CN207719969U - 旁轴角度反馈式空心舵机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旁轴角度反馈式空心舵机，包括：空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴和驱动组件；所述空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴依次轴心重合设置，且轴心相通；所述驱动组件驱动带齿轮的空心轴绕自身轴心转动，带齿轮的空心轴转动带动空心齿轮组绕自身轴心转动，空心齿轮组转动带动空心输出轴绕自身轴心转动，空心输出轴转动带动空心输出齿轮绕自身轴心转动。本实用新型传动强度大，且有效地减小了舵机的横截面半径和舵机体积，使采用本舵机的仿生手臂的造型更加自由；采用中空结构，便于容纳电器元件的导线，在舵机操纵机器人关节扭动时，导线的扭曲度降低，延长了舵机的使用寿命。

Description

旁轴角度反馈式空心舵机

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种旁轴角度反馈式空心舵机。

背景技术

类人机器人是智能机器人的一种，随着机械学和仿生学的发展，研究类人机器人变得越来越热门。类人机器人利用仿生学的原理，通过模拟人类的生理结构实现机器人类似于人类的运动。在类人机器人的运动过程中，舵机起到了非常重要的作用，它能实现类人机器人关节方向与升降的控制，对舵机的不断改进一直是类人机器人研究的重要课题。

现有的普通舵机多采用平行轴式多级单齿传动，将平行齿轮组设置在马达组件的上方，平行齿轮组的侧面设置有舵机的输出轴，与输出轴同一轴线的下方设有角度传感器。采用这种方式设计的舵机存在以下缺点：首先，普通舵机采用平行轴式多级单齿传动，这种传动方式存在平行齿轮组输出力矩小，齿轮磨损快，舵机负载能力弱等缺陷，降低了舵机性能和使用寿命。其次，现有的舵机由于角度传感器的轴线与输出轴在同一条线上，因此，马达组件的轴线只能与舵机输出轴的轴线平行设计，这样会导致舵机的横向体积大，从而使得仿生手臂外形设计变得粗大。

现有的采用行星齿轮传动机构的舵机改进了上述普通舵机的部分缺陷，然而，采用行星齿轮传动机构传动，将输出轴设置在行星齿轮传动机构的中心，并在输出轴一旁设置同步齿轮和角度传感器。其中，角度传感器用于检测同步齿轮的转动角度，从而检测输出轴的转动角度。

然而，上述结构中，由于输出轴为实心结构，电机、角度传感器等电器的导线只能设置在舵机外部，并随舵机的动作扭动，因此，导线只能采用成本较高的极柔线，这样无疑会增加舵机的制造成本。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种旁轴角度反馈式空心舵机。

本实用新型的技术方案如下：一种旁轴角度反馈式空心舵机，包括：空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴和驱动组件；所述空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴依次轴心重合设置，且轴心相通；所述驱动组件驱动带齿轮的空心轴绕自身轴心转动，带齿轮的空心轴转动带动空心齿轮组绕自身轴心转动，空心齿轮组转动带动空心输出轴绕自身轴心转动，空心输出轴转动带动空心输出齿轮绕自身轴心转动。

进一步地，所述空心齿轮组为多级行星减速机构；所述多级行星减速机构包括若干个中心重合的空心行星齿支架，以及分别设置在每个空心行星齿支架下方的若干组行星齿轮。

进一步地，本实用新型还包括内齿圈；所述内齿圈为空心圆环状，且内壁沿长度方向设有竖齿，所述内齿圈设置在所述多级行星减速机构的外围，且内壁竖齿与行星齿轮组相啮合；

进一步地，所述空心输出齿轮的下端卡嵌在多级行星减速机构最上方的空心行星齿支架中心；所述带齿轮的空心轴的上端卡嵌在多级行星减速机构最下端的一组行星齿轮之间。

进一步地，本实用新型还包括输出端盖，所述输出端盖设置在所述多级行星减速机构的上方，且与内齿圈相扣合，所述空心输出轴贯通所述输出端盖的中部。

进一步地，所述驱动组件为空心无刷电机，包括定子和转子；所述定子和转子扣合设置，且中心被带齿轮的空心轴的下端贯通；所述带齿轮的空心轴与定子之间设有轴承；所述带齿轮的空心轴与转子紧密配合，转子带动带齿轮的空心轴绕轴心转动。

进一步地，所述空心输出齿轮为空心输出罗盘，所述空心输出罗盘的中心紧密嵌套在所述空心输出轴的上端的外围。

采用上述方案，本实用新型提供一种旁轴角度反馈式空心舵机，有如下有益效果：

1、本实用新型采用多级行星减速机构代替传统平行轴式多级单齿传动齿轮传动方式，舵机负载能力更高，减小了舵机的使用损耗，并大幅提高了舵机的机械寿命；

2、本实用新型将输出轴设置在多级行星减速机构上方，并将角度传感器设置在输出轴旁侧的旁轴同速齿轮，有效地减小了舵机的横截面半径和舵机体积，使采用本舵机的仿生手臂等产品造型更加自由；

3、本实用新型为中空结构，便于容纳电器元件的导线，在舵机操纵机器人关节扭动时，由于中空结构的保护，导线的扭曲度降低，降低了生产成本，延长了舵机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的拆解图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的剖视图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至图3所示，本实用新型提供一种旁轴角度反馈式空心舵机，包括：空心输出齿轮、空心输出轴9、空心齿轮组、带齿轮的空心轴4和驱动组件；所述空心输出齿轮、空心输出轴9、空心齿轮组、带齿轮的空心轴4依次轴心重合设置，且轴心相通；所述驱动组件驱动带齿轮的空心轴4绕自身轴心转动，带齿轮的空心轴4转动带动空心齿轮组绕自身轴心转动，空心齿轮组转动带动空心输出轴9绕自身轴心转动，空心输出轴9转动带动空心输出齿轮绕自身轴心转动。

其中空心输出齿轮可按照具体结构需求设置，本实施例中，所述空心输出齿轮为空心输出罗盘11，所述空心输出罗盘11的中心紧密嵌套在所述空心输出轴9的上端的外围，用于与外部结构连接，实现舵机的驱动功能。

所述空心齿轮组为多级行星减速机构；所述多级行星减速机构包括若干个中心重合的空心行星齿支架6，以及分别设置在每个空心行星齿支架6下方的若干组行星齿轮5。所述空心输出齿轮的下端卡嵌在多级行星减速机构最上方的空心行星齿支架6中心；所述带齿轮的空心轴4的上端卡嵌在多级行星减速机构最下端的一组行星齿轮5之间。

本实用新型还包括内齿圈7和输出端盖10；所述内齿圈7为空心圆环状，且内壁沿长度方向设有竖齿，所述内齿圈7设置在所述多级行星减速机构的外围，且内壁竖齿与行星齿轮5组相啮合；所述输出端盖10设置在所述多级行星减速机构的上方，且与内齿圈7相扣合，所述空心输出轴9贯通所述输出端盖10的中部。

与平行轴式多级单齿传动相比，多级行星减速机构具有体积小、结构轻、传动比大、并且传动平稳性较好的优点，采用多级行星减速机构的舵机的负载极限是传统舵机结构的3倍，大幅度提高了舵机的机械寿命。

本实用新型还包括角度传感器10和旁轴同速齿轮8；所述多级行星减速机构中最上方的空心行星齿支架6中心向上凸起，形成空心齿轮结构，该空心齿轮的侧面与旁轴同速齿轮8相啮合；所述角度传感器10设置在所述输出端盖10的上方，角度传感器10的下端穿过所述输出端盖10与旁轴同速齿轮8的轴心连接。

值得注意的是，旁轴同速齿轮8的大小与空心行星齿支架6上空心齿轮结构的大小相同。由于旁轴同速齿轮8转动的角速度与空心行星齿支架6转动的角速度相同，即旁轴同速齿轮8转动的角速度与空心输出罗盘11转动的角速度相同。因此，角度传感器10测量旁轴同速齿轮8转动的角速度相当于测量空心输出罗盘11以及空心输出轴9的角速度。

所述驱动组件为空心无刷电机，包括定子2和转子1；所述定子2和转子1扣合设置，且中心被带齿轮的空心轴4的下端贯通；所述带齿轮的空心轴4与定子2之间设有轴承3；所述带齿轮的空心轴4与转子1紧密配合，转子1带动带齿轮的空心轴4绕轴心转动。

本实用新型工作原理：空心无刷电机的定子2驱动转子1转动，通过带齿轮的空心轴4带动多级行星减速机构在内齿圈7内绕自身轴心转动，多级行星减速机构通过空心输出轴9带动空心输出罗盘11绕自身轴心转动。

综上所述，本实用新型提供一种旁轴角度反馈式空心舵机，采用多级行星减速机构代替传统齿轮传动方式，舵机负载能力更高；将输出轴设置在多级行星减速机构上方，并将角度传感器设置在输出轴旁侧的旁轴同速齿轮，有效地减小了舵机的横截面半径和舵机体积，使采用本舵机的仿生手臂等产品造型更加自由；本实用新型为中空结构，便于容纳电器元件的导线，在舵机操纵机器人关节扭动时，由于中空结构的保护，导线的扭曲度降低，降低了生产成本，延长了舵机的使用寿命。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，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 (8)

1.一种旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，包括：空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴和驱动组件；所述空心输出齿轮、空心输出轴、空心齿轮组、带齿轮的空心轴依次轴心重合设置，且轴心相通；所述驱动组件驱动带齿轮的空心轴绕自身轴心转动，带齿轮的空心轴转动带动空心齿轮组绕自身轴心转动，空心齿轮组转动带动空心输出轴绕自身轴心转动，空心输出轴转动带动空心输出齿轮绕自身轴心转动。

2.根据权利要求1所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，所述空心齿轮组为多级行星减速机构；所述多级行星减速机构包括若干个中心重合的空心行星齿支架，以及分别设置在每个空心行星齿支架下方的若干组行星齿轮。

3.根据权利要求2所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，还包括内齿圈；所述内齿圈为空心圆环状，且内壁沿长度方向设有竖齿，所述内齿圈设置在所述多级行星减速机构的外围，且内壁竖齿与行星齿轮组相啮合。

4.根据权利要求2所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，所述空心输出齿轮的下端卡嵌在多级行星减速机构最上方的空心行星齿支架中心；所述带齿轮的空心轴的上端卡嵌在多级行星减速机构最下端的一组行星齿轮之间。

5.根据权利要求3所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，还包括输出端盖，所述输出端盖设置在所述多级行星减速机构的上方，且与内齿圈相扣合，所述空心输出轴贯通所述输出端盖的中部。

6.根据权利要求5所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，还包括角度传感器和旁轴同速齿轮；所述多级行星减速机构中最上方的空心行星齿支架中心向上凸起，形成空心齿轮结构，该空心齿轮的侧面与旁轴同速齿轮相啮合；所述角度传感器设置在所述输出端盖的上方，角度传感器的下端穿过所述输出端盖与旁轴同速齿轮的轴心连接。

7.根据权利要求1所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，所述驱动组件为空心无刷电机，包括定子和转子；所述定子和转子扣合设置，且中心被带齿轮的空心轴的下端贯通；所述带齿轮的空心轴与定子之间设有轴承；所述带齿轮的空心轴与转子紧密配合，转子带动带齿轮的空心轴绕轴心转动。

8.根据权利要求1所述的旁轴角度反馈式空心舵机，其特征在于，所述空心输出齿轮为空心输出罗盘，所述空心输出罗盘的中心紧密嵌套在所述空心输出轴的上端的外围。