CN217234314U - 一种舵机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种舵机，包括通过螺钉(4)连接在一起的舵机本体(1)、上盖(2)和下盖(3)以及相互啮合的齿轮组，其特征在于：该舵机的整体呈凸字形，该设计能够更好地适用于“细手臂”类型的人形机器人的小臂处；舵机本体(1)的端部设有输出齿轮(19A)，现有技术中的舵机产品是没有过渡齿轮(19)，往往通过输出齿轮(19A)就输出了，为了使舵机的输出端放置在“凸”字形舵机的较细的一端，特此在舵机中增加了过渡齿轮(19)，并且通过电位器检测过渡齿轮(19)的角度来间接判断输出齿轮(19A)的位置情况。

Description

一种舵机

技术领域

本实用新型属于机器人配件技术领域。具体是涉及一种舵机。

背景技术

舵机由电路板、电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成。其工作原理是由机器人的主控板发出控制信号给舵机，经由舵机电路板上的单片机作出相应的处理，判断转动方向、再驱动直流有刷电机开始转动，通过减速齿轮组将动力传递至输出齿轮，同时又将位置检测传感器的信号送回单片机，判断是否已经达到预定位置。舵机是遥控模型、人形机器人控制动作的动力来源，同时也是驱动机器人关节活动的重要运动执行装置。

例如授权公告号为CN 207616609U的中国实用新型专利，其公开了一种舵机和机器人，舵机包括壳体、减速机构、电机、控制板、控制线和电位器，所述减速机构包括输出轴承、输出齿轮组和变速齿轮组；所述输出轴承的一端与电位器轴连接，输出轴承的另一端与输出齿轮组轴连接，所述变速齿轮组与电机轴连接，所述输出齿轮组与变速齿轮组啮合，所述电位器通过控制线与控制板电连接，所述电机与控制板电连接。本实用新型通过所述输出轴承、输出齿轮组和变速齿轮组可使舵机进行360°旋转，在装配调试过程中，有效避免因作用在输出轴的外力过大而造成齿轮损坏，该实用新型将原来的将输出齿轮组和变速齿轮组均改为铝材料，重量轻、价格低，且刚性强，耐磨损，因而整体上减轻了舵机的重量和成本。但该舵机仅适用于机器人内部空间较大时，对于“细手臂”类型的人形机器人以及带有小臂的机器人并不适用。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本实用新型提供一种舵机，解决现有技术中机器人内部空间较小时无法正常运转的情况。

为实现上述目的本实用新型的技术方案是：一种舵机，包括通过螺钉连接在一起的舵机本体、上盖、下盖以及相互啮合的齿轮组，舵机本体内设有直流电机和马达齿轮,该舵机的整体呈凸字形，该设计能够更好地适用于“细手臂”类型的人形机器人的小臂处；舵机本体的端部设有输出齿轮，现有技术中的舵机产品是没有这个过渡齿轮，往往通过输出齿轮就输出了，为了使舵机的输出端放置在“凸”字形舵机的较细的一端，特此在舵机中增加了过渡齿轮。并且通过检测过渡齿轮的角度来间接判断输出齿轮的位置情况。

优选的是，所述齿轮组包括一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮、四级齿轮、输出齿轮和过渡齿轮，插接舵盘与输出齿轮之间设有铜环；马达齿轮选用铜合金，从而减少噪音。

在上述任一方案中优选的是，所述一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮、四级齿轮、输出齿轮和过渡齿轮呈W字形排布，从而使舵机整体更加小巧，节约机器人的内部空间。

在上述任一方案中优选的是，所述一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮、四级齿轮和过渡齿轮选用铁；输出齿轮选用铝合金。

在上述任一方案中优选的是，所述上盖的端部开有圆孔，舵机本体中的输出齿轮穿过该圆孔。

在上述任一方案中优选的是，所述下盖内设有舵机PCB电路板和电位器。

在上述任一方案中优选的是，所述电位器采用过盈配合的方式插入过渡齿轮中。电位器检测的是过渡齿轮的角度，并通过过渡齿轮的角度来间接判断输出齿轮的角度，并且过渡齿轮齿数和输出齿轮齿数一致。

由于齿轮下端采用过盈配合的方式插入电位器，所以，齿轮下端的结构件为具有一定弹性的形状。另外，为了减少对下端电位器的冲涨力，联轴器下端设计为D形凸台。齿轮采用了铝合金材料制作，由于联轴器直径比较细，所以采用更硬的金属材料。

在上述任一方案中优选的是，所述舵机本体、上盖和下盖的壁厚均为0.8-2.5毫米，材料选用PA66+30％玻璃纤维。

在上述任一方案中优选的是，所述上盖和下盖上均开有螺纹孔，其采用螺钉穿过螺纹孔将上盖、舵机本体以及下盖连接在一起。

在上述任一方案中优选的是，所述舵机PCB电路板焊接有电线。该舵机采用串行总线的通讯方式，一共有三根电线，级联式插接，从而减少机器人身体上的电线总数。如果采用传统的PWM电路，那么并行数据所引发的大量电线问题，将是灾难性的后果。另外，由于本次舵机的尺寸要求太高，所以最终连插座都没采用，直接把电线焊接在舵机PCB板上了，尽量节省空间。

在上述任一方案中优选的是，所述舵机本体、上盖和下盖均为壳体结构件，其壳体边缘处开有限位槽的注塑板，从而使舵机本体与上盖、下盖配合更加准确。

在上述任一方案中优选的是，所述舵机本体为内部带有镂空状的腔体结构，从而使各级的齿轮更加紧凑的布局。

附图说明

图1为按照本实用新型的舵机一优选实施例的结构示意图。

图2为按照本实用新型的舵机图1所示优选实施例的拆分图。

图3为按照本实用新型的舵机图1所示优选实施例的内部结构示意图。

标注的部件名称说明：舵机本体1，插接舵盘11，直流电机13，一级齿轮14，二级齿轮15，三级齿轮16，四级齿轮17，铜环18，输出齿轮19，马达齿轮20，上盖2，圆孔21，下盖3，舵机PCB电路板31，微型电位器32，通孔33，螺钉4。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本实用新型舵机的具体实施方式作进一步的说明。

如图1-3所示，按照本实用新型的舵机一优选实施例的结构示意图。本实用新型的舵机，包括通过螺钉4连接在一起的舵机本体1、上盖2、下盖3以及相互啮合的齿轮组，舵机本体1内设有直流电机13和马达齿轮20,该舵机的整体呈凸字形，该设计能够更好地适用于“细手臂”类型的人形机器人的小臂处；舵机本体1的端部设有输出齿轮19A，现有技术中的舵机产品是没有过渡齿轮19，往往通过输出齿轮19A就输出了，为了使舵机的输出端放置在“凸”字形舵机的较细的一端，特此在舵机中增加了过渡齿轮19，并且通过检测过渡齿轮19的角度来间接判断输出齿轮19A的位置情况。

本实用新型的舵机采用手工组装的方式进行组装，首先将齿轮组放置在舵机本体1内部的腔体内，直流电机13与舵机PCB电路板31、微型电位器32配合完成，然后将上盖2和下盖3通过卡扣和限位槽进行扣接在一起，同时插接舵盘11穿过上盖2上的圆孔21，最后拧紧上盖2以及下盖3上的螺钉4，将整个舵机组装完成。

应注意的是，组装时采用电动螺丝刀，用2×10的螺钉紧固；齿轮组装时需打润滑脂。

本实用新型的舵机包括左舵机和右舵机，其两者呈对称布置在“细手臂”类型的人形机器人身上，进一步减小与关节U型件之间的间隙。

本款舵机的走线方式为：首先将引出线焊接在下盖3上的舵机PCB电路板31上，同时使固定在舵机PCB电路板31上的微型电位器32上的小孔与过渡齿轮19上的电位器轴配合，然后盖上电路板，引出线从下盖3上的通孔33引出。采用上述走线方式的舵机，其引出线分别通过舵机PCB电路板31以及下盖3进行密封。一方面，避免了引出线裸露在外，安装和更换线材方便，可以做到将线材完全隐藏于外形中，另一方面，可以大大的降低线疲劳，提升线材的使用寿命，提高了舵机的性能和稳定性的同时提高了舵机的美观性。

如图3所示，按照本实用新型的舵机图1所示优选实施例的内部结构示意图。

在本实施例中，所述齿轮组包括一级齿轮14、二级齿轮15、三级齿轮16、四级齿轮17、输出齿轮19A和过渡齿轮19，插接舵盘11与输出齿轮19A之间设有铜环18。

齿轮组的工作过程为：马达齿轮20与一级齿轮14活动啮合；在一级齿轮14的转动轴上还安装有一级小齿轮，该一级小齿轮处于一级齿轮14的上部并与一级齿轮14同轴连接；所述一级小齿轮与二级齿轮15活动啮合，在二级齿轮15的转动轴上还套装有二级小齿轮，该二级小齿轮处于二级齿轮15的底部并与二级齿轮15同轴固定连接；所述二级小齿轮与三级齿轮16活动啮合，在三级齿轮16的转动轴上还套装有三级小齿轮，该三级小齿轮处于所述三级齿轮16的底部并与三级齿轮16同轴连接；所述三级小齿轮与四级齿轮17活动啮合，在四级齿轮17的转动轴上套装有四级小齿轮，所述四级小齿轮处于四级齿轮17的底部并与四级齿轮17同轴固定连接；所述四级小齿轮与过渡齿轮19活动啮合，最后过渡齿轮19与输出齿轮19A的齿轮活动啮合。输出齿轮19A的输出轴的输出端穿过上盖2并裸露在上盖2外。

由于输出齿轮19A选用铝合金材料，将联轴器一部分压入到齿轮内进行紧配合。联轴器下半段是D型头，直接插入电位器内。电位器是360°连续旋转电位器，但是电气量程为280°。该电位器的D型孔直径为1.6mm，深度为5mm。那么联轴器的下段也设计为1.6mm直径，2mm长度。联轴器采用304不锈钢机加工成型。

齿轮组中的每个齿轮上都配有直径不同的齿轮轴，其中一级齿轴的直径为1.2mm，二级齿轴的直径为1.2mm，三级齿轴的直径为1.5mm，四级齿轴的直径为1.5mm。直流电机的直径为1mm，输出齿轴的直径为6.0mm，通过大量试验证明，选用本实用新型的齿轮组以及对应直径的齿轮轴时各级减速部分轴距最小，最大限度的节约了舵机壳体内部的空间，使整个舵机体积最小。

在本实施例中，所述一级齿轮14、二级齿轮15、三级齿轮16、四级齿轮17、输出齿轮19A和过渡齿轮19呈W字形排布，从而使舵机整体更加小巧，节约机器人的内部空间。

在本实施例中，所述一级齿轮14、二级齿轮15、三级齿轮16、四级齿轮17和过渡齿轮19选用铁；输出齿轮19A选用铝合金。

在本实施例中，所述上盖2的端部开有圆孔21，舵机本体1中的插接舵盘11穿过该圆孔。

在本实施例中，所述下盖3内设有舵机PCB电路板31和微型电位器32，选用微型电位器32从而保证了机器人的小臂能够360°连续旋转。

考虑到电机驱动电流比一般的小舵机板大，故将舵机PCB电路板31进行加厚到1毫米。

在本实施例中，所述微型电位器32采用过盈配合的方式插入过渡齿轮19中。由于齿轮下端采用过盈配合的方式插入电位器，所以，齿轮下端的结构件为具有一定弹性的形状。另外，为了减少对下端电位器的冲涨力，联轴器下端设计为D形凸台。齿轮采用了铝合金材料制作，由于联轴器直径比较细，所以采用更硬的金属材料，首选304不锈钢。使用压力机将不锈钢联轴器压入铝合金齿轮下端内。

在本实施例中，所述舵机本体1、上盖2和下盖3的壁厚均为0.8-2.5毫米，材料选用PA66+30％玻璃纤维。

作为最佳优选实施例，所述舵机本体1、上盖2和下盖3的壁厚均为1.5毫米。

在本实施例中，所述上盖2和下盖3上均开有螺纹孔，其采用螺钉4穿过螺纹孔将上盖2、舵机本体1以及下盖3连接在一起。靠近直流电机13一端的上下螺钉之间留有2.6毫米的间隙，进而增加了扭矩和提高了功率，而且为更换空心杯马达预留了空间。

在本实施例中，所述舵机PCB电路板31焊接有电线。该舵机采用串行总线的通讯方式，一共有三根电线，级联式插接，从而减少机器人身体上的电线总数。如果采用传统的PWM电路，那么并行数据所引发的大量电线问题，将是灾难性的后果。另外，由于本次舵机的尺寸要求太高，所以最终连插座都没采用，直接把电线焊接在舵机PCB板上了，尽量节省空间。

在本实施例中，所述舵机本体1、上盖2和下盖3均为壳体结构件，其壳体边缘处开有限位槽的注塑板，从而使舵机本体1与上盖2、下盖3配合更加准确。

在本实施例中，所述舵机本体1为内部带有镂空状的腔体结构，从而使各级的齿轮更加紧凑的布局。

本领域技术人员不难理解，本实用新型的舵机包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本实用新型的范围已经不言自明。

Claims (11)

1.一种舵机，包括舵机本体(1)、上盖(2)、下盖(3)以及相互啮合的齿轮组，舵机本体(1)内设有直流电机(13)和马达齿轮(20),其特征在于：该舵机的整体呈凸字形；舵机本体(1)的端部设有输出齿轮(19A)。

2.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：所述齿轮组包括一级齿轮(14)、二级齿轮(15)、三级齿轮(16)、四级齿轮(17)、输出齿轮(19A)和过渡齿轮(19)。

3.如权利要求2所述的舵机，其特征在于：马达齿轮(20)、一级齿轮(14)、二级齿轮(15)、三级齿轮(16)、四级齿轮(17)、输出齿轮(19A)和过渡齿轮(19)呈W字形排布。

4.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：上盖(2)的端部开有圆孔(21)，舵机本体(1)中的输出齿轮(19A)穿过该圆孔。

5.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：下盖(3)内设有舵机PCB电路板(31)和电位器(32)。

6.如权利要求5所述的舵机，其特征在于：电位器(32)采用过盈配合的方式插入过渡齿轮(19)中。

7.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：舵机本体(1)、上盖(2)和下盖(3)的壁厚均为0.8-2.5毫米。

8.如权利要求1或5所述的舵机，其特征在于：上盖(2)和下盖(3)上均开有螺纹孔，其采用螺钉(4)穿过螺纹孔将上盖(2)、舵机本体(1)以及下盖(3)连接在一起。

9.如权利要求5所述的舵机，其特征在于：舵机PCB电路板(31)焊接有电线。

10.如权利要求1所述的舵机，其特征在于：舵机本体(1)、上盖(2)和下盖(3)均为壳体结构件，其壳体边缘处开有限位槽的注塑板。

11.如权利要求1或2所述的舵机，其特征在于：舵机本体(1)为内部带有镂空状的腔体结构。

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