本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可以進(jìn)行過載保護(hù)的舵機(jī)。本發(fā)明還涉及一種采用上述舵機(jī)的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前的機(jī)器人及云臺(tái)設(shè)計(jì)中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分大都以旋轉(zhuǎn)為主，主要依靠電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)配合完成。為了更好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制，通常會(huì)與編碼器或者角度傳感器組合使用，以獲得更高的控制精度和運(yùn)動(dòng)反饋。

舵機(jī)在機(jī)器人的應(yīng)用中尤為廣泛，其結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，控制簡(jiǎn)單，扭力大，成本低等，因此備受青睞。舵機(jī)通常包括馬達(dá)、減速箱、舵機(jī)內(nèi)置電路板等，馬達(dá)作為舵機(jī)的動(dòng)力源，輸出動(dòng)力，減速箱通常包括多個(gè)減速齒輪組構(gòu)成的多級(jí)傳動(dòng)，減速箱的末級(jí)傳動(dòng)連接動(dòng)力輸出軸，通過動(dòng)力輸出軸實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出；舵機(jī)內(nèi)置電路板用于控制電機(jī)，舵機(jī)內(nèi)置電路板的線纜通常包含有三根線，分別為電源線、接地線以及pwm控制信號(hào)線，由控制信號(hào)線發(fā)出的信號(hào)經(jīng)由舵機(jī)內(nèi)部電路板對(duì)舵機(jī)進(jìn)行位置控制，即在舵機(jī)內(nèi)部就做了運(yùn)動(dòng)閉環(huán)處理。

這種結(jié)構(gòu)的舵機(jī)存在以下問題：當(dāng)負(fù)載過大時(shí)，無法進(jìn)行過載保護(hù)，馬達(dá)和減速箱中齒輪容易被破壞，造成炸機(jī)；在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，線纜需要從側(cè)面繞過，運(yùn)動(dòng)中難以避免會(huì)摩擦纏繞，嚴(yán)重降低線纜的使用壽命，而一般的設(shè)計(jì)都會(huì)搭配齒輪或者帶輪等傳動(dòng)，并在齒輪和大帶輪做出大孔來實(shí)現(xiàn)中空走線，以避免線纜設(shè)計(jì)的困難，但是卻沒發(fā)揮出舵機(jī)的集成性和緊湊性；在舵機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，要想做到絕對(duì)位置反饋，還需要搭配角度傳感器使用，使設(shè)計(jì)變得更加繁瑣。

因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)中舵機(jī)存在的上述問題，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種舵機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中舵機(jī)無法進(jìn)行過載保護(hù)的難題。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種具有上述舵機(jī)的機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種舵機(jī)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置、減速箱，其特征在于，所述減速箱的末級(jí)傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間設(shè)有離合裝置，所述從動(dòng)齒輪套裝于動(dòng)力輸出軸；舵機(jī)的負(fù)載大于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述離合裝置斷開所述主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間的動(dòng)力傳輸，舵機(jī)的負(fù)載小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所離合裝置使得所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪之間進(jìn)行動(dòng)力傳輸。

優(yōu)選的，所述離合裝置包括分別與所述主動(dòng)齒輪和所述從動(dòng)齒輪嚙合的第一離合齒輪和第二離合齒輪，所述第一離合齒輪和所述第二離合齒輪套裝于所述離合傳動(dòng)軸上，所述第二離合齒輪與所述第一離合齒輪的軸向側(cè)面貼合，所述第一離合齒輪與所述第二離合齒輪的貼合面均設(shè)有具有斜面的牙形齒，以使得所述第一離合齒輪與所述第二離合齒輪之間形成牙嵌連接。

優(yōu)選的，所述第一離合齒輪與所述第二離合齒輪為等比齒輪。

優(yōu)選的，所述第一離合齒輪與所述離合傳動(dòng)軸的軸承之間設(shè)有彈簧，在所述彈簧的預(yù)設(shè)預(yù)緊力作用下，所述第一離合齒輪與所述第二離合齒輪的側(cè)面貼合并形成牙嵌連接。

優(yōu)選的，所述彈簧為螺旋彈簧、碟簧。

優(yōu)選的，所述舵機(jī)還包括由第一殼體、第二殼體、第三殼體依次扣合而成的舵機(jī)殼體；所述動(dòng)力輸出軸上軸承、所述離合傳動(dòng)軸上的軸承支撐于所述舵機(jī)殼體。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置為馬達(dá)。

優(yōu)選的，還包括舵機(jī)內(nèi)置電路板，所述舵機(jī)內(nèi)置電路板上設(shè)有角度傳感器和馬達(dá)電流監(jiān)測(cè)電路，所述角度傳感器用于監(jiān)測(cè)舵機(jī)的實(shí)時(shí)角度，所述馬達(dá)電流監(jiān)測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)所述馬達(dá)的實(shí)際工作電流。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力輸出軸的軸向設(shè)有通孔。

本發(fā)明提供的舵機(jī)，在減速箱的末級(jí)傳動(dòng)的主傳動(dòng)和從傳動(dòng)之間設(shè)置離合裝置，當(dāng)舵機(jī)的負(fù)載大于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述離合裝置斷開所述主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間的動(dòng)力傳輸，當(dāng)舵機(jī)的負(fù)載小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所離合裝置使得所述主動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪之間進(jìn)可以行動(dòng)力傳輸。離合裝置起到了保護(hù)舵機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和減速箱內(nèi)齒輪的作用，負(fù)載在超過舵機(jī)允許承受力矩時(shí)，離合裝置觸發(fā)，保護(hù)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和減速箱內(nèi)齒輪不會(huì)破壞，負(fù)載在舵機(jī)允許承受的力矩范圍內(nèi)時(shí)，則將動(dòng)力傳遞到中動(dòng)力輸出軸上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明還提供了一種機(jī)器人，該機(jī)器人，包括上述的舵機(jī)。由于上述的舵機(jī)具有上述技術(shù)效果，具有該舵機(jī)的機(jī)器人也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施例提供的舵機(jī)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中舵機(jī)的裝配后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中舵機(jī)的離合裝置與動(dòng)力輸出軸連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中離合裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3中離合裝置處于連接狀態(tài)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖3中第一離合齒輪立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖3中第二離合齒輪的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖1中舵機(jī)內(nèi)置電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，圖1‐圖8中：

馬達(dá)1、螺釘2、第一殼體3‐1、第二殼體3‐2、第三殼體3‐3、第一軸承4‐1、第二軸承4‐2、動(dòng)力輸出軸5‐1、第二離合齒輪5‐2、牙形齒5‐21、第一離合齒輪5‐3、牙形齒5‐31、主動(dòng)齒輪5‐4、離合傳動(dòng)軸5‐5、從動(dòng)齒輪5‐6、彈簧6、角度傳感器7‐1、舵機(jī)內(nèi)置電路板7‐2、線纜7‐3。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

請(qǐng)參看圖1、圖2，圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施例提供的舵機(jī)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中舵機(jī)的裝配后的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種實(shí)施例提供的舵機(jī)，包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和減速箱，優(yōu)選的方案中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置可以為馬達(dá)1，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置為舵機(jī)的動(dòng)力源，輸出動(dòng)力；減速箱用于減速和放大輸出力矩，減速箱包括多個(gè)減速齒輪組構(gòu)成的多級(jí)傳動(dòng)，每級(jí)傳動(dòng)均包括主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要任意選擇減速箱的傳動(dòng)級(jí)數(shù)及每級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比。

所述減速箱的末級(jí)傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪5‐4和從動(dòng)齒輪5‐6之間設(shè)有離合裝置，所述從動(dòng)齒輪5‐6套裝于動(dòng)力輸出軸5‐1；舵機(jī)的負(fù)載大于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述離合裝置斷開所述主動(dòng)齒輪5‐4和從動(dòng)齒輪5‐6之間的動(dòng)力傳輸，舵機(jī)的負(fù)載小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所離合裝置使得所述主動(dòng)齒輪5‐4與所述從動(dòng)齒輪5‐6之間進(jìn)行動(dòng)力傳輸。

本發(fā)明提供的舵機(jī)，在減速箱的末級(jí)傳動(dòng)的主傳動(dòng)和從傳動(dòng)之間設(shè)置離合裝置，當(dāng)舵機(jī)的負(fù)載大于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述離合裝置斷開所述主動(dòng)齒輪5‐4和從動(dòng)齒輪5‐6之間的動(dòng)力傳輸，當(dāng)舵機(jī)的負(fù)載小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所離合裝置使得所述主動(dòng)齒輪5‐4與所述從動(dòng)齒輪5‐6之間進(jìn)可以行動(dòng)力傳輸。離合裝置起到了保護(hù)舵機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和減速箱內(nèi)齒輪的作用，負(fù)載在超過舵機(jī)允許承受力矩時(shí)，離合裝置觸發(fā)，保護(hù)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和減速箱內(nèi)齒輪不會(huì)破壞，負(fù)載在舵機(jī)允許承受的力矩范圍內(nèi)時(shí)，則將動(dòng)力傳遞到中動(dòng)力輸出軸5‐1上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。

具體的方案中，如圖3‐圖5所示，所述離合裝置包括第一離合齒輪5‐3、第二離合齒輪5‐2、離合傳動(dòng)軸5‐5，第一離合齒輪5‐3、第二離合齒輪5‐2分別與減速箱的末級(jí)傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪5‐4和從動(dòng)齒輪5‐6嚙合；所述第一離合齒輪5‐3和所述第二離合齒輪5‐2套裝于所述離合傳動(dòng)軸5‐5上，所述第二離合齒輪5‐2與所述第一離合齒輪5‐3的軸向側(cè)面貼合，所述第一離合齒輪5‐3與所述第二離合齒輪5‐2的貼合面分別設(shè)有具有斜面的牙形齒5‐31和牙形齒5‐21，以使得所述第一離合齒輪5‐3與所述第二離合齒輪5‐2之間形成牙嵌連接。

更具體的方案中，請(qǐng)參看圖6、圖7，所述第一離合齒輪5‐3的側(cè)面設(shè)有沿該齒輪圓周方向排布的多排呈三角形的牙形齒5‐31，同樣，所述第二離合齒輪5‐2的側(cè)面設(shè)有沿該齒輪圓周方向排布的多排呈三角形的牙形齒5‐21，所述第一離合齒輪5‐3的側(cè)面的牙形齒5‐31與所述第二離合齒輪5‐2的側(cè)面的牙形齒5‐21之間可以嚙合。

本實(shí)施例中，上述的牙形齒5‐31、牙形齒5‐21的截面均呈三角形，本申請(qǐng)所提供的方案不局限于此，牙形齒5‐31、牙形齒5‐21的截面形狀還可以為梯形，凡是具有斜面的牙形齒均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的方案中，所述第一離合齒輪5‐3與所述離合傳動(dòng)軸5‐5的軸承之間設(shè)有彈簧6，在所述彈簧6的預(yù)設(shè)預(yù)緊力作用下，所述第一離合齒輪5‐3與所述第二離合齒輪5‐2的側(cè)面貼合并形成牙嵌連接，第一離合齒輪5‐3和第二離合齒輪5‐2可沿離合傳動(dòng)軸5‐5的軸向滑動(dòng)。

通過彈簧66將第一離合齒輪5‐3和第二離合齒輪5‐2壓緊，在不超過負(fù)載的情況下，減速器末級(jí)傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪5‐4將動(dòng)力傳遞給第一離合齒輪5‐3,第一離合齒輪5‐3通過牙形齒傳遞給第二離合齒輪5‐2，第二離合齒輪5‐2再將動(dòng)力傳遞給從動(dòng)齒輪5‐6，從動(dòng)齒輪5‐6帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸5‐1轉(zhuǎn)動(dòng)；由于牙形齒5‐31和牙形齒5‐21的嚙合面為斜面，第一離合齒輪5‐3與第二離合齒輪5‐2之間傳遞動(dòng)力時(shí)，二者之間會(huì)產(chǎn)生水平和垂直兩個(gè)方向的分力，當(dāng)負(fù)載超過允許力矩時(shí)，垂直方向的分力大于彈簧6的預(yù)緊力，第一離合齒輪5‐3與第二離合齒輪5‐2之間的牙形齒便會(huì)分開，進(jìn)而使得第一離合齒輪5‐3與第二離合齒輪5‐2分離錯(cuò)位，從而起到過載保護(hù)的作用。

本實(shí)施例中，第一離合齒輪5‐3與第二離合齒輪5‐2為等比齒輪，可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要將第一離合齒輪5‐3與第二離合齒輪5‐2設(shè)計(jì)成非等比齒輪，進(jìn)而可以根據(jù)需要選擇二者之間的傳動(dòng)比，應(yīng)均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

優(yōu)選的方案中，所述彈簧6可以為螺旋彈簧、碟簧等，凡是可以為第一離合齒輪5‐3壓緊第二離合齒輪5‐2提供預(yù)緊力的彈性件均可以作為本發(fā)明中的彈簧6使用。

具體的方案中，舵機(jī)還包括所述舵機(jī)還包括由第一殼體3‐1、第二殼體3‐2、第三殼體3‐3依次扣合而成的舵機(jī)殼體；進(jìn)一步的方案中，可以通過螺釘2將舵機(jī)的各部件封裝在舵機(jī)殼體內(nèi)。

優(yōu)選的方案中，動(dòng)力輸出軸5‐1上套有第一軸承4‐1，第一軸承4‐1支撐于所述舵機(jī)殼體上，為動(dòng)力輸出軸5‐1提供支撐；離合傳動(dòng)軸5‐5上套有第二軸承4‐2，第二軸承4‐2撐于所述舵機(jī)殼體上，為離合傳動(dòng)軸5‐5上的第一離合齒輪5‐3和第二離合齒輪5‐2提供支撐。

優(yōu)選的方案中，還包括舵機(jī)內(nèi)置電路板7‐2，所述舵機(jī)內(nèi)置電路板7‐2上設(shè)有角度傳感器7‐1和馬達(dá)電流監(jiān)測(cè)電路，所述角度傳感器7‐1用于監(jiān)測(cè)舵機(jī)的實(shí)時(shí)角度，所述馬達(dá)電流監(jiān)測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)所述馬達(dá)1的實(shí)際工作電流。

具體的方案中，如圖1和圖5所示，在離合傳動(dòng)軸5‐5的頂部設(shè)有凸起，該凸起與角度傳感器7‐1形成插入配合，以便角度傳感器7‐1監(jiān)測(cè)離合傳動(dòng)軸5‐5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，進(jìn)而通過該轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)舵機(jī)的實(shí)時(shí)角度，從而可以實(shí)現(xiàn)舵機(jī)實(shí)時(shí)角度的反饋。

本實(shí)施例中，角度傳感器7‐1采用的是電阻式角度傳感器，亦可采用非接觸式霍爾角度傳感器，本申請(qǐng)對(duì)角度傳感器的類型不做限定，凡可以檢測(cè)舵機(jī)實(shí)時(shí)角度的角度傳感器均可以使用。

與現(xiàn)有的舵機(jī)相比，增加了角度傳感器7‐1的信號(hào)輸出和馬達(dá)1的電流監(jiān)測(cè)輸出，通過對(duì)舵機(jī)的監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)在機(jī)器人及云臺(tái)等應(yīng)用中的閉環(huán)控制，以及馬達(dá)1的過流保護(hù)，提高舵機(jī)的適用性和壽命可靠性。

更進(jìn)一步的方案中，舵機(jī)內(nèi)置電路板7‐2上的線纜7‐3變成了5根，分別為電源線、接地線、pwm控制信號(hào)線、角度傳感器信號(hào)輸出線、馬達(dá)電流監(jiān)測(cè)輸出線。

更優(yōu)的方案中，所述動(dòng)力輸出軸5‐1的軸向設(shè)有通孔，該通孔使得舵機(jī)在機(jī)器人等應(yīng)用場(chǎng)景中，可以實(shí)現(xiàn)中孔走線，在機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，可以避免設(shè)計(jì)線纜摩擦纏繞，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)線纜的使用壽命，同時(shí)可以使得舵機(jī)的結(jié)構(gòu)更加緊湊。

本發(fā)明還提供了一種機(jī)器人，該機(jī)器人，包括上述的舵機(jī)。由于上述的舵機(jī)具有上述技術(shù)效果，具有該舵機(jī)的機(jī)器人也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果，在此不再重復(fù)說明。

以上只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例，毋庸置疑，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，上述附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。