本發(fā)明涉及機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)以及一種配備有該行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

舵機(jī)(Servo)早期是應(yīng)用在航模中控制方向的，在航空模型中，飛行器的飛行姿態(tài)是通過調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)和各個(gè)控制多面來實(shí)現(xiàn)的，后來有人發(fā)現(xiàn)這種機(jī)器的體積小、重量輕、扭矩大、精度高，由于具備了這樣的優(yōu)點(diǎn)，很適合應(yīng)用在機(jī)器人身上作為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，舵機(jī)是一種簡(jiǎn)單易行的機(jī)器人控制方法。但是，一般，在人形機(jī)器人中，對(duì)于含有兩個(gè)自由度的舵機(jī)的腳踝，舵機(jī)走線中會(huì)存在線會(huì)被扭到的問題。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能夠有效解決人形機(jī)器人中含有兩個(gè)自由度的舵機(jī)的腳踝的舵機(jī)走線中存在的線被扭到的問題的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效解決人形機(jī)器人中含有兩個(gè)自由度的舵機(jī)的腳踝的舵機(jī)走線中存在的線被扭到的問題的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)，包括：電機(jī)、腳踝舵機(jī)后殼、齒輪軸、傳動(dòng)齒輪、行星齒輪、行星齒輪架、舵機(jī)電路板、腳踝舵機(jī)前殼和腳底板支架；其中，腳踝舵機(jī)后殼和腳踝舵機(jī)前殼安裝在腳底板支架上；電機(jī)布置在腳踝舵機(jī)后殼內(nèi)部，并且電機(jī)連接至齒輪軸；齒輪軸與傳動(dòng)齒輪嚙合，而且傳動(dòng)齒輪與布置在行星齒輪架上的行星齒輪嚙合；而且其中，齒輪軸、傳動(dòng)齒輪、行星齒輪、行星齒輪架和舵機(jī)電路板布置在腳踝舵機(jī)前殼內(nèi)部，并且舵機(jī)電路板處于行星齒輪架的與電機(jī)相對(duì)的一側(cè)。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，電機(jī)是空心杯020舵機(jī)。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)采用4級(jí)傳動(dòng)，其中將輸入的動(dòng)力輸出到齒輪軸，行星齒輪舵機(jī)通過3級(jí)齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到行星齒輪的中心小齒輪，再通過行星齒輪將動(dòng)力傳遞到行星齒輪的內(nèi)齒圈，而且內(nèi)齒圈與舵機(jī)固定。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，傳動(dòng)齒輪的1級(jí)傳動(dòng)的模數(shù)和傳動(dòng)比分別為0.2、12/56；傳動(dòng)齒輪的2級(jí)傳動(dòng)的模數(shù)和傳動(dòng)比分別為0.2、14/64；傳動(dòng)齒輪的3級(jí)傳動(dòng)的模數(shù)和傳動(dòng)比分別為0.3、12/40。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，行星齒輪模數(shù)及傳動(dòng)比分別為0.4、12/66。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，行星齒輪的中心小齒輪齒數(shù)為12，行星齒輪的行星轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒數(shù)為27，行星齒輪的內(nèi)齒圈次數(shù)為66。

在所述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例中，行星齒輪采用Y型夾角120度。

而且，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明還提供了一種配備有上述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的機(jī)器人。

在本發(fā)明中，在原有單體單自由度舵機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出兩個(gè)自由度的腳踝部舵機(jī)，該結(jié)構(gòu)可以將舵機(jī)的電路板與舵機(jī)本體脫離，方便走線與控制，在舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)處加入滾動(dòng)軸承，增加舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的順滑性等。由此，本發(fā)明提供了一種能夠有效解決人形機(jī)器人中含有兩個(gè)自由度的舵機(jī)的腳踝的舵機(jī)走線中存在的線被扭到的問題的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的外部立體示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的行星齒輪剖視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的總體截面示圖。

需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的外部立體示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的行星齒輪剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的總體截面示圖。

如圖1、圖2和圖3所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)包括：電機(jī)1、腳踝舵機(jī)后殼2、齒輪軸3、傳動(dòng)齒輪4、行星齒輪5、行星齒輪架6、舵機(jī)電路板7、腳踝舵機(jī)前殼8和腳底板支架9。

其中，腳踝舵機(jī)后殼2和腳踝舵機(jī)前殼8安裝在腳底板支架9上。

電機(jī)1布置在腳踝舵機(jī)后殼2內(nèi)部，并且電機(jī)1連接至齒輪軸3。

齒輪軸3與傳動(dòng)齒輪4嚙合，而且傳動(dòng)齒輪4與布置在行星齒輪架6上的行星齒輪5嚙合。

而且其中，齒輪軸3、傳動(dòng)齒輪4、行星齒輪5、行星齒輪架6和舵機(jī)電路板7布置在腳踝舵機(jī)前殼8內(nèi)部，并且舵機(jī)電路板7處于行星齒輪架6的與電機(jī)1相對(duì)的一側(cè)。

對(duì)于電機(jī)選型，當(dāng)機(jī)器人重量在2.4kg時(shí)腳踝舵機(jī)需要達(dá)到24kg/cm，考慮成本和電機(jī)性能，優(yōu)選地選用空心杯的020舵機(jī)。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的工作方式可以是：采用4級(jí)傳動(dòng)，將動(dòng)力輸出到力矩輸出軸(齒輪軸)，行星齒輪舵機(jī)，通過3級(jí)齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到，行星此輪中心齒，再通過行星齒輪將動(dòng)力傳遞到內(nèi)齒圈，由于內(nèi)齒圈與130舵機(jī)固定不同，完成130舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，腳底支架與130舵機(jī)之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將點(diǎn)位器放在轉(zhuǎn)動(dòng)處。

對(duì)于傳動(dòng)比分配及模數(shù)選擇，在020電機(jī)選定的基礎(chǔ)上，對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行分配，齒輪傳動(dòng)的效率以90％計(jì)算，傳動(dòng)比從1級(jí)到3級(jí)模數(shù)及傳動(dòng)比分別為0.2、12/56；0.2、14/64；0.3、12/40；行星齒輪模數(shù)及傳動(dòng)比為0.4、12/66。

優(yōu)選地，行星齒輪排布方式可以是：行星齒輪統(tǒng)一選用模數(shù)為0.4，中心小齒輪齒數(shù)為12，行星轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒數(shù)為27，內(nèi)齒圈次數(shù)為66，行星輪采用Y型夾角120度。

此外，例如，考慮人形機(jī)器人腳面設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)，應(yīng)盡可能符合人體腳的特點(diǎn)，將機(jī)器人的腳面盡可能能的設(shè)計(jì)薄，同時(shí)配合行星此輪架對(duì)設(shè)計(jì)最終外殼，設(shè)計(jì)腳底支架將舵機(jī)托起，方便裝配，在腳底支架中設(shè)計(jì)走線槽位方便走線，防止壓線情況發(fā)生。

在本發(fā)明中，在原有單體單自由度舵機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出兩個(gè)自由度的腳踝部舵機(jī)，該結(jié)構(gòu)可以將舵機(jī)的電路板與舵機(jī)本體脫離，方便走線與控制，在舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)處加入滾動(dòng)軸承，增加舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的順滑性等。由此，本發(fā)明提供了一種能夠有效解決人形機(jī)器人中含有兩個(gè)自由度的舵機(jī)的腳踝的舵機(jī)走線中存在的線被扭到的問題的行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)。

而且，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明還提供了一種配備有上述行星齒輪腳踝用雙自由度舵機(jī)的機(jī)器人。

上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。