CN202694153U

CN202694153U - 带有陀螺仪的微小型数字伺服机

Info

Publication number: CN202694153U
Application number: CN 201220374090
Authority: CN
Inventors: 池浚
Original assignee: Nanjing Longtai Aviation Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Longtai Aviation Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-07-31

Abstract

一种带有陀螺仪的微小型数字伺服机，包括上盖（10）、中盖（20）、下盖（30）、伺服电机（302）、电路板（303）以及电位器（301），伺服电机（302）、电路板（303）以及电位器（301）安装在由中盖（20）及下盖（30）组成的空间中，其特征是所述的电路板（303）上连接有陀螺仪安装板（308），陀螺仪安装板（308）上安装有陀螺仪传感器（306）、调节该陀螺仪传感器（306）灵敏度的可调按键（307）和控制陀螺仪安装板（308）是否工作的拨动开关（309），拨动开关（309）用于控制陀螺仪安装板（308）的工作，处于ON档时，该陀螺仪安装板（308）工作，伺服机工作于陀螺仪控制状态，处于OFF档时，该陀螺仪安装板（308）不工作，伺服机工作于无陀螺仪控制状态。

Description

带有陀螺仪的微小型数字伺服机

技术领域

本实用新型涉及一种伺服机，尤其是机器人用的小型伺服机，具体地说是一种带有陀螺仪的微小型数字伺服机。

背景技术

众所周知，伺服机是一种位置伺服的驱动器。他接收一定的控制信号，然后输出精确的控制位移角度，适用于那些需要角度，方向不断变化并能够保持的控制系统。伺服机作为运动方向的控制部件，最早出现在航空模型领域。伺服机是用来控制舵面的伺服电机。伺服机本质上是可定位的电机，当接受到一个位置指令，就会运动并定位于该指定位置。

机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于电机马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑”。从本质上讲，机器人是由人类制造的“动物”，它们是模仿人类和动物行为的机器。机器人需要执行人类发出的信号指令，就需要多个伺服机共同协作。而目前的伺服机由于体积较大，在扭力和体积、灵敏度等方便很难取得协调一致的效果，难以满足实际应用需求，为此申请设计了一种结构紧凑、转动灵敏度高、转动扭力大，能够更有效的完成转向任务的微小型数字伺服机，但这种伺服机只是根据外界提供的信号在一定的角度范围内（通常是以90度为0度，左右各45度的范围内）进行周期性的动作，而不能稳定的保持在某个点。当外界信号停止的时候，伺服机停止工作直接回到中立点。因此，设计一种能自动消除因风力或其它天候因素，以及飞行器（航模、无人机）的各种姿态所引起之尾舵偏移，无信号时将稳定的保持在某个点，当再次有信号时，伺服机会再次根据信号进行工作的新型伺服机是提高伺服精度，提供伺服机的可操控性，进一步拓展伺服机的应用范围是当务之急。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的伺服机不能满足小型机器人使用要求的问题，设计一种结构紧凑、转动灵敏度高、转动扭力大，能够更有效的完成转向任务，适用于机器人使用的微小型机器人数字伺服机。

本实用新型的技术方案是：

一种带有陀螺仪的微小型数字伺服机，包括上盖10、中盖20、下盖30、伺服电机302、电路板303以及电位器301，上盖10、中盖20和下盖30通过连接螺钉304相连，伺服电机302及电位器301与电路板303电气相连，伺服电机302、电路板303以及电位器301安装在由中盖20及下盖30组成的空间中，所述的上盖10和中盖20组成的空间中安装有齿轮减速装置1，该齿轮减速装置1的输入齿轮与安装在伺服电机302输出轴上的电机齿轮101相啮合，齿轮减速装置1的输出齿轮安装在与电位器301相连的驱动轴109上并伸出上盖10；下盖30的下表面上设有输出用圆柱体305，其特征是所述的电路板303上连接有陀螺仪安装板308，陀螺仪安装板308上安装有陀螺仪传感器306、调节该陀螺仪传感器306灵敏度的可调按键307和控制陀螺仪安装板308是否工作的拨动开关309，拨动开关309用于控制陀螺仪安装板308的工作，处于ON档时，该陀螺仪安装板308工作，伺服机工作于陀螺仪控制状态，处于OFF档时，该陀螺仪安装板308不工作，伺服机工作于无陀螺仪控制状态。

所述的输出用圆柱体305的轴心线与驱动轴109的轴心线同轴线分布。

所述的齿轮减速装置1由作为输入齿轮的一级双联减速齿轮102、二级双联减速齿轮103，三级双联减速齿轮104，四级双联减速齿轮105和作为齿轮减速装置1输出齿轮的末级驱动齿轮106，其中一级双联减速齿轮102套装在一级齿轮轴107上，四级双联减速齿轮105和二级双联减速齿轮103上下间隔套装在二级齿轮轴108上，三级双联减速齿轮104套装在驱动轴109上，末级驱动齿轮106也固定安装在驱动轴109上并位于三级双联减速齿轮104的上部；一级双联减速齿轮102中的大齿轮与电机齿轮101相啮合，一级双联减速齿轮102中的小齿轮与二级双联减速齿轮103中的大齿轮相啮合，二级双联减速齿轮103中的小齿轮与三级双联减速齿轮104中的大齿轮相啮合，三级双联减速齿轮104中的小齿轮与四级双联减速齿轮105中的大齿轮相啮合，四级双联减速齿轮105中的小齿轮与末级驱动齿轮106相啮合。

所述的电位器301和伺服电机302上均设有定位在下盖30的内腔中的定位扣爪。

所述的中盖20上开设有供可调按键307和拨动开关309相匹配的安装孔310。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过多组双联变速齿轮的交错、集中布置，使得整机结构紧凑、转动灵敏，为机器人提供了体积小、扭矩大的伺服机。

本实用新型可自动消除因风力或其它天候因素，以及飞行器（航模、无人机）的各种姿态所引起之尾舵偏移，无信号时将稳定的保持在某个点，当再次有信号时，伺服机会再次根据信号进行工作，因此伺服机的操控将变得更加容易。同时极大的拓展了伺服机的使用范围，如：可以使用在安防中的随动跟踪系统，传统的摄像头是在360度或180度范围内周期性转动，或者是固定拍摄某一个方向的视频，并不能做到物体移动摄像头移动，物体静止镜头静止，采用带陀螺仪的伺服机后将能实现这一功能。

本实用新型可用于控制摄像头，摄像头会根据物体的移动进行拍摄，当物体静止时摄像头也会静止，当物体再次移动的时候摄像头会再次随着物体移动。

附图说明

图1是本实用新型的立体分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。

一种微小型机器人数字伺服机，包括上盖10、中盖20、下盖30、伺服电机302、电路板303以及电位器301（型号可为R13），上盖10、中盖20和下盖30通过连接螺钉304相连，伺服电机302及电位器301与电路板303电气相连，伺服电机302、电路板303以及电位器301安装在由中盖20及下盖30组成的空间中，其中伺服电机302和电位器301通过螺钉或卡接结构定位在中盖20上，在伺服电机302和电位器301上还设有便于在下盖30中定位的扣爪，所述的电路板303上连接有陀螺仪安装板308，陀螺仪安装板308上安装有陀螺仪传感器306、调节该陀螺仪传感器306灵敏度的可调按键307和控制陀螺仪安装板308是否工作的拨动开关309，拨动开关309用于控制陀螺仪安装板308的工作，处于ON档时，该陀螺仪安装板308工作，伺服机工作于陀螺仪控制状态，处于OFF档时，该陀螺仪安装板308不工作，伺服机工作于无陀螺仪控制状态，相应地在中盖20上开设有供可调按键307和拨动开关309相匹配的安装孔310。在上盖10和中盖20组成的空间中安装有齿轮减速装置1，该齿轮减速装置1的输入齿轮与安装在伺服电机302输出轴上的电机齿轮101相啮合，齿轮减速装置1的输出齿轮安装在与电位器301相连的驱动轴109上并伸出上盖10；在上盖10的上表面上设有输出用圆柱体100，下盖30的下表面上设有输出用圆柱体305。其中的输出用圆柱体305的轴心线与驱动轴109的轴心线同轴线分布。

具体实施时所述的齿轮减速装置1可由作为输入齿轮的一级双联减速齿轮102、二级双联减速齿轮103，三级双联减速齿轮104，四级双联减速齿轮105和作为齿轮减速装置1输出齿轮的末级驱动齿轮106，其中一级双联减速齿轮102套装在一级齿轮轴107上，四级双联减速齿轮105和二级双联减速齿轮103上下间隔套装在二级齿轮轴108上，三级双联减速齿轮104套装在驱动轴109上，末级驱动齿轮106也固定安装在驱动轴109上并位于三级双联减速齿轮104的上部；一级双联减速齿轮102中的大齿轮与电机齿轮101相啮合，一级双联减速齿轮102中的小齿轮与二级双联减速齿轮103中的大齿轮相啮合，二级双联减速齿轮103中的小齿轮与三级双联减速齿轮104中的大齿轮相啮合，三级双联减速齿轮104中的小齿轮与四级双联减速齿轮105中的大齿轮相啮合，四级双联减速齿轮105中的小齿轮与末级驱动齿轮106相啮合。

如图1所示，本实用新型的伺服机主体自上而下包括上盖10，中盖20，下盖30，中盖呈矩形箱体状，上盖10和下盖30的两相对端略有削尖，其中上盖10的四角处设有安装孔（图中没有标示），中盖20的四角处设有贯通的安装孔（图中没有标示），下盖30同样于的四角处设有安装孔，4颗螺丝（图中仅标注了2颗螺丝304）自下而上的贯穿下盖，中盖和下盖，从而将下盖，中盖，上盖组合连接在一起。在上盖10和中盖20的空间内组装减速齿轮装置1。在中盖20和下盖30的空间内组装电位器301、电机302和电路板303。

本实用新型的组装过程如下：

先将电机302的电机轴向上穿过中盖20，然后将电机齿轮101安装在电机轴的上端，电机齿轮101与一级双联减速齿轮102啮合，二级双联减速齿轮103与四级双联减速齿轮105通过一根不锈钢圆柱（二级齿轮轴）连接固定在伺服机中盖20上，四级双联减速齿轮105位于二级减速齿轮103的上方，三级双联减速齿轮104和末级驱动齿轮106通过电位器的金属驱动轴109与电位器固定在一起，末级驱动齿轮106位于三级双联减速齿轮104的上方并伸出上盖10外作为动力输出，通过上述双联及单齿齿轮的互相之间的啮合，使得整个变速组齿轮紧密结合在一起，体积变得很小。

本实用新型的工作原理是：

当外界的PWM信号通过伺服机的信号线传送到电路板303时，此时主控芯片先进行分析陀螺仪传感器安装板（以下简称陀螺仪PCB板）是否工作，如果陀螺仪PCB板不工作，此时直接驱动电机工作，电机带动齿轮组，减速后至输出轴，输出轴和电位器相连接，输出轴带动舵盘转动的同时，带动反馈电位器，电位器将输出电压信号到控制电路板，控制电路板根据反馈电压信号及输入控制信号的差值决定电机的转动方向和速度，达到目标停止。

如果陀螺仪PCB板工作，伺服机首先是根据外界信号进行动作，当外界信号停止时，传统的伺服机直接停止工作，返回初始的中立点。而如果此时陀螺仪PCB板工作，伺服机将在陀螺仪的控制下稳定的保持在信号停止的时候，当外界再次提供信号的时候，伺服机会根据新的外界信号执行相应的动作。

使用带有陀螺仪功能的伺服机的好处在于：传统的伺服机只是根据外界提供的信号在一定的角度范围内（通常是以90度为0度，左右各45度的范围内）进行周期性的动作，而不能稳定的保持在某个点。当外界信号停止的时候，伺服机停止工作直接回到中立点。

使用该伺服机的话可自动消除因风力或其它天候因素，以及飞行器（航模、无人机）的各种姿态所引起之尾舵偏移，无信号时将稳定的保持在某个点，当再次有信号时，伺服机会再次根据信号进行工作，因此伺服机的操控将变得更加容易。同时极大的拓展了伺服机的使用范围，如：可以使用在安防中的随动跟踪系统，传统的摄像头是在360度或180度范围内周期性转动，或者是固定拍摄某一个方向的视频，并不能做到物体移动摄像头移动，物体静止镜头静止，采用带陀螺仪的伺服机后将能实现这一功能，首先是用伺服机控制摄像头，摄像头会根据物体的移动进行拍摄，当物体静止时摄像头也会静止，当物体再次移动的时候摄像头会再次随着物体移动。

综上所述，本实用新型通过上述实施例和相关说明，已经详细具体的揭露了相关技术，使本领域的从业技术人员可以据以实施。而上述的实施例只是用来说明本实用新型，而不是用来限制本实用新型专利的，本实用新型专利的权利范围应由本实用新型专利的权利要求来界定。至于本文中所述元器件的改变或等效元器件的代替等仍都应属于本实用新型专利的权利范围内。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种带有陀螺仪的微小型数字伺服机，包括上盖（10）、中盖（20）、下盖（30）、伺服电机（302）、电路板（303）以及电位器（301），上盖（10）、中盖（20）和下盖（30）通过连接螺钉（304）相连，伺服电机（302）及电位器（301）与电路板（303）电气相连，伺服电机（302）、电路板（303）以及电位器（301）安装在由中盖（20）及下盖（30）组成的空间中，所述的上盖（10）和中盖（20）组成的空间中安装有齿轮减速装置（1），该齿轮减速装置（1）的输入齿轮与安装在伺服电机（302）输出轴上的电机齿轮（101）相啮合，齿轮减速装置（1）的输出齿轮安装在与电位器（301）相连的驱动轴（109）上并伸出上盖（10）；下盖（30）的下表面上设有输出用圆柱体（305），其特征是所述的电路板（303）上连接有陀螺仪安装板（308），陀螺仪安装板（308）上安装有陀螺仪传感器（306）、调节该陀螺仪传感器（306）灵敏度的可调按键（307）和控制陀螺仪安装板（308）是否工作的拨动开关（309），拨动开关（309）用于控制陀螺仪安装板（308）的工作，处于ON档时，该陀螺仪安装板（308）工作，伺服机工作于陀螺仪控制状态，处于OFF档时，该陀螺仪安装板（308）不工作，伺服机工作于无陀螺仪控制状态。

2.根据权利要求1所述的伺服机，其特征是所述的输出用圆柱体（305）的轴心线与驱动轴（109）的轴心线同轴线分布。

3.根据权利要求1所述的伺服机，其特征是所述的齿轮减速装置（1）由作为输入齿轮的一级双联减速齿轮（102）、二级双联减速齿轮（103），三级双联减速齿轮（104），四级双联减速齿轮（105）和作为齿轮减速装置（1）输出齿轮的末级驱动齿轮（106），其中一级双联减速齿轮（102）套装在一级齿轮轴（107）上，四级双联减速齿轮（105）和二级双联减速齿轮（103）上下间隔套装在二级齿轮轴（108）上，三级双联减速齿轮（104）套装在驱动轴（109）上，末级驱动齿轮（106）也固定安装在驱动轴（109）上并位于三级双联减速齿轮（104）的上部；一级双联减速齿轮（102）中的大齿轮与电机齿轮（101）相啮合，一级双联减速齿轮（102）中的小齿轮与二级双联减速齿轮（103）中的大齿轮相啮合，二级双联减速齿轮（103）中的小齿轮与三级双联减速齿轮（104）中的大齿轮相啮合，三级双联减速齿轮（104）中的小齿轮与四级双联减速齿轮（105）中的大齿轮相啮合，四级双联减速齿轮（105）中的小齿轮与末级驱动齿轮（106）相啮合。

4.根据权利要求1所述的伺服机，其特征是所述的电位器（301）和伺服电机（302）上均设有定位在下盖（30）的内腔中的定位扣爪。

5.根据权利要求1所述的伺服机，其特征是所述的中盖（20）上开设有供可调按键（307）和拨动开关（309）相匹配的安装孔（310）。