舵机虚位测试装置及舵机虚位测试系统的制作方法

本实用新型涉及舵机测试领域，特别是涉及舵机虚位测试装置及舵机虚位测试系统。

背景技术：

舵机具有广泛的应用，是诸多机器的核心元件。例如在智能机器人中，舵机作为智能机器人中的动力元件，是形成智能机器人关节组件的关键元件，也是智能机器人实现智能化的关键元件。因此，舵机的性能决定了智能机器人等机器的性能。

虚位是检测舵机性能的重要指标。一般地，在舵机的虚位测试中，在待测舵机的输出轴外接一个传感器，再将传感器与测试电路连接。测试时，给待测舵机上电并控制保持待测舵机的内部电机的电机不转，然后手动转动待测舵机的输出轴直至无法转动，外部的传感器检测出输出轴的转动量，测试电路读取外部传感器的转动量以获得虚位信息，从而完成检测。

但是上述测试，测试装置结构复杂，且待测舵机与外部的传感器的安装要求较高，若安装不良，导致传感器的检测结果不准确，导致测试精度较差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的舵机虚位测试装置结构复杂、安装要求高、测试精度差的问题，提供一种安装简单且测试精度高的舵机虚位测试装置。

一种舵机虚位测试装置，包括：

驱动机构，与待测舵机的输出轴连接，且用于驱动待测舵机的输出轴转动；所述驱动机构包括具有驱动轴的驱动舵机、以及与所述驱动轴连接且用于将所述驱动轴的扭矩传递至待测舵机的输出轴的传动单元；

以及控制电路，与所述驱动舵机及待测舵机电连接，且用于控制所述驱动舵机的电机及待测舵机的转动，并读取所述驱动舵机及待测舵机的内部传感器的角度信息。

上述舵机虚位测试装置，由于采用外部驱动机构对待测舵机进行驱动使待测舵机的输出轴转动，并且采用舵机内部的传感器测量输出轴的转动量，以实现待测舵机的虚位测试。这样避免了采用外部传感器，进而避免将外部传感器与待测舵机的输出轴精密安装的问题，同时避免因外部传感器与输出轴安装不良导致的测试不精确的问题，从而提高了测试结果的精确度。

在其中一个实施例中，所述传动单元包括：

主动齿轮；所述主动齿轮的齿轮轴头端与所述驱动舵机的输出轴键套连接；

以及从动齿轮，与所述主动齿轮啮合；所述从动齿轮的齿轮轴头端与待测舵机的输出轴键套连接。

在其中一个实施例中，所述键套连接为通过花键套连接。

在其中一个实施例中，所述花键套的内壁中部具有止挡台阶。

在其中一个实施例中，所述舵机虚位测试装置还包括用于容纳以及支承所述主动齿轮以及所述从动齿轮的箱体。

在其中一个实施例中，所述箱体具有第一侧壁以及与所述第一侧壁相对的第二侧壁；所述主动齿轮的齿轮轴的头端从所述第一侧壁穿出；所述从动齿轮的齿轮轴的头端从所述第二侧壁穿出。

在其中一个实施例中，所述第一侧壁上固定有第一法兰，所述主动齿轮的齿轮轴的头端通过轴承支承于所述第一法兰处；所述第二侧壁上固定有第二法兰，所述从动齿轮的齿轮轴的头端通过轴承支承于第二法兰处。

在其中一个实施例中，所述传动单元对称设置。

在其中一个实施例中，所述舵机虚位测试装置还包括支撑台，所述驱动机构以及控制电路设置在所述支撑台上。

本实用新型还提供了一种舵机虚位测试系统。

一种舵机虚位测试系统，包括待测舵机以及本实用新型所提供的舵机虚位测试装置；所述待测舵机的输出轴与所述舵机虚位测试装置的驱动机构连接；所述待测舵机的内部传感器与所述舵机虚位测试装置的控制电路电连接。

上述舵机虚位测试系统，由于采用本实用新型所提供的舵机虚位测试装置，故而安装简单且测试结果精度高。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的舵机虚位测试装置的立体结构示意图。

图2为图1中的舵机虚位测试装置的俯视结构示意图。

图3为图2中沿A-A的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供了一种舵机虚位测试装置，用于测试待测舵机的虚位信息。舵机一般包括外壳和设置在外壳内的减速齿轮组、电机、传感器和主板(即控制电路板)、以及从外壳内延伸出的输出轴；主板与电机电连接，电机将扭矩通过减速齿轮组传递至输出轴。舵机工作时，主板接收信号源的控制信号，并驱动电机转动；减速齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出力矩放大相应的倍数，然后输出；传感器和减速齿轮组的末级一起转动，测量舵机转动角度；主板检测并根据传感器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。

参见图1-3，本实用新型一实施例的舵机虚位测试装置100，包括驱动机构以及控制电路(未示出)。具体地，驱动机构的主要作用是，驱动待测舵机9的输出轴91转动。在测试时，将待测舵机9的输出轴91与驱动机构连接，从而使待测舵机9的输出轴91被驱动机构驱动而转动。

在本实施例中，舵机虚位测试装置100还包括支撑台190。支撑台190的主要作用是，支撑驱动机构和控制电路，以及更加方便地移动舵机虚位测试装置100。具体地，驱动机构以及控制电路均设置在支撑台190上。本实用新型对支撑台190的具体结构没有特殊限制，本领域技术人员可以根据实际情况合理设置。

具体地，驱动机构包括驱动舵机110以及传动单元。其中，驱动舵机110提供动力，其动力(也即扭矩)从驱动轴111(也即驱动舵机110的输出轴)输出。传动单元与驱动轴111连接，驱动轴111的扭矩通过传动单元传递至待测舵机9的输出轴91，从而使输出轴91转动。这样方便在产线上进行检测，驱动舵机110容易获取，测试完成之后，亦不会对驱动舵机110造成损伤，可以重复利用。另外不用单独寻找动力源，简单方便。当然，可以理解的是，也可以采用其它机构作为动力源。

在本实施例中，驱动舵机110通过固定机构170固定在支撑台190上。具体地，固定机构170包括卡扣和螺钉。这样固定比较牢靠。当然，可以理解的是，固定机构170的具体结构并不限于上述结构，还可以是只要能将驱动舵机110固定的其它结构，例如胶黏固定或焊接固定等。

在本实施例中，传动单元包括主动齿轮121以及从动齿轮131，主动齿轮121与从动齿轮131啮合，从而主动齿轮121带动从动齿轮131转动。也就是说，驱动舵机110的驱动轴111驱动主动齿轮121转动，主动齿轮121驱动从动齿轮131转动，从动齿轮131驱动待测舵机9的输出轴91转动，从而实现将驱动轴111的扭矩传递至待测舵机9。

在本实施例中，传动单元对称设置。也就是说，传动单元中从主动齿轮121到驱动轴111段的结构，与从动齿轮131到输出轴91段的结构相同。这样可使扭矩传递更加稳定。更具体地，传动单元为中心对称设置。当然，可以理解的是，也可以是不对称设置，只要能将驱动轴111的扭矩传递至输出轴91即可。

结合图3重点参见图1，具体地，主动齿轮121的齿轮轴的头端(图1中的右下端)与驱动舵机110的输出轴111键套连接。

在本实施例中，键套连接为通过花键套126连接。也即主动齿轮121的齿轮轴的头端与驱动舵机110的输出轴111通过花键套126连接。更具体地，主动齿轮121的齿轮轴的头端具有第一花键1213，驱动舵机110的驱动轴111的末端呈第二花键，花键套126的一端套在第一花键1213外，其另一端套在第二花键上，从而实现将主动齿轮121的齿轮轴的头端与驱动舵机110的输出轴111键套连接。

在本实施例中，花键套126的内壁中部均具有第一止挡台阶。第一止挡台阶可以定位主动齿轮121的齿轮轴以及驱动轴111在轴向上的位置。

当然，可以理解的是，可以不设置第一止挡台阶。还可以理解的是，上述连接并不局限于花键连接，亦可以是平键连接。

在本实施例中，舵机虚位测试装置100还包括箱体150，箱体150的主要作用是，用于容纳以及支承主动齿轮121以及从动齿轮131。具体地，箱体150具有第一侧壁151以及与第一侧壁151相对的第二侧壁152。主动齿轮121从第一侧壁151穿出，以与驱动轴111连接；从动齿轮131从第二侧壁152穿出，以与输出轴91连接。

在本实施例中，主动齿轮121的两端分别支承于第一侧壁151以及第二侧壁152上。具体地，主动齿轮121的齿轮轴的头端支承于第一侧壁151上，而尾端支承于第二侧壁152上，齿轮部位于第一侧壁151以及第二侧壁152之间的箱腔内。

更具体地，在第一侧壁151上开设有第一台阶孔，主动齿轮121的齿轮轴的头端支承于第一台阶孔处。在第二侧壁152相对的位置上开设有第三台阶孔，主动齿轮121的齿轮轴的尾端支承于第三台阶孔处。

在本实施例中，主动齿轮121的齿轮轴的尾端通过轴承122直接支承于第三台阶孔处。而主动齿轮121的齿轮轴的头端并不是通过轴承122直接支承于第一台阶孔处，而是在第一台阶孔处固定有第一法兰124，主动齿轮121的齿轮轴的头端通过轴承122支承于第一法兰124上。第一花键1213穿过第一法兰124，伸出到第一法兰124外与花键套126连接。

在本实施例中，第一法兰124通过螺钉固定于第一台阶孔处。

结合图1重点参见图3，从动齿轮131的齿轮轴头端(图3中左端)与待测舵机9的输出轴91键套连接。

在本实施例中，此处的键套连接为通过花键套136连接。也即从动齿轮131的齿轮轴的头端与待测舵机9的输出轴91通过花键套136连接。更具体地，从动齿轮131的齿轮轴的头端具有第三花键，待测舵机9的输出轴91的末端呈第四花键，花键套136的一端套在第三花键外，其另一端套在第四花键上，从而实现将从动齿轮131的齿轮轴的头端与待测舵机9的输出轴91键套连接。

在本实施例中，花键套136的内壁中部均具有第二止挡台阶。第二止挡台阶可以定位从动齿轮131的齿轮轴以及输出轴91在轴向上的位置。

当然，可以理解的是，可以不设置第二止挡台阶。还可以理解的是，上述连接并不局限于花键连接，亦可以是平键连接。

在本实施例中，从动齿轮131的两端也分别支承于第一侧壁151以及第二侧壁152上。具体地，从动齿轮131的齿轮轴的头端支承于第二侧壁152上，而尾端支承于第一侧壁151上，齿轮部位于第一侧壁151以及第二侧壁152之间的箱腔内。也就是说，从动齿轮131与主动齿轮121平行设置，只是朝向相反。

更具体地，在第二侧壁152上开设有第二台阶孔，从动齿轮131的齿轮轴的头端支承于第二台阶孔处。在第一侧壁151相对的位置上开设有第四台阶孔159，从动齿轮131的齿轮轴的尾端支承于第四台阶孔159处。

在本实施例中，从动齿轮131的齿轮轴的尾端通过轴承直接支承于第四台阶孔处。而从动齿轮131的齿轮轴的头端并不是通过轴承直接支承于第二台阶孔处，而是在第二台阶孔处固定有第二法兰134，从动齿轮131的齿轮轴的头端通过轴承支承于第二法兰134上。第三花键穿过第二法兰134，伸出到第二法兰134外与花键套136连接。

在本实施例中，第二法兰134通过螺钉固定于第三台阶孔处。

为了方便将主动齿轮121以及从动齿轮131安装到箱体150上，在本实施中，箱体不设置顶盖，或者顶盖可拆卸连接于箱体侧壁上。第一台阶孔和第二台阶孔为U形，也即是说，第一台阶孔与第一侧壁151的顶部边缘贯孔，这样主动齿轮121可以从第一侧壁151的顶部向下安装到第一台阶孔的底部。同样地，第二台阶孔与第二侧壁152的顶部边缘贯穿。这样也便于从动齿轮131的安装。

其中，控制电路与驱动舵机110的电机电连接，进而控制驱动舵机110的转动；同时控制电路与驱动舵机110的内部传感器、以及待测舵机9的内部传感器电连接，从而读取所述驱动舵机及待测舵机的内部传感器的角度信息。

以下对舵机虚位测试装置100的工作过程进行简述。

测试时，首先先将待测舵机9的输出轴91插入到花键套136中，使待测舵机9的输出轴91可以接收舵机虚位测试装置100所提供的扭矩；同时将待测舵机9的内部传感器与控制电路连接起来。然后控制电路先控制驱动舵机110的输出轴111正转，当待测舵机9的内部传感器检测到待测舵机9的输出轴91开始转动时，继续让驱动舵机110转动一段时间，以驱动待测舵机9内部的电机转动，然后控制驱动舵机110停止转动，此时控制电路从驱动舵机110的内部传感器获取驱动舵机110的输出轴111的角度A1；然后控制驱动舵机110以小于正转输出的力驱动输出轴111反转，当驱动舵机110的输出轴无法继续转动时，此时控制电路从驱动舵机110的内部传感器获取驱动舵机110的输出轴111的角度A2；计算A1-A2的绝对值，作为虚位信息。

上述舵机虚位测试装置，由于采用外部驱动机构对待测舵机进行驱动使待测舵机的输出轴转动，并且采用舵机内部的传感器测量输出轴的转动量，以实现待测舵机的虚位测试。这样避免了采用外部传感器，进而避免将外部传感器与待测舵机的输出轴精密安装的问题，同时避免因外部传感器与输出轴安装不良导致的测试不精确的问题，从而提高了测试结果的精确度。

本实用新型还提供了一种舵机虚位测试系统。

一种舵机虚位测试系统，包括待测舵机以及本实用新型所提供的舵机虚位测试装置；所述待测舵机的输出轴与所述舵机虚位测试装置的驱动机构连接；所述待测舵机的电机以及内部传感器与所述舵机虚位测试装置的控制电路电连接。

上舵机虚位测试系统，由于采用本实用新型所提供的舵机虚位测试装置，故而安装简单且测试结果精度高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。