專利名稱：一種雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著機(jī)器人的不斷發(fā)展，機(jī)器人與人的交互越來(lái)越密切，從傳統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境慢慢向人類的生活起居靠近。[0003]機(jī)器人根據(jù)仿生學(xué)原理，其運(yùn)動(dòng)模仿人類通過(guò)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)關(guān)節(jié)在可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制的基礎(chǔ)上，與人的各個(gè)關(guān)節(jié)自由度保持一致。人體各個(gè)主要活動(dòng)關(guān)節(jié)處的自由度不盡相 同。傳統(tǒng)機(jī)器人關(guān)節(jié)為實(shí)現(xiàn)多自由度的運(yùn)動(dòng)，通常采用兩組結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的動(dòng)力裝置，每組分別提供一個(gè)自由度，關(guān)節(jié)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，慣性大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性差，重構(gòu)型差，裝配復(fù)雜，不便維護(hù)。[0004]為解決上述問(wèn)題，目前已研制出多種慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，結(jié)構(gòu)也相對(duì)較簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)裝置。[0005]中國(guó)專利N201736231U，機(jī)器人腕關(guān)節(jié)。該關(guān)節(jié)是一個(gè)二自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。U 形件的U形上部通過(guò)第一組同軸轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸鏈與環(huán)形件相連；拔桿的中部固聯(lián)在手掌連接件的一端，拔桿的兩端通過(guò)第二組同軸轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸鏈與環(huán)形件相連；手掌連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸鏈與手掌幾座相聯(lián)，手掌幾座通過(guò)第三組同軸轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸鏈與腕關(guān)節(jié)基座相連。機(jī)器人手掌與所述手掌連接件的另一端相聯(lián)。盡管該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快，并且也一定程度上改進(jìn)了以往的并聯(lián)機(jī)構(gòu)工藝性差的特點(diǎn)，但由于其本身結(jié)構(gòu)的限制并不具有良好的重構(gòu)性。[0006]美國(guó)專利US007429844B2，機(jī)器人用伺服模塊和關(guān)節(jié)伺服。該發(fā)明設(shè)計(jì)了兩種成L 型的伺服模塊，在機(jī)器人的不同關(guān)節(jié)處，通過(guò)第三方連接件進(jìn)行組合以實(shí)現(xiàn)不同的自由度。 該發(fā)明重構(gòu)性好，裝配簡(jiǎn)單也易于維護(hù)。但由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，機(jī)體慣性較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性較差。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人雙自由度關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的不足，提供一種采用雙電機(jī)交錯(cuò)布置的雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)。[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下[0009]本實(shí)用新型由設(shè)置在殼體內(nèi)呈十字交叉的X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。[0010]所述的X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X向端蓋、X向齒輪減速機(jī)構(gòu)、X向角度傳感器、X向電機(jī)、X向電機(jī)端蓋。[0011]X向電機(jī)輸出軸上固定連接有電機(jī)齒輪，X向電機(jī)置于殼體內(nèi)，由X向電機(jī)端蓋通過(guò)X向端蓋螺釘進(jìn)行定位；X向齒輪減速機(jī)構(gòu)包括X向第一齒輪、X向第二齒輪、X向第一心軸、X向第二心軸和X向輸出齒輪。[0012]所述的X向電機(jī)齒輪與X向第一齒輪的大齒輪嚙合，X向第一齒輪的小齒輪與X向第二齒輪的大齒輪嚙合，X向第二齒輪的小齒輪與X向輸出齒輪嚙合；所述的X向第一齒輪和X向第二齒輪分別由X向第一心軸和X向第二心軸穿過(guò)并固定在X向殼體中。所述的X向輸出齒輪的上端穿過(guò)X向輸出軸上軸承和X向端蓋作為X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸；x向輸出齒輪的下端穿過(guò)置于殼體中的X向輸出軸下軸承和X向角度傳感器；所述的X向角度傳感器通過(guò)螺釘固定在殼體內(nèi)部。所述的Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y向端蓋、Y向齒輪減速機(jī)構(gòu)、Y向角度傳感器、Y向電機(jī)、Y向電機(jī)端蓋；Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同?？刂齐娐钒逯糜跉んw內(nèi)部，通過(guò)螺釘固定，用以控制電機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果通過(guò)將兩個(gè)電機(jī)內(nèi)置于一個(gè)舵機(jī)之中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)舵機(jī)提高兩個(gè)方向的輸出，大大減小了傳統(tǒng)機(jī)器人關(guān)節(jié)利用第三方連接件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向輸出所占 的空間，使得關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)更加緊湊，慣性更小，動(dòng)態(tài)性能更優(yōu)。

圖I為舵機(jī)外型示意圖；圖2為舵機(jī)裝配爆炸圖；附圖中1.Χ向端蓋螺釘、2. X向端蓋、3. X向第二齒輪、4. X向輸出軸上軸承、5. X向輸出軸、6. X向第二心軸、7. X向第一齒輪、8. X向輸出軸下軸承、9. X向第一心軸、10. X向固定螺釘、11. X向角度傳感器、12.殼體、13.控制電路板、14. Y向角度傳感器、15. Y向底蓋、16. Y向角度傳感器螺釘、17.控制電路板螺釘、18. Y向底蓋螺釘、19. Y向電機(jī)、20. Y向電機(jī)端蓋、21. Y向電機(jī)端蓋螺釘、22. Y向頂蓋螺釘、23. Y向頂蓋、24. Y向第二心軸、25. Y向第二齒輪、26. Y向第一心軸、27. Y向第一齒輪、28. Y向輸出軸上軸承、29. Y向輸出齒輪、30. Y向輸出軸下軸承、31. X向電機(jī)、32. X向電機(jī)端蓋、33. X向電機(jī)端蓋螺釘。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I和圖2所示，舵機(jī)由X向端蓋螺釘1、Χ向端蓋2、Χ向第二齒輪3、Χ向輸出軸上軸承4、Χ向輸出齒輪5、Χ向第二心軸6、Χ向第一齒輪7、Χ向輸出軸下軸承8、Χ向第一心軸9、X向固定螺釘10、X向角度傳感器11、殼體12、控制電路板13、Y向角度傳感器14、Y向底蓋15、Y向角度傳感器螺釘16、控制電路板螺釘17、Y向底蓋螺釘18、Y向電機(jī)19、Y向電機(jī)端蓋20、Y向電機(jī)端蓋螺釘21、Υ向頂蓋螺釘22、Y向頂蓋23、Υ向第二心軸24、Y向第二齒輪25、Y向第一心軸26、Y向第一齒輪27、Y向輸出軸上軸承28、Y向輸出齒輪29、Y向輸出軸下軸承30、X向電機(jī)31、X向電機(jī)端蓋32、X向電機(jī)端蓋螺釘33組成。所述的X向端蓋螺釘I、X向端蓋2、Y向底蓋15、Y向底蓋螺釘18、Y向電機(jī)端蓋20、Y向電機(jī)端蓋螺釘21、Y向頂蓋螺釘22、Y向頂蓋23、X向電機(jī)端蓋32、X向電機(jī)端蓋螺釘33組成一個(gè)封閉空間。在該封閉空間內(nèi)設(shè)置有Χ向第二齒輪3、X向輸出軸上軸承4、X向輸出齒輪5、X向第二心軸6、Χ向第一齒輪7、Χ向輸出軸下軸承8、Χ向第一心軸9、Χ向固定螺釘10、Χ向角度傳感器11、殼體12、控制電路板13、Y向角度傳感器14、Y向角度傳感器螺釘16、控制電路板螺釘17、Y向電機(jī)19、Υ向第二心軸24、Y向第二齒輪25、Υ向第一心軸26、Y向第一齒輪27、Y向輸出軸上軸承28、Y向輸出齒輪29、Y向輸出軸下軸承30、X向電機(jī)31。[0024]所述的X向電機(jī)31輸出軸固定連接有電機(jī)齒輪，其中X向電機(jī)31通過(guò)X向電機(jī)端蓋32經(jīng)由X向電機(jī)端蓋螺釘33固定在殼體12內(nèi)的一個(gè)桶型結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述的Y向電機(jī)C16 輸出軸固定連接有電機(jī)齒輪，其中Y向電機(jī)19通過(guò)Y向電機(jī)端蓋20經(jīng)由Y向電機(jī)端蓋螺釘21固定在殼體12內(nèi)的一個(gè)桶型結(jié)構(gòu)內(nèi)。[0025]所述的X向第一齒輪7和X向第二齒輪3通過(guò)X向第一心軸9和X向第二心軸9 固定在殼體12相應(yīng)位置；所述的X向輸出齒輪5通過(guò)X向輸出軸上軸承4、X向輸出軸下軸承8固定在殼體12相應(yīng)位置。[0026]所述的Y向第一齒輪27和Y向第二齒輪25通過(guò)Y向第一心軸26和Y向第二心軸24固定在殼體12相應(yīng)位置；所述的Y向輸出齒輪29通過(guò)Y向輸出軸上軸承28、Y向輸出軸下軸承30固定在殼體12相應(yīng)位置。[0027]所述的X向輸出齒輪5的下方連接有X向角度傳感器11，所述的Y向輸出齒輪29 的下方連接有Y向角度傳感器14，所述的X向角度傳感器11、Y向角度傳感器14與控制電路板13相連，將角度信號(hào)反饋至控制電路板13 ;所述的控制電路板13通過(guò)控制電路板螺釘17固定在Y向角度傳感器14上方。[0028]舵機(jī)工作方式如下機(jī)體主控芯片發(fā)出控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂齐娐钒?3，要求X、Y向分別輸出兩個(gè)角度，控制電路板13經(jīng)過(guò)處理，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，X向電機(jī)31與Y向電機(jī)19分別在一定的時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)不同的角度。電機(jī)啟動(dòng)后，通過(guò)上述的動(dòng)力傳輸路線，即電機(jī)通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)， 將動(dòng)力傳遞至輸出軸。之后將輸出軸的角度經(jīng)由角度傳感器反饋至控制電路板。由控制電路板進(jìn)行反饋控制調(diào)整達(dá)到相應(yīng)的精度。
權(quán)利要求1.一種雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)，由設(shè)置在殼體內(nèi)呈十字交叉的X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其特征在于 所述的X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X向端蓋、X向齒輪減速機(jī)構(gòu)、X向角度傳感器、X向電機(jī)、X向電機(jī)端蓋； X向電機(jī)輸出軸上固定連接有電機(jī)齒輪，X向電機(jī)置于殼體內(nèi)，由X向電機(jī)端蓋通過(guò)X向端蓋螺釘進(jìn)行定位；X向齒輪減速機(jī)構(gòu)包括X向第一齒輪、X向第二齒輪、X向第一心軸、X向第二心軸和X向輸出齒輪； 所述的X向電機(jī)齒輪與X向第一齒輪的大齒輪哨合，X向第一齒輪的小齒輪與X向第二齒輪的大齒輪嚙合，X向第二齒輪的小齒輪與X向輸出齒輪嚙合；所述的X向第一齒輪和X向第二齒輪分別由X向第一心軸和X向第二心軸穿過(guò)并固定在X向殼體中； 所述的X向輸出齒輪的上端穿過(guò)X向輸出軸上軸承和X向端蓋作為X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸；x向輸出齒輪的下端穿過(guò)置于殼體中的X向輸出軸下軸承和X向角度傳感器；所述的X向角度傳感器通過(guò)螺釘固定在殼體內(nèi)部； 所述的Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y向端蓋、Y向齒輪減速機(jī)構(gòu)、Y向角度傳感器、Y向電機(jī)、Y向電機(jī)端蓋；Y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與X向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同； 控制電路板置于殼體內(nèi)部，通過(guò)螺釘固定，用以控制電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙自由度機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)。現(xiàn)有的機(jī)器人踝關(guān)節(jié)舵機(jī)多為單軸輸出，即只能為機(jī)器人提供一個(gè)自由度。本實(shí)用新型包括端蓋、殼體。端蓋和殼體通過(guò)螺釘連接，形成一個(gè)封閉空間。在該封閉空間內(nèi)設(shè)置有電機(jī)、電機(jī)齒輪、減速機(jī)構(gòu)、軸承、控制電路板、角度傳感器等。電機(jī)齒輪與減速機(jī)構(gòu)輸入齒輪嚙合，減速機(jī)構(gòu)輸出軸輸出動(dòng)力。在輸出軸處設(shè)置有角度傳感器。本實(shí)用新型通過(guò)在同一封閉空間內(nèi)設(shè)置兩個(gè)電機(jī)，通過(guò)殼體中設(shè)置的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)力向兩個(gè)方向同時(shí)輸出；通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的控制電路板和角度傳感器可分別對(duì)兩個(gè)方向的輸出角度進(jìn)行控制。使得機(jī)器人舵機(jī)有提供兩個(gè)自由度的能力。
文檔編號(hào)B25J17/02GK202781187SQ20122049289
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者周建軍, 林阿斌, 張亞平, 傅丹丹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)