CN212635742U - 舵机及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请属于舵机技术领域，尤其涉及一种舵机及机器人。该舵机中，动力电机固定在基座上，配置至少两种不同减速比的减速器，减速器可拆卸地安装于基座上，即动力电机和减速器是可分开的。当舵机安装到固定的使用场景后，通过拆卸并更换不同的减速器，将减速器的动力输入端与动力电机的电机轴连接，即可实现对动力输出轴的不同转速、扭矩的切换，不需要整体拆装，简化流程，共用同一个动力电机，减少配置不同规格舵机造成的资源浪费。该舵机及具有该舵机的机器人，通过更换减速器可改变动力输出轴的扭矩，节省用户实现成本。

Description

舵机及机器人

技术领域

本申请属于舵机技术领域，尤其涉及一种舵机及机器人。

背景技术

舵机一般结构包括动力电机、减速器和控制电路。动力电机属于标准品，作用是提供动力；减速器按规格定制，作用一方面是减速，另一方面是改变动力电机的输出扭矩；控制电路按规格定制，负责电机转速控制、保护等。

市面上同类型的舵机都是根据减速器的规格不同，划分为不同的舵机规格，而内部动力电机的规格大多数是一样的。对于需要经常变换转扭矩的使用场景来说，需要购买很多种规格的舵机，且每次变换都需要将舵机整体拆装更换，一方面使用不便，另一方面造成资源浪费。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种舵机及机器人，以解决现有技术对于经常变换转扭矩的使用场景需要配置多种规格舵机并整体拆装更换的技术问题。

本申请实施例提供一种舵机，包括基座、固定于所述基座上且具有电机轴的动力电机，以及至少两种具有不同减速比的减速器，所述减速器具有动力输入端与动力输出轴，任一所述减速器均可拆卸地安装于所述基座上，使得所述减速器的动力输入端与所述动力电机的电机轴相连接。

可选地，所述基座具有安装槽，所述动力电机设于所述安装槽内，所述电机轴穿过所述基座的侧壁设置。

可选地，所述基座上设有控制电路板，所述控制电路板与所述动力电机电性连接。

可选地，所述减速器为齿轮减速器、蜗杆减速器或行星齿轮减速器。

可选地，所述减速器为具有多个传动齿轮的齿轮减速器，所述电机轴上固定有电机齿轮，所述齿轮减速器中的其中一个所述传动齿轮作为所述齿轮减速器的动力输入端并与所述电机齿轮啮合传动，另外一个所述传动齿轮固定在所述动力输出轴上。

可选地，所述减速器包括安装座，所述安装座与所述基座之间通过紧固件可拆卸连接；

或者，所述减速器包括安装座，所述安装座与所述基座之间通过卡扣结构可拆卸连接。

可选地，所述舵机还包括用于对所述动力输出轴提供阻尼作用的阻尼结构，所述阻尼结构设于所述动力输出轴上。

可选地，所述阻尼结构为扭簧，所述扭簧套设于所述动力输出轴上，所述扭簧的螺旋部的内壁抵设于所述动力输出轴的外周面，所述扭簧的两个扭臂固定于所述基座或所述减速器上。

可选地，所述基座上设有两个连接柱，两个所述扭臂一一对应固定于两个所述连接柱上。

本申请实施例提供一种机器人，包括上述的舵机。

本申请实施例提供的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该舵机中，动力电机固定在基座上，配置至少两种不同减速比的减速器，减速器可拆卸地安装于基座上，即动力电机和减速器是可分开的。当舵机安装到固定的使用场景后，通过拆卸并更换不同的减速器，将减速器的动力输入端与动力电机的电机轴连接，即可实现对动力输出轴的不同转速、扭矩的切换，不需要整体拆装，简化流程，共用同一个动力电机，减少配置不同规格舵机造成的资源浪费。该舵机及具有该舵机的机器人，通过更换减速器可改变动力输出轴的扭矩，节省用户实现成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的舵机的装配示意图；

图2为本申请另一实施例提供的舵机的装配示意图；

图3为本申请实施例提供的舵机中应用的基座与动力电机的装配示意图；

图4为图1的舵机中应用的减速器的结构示意图；

图5为图2的舵机中应用的减速器的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的舵机的装配示意图；

图7为图6的舵机的动力输出轴的角度运动曲线；

图8为现有技术提供的舵机的动力输出轴的角度运动曲线。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图5，本申请实施例提供一种舵机100，可应用于机器人关节或其他场合。该舵机100包括基座10、固定于基座10上且具有电机轴21的动力电机20，以及至少两种具有不同减速比的减速器30(图4、图5所示)。减速器的减速比越大，即瞬时输入速度与输出速度的比值越大，相应的，输出扭矩与输入扭矩的比值越大。减速器30具有动力输入端31与动力输出轴32，任一减速器30均可拆卸地安装于基座10上，使得减速器30的动力输入端31与动力电机20的电机轴21相连接。将舵机100应用于机器人关节时，机器人关节包括两个结构部件，基座10固定在一个结构部件上，动力输出轴32固定在另外一个结构部件上，即可实现机器人关节的运动。

本申请提供的舵机100，与现有技术相比，该舵机100中，动力电机20固定在基座10上，配置至少两种不同减速比的减速器30，减速器30可拆卸地安装于基座10上，即动力电机20和减速器30是可分开的。当舵机100安装到固定的使用场景后，通过拆卸并更换不同的减速器30，将减速器30的动力输入端31与动力电机20的电机轴21连接，即可实现对动力输出轴32的不同转速、扭矩的切换，不需要整体拆装，简化流程，共用同一个动力电机20，减少配置不同规格舵机100造成的资源浪费。该舵机100通过更换减速器30可改变动力输出轴32的扭矩，节省用户实现成本。

请参阅图1、图3，在本申请另一实施例中，基座10具有安装槽11，动力电机20设于安装槽11内，电机轴21穿过基座10的侧壁设置以方便与减速器30的动力输入端31连接。将动力电机20设在基座10内部，可对动力电机20进行保护。减速器30组装到基座10上形成一个整体结构，便于将舵机100装配到预定场景中，比如连接在机器人关节的两个结构部件上，实现机器人关节的运动。

请参阅图1、图3，在本申请另一实施例中，基座10上设有控制电路板40，控制电路板40与动力电机20电性连接，控制电路板40用于驱动动力电机20正常工作。控制电路板40设在基座10的安装槽11内，并采用紧固件固定在基座10上，对控制电路板40进行保护，提高舵机100的可靠性。

在本申请另一实施例中，减速器30为齿轮减速器、蜗杆减速器或行星齿轮减速器或其他类型的减速器。采用不同类型的减速器30都能实现减速提扭矩的作用，具体类型按需选用。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，减速器30为具有多个传动齿轮33的齿轮减速器，相邻两个传动齿轮33设置为啮合传动或者同步转动，电机轴21上固定有电机齿轮22，齿轮减速器中的其中一个传动齿轮33a作为齿轮减速器的动力输入端31并与电机齿轮22啮合传动，另外一个传动齿轮33b固定在动力输出轴32上。采用这个方案，将减速器30的动力输入端31与动力电机20的电机轴21连接，对齿轮减速器输入动力，通过齿轮减速器降低转速并提高扭矩，最后由动力输出轴32输出动力。改变传动齿轮33的数量或配置就能形成多种具有不同减速比的齿轮减速器。比如，图4所示的齿轮减速器配置有5个传动齿轮33，图5所示的齿轮减速器配置有7个传动齿轮33，图5齿轮减速器的减速比大于图4齿轮减速器的减速比。在输入扭矩相同的情况下，相对于图4齿轮减速器，图5齿轮减速器具有更高的输出扭矩。分别将图4、图5的齿轮减速器装配到图3的基座10上并与动力电机20连接，即可对应得到图1、图2所示具有不同输出扭矩的舵机。

请参阅图1、图2，在本申请另一实施例中，减速器30包括安装座34及设于安装座34上的减速组件，在减速器30为齿轮减速器时减速组件就是多个传动齿轮33，安装座34与基座10之间通过紧固件50可拆卸连接。采用这个方案，可方便地将减速器30可拆卸地安装于基座10上，而且在安装座34安装于基座10上时两者连接可靠。具体的，紧固件50为螺丝，紧固件50穿过安装座34的通孔并螺接于基座10上，这样能将安装座34固定在基座10上。在需要更换减速器30时，将紧固件50拆下，即可将减速器30分离基座10再更换另外一个减速器30，装配与拆卸操作同样方便。配置多个紧固件50能将安装座34稳固地安装在基座10上。

在本申请另一实施例中，减速器30包括安装座34及设于安装座34上的减速组件，安装座34与基座10之间通过卡扣结构可拆卸连接。采用这个方案，可方便地将减速器30可拆卸地安装于基座10上，而且在安装座34安装于基座10上时两者连接可靠。具体的，安装座34与基座10两个结构中的其中一个设有卡扣，另外一个设有卡槽，将卡扣卡接于卡槽时，就能实现安装座34固定到基座10上。将卡扣分离于卡槽，就能将安装座34分离基座10。装配与拆卸操作同样方便。配置多个卡扣结构能将安装座34稳固地安装在基座10上。

在配置有传统舵机的机器人中，舵机的支座固定在一个结构部件上，舵机的动力轴固定在另外一个结构部件上，只有当舵机上电工作的时候才能加力保持两个结构部件之间的形态稳定，一旦舵机断电，两个结构部件形态就会卸力、瘫软，不成形，只能通过吊装、支撑等借助外力来保证两个结构部件静止形态的稳定。另外，舵机动力轴的角速度在没有软件线性控制的情况下只能呈线性的匀速运动(图8所示)，动作比较生硬，存在一定的惯性摇摆，这对于仿生形态的机器人来说，这种摇摆惯性会对机器人运动的稳定控制带来负面影响。

请参阅图6，在本申请另一实施例中，舵机100还包括用于对动力输出轴32提供阻尼作用的阻尼结构60，阻尼结构60设于动力输出轴32上。给动力输出轴32配置阻尼结构60，一方面可以使舵机100断电情况下依靠阻尼结构60的阻尼作用使动力输出轴32自动回中，保持形态稳定，比如动力输出轴32设置在360°范围内转动时断电后动力输出轴32会在阻尼结构60作用下恢复至初始位置；另一方面可以使动力输出轴32旋转的角速度因机械阻尼约束形成一定的加速度和减速度，从而使角度运动曲线呈曲线而非线性(图7所示)，抵消、缓冲了舵机100力臂摆动的部分惯性，并且可以使动力输出轴32的角度旋转变得柔性，使机器人运动形态更加稳定。

请参阅图6，在本申请另一实施例中，阻尼结构60为扭簧60a，扭簧60a套设于动力输出轴32上，扭簧60a的螺旋部61的内壁抵设于动力输出轴32的外周面，扭簧60a的两个扭臂62固定于基座10或减速器30上。舵机100通电后，动力电机20旋转，通过减速器30将动力传递给动力输出轴32。因为动力输出轴32受到扭簧60a的约束，动力输出轴32旋转时会受到扭簧60a阻力，从而使动力输出轴32的旋转角度呈曲线的加速度和减速度的柔性效果。扭簧60a本身的受力与形变程度呈曲线变化关系，使动力输出轴32旋转被动形成加速度和减速度，一定程度上抵消、缓冲了舵机100力臂的摆动惯性，使机器人运动形态更加稳定。舵机100在断电后，动力电机20停止旋转，动力输出轴32在扭簧60a的扭力约束下自动回中，从而使机器人形态的各个关节自动复位，保持整体形态的稳定，避免配置有传统舵机的机器人在舵机断电后两个结构部件不成形的情况。

请参阅图6，在本申请另一实施例中，基座10上设有两个连接柱12，两个扭臂62一一对应固定于两个连接柱12上。这样便于将扭簧60a固定在基座10上，扭簧60a对动力输出轴32提供阻尼作用，使动力输出轴32的旋转角度呈曲线的加速度和减速度的柔性效果(图7所示)。进一步的，动力输出轴32穿入基座10的安装槽11内，动力输出轴32位于两个连接柱12之间的位置，这样能够使得舵机100整体尺寸较小，结构紧凑。连接柱12上设有过孔，扭臂62穿过连接柱12的过孔并固定在连接柱12上，这样便于将扭簧60a的扭臂62固定在连接柱12上。

请参阅图1、图2、图6，在本申请另一实施例中，提供一种机器人，包括上述的舵机100。该舵机100中，动力电机20固定在基座10上，配置至少两种不同减速比的减速器30，减速器30可拆卸地安装于基座10上，即动力电机20和减速器30是可分开的。当舵机100安装到固定的使用场景后，通过拆卸并更换不同的减速器30，将减速器30的动力输入端31与动力电机20的电机轴21连接，即可实现对动力输出轴32的不同转速、扭矩的切换，不需要整体拆装，简化流程，共用同一个动力电机20，减少配置不同规格舵机100造成的资源浪费。具有该舵机100的机器人通过更换减速器30可改变动力输出轴32的扭矩，节省用户实现成本。

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

Claims (10)

1.一种舵机，其特征在于，包括基座、固定于所述基座上且具有电机轴的动力电机，以及至少两种具有不同减速比的减速器，所述减速器具有动力输入端与动力输出轴，任一所述减速器均可拆卸地安装于所述基座上，使得所述减速器的动力输入端与所述动力电机的电机轴相连接。

2.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述基座具有安装槽，所述动力电机设于所述安装槽内，所述电机轴穿过所述基座的侧壁设置。

3.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述基座上设有控制电路板，所述控制电路板与所述动力电机电性连接。

4.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述减速器为齿轮减速器、蜗杆减速器或行星齿轮减速器。

5.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述减速器为具有多个传动齿轮的齿轮减速器，所述电机轴上固定有电机齿轮，所述齿轮减速器中的其中一个所述传动齿轮作为所述齿轮减速器的动力输入端并与所述电机齿轮啮合传动，另外一个所述传动齿轮固定在所述动力输出轴上。

6.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述减速器包括安装座，所述安装座与所述基座之间通过紧固件可拆卸连接；

或者，所述减速器包括安装座，所述安装座与所述基座之间通过卡扣结构可拆卸连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的舵机，其特征在于，所述舵机还包括用于对所述动力输出轴提供阻尼作用的阻尼结构，所述阻尼结构设于所述动力输出轴上。

8.如权利要求7所述的舵机，其特征在于，所述阻尼结构为扭簧，所述扭簧套设于所述动力输出轴上，所述扭簧的螺旋部的内壁抵设于所述动力输出轴的外周面，所述扭簧的两个扭臂固定于所述基座或所述减速器上。

9.如权利要求8所述的舵机，其特征在于，所述基座上设有两个连接柱，两个所述扭臂一一对应固定于两个所述连接柱上。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的舵机。

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