CN207139807U - 一种微型舵机机器人手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型舵机机器人手臂，通过在机器人手臂设置四个关节，且四个关节设置微型舵机，使得机器人手臂能够多方向、多关节点运动，增加了机器人手臂的灵活度，使得机器人在格斗过程中能够实现多个方向、多个角度的攻击，并且能够针对近距离格斗迅速做出反应，本实用新型舵机通过整组齿轮的交错、集中布置，以及将所述电位器的电位器轴向上穿过变速齿轮组的第三、第四变速齿轮，使得本实用新型模型舵机结构紧凑、体积较小，进而提高转动的灵敏度及衍接力度，从而更能有效的完成机器人手臂各关节转向任务。

Description

一种微型舵机机器人手臂

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种微型舵机机器人手臂。

背景技术

小型机器人，特别是格斗型机器人，是目前非常热门的机器人类型，也有多种针对不同类型格斗机器人的比赛，激发了研发人员的兴趣，也打开了一个新的市场。随着科技的发展，越来越多的企业公司进入格斗机器人领域，各类格斗机器人产品功能推陈出新，十分丰富。且随着人工智能技术与互联网的发展，以语音互动、人脸识别、App互联等为主的多功能机器人逐渐进入大家的视线。

舵机作为运动方向的控制部件，最早出现在航空模型领域。之后，伴随科学技术的不断发展，舵机的应用越来越广泛。不仅在航空模型中，在其它的模型中亦可看到它的应用：船模上用来控制尾舵，车模中用来转向等。由此可见，凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。

目前，在业界常见的模型舵机基本包括如下部件：小型直流马达、变速齿轮组、反馈可调电位器及电控线路板。该等元件固设于一舵机主体内，彼此之间并以一定的方式进行连接。其中，小型直流马达用以提供原始动力，并将该原始动力传输给变速齿轮组；变速齿轮组用以调节扭力大小，并传输该扭力给外部模型的摆杆，进而通过该摆杆实现模型的转向动作；反馈可调电位器用以将模型摆杆的旋转信号反馈至电控线路板；电控线路板一方面用于接受外部信号，从而启动小型直流马达运动，另一方面用于接受反馈可调电位器地反馈信号，由此控制小型直流马达的正反转及旋转角度，进而使整个舵机精确定位。

然而，上述传统的模型舵机直接将反馈可调电位器与所述外部模型的摆杆上、下固结在变速齿轮组一侧，使得该传统模型舵机整体的结构比较松散，体积较大，进而影响转动的灵敏性。机器人手臂在机器人格斗过程中起到非常重要的作用，手部关节的灵活性可对机器人格斗的胜负起决定性的作用，且手臂的设计可以增加武器设备、激光设备等元素，丰富了机器人格斗的乐趣，也使机器人格斗类型多样化，因此机器人手臂的设计及灵活度非常重要。且机器人手臂关节的运动主要靠舵机带动完成，然而市面上现有的机器人玩具只能完成简单的运动，无法实现多样的游戏功能。而且现有的玩具机器人自由度少、动作协调性差、运动精度低等缺陷，无法达到拟人态动作，难以满足目前的市场需求。针对机器人手臂，目前小型机器人在手臂的设计方面，手臂活动不够灵活，关节伸曲不便，使得机器人在格斗过程中无法带来更好的用户体验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型舵机机器人手臂。

为实现上述目的，本实用新型提供一种微型舵机机器人手臂，设置在机器人主体上，机器人主体包括前/后面和左/右两侧面，所述手臂包括依次连接的第一关节、肩部、第二关节、后臂、第三关节、前臂、第四关节以及手部，所述肩部通过第一关节与机器人主体连接，所述后臂通过第二关节与肩部连接，所述前臂通过第三关节与后臂连接，所述手部通过第四关节与前臂连接，所述前臂和后臂形成手臂轴线；

所述肩部基于第一关节相对于机器人主体转动，转动平面平行于机器人主体侧面；

所述后臂基于第二关节相对于肩部摆动，摆动方向包括朝向机器人主体和远离机器人主体两个方向；

所述前臂基于第三关节相对于后臂转动，转动方向为绕所述手臂轴线转动；

所述手部基于第四关节相对于前臂摆动，摆动轴垂直手臂轴线；

所述第一关节、第二关节、第三关节和第四关节各内置一个舵机，所述舵机中至少有一种舵机结构包括舵机主体，该舵机主体下部收容线路板，上部收容变速齿轮组，中部收容马达及电位器，该马达电性连接于所述线路板一侧，顶面连接马达轴，该电位器电性连接于所述线路板另一侧，顶面连接电位器轴；

所述变速齿轮组包括对应马达所在一侧布置的马达齿轮、对应电位器所在一侧布置的第四、第五变速齿轮及布置于该两侧之间的第一、第二、第三变速齿轮，所述第一变速齿轮包括大齿及固结于该大齿底面的小齿，所述第二、三、四、五变速齿轮均包括大齿及固结于该大齿顶面的小齿，所述马达齿轮架设于所述马达轴上；所述第一变速齿轮与第二变速齿轮大致水平相邻布置，第一变速齿轮邻近马达所在一侧，并架设于第一齿轮轴上，第二变速齿轮邻近电位器所在一侧，并架设于第二齿轮轴上；所述第三变速齿轮架设于第三齿轮轴上，并位于第二变速齿轮上方；所述第四、第五变速齿轮架设于所述电位器轴上，且该第五变速齿轮位于第四变速齿轮上方；

所述马达齿轮与第一变速齿轮的小齿啮合；所述第一变速齿轮的大齿与第二变速齿轮的大齿啮合；所述第二变速齿轮的小齿与第四变速齿轮的大齿啮合；所述第四变速齿轮的小齿与第三变速齿轮的大齿啮合；所述第三变速齿轮的小齿与第五变速齿轮的大齿啮合

所述机器人主体为机器人手臂外其他部位的总称，所述机器人主体可根据不同的需要进行设计，对于格斗型机器人，可在机器人头部设置类似人类眼睛的摄像头，通过摄像头传达的图像，观察对方的攻击进程，从而分析自身的应对方式，增加格斗趣味性。本发明机器人手臂类似于人类手臂，包括四个部分，肩部、后臂、前臂和手部，每个部分都通过关节连接。机器人主体包括前后面和两侧面，类似于人体的胸部、背部以及身体的两侧面，其中手臂安装在侧面，为了更好的理解手臂的转动方向，定义机器人前后面为一个平面，两侧面为另一个平面，两个平面相互垂直，另外机器人手臂的前臂和后臂连接成一个轴，形成手臂轴向。

所述第一关节的一端与肩部固定，另一端与机器人主体转动连接，使得肩部能够基于第一关节相对于机器人主体转动，转动平面平行于机器人主体侧面；并且肩部能够带动肩部下端的后臂、前臂以及手部一起运动，类似人手臂，实现机器人整个手臂的前后摆动，形成以第一关节为圆心手臂长度为半径的圆形活动范围。

所述第二关节两端连接在肩部的前后面对称位置处，使得后臂能够基于第二关节相对于肩部摆动，摆动方向包括朝向机器人主体和远离机器人主体，同时后臂能够带动前臂和手部一起运动，形成以第二关节为圆心，以后臂、前臂和手部长度为直径的四分之一的圆形活动范围。

所述第三关节一端连接后臂，一端连接前臂，使得所述前臂基于第三关节相对于后臂转动，转动方向为绕所述手臂轴线转动，并能够带动手部一起运动。形成以第三关节为中心，以手部所持武器为半径的圆形活动范围。

所述第四关节两端设置在前臂左右对称位置上，使得所述手部能够沿前臂前后摆动。通过四个关节的设置，使得机器人手臂能够多方向、多关节点运动，增加了机器人手臂的灵活度，使得机器人在格斗过程中能够实现多个方向、多个角度的攻击。

四个关节的设置能够实现机器人手臂不同方向的活动范围，使活动范围达到最大化，并且各个关节相互配合，手臂能够多角度多方位伸展，增加了手臂的灵活度。

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。伴随科学技术的不断发展，舵机的应用越来越广泛。不仅在航空模型中，在机器人模型中亦可看到它的应用。所述四个关节主要由舵机的转动带动手臂的运动，通过紧凑型舵机的设置，使得机器人手臂能够多方向、多关节点运动，增加了机器人手臂的灵活度，使得机器人在格斗过程中能够实现多个方向、多个角度的攻击。

进一步的，所述舵机主体自下而上包括下盖、中盖及上盖，三者锁盖为一体，其中在下盖与中盖盖合后的空间中组装所述线路板、马达及电位器；在上盖与中盖盖合后的空间中组装所述变速齿轮组。

进一步的，所述马达齿轮架设于 所述马达轴的顶端，并与该马达轴同步旋转。

进一步的，所述第五变速齿轮的 小齿及电位器轴的顶端均向上凸伸出所述舵机主体。

进一步的，所述第一变速齿轮架设于所述第一齿轮轴的顶端，所述第二变速齿轮架设于所述第二齿轮轴的顶端，所述第三变速齿轮架设于所述第三齿轮轴的底端。

进一步的，所述第一关节包括设于机器人主体内的第一舵机、设于机器人主体与肩部连接处的第一轴以及支撑第一轴的第一轴承，所述第一轴一端与肩部固定式连接，另一端与第一舵机转轴连接，所述机器人主体设有第一卡槽与第一轴承卡合；

所述第二关节包括设于后臂内部的第二舵机、设于后臂与肩部一侧连接处的第二轴、支撑第二轴的第二轴承以及后臂与肩部另一侧连接处的第一舵盘，所述第二轴一端与后臂固定，另一端通过第二轴承与肩部转动连接，所述第一舵盘一侧与肩部固定，另一侧与第二舵机转轴连接；

所述第三关节包括设于前臂内部上端的第三舵机、设于后臂和前臂连接处的第三轴以及支撑第三轴的第三轴承，所述第三轴一端与后臂固定式连接，另一端与第三舵机转轴连接，所述前臂设有第二卡槽与第三轴承卡合；

所述第四关节包括设于前臂内部下端的第四舵机、设于前臂与手部一侧连接处的第四轴、支撑第四轴的第四轴承以及前臂与手部另一侧连接处的第二舵盘，所述第四轴一端与前臂固定，另一端通过第四轴承与手部转动连接，所述第二舵盘一侧与手部固定，另一侧与第四舵机转轴连接。

所述第一舵机设置在机器人主体内部靠近机器人身体左右两侧位置，方便与手臂连接。所述第一轴一端与肩部焊接固定或为一体式连接，另一端与第一舵机转轴连接，使得第一舵机工作时，所述第一轴可带动手臂转动。

由于第一舵机的转动，会带动整个手臂的运动，因此，为了使第一舵机运行更加稳定，将其设置在机器人主体内部。所述第一轴承为金属环，第一轴通过第一轴承支撑，防止舵机运动中的晃动。所述机器人主体外壳一般为塑料材质的构件，外壳通过前后壳合成一个整体，将主体内部构件包围住，起到保护作用。外壳设有第一卡槽，通过前后卡合将第一轴承卡合住。当第一舵机带动第一轴转动时，第一轴承固定不动。

由于机器人主体在第一卡槽处为塑料材质，因此第一轴承的设置是为了防止第一轴在转动过程中由于轴距较长引起的晃动，以及在转动过程中可能对机器人主体卡槽位置造成磨损，影响机器人使用寿命。第一关节的设计可实现整个手臂的前后运动，使机器人的攻击范围覆盖到了手臂长度前后能伸展的范围。

由于肩部内部空间有限，且为了方便手臂上下运动，所述第二关节的第二舵机设置在后臂内部，所述后臂两侧通过第二轴和第一舵盘与肩部连接，形成T字形结构，将后臂悬挂在肩部上。进一步的，所述后臂由左右两片塑料材质的构件组成，并将舵机包于内部，所述后臂上部设有与第二轴对应的安装卡槽。

同样的，为了防止第二轴磨损后臂安装卡槽，本发明在第二轴上设有第二轴承，所述第二轴与肩部转动连接。由于连接舵机的轴起主要支撑作用，因此所述轴需要足够的直径和足够空间的安装位，由于安装位空间的限制，本发明将轴改为舵盘代替，节约空间。所述第一舵盘的设计能够减小安装体积，且能增强扭矩。当第二舵机工作时，由于第一舵盘固定在肩部不能移动，此时第二舵机会带动后臂运动，从而使第二轴跟着转动，最终后臂带动前臂和手部相对肩部进行上下运动。第二关节的设计能够实现手臂的上下运动，结合第一关节，能够实现机器人手臂前后左右伸展后所能覆盖的最大范围。

所述第三关节结构类似于第一关节结构，由于本实用新型中机器人手臂后臂内部空间仅够设置一个舵机，因此所述第三舵机设置在所述前臂内部的上端，所述第三轴设于后臂与前臂连接处，所述第三轴一端与后臂焊接固定，另一端于第三舵机转轴连接，使得第三舵机工作时，所述第三轴可带动前臂转动。所述第三轴承为金属环，设置在第三轴上，所述后臂同样由前后两块可相互合在一起的构件组成，所述构件通过螺栓结构固定。

本实用新型通过所述前后两块构件形成的第二卡槽将所述第三轴承固定。第三舵机工作时，可带动第三轴转动，而第三轴承由于固定在第二卡槽，因此不会转动，起到支撑第三轴的作用，防止晃动。所述第三轴承的设置是为了防止第三轴在转动过程中由于轴距较长引起的晃动，以及在转动过程中可能对机器人主体卡槽位置造成磨损，影响机器人使用寿命。第三关节的设计主要是通过逐段的关节设置来增加手臂的灵活度，特别针对近距离的格斗。通过第三关节辅助运动，能够迅速做出反应。

由于机器人手部可以设计玩具枪、刀、剑等武器，因此手部留有的空闲有限，且由于所述前臂内部空间充足，因此将第四关节的舵机设置在所述前臂内部下端。所述舵机通过前臂的前后外壳卡合在前臂内部，其中所述舵机的一面显露在前臂外部且与该面前臂处于同一平面。

第四关节结构类似于第二关节，所述第四轴一端与前臂焊接固定，另一端与手部转动连接，使得手部可绕第四轴转动。所述第二舵盘一端与舵机转轴连接，可绕舵机转动，另一端固定在手部与第四轴对称的位置上。第四舵机工作时，通过带动第二舵盘转动，从而使得手部可垂直于手臂轴线轴向运动。第四关节的设置主要是针对手部设有武器的情况下，通过第四关节的辅助作用，能快速做出攻击动作，使动作更加灵活自如，增加格斗的趣味性。

进一步的，所述第一轴与第一舵机连接的一端呈阶梯状；第三轴与第三舵机连接的一端呈阶梯状。

轴通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等一系列作用，在工作中，由于受到弯应力和冲击载荷，因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性。以适应其工作环境变化。由于不同的连接位置需要对轴的直径要求不同，本发明中，第一轴一端与肩部焊接固定，由于第一轴在转动时需要承受的较大的扭矩，因此要求轴有足够大的直径，因此在设计时，第一轴与肩部固定端的直径设计足够大，并将二者焊接在一起。另一方面，由于第一轴另一端与机器人主体内部的舵机连接，且轴需要插入舵机中，由于本发明设计的是微型舵机，因此没有足够的体积足够容纳第一轴大的体积。同样，第三轴也设计为台阶状，能够适应轴两端连接不同零件的需求。所以在本发明中，在第一轴和第三轴靠近舵机一端设置成阶梯状轴，其中最细的中心轴插入舵机中，通过逐步增大第一轴和第三轴的直径来增加其所能承受的扭矩，增加了连接的可靠性和紧密性，也能最大程度防止轴的打滑，增加了操作的稳定性，延长了使用寿命。

进一步的，所述第一舵盘和第二舵盘为台阶状圆盘，所述台阶状圆盘至少由固定式双层圆盘和固定在双层圆盘中心的圆柱轴组成。

由于所述机器人手臂的肩部与后臂连接处以及前臂与手部连接处空间位置有限，无法像第一关节和第三关节一样设置阶梯状轴，因此在第二关节和第四关节处设置第一舵盘和第二舵盘，能够增加手臂运动中转动扭矩，同时也能最大程度的节约体积，使其能够在有限的空间内将舵机与手臂构件固定。进一步的，由于第一舵盘一端与肩部固定，另一端与第二舵机活动式固定，由于与肩部固定和与第二舵机固定的要求不同，因此所述舵盘由固定式双层圆盘和固定在双层圆盘中心的圆柱轴组成。由于圆柱轴插入舵机内，因此圆柱轴直径较小，而舵机的工作主要是引起圆柱轴的运动，因此圆柱轴所承受的扭矩最大，因此，为了防止圆柱轴的工作过程中能够承受足够大的扭矩，在设计时通过逐步增加圆柱轴直径来实现，因此设计了双层圆盘，所述双层圆盘直径逐渐增大，所述圆柱轴固定在圆盘中心。所述舵盘双层环的设计能够更好的带动手臂运动，增加了手臂的灵活度。

进一步的，所述第一轴与肩部之间设有尺寸大于第一轴承的第一限位空间，所述第一轴承安装在第一限位空间内通过第一卡槽固定；所述第三轴与后臂之间设有尺寸大于第三轴承的第二限位空间，所述第三轴承安装在第二限位空间内通过第二卡槽固定。

所述第一轴承和第三轴承为圆形金属环，并分别环合在第一轴和第三轴上，起到支撑第一轴和第三轴的作用。由于第一轴、第三轴、第一轴承以及第三轴承都为金属材质，而机器人外壳为塑料材质，在加工时，塑料材质的卡槽卡合轴承时，由于材料的不同，可能会出现卡合出现偏差，使加工的产品质量不合格，因此在所述第一轴与肩部之间设有尺寸大于第一轴承厚度的第一限位空间，所述第一轴承安装在第一限位空间内通过第一卡槽固定；所述第三轴与后臂之间设有尺寸大于第三轴承厚度的第二限位空间，所述第三轴承安装在第二限位空间内通过第二卡槽固定。限位空间的设置能够使安装时更加方便，且能够防止不同材质的结构组合在一起出现卡合不到位的情况，保证了加工质量。

进一步的，所述后臂和前臂分别设有控制线安装位，所述控制线安装位设有控制线入口，所述后臂控制线入口设于后臂控制线安装位下端，所述前臂控制线入口设于前臂控制线安装位上端。

由于本发明主要针对格斗机器人，因此机器人的自助运动非常重要。通过在机器人主体内部设置控制线路主板，有控制线路主板分出多条控制线对机器人各个舵机进行控制。进一步的，所述控制线路主板设置在机器人主体背部，机器人主体背部侧面可设置线路出口，所述控制线从机器人主体背部线路出口出发，沿着背部分成两路通往后臂和前臂的控制线安装位。由于手臂舵机除了第一舵机安装在机器人主体内部外，第二舵机、第三舵机和第四舵机都分布在后臂和前臂内部，因此第一舵机可通过机器人主体内部布线，完成控制电路板对第一舵机的控制，再通过分成两路的控制线安装位，将控制线从机器人背部分别延伸进入后臂安装位和前臂安装位，并连接其内部的舵机，所述控制线分为三股，第一股通入后臂安装位控制第二舵机，另外两股从前臂安装位进入，分别接第三舵机和第四舵机。进一步的，为了使线的分布更加紧密，所述后臂控制线入口设于控制线安装位下端，所述前臂控制线入口设于控制线安装位上端，使得控制线分股的距离最近，避免的控制线的交叉及磨损，且最大程度上减短了控制线的长度，使整个装置外观更加简洁，也使手臂运动起来更加方便。

本实用新型的有益效果：通过四个关节设置微型舵机，使得机器人手臂能够多方向、多关节点运动，增加了机器人手臂的灵活度，使得机器人在格斗过程中能够实现多个方向、多个角度的攻击，并且能够针对近距离格斗迅速做出反应，本实用新型舵机通过整组齿轮的交错、集中布置，以及将所述电位器的电位器轴向上穿过变速齿轮组的第三、第四变速齿轮，使得本实用新型模型舵机结构紧凑、体积较小，进而提高转动的灵敏度及衍接力度，从而更能有效的完成机器人手臂各关节转向任务。

附图说明

图1为本发明机器人主体主视图。

图2为本发明机器人主体所处平面示意图。

图3为本发明机器人手臂主视图。

图4为本发明机器人手臂立体图。

图5为本发明机器人手臂俯视图。

图6为本发明机器人手臂爆炸图。

图7为本实用新型舵机爆炸图。

具体实施例

如图1所示，一种机器人手臂，设置在机器人主体1上，机器人主体1包括前面11、后面12、左侧面13以及右侧面14，如图2所示，为机器人主体所处平面示意图，包括前后平行面15和左右侧面平行面16。如图3~4所示，所述手臂包括依次连接的第一关节2、肩部3、第二关节4、后臂5、第三关节6、前臂7、第四关节8以及手部9，所述肩部3通过第一关节2与机器人主体1连接，所述后臂5通过第二关节4与肩部3连接，所述前臂7通过第三关节6与后臂5连接，所述手部9通过第四关节8与前臂7连接，所述前臂7和后臂5形成手臂轴线。所述肩部3基于第一关节2相对于机器人主体1转动，转动平面平行于机器人左右平行面16；所述后臂5基于第二关节4相对于肩部3摆动，摆动方向包括朝向机器人主体和远离机器人主体；所述前臂7基于第三关节6相对于后臂5转动，转动方向为绕所述手臂轴线转动；所述手部基于第四关节8相对于前臂7摆动，摆动轴垂直手臂轴线。

进一步的，如图5所示，所述第一关节2包括设于机器人主体1内的第一舵机21、设于机器人主体1与肩部3连接处的第一轴22以及支撑第一轴的第一轴承23，所述第一轴22一端与肩部3固定式连接，另一端与第一舵机21转轴连接，所述机器人主体1设有第一卡槽17与第一轴承23卡合；

如图6所示，所述第二关节4包括设于后臂5内部的第二舵机41、设于后臂5与肩部3一侧连接处的第二轴42、支撑第二轴42的第二轴承43以及后臂5与肩部3另一侧连接处的第一舵盘44，所述第二轴42一端与后臂5固定，另一端通过第二轴承43与肩部3转动连接，所述第一舵盘44一侧与肩部3固定，另一侧与第二舵机41转轴连接；所述肩部3包括肩装饰件31、肩架32、肩侧板33，所述后臂包括后臂装饰架51、后臂装饰件52、后臂壳53和后臂盖54，所述第二舵机41安装于后臂壳53和后臂盖54扣合形成的空腔中。

所述第三关节6包括设于前臂7内部上端的第三舵机61、设于后臂5和前臂7连接处的第三轴62以及支撑第三轴62的第三轴承63，所述第三轴62一端与后臂5固定式连接，另一端与第三舵机61转轴连接，所述前臂7设有第二卡槽71与第三轴承63卡合；所述前臂7包括前臂装饰件72、前臂壳73和前臂盖74，所述前臂壳73和前臂盖74上端相互扣合形成第二卡槽71，并且内部形成空腔，安装第三舵机61和第四舵机81。

所述第四关节8包括设于前臂7内部下端的第四舵机81、设于前臂7与手部9一侧连接处的第四轴82、支撑第四轴82的第四轴承83以及前臂7与手部9另一侧连接处的第二舵盘84，所述第四轴82一端与前臂7固定，另一端通过第四轴承83与手部9转动连接，所述第二舵盘84一侧与手部9固定，另一侧与第四舵机81转轴连接。

进一步的，所述第一轴22与第一舵机21连接的一端呈阶梯状；第三轴62与第三舵机61连接的一端呈阶梯状。

进一步的，所述第一舵盘44和第二舵盘84为台阶状圆盘，所述台阶状圆盘由固定式双层圆盘和固定在双层圆盘中心的圆柱轴组成。

进一步的，所述第一轴22与肩部3之间设有尺寸大于第一轴承23的第一限位空间，所述第一轴承23安装在第一限位空间内通过第一卡槽17固定；

所述第三轴62与后臂5之间设有尺寸大于第三轴承63的第二限位空间，所述第三轴承63安装在第二限位空间内通过第二卡槽71固定。

所述后臂5和前臂7分别设有控制线安装位，分别为后臂装饰件51和前臂装饰件72围城的空腔。所述控制线安装位设有控制线入口，所述后臂控制线入口设于后臂控制线安装位下端，所述前臂控制线入口设于前臂控制线安装位上端。

进一步的，所述控制线安装位分别设于后臂3和前臂4的背面，所述安装位还设有保护壳。

所述第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机中至少有一种舵机结构包括舵机主体100，如图7所示，包括舵机主体100，该舵机主体100自下而上包括下盖10、中盖20及上盖30，三者均大致呈横向布置的矩形箱体状，其中，下盖10的四条纵向棱处、中盖20的四条纵向棱处及上盖30的底面四角处均开设螺钉孔，供一组螺钉40自下而上穿过，由此而将下盖10、中盖20及上盖30锁盖为一体。本实用新型舵机100在下盖10与中盖20盖合后的空间中组装线路板50、马达60及电位器70；在上盖30与中盖20盖合后的空间中组装变速齿轮组90。

所述下盖10内部水平嵌设所述线路板50。所述机器人主体内部设有线路控制主板，通过若干信号线电性连接于该线路板50，由此实现该模型控制装置与线路板50之间的信号传输。

所述中盖20锁盖于下盖10上方，内部一侧收容所述马达60，另一侧收容所述电位器70。该马达60及电位器70均置于所述线路板50上方，进而与该线路板50分别电性连接，由此实现马达60及电位器70与该线路板 50之间的信号传输。且马达60及电位器70分别于顶面中部向上连接柱状马达轴601及电位器轴701。

所述上盖30锁盖于中盖20上方，二者之间收容所述变速齿轮组90。该变速齿轮组90包括对应马达60所在一侧布置的马达齿轮96、对应电位器70 所在一侧布置的第四、第五变速齿轮94、95及布置于该两侧之间的第一、第二、第三变速齿轮91、92、93。所述变速齿轮91、92、93、94、95均由一组同轴的大齿901及小齿902组成，其中，第一变速齿轮91的小齿902固结于大齿901的底面中部，第二、第三、第四、第五变速齿轮92、93、94、95的小齿902则固结于大齿901的顶面中部。该等齿轮91、92、93、94、95、96具有如下的相对位置关系及啮合关系：第一变速齿轮91与第二变速齿轮92大致同一水平面上相邻布置，第一变速齿轮91邻近马达60所在一侧，第二变速齿轮92邻近电位器70所在一侧；第三变速齿轮92位于第二变速齿轮91的正上方，二者并间隔适当距离；第四变速齿轮94位于第三变速齿轮93的正上方，二者并间隔适当距离；马达齿轮96 与第一变速齿轮91的小齿902位于同一水平面，二者并彼此啮合；第一变速齿轮91的大齿901与第二变速齿轮92的大齿901位于同一水平面，二 者并彼此啮合，且第一变速齿轮91的大齿901的直径小于第二变速齿轮92的大齿901的直径；第二变速齿轮92的小齿902与第四变速齿轮94的大齿901位于同一水平面，二者并彼此啮合；第四变速齿轮94的小齿902 与第三变速齿轮93的大齿901位于同一水平面，二者并彼此啮合；第三变速齿轮93的小齿902与第五变速齿轮95的大齿901位于同一水平面，二者并彼此啮合。

所述舵机100在组装时，所述马达60的马达轴601向上穿过中盖20及马达齿轮96，该马达齿轮96架设于该马达轴601的顶端，并通过公知结构的设计而可与该马达轴601同步旋转。所述电位器70的电位器轴701向上穿过中盖20、第四变速齿轮94、第五变速齿轮95及上盖30，该第四变速齿轮94及第五变速齿轮95架设于该电位器轴701中上部，该第五变速齿轮94的小齿902向上凸伸出上盖30而与所述机器人手臂关节的金属杆啮合。所述第一变速齿轮91架设于纵向布置的第一齿轮轴97的顶端，该第一齿轮轴97的底端嵌设于中盖20内。所述第二变速齿轮92架设于纵向布置的第二齿轮轴99的顶端，该第二齿轮轴99的底端端嵌设于中盖20内。所述第三变速齿轮93架设于纵向布置的第三齿轮轴99的底端，该第三齿轮轴99的顶端嵌设于上盖30内。

所述舵机100的工作过程大致如下：所述机器人手臂控制线路主板通过信号线向线路板50传输旋转作动信号，线路板50接受该信号并启动马达60旋转作动，进而带动变速齿轮组90同步旋转作动。此时，一方面变速齿轮组90的第五变速齿轮95的小齿902带动该机器人手臂关节的金属杆同步旋转，从而进行该机器人手臂的转向操作，另一方面所述第五变速齿轮95通过公知结构带动电位器70的电位器轴701同步旋转，进而该电位器70将该旋转信号反馈给线路板50，从而通过线路板50控制机器人手臂，使其能够精确旋转到预定位置。

上述工作过程中，变速齿轮组90的扭力传动方式大致如下：首先，马达60带动马达轴601同步旋转；然后，马达轴601带动马达齿轮96同步旋转；之后，马达齿轮96带动与其啮合的第一变速齿轮91的小齿902同步旋转，第一变速齿轮91的大齿901亦同步旋转；随后，第一变速齿轮91的大齿901带动与其啮合的第二变速齿轮92的大齿901同步旋转，第二变速齿轮92的小齿902亦同步旋转；接着，第二变速齿轮92的小齿902 带动与其啮合的第四变速齿轮94的大齿901同步旋转，第四变速齿轮94 的小齿902亦同步旋转；进而，第四变速齿轮94的小齿902带动与其啮合的第三变速齿轮93的大齿901同步旋转，第三变速齿轮93的小齿902亦同步旋转；跟着，第三变速齿轮93的小齿902带动与其啮合的第五变速齿轮95的大齿901同步旋转，第五变速齿轮95的小齿902亦同步旋转；最后，第五变速齿轮95的小齿902带动与其啮合的所述机器人手臂关节的金属杆同步旋转。

如上所述，本实用新型模型舵机100通过整组齿轮的交错、集中布置，以及将所述电位器轴701向上穿过变速齿轮组90的第四、第五变速齿轮94、95，使得本实用新型舵机100结构紧凑、体积较小，进而提高转动的灵敏度及衍接力度，从而更能有效的完成转向任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型舵机机器人手臂，设置在机器人主体上，机器人主体包括前/后面和左/右两侧面，所述手臂包括依次连接的第一关节、肩部、第二关节、后臂、第三关节、前臂、第四关节以及手部，所述肩部通过第一关节与机器人主体连接，所述后臂通过第二关节与肩部连接，所述前臂通过第三关节与后臂连接，所述手部通过第四关节与前臂连接，所述前臂和后臂形成手臂轴线；

其特征在于：所述肩部基于第一关节相对于机器人主体转动，转动平面平行于机器人主体侧面；

所述后臂基于第二关节相对于肩部摆动，摆动方向包括朝向机器人主体和远离机器人主体两个方向；

所述前臂基于第三关节相对于后臂转动，转动方向为绕所述手臂轴线转动；

所述手部基于第四关节相对于前臂摆动，摆动轴垂直手臂轴线；

所述第一关节、第二关节、第三关节和第四关节各内置一个舵机，所述舵机中至少有一种舵机结构包括舵机主体，该舵机主体下部收容线路板，上部收容变速齿轮组，中部收容马达及电位器，该马达电性连接于所述线路板一侧，顶面连接马达轴，该电位器电性连接于所述线路板另一侧，顶面连接电位器轴，

所述变速齿轮组包括对应马达所在一侧布置的马达齿轮、对应电位器所在一侧布置的第四、第五变速齿轮及布置于该两侧之间的第一、第二、第三变速齿轮，所述第一变速齿轮包括大齿及固结于该大齿底面的小齿，所述第二、三、四、五变速齿轮均包括大齿及固结于该大齿顶面的小齿，所述马达齿轮架设于所述马达轴上；

所述第一变速齿轮与第二变速齿轮大致水平相邻布置，第一变速齿轮邻近马达所在一侧， 并架设于第一齿轮轴上，第二变速齿轮邻近电位器所在一侧，并架设于第二齿轮轴上；所述第三变速齿轮架设于第三齿轮轴上，并位于第二变速齿轮上方；所述第四、第五变速齿轮架设于所述电位器轴上，且该第五变速齿轮位于第四变速齿轮上方；

所述马达齿轮与第一变速齿轮的小齿啮合；所述第一变速齿轮的大齿与第二变速齿轮的大齿啮合；所述第二变速齿轮的小齿与第四变速齿轮的大齿啮合；所述第四变速齿轮的小齿与第三变速齿轮的大齿啮合；所述第三变速齿轮的小齿与第五变速齿轮的大齿啮合。

2.根据权利要求1所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述舵机主体自下而上包括下盖、中盖及上盖，三者锁盖为一体，其中在下盖与中盖盖合后的 空间中组装所述线路板、马达及电位器；在上盖与中盖盖合后的空间中组装所述变速齿轮组。

3.根据权利要求2所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述马达齿轮架设于 所述马达轴的顶端，并与该马达轴同步旋转。

4.根据权利要求1所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述第五变速齿轮的 小齿及电位器轴的顶端均向上凸伸出所述舵机主体。

5.根据权利要求1所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述第一变速齿轮架 设于所述第一齿轮轴的顶端，所述第二变速齿轮架设于所述第二齿轮轴的 顶端，所述第三变速齿轮架设于所述第三齿轮轴的底端。

6.根据权利要求1所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述肩部通过第一舵机的启动垂直于机器人主体转动，所述后臂通过第二舵机的启动绕肩部上下摆动，所述前臂通过第三舵机的启动沿后臂轴向转动，所述手部通过第四舵机的启动沿前臂前后摆动。

7.根据权利要求6所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述第一关节还包括设于机器人主体与肩部连接处的第一轴以及环合在第一轴上的第一轴承，所述第一轴一端与肩部固定式连接，另一端与第一舵机转动连接，所述机器人主体设有第一卡槽与第一轴承卡合；

所述第二关节还包括设于后臂与肩部一侧连接处的第二轴、第二轴承以及后臂与肩部另一侧连接处的第一舵盘，所述第二轴一端与后臂固定，另一端通过第二轴承与肩部转动连接，所述第一舵盘一端与肩部固定，另一端与第二舵机转动连接；

所述第三关节还包括设于后臂和前臂连接处的第三轴以及环合在第三轴上的第三轴承，所述第三轴一端与后臂固定式连接，另一端与第三舵机转动连接，所述前臂设有第二卡槽与第三轴承卡合；

所述第四关节还包括设于前臂与手部一侧连接处的第四轴、第四轴承以及前臂与手部另一侧连接处的第二舵盘，所述第四轴一端与前臂固定，另一端通过第四轴承与手部转动连接，所述第二舵盘一端与手部固定，另一端与第四舵机转动连接。

8.根据权利要求6所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述第一轴与第一舵机连接的一端呈阶梯状；第三轴与第三舵机连接的一端呈阶梯状。

9.根据权利要求6所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述第一舵盘和第二舵盘为台阶状圆盘，所述台阶状圆盘至少由固定式双层圆盘和固定在双层圆盘中心的圆柱轴组成。

10.根据权利要求6所述微型舵机机器人手臂，其特征在于，所述后臂和前臂分别设有控制线安装位，所述控制线安装位设有控制线入口，所述后臂控制线入口设于控制线安装位下端，所述前臂控制线入口设于控制线安装位上端。