CN202781187U - 一种双自由度机器人踝关节舵机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双自由度机器人踝关节舵机。现有的机器人踝关节舵机多为单轴输出，即只能为机器人提供一个自由度。本实用新型包括端盖、壳体。端盖和壳体通过螺钉连接，形成一个封闭空间。在该封闭空间内设置有电机、电机齿轮、减速机构、轴承、控制电路板、角度传感器等。电机齿轮与减速机构输入齿轮啮合，减速机构输出轴输出动力。在输出轴处设置有角度传感器。本实用新型通过在同一封闭空间内设置两个电机，通过壳体中设置的齿轮传动机构，将动力向两个方向同时输出；通过内部设置的控制电路板和角度传感器可分别对两个方向的输出角度进行控制。使得机器人舵机有提供两个自由度的能力。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种双自由度机器人踝关节舵机。
背景技术
随着机器人的不断发展，机器人与人的交互越来越密切，从传统的工业环境慢慢向人类的生活起居靠近。
机器人根据仿生学原理，其运动模仿人类通过关节实现。每个关节在可实现准确控制的基础上，与人的各个关节自由度保持一致。人体各个主要活动关节处的自由度不尽相同。传统机器人关节为实现多自由度的运动，通常采用两组结构上独立的动力装置，每组分别提供一个自由度，关节整体结构复杂，惯性大，动态响应性差，重构型差，装配复杂，不便维护。
为解决上述问题，目前已研制出多种惯性小，动态响应较快，结构也相对较简单的驱动装置。
中国专利N201736231U，机器人腕关节。该关节是一个二自由度转动并联机构。U形件的U形上部通过第一组同轴转动副铰链与环形件相连；拔杆的中部固联在手掌连接件的一端，拔杆的两端通过第二组同轴转动副铰链与环形件相连；手掌连接件通过转动副铰链与手掌几座相联，手掌几座通过第三组同轴转动副铰链与腕关节基座相连。机器人手掌与所述手掌连接件的另一端相联。尽管该实用新型结构简单、响应速度快，并且也一定程度上改进了以往的并联机构工艺性差的特点，但由于其本身结构的限制并不具有良好的重构性。
美国专利US007429844B2，机器人用伺服模块和关节伺服。该发明设计了两种成L型的伺服模块，在机器人的不同关节处，通过第三方连接件进行组合以实现不同的自由度。该发明重构性好，装配简单也易于维护。但由于其结构特点，机体惯性较大，动态响应性较差。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有机器人双自由度关节驱动装置的不足，提供一种采用双电机交错布置的双自由度机器人踝关节舵机。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型由设置在壳体内呈十字交叉的X向驱动机构、Y向驱动机构组成。
所述的X向驱动机构包括X向端盖、X向齿轮减速机构、X向角度传感器、X向电机、X向电机端盖。
X向电机输出轴上固定连接有电机齿轮，X向电机置于壳体内，由X向电机端盖通过X向端盖螺钉进行定位；X向齿轮减速机构包括X向第一齿轮、X向第二齿轮、X向第一心轴、X向第二心轴和X向输出齿轮。
所述的X向电机齿轮与X向第一齿轮的大齿轮啮合，X向第一齿轮的小齿轮与X向第二齿轮的大齿轮啮合，X向第二齿轮的小齿轮与X向输出齿轮啮合；所述的X向第一齿轮和X向第二齿轮分别由X向第一心轴和X向第二心轴穿过并固定在X向壳体中。
所述的X向输出齿轮的上端穿过X向输出轴上轴承和X向端盖作为X向驱动机构的驱动轴；X向输出齿轮的下端穿过置于壳体中的X向输出轴下轴承和X向角度传感器；所述的X向角度传感器通过螺钉固定在壳体内部。
所述的Y向驱动机构包括Y向端盖、Y向齿轮减速机构、Y向角度传感器、Y向电机、Y向电机端盖；Y向驱动机构与X向驱动机构结构相同。
控制电路板置于壳体内部，通过螺钉固定，用以控制电机。
本实用新型的有益效果：通过将两个电机内置于一个舵机之中，实现一个舵机提高两个方向的输出，大大减小了传统机器人关节利用第三方连接件实现两个方向输出所占的空间，使得关节结构更加紧凑，惯性更小，动态性能更优。
附图说明
图1为舵机外型示意图；
图2为舵机装配爆炸图；
附图中：1.X向端盖螺钉、2.X向端盖、3.X向第二齿轮、4.X向输出轴上轴承、5.X向输出轴、6.X向第二心轴、7.X向第一齿轮、8.X向输出轴下轴承、9.X向第一心轴、10.X向固定螺钉、11.X向角度传感器、12.壳体、13.控制电路板、14.Y向角度传感器、15.Y向底盖、16.Y向角度传感器螺钉、17.控制电路板螺钉、18.Y向底盖螺钉、19.Y向电机、20.Y向电机端盖、21.Y向电机端盖螺钉、22.Y向顶盖螺钉、23.Y向顶盖、24.Y向第二心轴、25.Y向第二齿轮、26.Y向第一心轴、27.Y向第一齿轮、28.Y向输出轴上轴承、29.Y向输出齿轮、30.Y向输出轴下轴承、31.X向电机、32.X向电机端盖、33.X向电机端盖螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，舵机由X向端盖螺钉1、X向端盖2、X向第二齿轮3、X向输出轴上轴承4、X向输出齿轮5、X向第二心轴6、X向第一齿轮7、X向输出轴下轴承8、X向第一心轴9、X向固定螺钉10、X向角度传感器11、壳体12、控制电路板13、Y向角度传感器14、Y向底盖15、Y向角度传感器螺钉16、控制电路板螺钉17、Y向底盖螺钉18、Y向电机19、Y向电机端盖20、Y向电机端盖螺钉21、Y向顶盖螺钉22、Y向顶盖23、Y向第二心轴24、Y向第二齿轮25、Y向第一心轴26、Y向第一齿轮27、Y向输出轴上轴承28、Y向输出齿轮29、Y向输出轴下轴承30、X向电机31、X向电机端盖32、X向电机端盖螺钉33组成。
所述的X向端盖螺钉1、X向端盖2、Y向底盖15、Y向底盖螺钉18、Y向电机端盖20、Y向电机端盖螺钉21、Y向顶盖螺钉22、Y向顶盖23、X向电机端盖32、X向电机端盖螺钉33组成一个封闭空间。
在该封闭空间内设置有：X向第二齿轮3、X向输出轴上轴承4、X向输出齿轮5、X向第二心轴6、X向第一齿轮7、X向输出轴下轴承8、X向第一心轴9、X向固定螺钉10、X向角度传感器11、壳体12、控制电路板13、Y向角度传感器14、Y向角度传感器螺钉16、控制电路板螺钉17、Y向电机19、Y向第二心轴24、Y向第二齿轮25、Y向第一心轴26、Y向第一齿轮27、Y向输出轴上轴承28、Y向输出齿轮29、Y向输出轴下轴承30、X向电机31。
所述的X向电机31输出轴固定连接有电机齿轮，其中X向电机31通过X向电机端盖32经由X向电机端盖螺钉33固定在壳体12内的一个桶型结构内；所述的Y向电机C16输出轴固定连接有电机齿轮，其中Y向电机19通过Y向电机端盖20经由Y向电机端盖螺钉21固定在壳体12内的一个桶型结构内。
所述的X向第一齿轮7和X向第二齿轮3通过X向第一心轴9和X向第二心轴9固定在壳体12相应位置；所述的X向输出齿轮5通过X向输出轴上轴承4、X向输出轴下轴承8固定在壳体12相应位置。
所述的Y向第一齿轮27和Y向第二齿轮25通过Y向第一心轴26和Y向第二心轴24固定在壳体12相应位置；所述的Y向输出齿轮29通过Y向输出轴上轴承28、Y向输出轴下轴承30固定在壳体12相应位置。
所述的X向输出齿轮5的下方连接有X向角度传感器11，所述的Y向输出齿轮29的下方连接有Y向角度传感器14，所述的X向角度传感器11、Y向角度传感器14与控制电路板13相连，将角度信号反馈至控制电路板13；所述的控制电路板13通过控制电路板螺钉17固定在Y向角度传感器14上方。
舵机工作方式如下：
机体主控芯片发出控制信号传输到控制电路板13，要求X、Y向分别输出两个角度，控制电路板13经过处理，对电机进行控制，X向电机31与Y向电机19分别在一定的时间内旋转不同的角度。电机启动后，通过上述的动力传输路线，即电机通过齿轮减速机构，将动力传递至输出轴。之后将输出轴的角度经由角度传感器反馈至控制电路板。由控制电路板进行反馈控制调整达到相应的精度。
Claims (1)
1. 一种双自由度机器人踝关节舵机，由设置在壳体内呈十字交叉的X向驱动机构、Y向驱动机构组成，其特征在于：
所述的X向驱动机构包括X向端盖、X向齿轮减速机构、X向角度传感器、X向电机、X向电机端盖；
X向电机输出轴上固定连接有电机齿轮，X向电机置于壳体内，由X向电机端盖通过X向端盖螺钉进行定位；X向齿轮减速机构包括X向第一齿轮、X向第二齿轮、X向第一心轴、X向第二心轴和X向输出齿轮；
所述的X向电机齿轮与X向第一齿轮的大齿轮啮合，X向第一齿轮的小齿轮与X向第二齿轮的大齿轮啮合，X向第二齿轮的小齿轮与X向输出齿轮啮合；所述的X向第一齿轮和X向第二齿轮分别由X向第一心轴和X向第二心轴穿过并固定在X向壳体中；
所述的X向输出齿轮的上端穿过X向输出轴上轴承和X向端盖作为X向驱动机构的驱动轴；X向输出齿轮的下端穿过置于壳体中的X向输出轴下轴承和X向角度传感器；所述的X向角度传感器通过螺钉固定在壳体内部；
所述的Y向驱动机构包括Y向端盖、Y向齿轮减速机构、Y向角度传感器、Y向电机、Y向电机端盖；Y向驱动机构与X向驱动机构结构相同；
控制电路板置于壳体内部，通过螺钉固定，用以控制电机。
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| CN103753599A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种二自由度可控式机器人模块连接机构 |
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