基于差动轮系的双自由度并联式舵机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及机器人领域，具体而言，涉及一种基于差动轮系的双自由度并联 式舵机。
【背景技术】
[0002] 现有的舵机输出轴都只有一个自由度，对于多自由度机器人关节而言，要想实现 多个自由度，是通过将舵机串联实现.目前大多数组合机器人都是通过舵机串联拼装起 来，结构复杂，使用的舵机数量多。
[0003] 为实现两个自由度的机器人关节，现有技术是通过单自由度舵机串联，该结构缺 点如下：
[0004] 1、木桶原理，两个舵机串联，但各自的动力学性能独立，两个自由度上的运动性能 也独立，会存在一个舵机达到输出极限，一个舵机无工作，导致在关节模块中两个舵机的利 用率不高；
[0005] 2、结构不紧凑，两个电机串联会导致结构变长、关节变长，在腕关节上体现尤其明 显；
[0006] 3、两个舵机旋转轴线不相交，与生物学关节不一致。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种基于差动轮系的双自由度并联式舵机，以解决上 述的问题。
[0008] 在本实用新型的实施例中提供了一种基于差动轮系的双自由度并联式舵机，包括 主架、第一驱动装置、第二驱动装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮；
[0009] 第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮转动设置在主架上；
[0010] 第一驱动装置与第一锥齿轮连接，能够驱动第一锥齿轮转动；
[0011] 第二驱动装置与第二锥齿轮连接，能够驱动第二锥齿轮转动；
[0012] 第一锥齿轮与第二锥齿轮同轴且相对设置；
[0013] 第三锥齿轮分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，能够在第一锥齿轮和第二锥齿 轮的驱动下进行公转和自转。
[0014] 进一步的，第一驱动装置与第一锥齿轮之间设置有减速装置；
[0015] 第二驱动装置与第二锥齿轮之间也设置有减速装置。
[0016] 进一步的，减速装置包括驱动齿轮、从动齿轮和传动齿轮组；
[0017] 第一驱动装置或第二驱动装置连接驱动齿轮，能够带动驱动齿轮转动；
[0018] 传动齿轮组分别与驱动齿轮和从动齿轮啮合；
[0019] 从动齿轮与第一锥齿轮同轴设置；
[0020] 驱动齿轮的转速大于从动齿轮的转速。
[0021] 进一步的，传动齿轮组包括同轴且固定设置的第一传动齿轮和第二传动齿轮；
[0022] 第一传动齿轮的直径大于第二传动齿轮的直径；
[0023] 第一传动齿轮与驱动齿轮嗤合；
[0024] 第二传动齿轮与从动齿轮啮合。
[0025] 进一步的，基于差动轮系的双自由度并联式舵机还包括控制器；
[0026] 控制器设置在主架内部；
[0027] 控制器分别与第一驱动装置和第二驱动装置连接，能够控制第一驱动装置和第二 驱动装置的工作状态。
[0028] 进一步的，基于差动轮系的双自由度并联式舵机还包括反馈装置；
[0029] 反馈装置设置在主架内部的两侧，用于反馈第三锥齿轮的位置。
[0030] 进一步的，反馈装置包括数据处理器、两个磁编码器处理器、两个磁块和两个与第 一锥齿轮同速转动的反馈齿轮；
[0031] 磁块设置在反馈齿轮的一侧；
[0032] 数据处理器固定设置在主架上，且与磁编码器处理器相对设置；
[0033] 数据处理器与磁编码器处理器连接。
[0034] 进一步的，反馈齿轮与从动齿轮之间设置有第三传动齿轮。
[0035] 进一步的，第一锥齿轮和第二锥齿轮均通过轴承与主架连接。
[0036] 进一步的，第一驱动装置和第二驱动装置均为电机。
[0037] 本实用新型提供的基于差动轮系的双自由度并联式舵机，通过相对独立的第一锥 齿轮和第二锥齿轮形成太阳齿轮，第三锥齿轮形成行星齿轮，与第一锥齿轮和第二锥齿轮 共同构成一个行星齿轮系，通过第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动第一锥齿轮和第二 锥齿轮。当第一锥齿轮和第二锥齿轮同向转动时，第三锥齿轮绕第一锥齿轮的轴线公转，当 第一锥齿轮和第二锥齿轮反向转动时，第三锥齿轮停止公转进行自转，进而实现了第三锥 齿轮的两个自由度的转动输出，改变了现有的舵机实现双向自由度时需要两个舵机串联的 现状，提高了舵机在关节中的利用率，并克服了两个舵机串联时的旋转轴线不相交，与生物 学关节不一致的问题。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对
【具体实施方式】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，下面描述 中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
[0039] 图1为本实用新型基于差动轮系的双自由度并联式舵机的主视图；
[0040] 图2为图1的A-A剖视图；
[0041]图3为本实用新型基于差动轮系的双自由度并联式舵机的立体结构示意图；
[0042] 图4为本实用新型基于差动轮系的双自由度并联式舵机的传动齿轮组的结构示 意图；
[0043] 图5为图4的侧视图；
[0044]图6为本实用新型基于差动轮系的双自由度并联式舵机的三通架的结构示意图。 [0045] 附图标记：
[0046] I :主架 2 :三通架 3 :第三锥齿轮
[0047] 4 :第一锥齿轮 5 :从动齿轮 6 :磁编码器处理器
[0048] 7 :控制器 8 :第二驱动装置 9 :驱动齿轮
[0049] 10:传动齿轮组 11 :第二锥齿轮 12:轴承
[0050] 13 :反馈齿轮 14 :第一驱动装置15 :第一传动齿轮
[0051] 16 :第二传动齿轮17 :连通孔
【具体实施方式】
[0052] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术 方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0053] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语"中心"、"上"、"下"、"左"、"右"、"竖 直"、"水平"、"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 为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语"第 一"、"第二"、"第三"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0054] 在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安 装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体 地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述 术语在本实用新型中的具体含义。
[0055] 如附图所示，本实用新型提供了一种基于差动轮系的双自由度并联式舵机，包括 主架1、第一驱动装置14、第二驱动装置8、第一锥齿轮4、第二锥齿轮11和第三锥齿轮3 ;
[0056] 第一锥齿轮4、第二锥齿轮11和第三锥齿轮3转动设置在主架1上；
[0057] 第一驱动装置14与第一锥齿轮4连接，能够驱动第一锥齿轮4转动；
[0058] 第二驱动装置8与第二锥齿轮11连接，能够驱动第二锥齿轮11转动；
[0059] 第一锥齿轮4与第二锥齿轮11同轴且相对设置；
[0060] 第三锥齿轮3分别与第一锥齿轮4和第二锥齿轮11啮合，能够在第一锥齿轮4和 第二锥齿轮11的驱动下进行公转和自转。
[0061] 主架1包括整合所有零部件的箱体和安装第一锥齿轮4、第二锥齿轮11和第三锥 齿轮3的三通架2,三通架2上设置有至少三个连通孔17,三个锥齿轮分别通过三通架2的 三个连通孔17啮合。
[0062] 第一驱动装置14驱动第一锥齿轮4,第二驱动装置8驱动第二锥齿轮11，第三锥 齿轮3为输出齿轮，连接输出轴。
[0063] 设第一锥齿轮4的轴线为A轴，第三锥齿轮3的轴线为C轴。那么，当第一锥齿轮 4与第二锥齿轮11同向同速转动时，第三锥齿轮3以A轴为轴线进行转动；当第一锥齿轮4 与第二锥齿轮11的反向同速转