技术领域

[0001] 本发明属于机器人技术领域， 尤其涉及一种舵机。

背景技术

[0002] 舵机最早用于船舶上实现其转向功能， 由于可以通过程序连续控制其转角， 且 由于舵机还具有体积小、 重量轻、 扭矩大、 精度大的优点， 因而被广泛应用智 能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中 。 需说明的是， 机器人有许多个 关节， 每一个关节我们称为一个自由度， 一般的机体， 都有十几个自由度， 这 样才能保证动作的灵活性。 在机器人机体上， 我们通常使用舵机作为每一个关 节的连接部分， 舵机可以完成每个关节的定位和运动。

[0003] 传统的机器人的舵机通常采用电位器来检测舵 机旋转的角度， 舵机主要包括舵 盘、 减速齿轮组、 电位器、 直流电机以及电路板。 电路板接收来自信号线的控 制信号， 控制电机转动， 电机带动一系列齿轮组， 减速后传动至输出舵盘。 舵 机的输出轴和电位器是相连的， 舵盘转动的同吋， 带动电位器， 电位器通过检 测舵机的转动角度， 并输出一个电压信号到电路板， 进行反馈， 然后电路板根 据所在位置决定电机转动的方向和速度， 从而达到目标停止。 然而传统的通过 电位器来检测舵机转动角度的方法， 由于电位器是通过调节电压 （含直流电压 与信号电压） 和电流的大小来实现的， 而电压易受周边环境 （如温度、 密封性 等） 的干扰而波动， 因此检测的精度有限， 同吋， 电位器还使得舵机的重量较 重。

[0004] 综上， 现有技术的舵机主要存在以下技术问题： 一是电位器在检测舵机转动角 度吋由于受环境影响， 容易产生偏差， 从而导致电位器无法精准检测舵机的转 动角度； 二是由于使用电位器， 使得舵机的重量较重。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于提供一种舵机， 旨在解决现有技术中舵机重量重、 无法精准 检测舵机的转动角度的技术问题。 问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明是这样实现的， 一种舵机， 包括动力输入装置、 与所述动力输入装置驱 动连接的齿轮组件、 由所述齿轮组件驱动而转动的动力输出架、 设于所述动力 输出架上的输出轴、 设于所述动力输出架的转动中心轴线上且用于 检测所述输 出轴相对所述转动中心轴线的转动角度的磁编 码组件、 以及与所述磁编码组件 和所述动力输入装置相连的电路板。

[0007] 作为本发明的优选技术方案：

[0008] 进一步地， 所述动力输出架内接于一法兰盘中， 所述法兰盘的中心轴线与所述 动力输出架的转动中心轴线相重合。

[0009] 进一步地， 所述电路板设于所述法兰盘上， 所述磁编码组件设于所述电路板上 且位于所述法兰盘的中心轴线上， 所述电路板上设有用于与所述输出轴滑动配 合的滑动槽。

[0010] 进一步地， 所述输出轴设为两个， 两个的所述输出轴对称设置在所述磁编码组 件的两侧。

[0011] 进一步地， 所述法兰盘上设有用于固定所述电路板的连接 柱， 所述电路板上设 有与所述连接柱相对的第一连接孔。

[0012] 进一步地， 所述连接柱包括第一连接柱以及与所述第一连 接柱相对设置的第二 连接柱， 所述第一连接柱和所述第二连接柱的大小不同 。

[0013] 进一步地， 所述法兰盘上还设有连接块； 所述连接块上设有用于与机器人相连 的第二连接孔。

[0014] 进一步地， 所述连接块呈弧形， 弧形的所述连接块与所述输出轴滑动配合。

[0015] 进一步地， 所述电路板的端部设有线路连接器， 所述线路连接器与所述磁编码 组件电连接。

[0016] 进一步地， 所述齿轮组件包括筒体以及设置在所述筒体内 的行星轮组； 所述筒 体的内壁设有内啮齿， 所述行星轮组设有外齿轮， 所述筒体的内啮齿与所述行 星轮组的外齿轮啮合。

[0017] 进一步地， 所述行星轮组设为三级行星减速轮组。 [0018] 进一步地， 所述动力输出架可拆卸安装于所述筒体的一端 。

[0019] 进一步地， 所述筒体的端面设有多个间距相等的第一螺丝 孔， 对应的所述动力 输出架上设有多个与所述第一螺丝孔相对的第 二螺丝孔。

[0020] 进一步地， 所述动力输出架包括内嵌于所述法兰盘中的输 出行星架； 所述法兰 盘设有轴孔， 所述输出行星架与所述轴孔的周缘卡合， 所述输出轴设于所述输 出行星架上。

[0021] 进一步地， 所述磁编码组件包括磁铁以及与所述磁铁相对 设置且用于检测和处 理所述磁铁的磁场变化的磁传感器。

发明的有益效果

有益效果

[0022] 本发明相对于现有技术的技术效果是： 本发明的舵机通过将磁编码组件设置在 动力输出架的转动中心轴线上， 当动力输出架随着齿轮组件转动吋， 通过设置 在动力输出架的转动中心轴线上的磁编码组件 来精准检测输出轴相对转动中心 轴线的转动角度， 具体地， 在输出轴转动的过程中， 由于磁编码组件位于动力 输出架的转动中心轴线上， 磁编码组件不易受环境影响， 磁编码组件便于检测 和处理输出轴相对转动中心轴线的转动角度的 信号， 避免了偏差的产生， 进而 精准检测舵机的转动角度。 同吋， 磁编码组件结构简单， 重量轻， 磁编码组件 便于定位或固定在舵机上。

对附图的简要说明

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对本发明实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面所描述的附图仅 仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳 动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024] 图 1是本发明较佳实施例提供的舵机的爆炸图；

[0025] 图 2是本发明较佳实施例提供的舵机的立体图。

[0026] 附图标记说明：

[0027] 图中： 1-舵机， 11-法兰盘， 111-连接块， 1111-第二连接孔， 112-第二螺丝孔， 113-连接柱， 1131-第一连接柱， 1132-第二连接柱， 114-轴孔， 12-电路板， 121- 磁编码组件， 122-线路连接器， 123-第一连接孔， 124-滑动槽， 13-动力输出架， 131-输出轴， 132-输出行星架， 14-动力输入装置， 141-轴， 15-齿轮组件， 151- 筒体， 1510-内啮齿， 1511-第一螺丝孔， 152-行星轮组， 1521-外齿轮， 1522-行 星轮轴， 153-输入盘， 1531-通孔， 16-螺丝。 本发明的实施方式

[0028] 下面详细描述本发明的实施例， 实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有 相同或类似功能的元件。 下面通 过参考附图描述的实施例是示例性的， 旨在用于解释本发明， 而不能理解为对 本发明的限制。

[0029] 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语"长度"、 "宽度"、 "上"、 "下"、 "前" 、 "后"、 "左"、 "右"、 "竖直"、 "水平"、 "顶"、 "底 ""内"、 "外"等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化 描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、 以特定的方 位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。

[0030] 此外， 术语"第一"、 "第二 "仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重 要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 "第一"、 "第二 "的特 征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该 特征。 在本发明的描述中， "多个" 的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

[0031] 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 术语"安装"、 "相连"、 "连接"、 "固 定"等术语应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或成 一体； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间 媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互 作用关系。 对于 本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的 具 体含义。

[0032] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本发明进行进一步详细说明。 [0033] 请参阅附图 1和附图 2， 本发明较佳实施例的舵机 1应用于一机器人， 该舵机 1包 括动力输入装置 14、 与动力输入装置 14驱动连接的齿轮组件 15、 由齿轮组件 15 驱动而转动的动力输出架 13、 设于动力输出架 13上的输出轴 131、 设于动力输出 架 13的转动中心轴线上且用于检测输出轴 131相对转动中心轴线的转动角度的磁 编码组件 121、 以及与磁编码组件 121电连接的电路板 12。

[0034] 在本实施例中， 动力输入装置 14与舵机的一主控线路板 （图中未示出） 电连接 ， 为齿轮组件 15提供动力。 齿轮组件 15带动设置在动力输出架 13上的输出轴 131 转动。 电路板 12控制设置在动力输出架 13的转动中心轴线上的磁编码组件 121， 通过将磁编码组件 121设置在动力输出架 13的转动中心轴线上， 以使得磁编码组 件 121精准检测输出轴 131相对转动中心轴线的转动角度。

[0035] 本发明实施例提供的舵机 1， 通过将磁编码组件 121设置在动力输出架 13的转动 中心轴线上， 当动力输出架 13随着齿轮组件 15转动吋， 通过设置在动力输出架 1 3的转动中心轴线上的磁编码组件 121可精准检测输出轴 131相对转动中心轴线的 转动角度， 具体地， 在输出轴 131转动的过程中， 由于磁编码组件 121位于动力 输出架 13的转动中心轴线上， 磁编码组件 121不易受环境影响， 磁编码组件 121 便于检测和处理输出轴 131相对转动中心轴线的转动角度的信号， 避免了偏差的 产生， 进而精准检测舵机 1的转动角度。 此外， 磁编码组件 121结构简单， 重量 轻， 磁编码组件 121便于定位或固定在舵机 1上。

[0036] 需说明的是， 磁编码组件 121可以采用现有常规技术手段， 具体地， 本实施例 中， 磁编码组件 121可包括磁铁和磁传感器， 可以通过在电路板 12上设置磁传感 器， 在机器人的外部关节部件上设置磁铁， 舵机 1的动力输出架 13与机器人的关 节连接， 通过磁传感器检测和处理磁铁的磁场变化， 进而再通过电缆来输出信 号。 具体地， 磁铁和磁传感器均采用现有常规技术手段。 此外， 也可以通过在 电路板 12上设置磁场检测芯片， 通过在电路板 12上集成的磁场检测芯片来处理 磁铁的磁场变化， 进而精准检测输出轴 131相对转动中心轴线的转动角度。 此外 ， 磁铁的位置也可以根据实际的需要进行设置， 以便于磁传感器通过旋转磁场 来检测舵机的转动角度。

[0037] 此外， 为了便于安装固定， 动力输出架 13内接于一法兰盘 11中， 法兰盘 11的中 心轴线与动力输出架 13的转动中心轴线相重合。 法兰盘 11通过螺丝 16再与设置 的筒体 15连接。 法兰盘 11的中部设有轴孔 114， 动力输出架 13安装于轴孔 114中 。 动力输出架 13包括内嵌于法兰盘 11的轴孔 114中的输出行星架 132， 该输出行 星架 132与轴孔 114的周缘卡合， 输出轴 131设于输出行星架 132上。

[0038] 由于动力输出架 13的转动中心轴线与法兰盘 11的中心轴线重合， 因此， 为了便 于将磁编码组件 121设置于动力输出架 13的转动中心轴线上， 电路板 12设于法兰 盘 11上， 磁编码组件 121设于电路板 12上且位于法兰盘 11的中心轴线上， 为了便 于输出轴 131的转动， 以更好地输出动力， 电路板 12上设有用于与输出轴 131滑 动配合的滑动槽 124。

[0039] 进一步地， 为了增强输出轴 131动力输出的平衡性和稳定性， 输出轴 131设为两 个， 两个的输出轴 131对称设置在磁编码组件 121的两侧。 需要补充的是， 电路 板 12固定于两个输出轴 131中间。 即舵机 1的输出轴 131呈双凸柱， 且在双凸柱之 间设置电路板 12， 磁编码组件 121位于电路板 12的中央。 由于磁编码组件 121位 于电路板 12的中央， 使得磁编码组件 121固定于两个输出轴 131中间， 磁编码组 件 121不随两个输出轴 131转动， 不易产生偏差， 进一步保证磁编码组件 121精准 检测舵机 1的转动角度。 可以理解地， 鉴于磁编码组件 121设于动力输出架 13的 转动中心轴线上， 且为了更精准地检测输出轴 131相对转动中心轴线的转动角度 ， 输出轴 131的个数也可以设为多个， 多个的输出轴 131对称设置在磁编码组件 1 21的两侧。

[0040] 为了便于法兰盘 11与电路板 12的连接， 法兰盘 11上设有用于固定电路板 12的连 接柱 113， 控制电路板 12上设有与连接柱 113相对的第一连接孔 123。 细化地， 为 了便于法兰盘 11与电路板 12的定位及稳固连接， 连接柱 113的数量可设为两个， 优选地， 考虑到增加连接柱 113与电路板 12之间的接触面积， 以使得电路板 12更 稳固地安装在法兰盘 11上， 连接柱 113包括第一连接柱 1131以及与第一连接柱 11 31相对设置的第二连接柱 1132， 第一连接柱 1131和第二连接柱 1132的大小设为 不同。 具体地， 第一连接柱 1131和第二连接柱 1132的横截面均呈圆形， 第一连 接柱 1131和第二连接柱 1132的直径大小不同。 此外， 第一连接柱 1131和第二连 接柱 1132的形状也可以设为不同， 比如， 第一连接柱 1131的横截面还可以设为 呈三角形 （图中未示出） ， 第二连接柱 1132的横截面可以设为呈圆形。

[0041] 细化地， 法兰盘 11上还设有连接块 111 ; 连接块 111上设有用于与机器人相连的 第二连接孔 1111。 需要补充的是， 连接块 111与机器人的骨架连接， 输出轴 131 与机器人的关节连接。

[0042] 为了避免连接块 111影响输出轴 131的转动， 连接块 111呈弧形， 弧形的连接块 1 11与输出轴 131滑动配合。 这样， 输出轴 131于法兰盘 11上的转动变得顺畅， 有 利于输出轴 131的动力输出。

[0043] 电路板 12的端部还设有线路连接器 122， 线路连接器 122与磁编码组件 121电连 接。 进一步地， 线路连接器 122将磁编码组件 121再与舵机的主控线路板电连接 ， 从而方便电路板 12将磁编码组件 121的信号反馈至舵机的主控线路板。

[0044] 齿轮组件 15包括筒体 151以及设置在筒体 151内的行星轮组 152， 筒体 151的内壁 设有内啮齿 1510， 行星轮组 152设有外齿轮 1521， 该筒体 151的内啮齿 1510与行 星轮组 152的外齿轮 1521啮合。 在本实施例中， 行星轮组 152的行星轮轴 1522与 动力输出架 13的底部固定连接。 此外， 在筒体 15的底部还设有输入盘 153， 输入 盘 153的中央设有通孔 1531， 动力输入装置 14的轴 141穿过输入盘 153的通孔 1531 并与行星轮组 152的底部连接， 以便于动力的输入。

[0045] 细化地， 动力输入装置 14包括电机， 行星轮组 152由电机驱动。 通过行星轮组 1 52与筒体 151的内啮齿 1510传动， 行星轮组 152驱使动力输出架 13转动。 从而， 输出轴 131在行星轮组 152的驱动下随动力输出架 13—同转动， 且该输出轴 131与 机器人的关节部件枢纽连接， 以使舵机 1在两输出轴 131的带动下， 相对于关节 部件转动。

[0046] 优选地， 行星轮组 152可以设为三级行星减速轮组， 需说明的是， 三级行星减 速轮组采用现有常规技术， 三级行星减速轮组也可表述为三级行星减速器 ， 通 过三级行星减速器以保证其传动吋的减速比。 细化地， 行星轮组 152包括层叠设 置为三层的行星轮组 152， 每层的行星轮组 152包括三个外齿轮 1521， 三个外齿 轮 1521分别设置在三根行星轮轴 1522上且在三根行星轮轴 1522上转动。 还需说 明的是， 三根行星轮轴 1522与动力输出架 13设计为一体， 以便于动力的输出。 此外， 为了便于动力输出架 13与筒体 151的安装配合， 动力输出架 13可拆卸安装 于筒体 151的一端。 进一步地， 为了便于安装和拆卸， 筒体 151的端面设有多个 间距相等的第一螺丝孔 1511， 对应的动力输出架 13上设有多个与第一螺丝孔 151 1相对的第二螺丝孔 112， 第一螺丝孔 1511和第二螺丝孔 112通过螺丝 16相连。 以上仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神 和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范 围之内。