圈101由摩擦系数较大的材质制成。进一步优选地，该环形垫圈101由性能稳定，耐磨损性能和抗变形性能好的材质制成。
在本实施例中，舵盘6在安装时，先将环形垫圈101定位于舵盘6的连接部61的端面的环形槽612，然后将舵盘6安装于舵机输出轴5上，并通过螺栓等方式将舵盘6和舵机输出轴5固定，舵盘6将环形垫圈101紧压在舵机的上盖11上。环形垫圈101部分置于环形槽162内，因此，当舵机输出轴5转动时，由于环形垫圈101与上盖11及环形槽162之间的摩擦力作用，能够减少或避免因舵机的齿轮传动机构4虚位引起的机器人肢体抖动现象。
如图4和图5所示，在本发明的第二实施例中，舵机组件结构与第一实施例中的舵机组件结构基本相同，不同之处在于：在本实施例中，舵盘6与舵机输出轴5连接的连接部61的端面为平面，环形件为环形垫片102，该环形垫片102设置于舵盘6和上盖11之间，安装时舵盘6将环形垫片102压在上盖11上，此时环形垫片102的两端的端面分别抵接在连接部61的端面上和上盖11的上端面上。其中，环形垫片102可根据应用需要选择不同材质，如金属弹性垫片、橡胶、弹簧等。
与第一实施例相比，本实施例的环形垫片102接触面积大，因此其阻止舵机输出转动的效果更好。
如图6和图7所示，在本发明的第三实施例中，舵机组件结构与第一实施例中的舵机组件结构基本相同，不同之处在于：本实施例中，环形件为减速环103，在上盖11的上端面增设有安装位112，该安装位112与用于容置减速环103，舵机输出轴5穿设安装位112，减速环103套设于舵机输出轴5外。其中，该安装位112与第一轴承安装位111和通孔110同轴设置。优选地，该减速环103为骨架油封，且由耐磨损性能好的材料制成。
进一步地，在本实施例中，减速环103与舵机输出轴5及安装位112之间可通过过盈配合方式结合，此时，减速环103的内侧壁与舵机输出轴5抵接，减速环103的外侧壁与安装位112的内侧壁抵接。其中，可以通过控制舵机输出轴5的公差来控制过盈量，进而调节摩擦阻力的大小。安装时，先将减速环103放置于安装位112内，然后将舵盘6安装于舵机输出轴5上，可以根据实际需要设计舵机输出轴5的长度，以使舵盘6的连接部61的端面与减速环103的上端面接触或不接触。在本实施例中，减速环103靠近连接部61的一端的端面与舵盘6的连接部61的端面抵接，以进一步提高阻止舵机输出转动的效果。
综上所述，本发明实施例在现有舵机输出结构基础上，添加了基于摩擦阻力的机械机构，减少因舵机传动结构虚位导致的舵机输出位置异常变化，有效避免了机器人肢体抖动现象，提升了机器人产品的用户体验。
本发明实施例还提供了一种机器人，其包括如上述所述的舵机组件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种舵机组件，其特征在于，包括外壳，安装于所述外壳内的电机、控制电路板和齿轮传动机构，一端插设于所述外壳内且位于所述控制电路板上方、另一端延伸至所述外壳外的舵机输出轴，以及连接在所述舵机输出轴远离所述控制电路板的一端的舵盘，所述电机与所述控制电路板电性连接，所述齿轮传动机构分别与所述电机的输出轴和所述舵机输出轴转动连接，所述舵盘具有与所述舵机输出轴连接的连接部，所述舵机组件还包括设置于所述连接部的端面与所述外壳之间且用于限制所述舵机输出轴异常转动的环形件；
所述环形件为减速环，所述外壳的上端面设有用于容置所述减速环的安装位，所述舵机输出轴穿设所述安装位，所述减速环套设于所述舵机输出轴外；
所述外壳包括上盖及中壳，所述齿轮传动机构设置于所述中壳与所述上盖围成的腔体内，所述舵机输出轴远离所述控制电路板的一端伸出所述上盖外，并在所述舵机输出轴伸出上盖的部分连接有舵盘。
2.如权利要求1所述的舵机组件，其特征在于，所述减速环分别与所述安装位和所述舵机输出轴过盈配合。
3.如权利要求2所述的舵机组件，其特征在于，所述减速环靠近所述连接部的一端的端面与所述连接部的端面抵接。
4.如权利要求1至3任一项所述的舵机组件，其特征在于，所述外壳还包括底壳，所述电机与所述控制电路板安装于所述中壳与所述底壳围成的腔体内，所述电机的输出轴伸出所述中壳。
5.如权利要求4所述的舵机组件，其特征在于，所述舵机组件还包括套设于所述上盖与所述舵机输出轴之间第一轴承，以及套设于所述中壳与所述舵机输出轴之间的第二轴承。
6.如权利要求1至3任一项所述的舵机组件，其特征在于，所述舵机组件还包括设置于所述舵机输出轴靠近所述控制电路板的一端的转接件、安装于所述转接件底部的磁铁，以及设置于所述控制电路板上、位于所述磁铁的正下方且用于感应所述磁铁的旋转信息的磁编码感应芯片。
7.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的舵机组件。
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