專利名稱：一種雙自由度機器人腕關(guān)節(jié)舵機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙自由度機器人腕關(guān)節(jié)舵機。
背景技術(shù)：
隨著機器人的不斷發(fā)展，機器人與人的交互越來越密切，從傳統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境慢慢向人類的生活起居靠近。機器人根據(jù)仿生學(xué)原理，其運動模仿人類通過關(guān)節(jié)實現(xiàn)。每個關(guān)節(jié)在可實現(xiàn)準(zhǔn)確控制的基礎(chǔ)上，與人的各個關(guān)節(jié)自由度保持一致。人體各個主要活動關(guān)節(jié)處的自由度不盡相同。傳統(tǒng)機器人關(guān)節(jié)為實現(xiàn)多自由度的運動，通常采用兩組結(jié)構(gòu)上獨立的動力裝置，每組分別提供一個自由度，關(guān)節(jié)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，慣性大，動態(tài)響應(yīng)性差，重構(gòu)型差，裝配復(fù)雜，不便維護(hù)。 為解決上述問題，目前已研制出多種慣性小，動態(tài)響應(yīng)較快，結(jié)構(gòu)也相對較簡單的驅(qū)動裝置。中國專利N201736231U，機器人腕關(guān)節(jié)。該關(guān)節(jié)是一個二自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)。U形件的U形上部通過第一組同軸轉(zhuǎn)動副鉸鏈與環(huán)形件相連；拔桿的中部固聯(lián)在手掌連接件的一端，拔桿的兩端通過第二組同軸轉(zhuǎn)動副鉸鏈與環(huán)形件相連；手掌連接件通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與手掌幾座相聯(lián)，手掌幾座通過第三組同軸轉(zhuǎn)動副鉸鏈與腕關(guān)節(jié)基座相連。機器人手掌與所述手掌連接件的另一端相聯(lián)。盡管該實用新型結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快，并且也一定程度上改進(jìn)了以往的并聯(lián)機構(gòu)工藝性差的特點，但由于其本身結(jié)構(gòu)的限制并不具有良好的重構(gòu)性。美國專利US007429844B2，機器人用伺服模塊和關(guān)節(jié)伺服。該發(fā)明設(shè)計了兩種成L型的伺服模塊，在機器人的不同關(guān)節(jié)處，通過第三方連接件進(jìn)行組合以實現(xiàn)不同的自由度。該發(fā)明重構(gòu)性好，裝配簡單也易于維護(hù)。但由于其結(jié)構(gòu)特點，機體慣性較大，動態(tài)響應(yīng)性較差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有機器人雙自由度關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的不足，提供一種采用雙電機交錯布置的雙自由度機器人腕關(guān)節(jié)舵機。本實用新型采用的技術(shù)方案如下本實用新型由設(shè)置在殼體內(nèi)呈十字交叉的X向驅(qū)動機構(gòu)和Y向驅(qū)動機構(gòu)組成。所述的X向驅(qū)動機構(gòu)包括X向電機端蓋、X向電機、X向傳動軸、X向減速頭、X向角度傳感器、X向軸承襯座、X向軸承和X向輸出端蓋。X向電機輸出軸上固定連接有電機齒輪，X向電機由X向電機端蓋通過X向端蓋螺釘進(jìn)行定位；x向減速頭輸入軸固定連接有X向減速頭齒輪，輸出軸設(shè)置有X向角度傳感器。所述的X向電機齒輪與X向齒輪傳動軸一端哨合，該X向齒輪傳動軸另一端與減速頭齒輪嚙合；所述的X向齒輪傳動軸位于X向電機齒輪和減速頭齒輪的正上方。[0013]所述的軸承襯座一端由殼體內(nèi)一凸臺定位，另一端由輸出端蓋通過輸出端蓋螺釘進(jìn)行定位；在軸承襯座內(nèi)設(shè)置有軸承；該軸承一端由軸承襯座一凸臺結(jié)構(gòu)定位，另一端由輸出端蓋通過輸出端蓋螺釘進(jìn)行定位。[0014]所述的X向減速頭的輸出軸穿過軸承和輸出端蓋，作為X向驅(qū)動軸。[0015]所述 的Y向驅(qū)動機構(gòu)包括Y向電機端蓋、Y向電機、Y向傳動軸、Y向減速頭、Y向角度傳感器、Y向軸承襯座、Y向軸承和Y向輸出端蓋。[0016]所述的Y向電機齒輪與Y向齒輪傳動軸一端哨合，該Y向齒輪傳動軸另一端與減速頭齒輪嚙合；所述的Y向齒輪傳動軸位于Y向電機齒輪和減速頭齒輪的側(cè)方。[0017]Y向驅(qū)動機構(gòu)的其余部分與X向驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。[0018]X向齒輪傳動軸和Y向齒輪傳動軸均通過十字固定件，固定于殼體一處；該十字固定件由頂蓋通過頂蓋螺釘進(jìn)行定位。[0019]角度傳感器，用以檢測輸出端轉(zhuǎn)過的角度，并將角度信號反饋給電路控制板，控制電路板通過固定螺釘固定在殼體底部，用以控制電機。[0020]本實用新型的有益效果通過將兩個電機內(nèi)置于一個舵機之中，實現(xiàn)一個舵機提供兩個方向的輸出，大大減小了傳統(tǒng)機器人關(guān)節(jié)利用第三方連接件實現(xiàn)兩個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，動態(tài)性能更優(yōu)。


[0021]圖I為舵機外型示意圖；[0022]圖2為舵機裝配爆炸圖；[0023]圖3為舵機傳動關(guān)系圖；[0024]附圖中1.頂蓋、2.十字固定件、3. Y向傳動軸、4. X向傳動軸、5.固定螺釘、6.控制電路板、7.頂蓋螺釘、8.殼體、9. Y向減速頭、10. Y向角度傳感器、11. Y向軸承襯座、12. Y 向軸承、13. Y向輸出端蓋、14. Y向輸出端蓋螺釘、15. X向減速頭、16. X向角度傳感器、17. X 向軸承襯座、18. X向軸承、19. X向輸出端蓋、20. X向輸出端蓋螺釘、21. Y向電機端蓋螺釘、 22. Y向電機端蓋、23. Y向電機、24. X向電機端蓋螺釘、25. X向電機端蓋、26. X向電機、27. Y 向電機齒輪、28. X向電機齒輪、29. X向減速頭齒輪、30. Y向減速頭齒輪。
具體實施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。[0026]圖I所示，為該舵機外型示意圖。成十字交錯結(jié)構(gòu)，兩個軸線方向分別有一輸出軸用以提供驅(qū)動力。[0027]如圖2所示，是舵機的裝配爆炸圖，舵機由頂蓋I、十字固定件2、Y向傳動軸3、X向傳動軸4、固定螺釘5、控制電路板6、頂蓋螺釘7、殼體8、Y向減速頭9、Υ向角度傳感器10、 Y向軸承襯座11、Υ向軸承12、Y向輸出端蓋13、Υ向輸出端蓋螺釘14、Χ向減速頭15、Χ向角度傳感器16、Χ向軸承襯座17、Χ向軸承18、Χ向輸出端蓋19、Χ向輸出端蓋螺釘20、Υ向電機端蓋螺釘21、Y向電機端蓋22、Y向電機23、X向電機端蓋螺釘24、X向電機端蓋25、X 向電機26組成。[0028]所述的頂蓋I與殼體8通過頂蓋螺釘7連接；X向輸出端蓋19、Y向輸出端蓋13分別通過X向輸出端蓋螺釘20及Y向輸出端蓋螺釘14與殼體8相連；X向電機端蓋25、Y向電機端蓋22分別通過X向電機端蓋螺釘24及Y向電機端蓋螺釘21與殼體8連接；上述的零件連接形成一個封閉空間。所述的封閉空間內(nèi)設(shè)置有十字固定件2、Y向傳動軸3、X向傳動軸4、固定螺釘5、控制電路板6、Y向減速頭9、Υ向角度傳感器10、Υ向軸承襯座11、Υ向軸承12、Χ向減速頭15、X向角度傳感器16、X向軸承襯座17、X向軸承18、Y向電機23、X向電機26 ；Υ向電機齒輪27、X向電機齒輪28、X向減速頭齒輪29、Y向減速頭齒輪30。所述的控制電路板6通過固定螺釘5固定在殼體8的底部，用以處理X向角度傳感器16和Y向角度傳感器10反饋回的角度信號，并控制控制X向電機26和Y向電機23的轉(zhuǎn)動。所述的X向角度傳感器16和Y向角度傳感器10分別于X向減速頭15的輸出軸 和Y向減速頭9的輸出軸連接；其中X向減速頭15和Y向減速頭9設(shè)置在殼體輸出端位置；輸出軸處分別裝配有X向軸承18和Y向軸承12 ;所述的X向軸承18的外圈與X向軸承襯座17的內(nèi)圈配合，Y向軸承12與Y向軸承襯座11的內(nèi)圈配合。所述的X向電機26與Y向電機23設(shè)置在殼體輸入端出位置，分別通過X向電機端蓋25和Y向電機端蓋22進(jìn)行定位。如圖3所示為型舵機的傳動關(guān)系圖，所述的X向電機齒輪28與X向傳動軸4 一側(cè)的齒輪嚙合，X向傳動軸4的另一側(cè)與X向減速頭齒輪29嚙合，動力經(jīng)由X向傳動軸4從X向電機26傳動到X向減速頭15通過減速從輸出軸輸出；所述的Y向電機齒輪27與Y向傳動軸3 —側(cè)的齒輪嚙合，Y向傳動軸3的另一側(cè)與Y向減速頭齒輪30嚙合，動力經(jīng)由Y向傳動軸3從Y向電機23傳動到Y(jié)向減速頭9通過減速從輸出軸輸出。所述的X向減速頭15與Y向減速頭9均為行星減速器。舵機工作方式如下機體主控芯片發(fā)出控制信號傳輸?shù)娇刂齐娐钒?,要求Χ、Υ向分別輸出兩個角度，控制電路板6經(jīng)過處理，對電機進(jìn)行控制，X向電機26與Y向電機23分別在一定的時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)不同的角度。電機啟動后，通過上述的動力傳輸路線，即電機通過傳動軸，將動力傳遞至輸出軸。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1.一種雙自由度機器人腕關(guān)節(jié)舵機，由設(shè)置在殼體內(nèi)呈十字交叉的X向驅(qū)動機構(gòu)和Y 向驅(qū)動機構(gòu)組成，其特征在于所述的X向驅(qū)動機構(gòu)包括X向電機端蓋、X向電機、X向傳動軸、X向減速頭、X向角度傳感器、X向軸承襯座、X向軸承和X向輸出端蓋；X向電機輸出軸上固定連接有電機齒輪，X向電機由X向電機端蓋通過X向端蓋螺釘進(jìn)行定位；x向減速頭輸入軸固定連接有X向減速頭齒輪，輸出軸設(shè)置有X向角度傳感器； 所述的X向電機齒輪與X向齒輪傳動軸一端哨合，該X向齒輪傳動軸另一端與減速頭齒輪嚙合；所述的X向齒輪傳動軸位于X向電機齒輪和減速頭齒輪的正上方； 所述的軸承襯座一端由殼體內(nèi)一凸臺定位，另一端由輸出端蓋通過輸出端蓋螺釘進(jìn)行定位；在軸承襯座內(nèi)設(shè)置有軸承；該軸承一端由軸承襯座一凸臺結(jié)構(gòu)定位，另一端由輸出端蓋通過輸出端蓋螺釘進(jìn)行定位；所述的X向減速頭的輸出軸穿過軸承和輸出端蓋，作為X向驅(qū)動軸；所述的Y向驅(qū)動機構(gòu)包括Y向電機端蓋、Y向電機、Y向傳動軸、Y向減速頭、Y向角度傳感器、Y向軸承襯座、Y向軸承和Y向輸出端蓋；所述的Y向電機齒輪與Y向齒輪傳動軸一端哨合，該Y向齒輪傳動軸另一端與減速頭齒輪嚙合；所述的Y向齒輪傳動軸位于Y向電機齒輪和減速頭齒輪的側(cè)方；Y向驅(qū)動機構(gòu)的其余部分與X向驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同；X向齒輪傳動軸和Y向齒輪傳動軸均通過十字固定件，固定于殼體一處；該十字固定件由頂蓋通過頂蓋螺釘進(jìn)行定位；角度傳感器，用以檢測輸出端轉(zhuǎn)過的角度，并將角度信號反饋給電路控制板，控制電路板通過固定螺釘固定在殼體底部，用以控制電機。
專利摘要本實用新型涉及一種雙自由度機器人腕關(guān)節(jié)舵機?，F(xiàn)有的機器人關(guān)節(jié)舵機多為單軸輸出，即只能為機器人提供一個自由度。本實用新型包括端蓋、殼體。端蓋和殼體通過螺釘連接，形成一個封閉空間。在該封閉空間內(nèi)設(shè)置有電機、電機齒輪、減速機構(gòu)、軸承、控制電路板、角度傳感器等。電機齒輪與減速機構(gòu)輸入齒輪嚙合，減速機構(gòu)輸出軸輸出動力。在輸出軸處設(shè)置有角度傳感器。本實用新型通過在同一封閉空間內(nèi)設(shè)置兩個電機，通過殼體中設(shè)置的齒輪減速機構(gòu)，將動力向兩個方向同時輸出；通過內(nèi)部設(shè)置的控制電路板和角度傳感器可分別對兩個方向的輸出角度進(jìn)行控制，使得機器人舵機有提供兩個自由度的能力。
文檔編號B25J17/02GK202781186SQ20122049286
公開日2013年3月13日 申請日期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 申請人:杭州電子科技大學(xué)