机器人关节驱动结构及机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人关节驱动结构及机器人。

背景技术：

机器人是用于根据控制终端发送的控制指令执行相应动作的机器设备，机器人上设有用于搭建机器人的脚部、腿部和肘部等部位的关节结构。机器人关节驱动结构包括舵机，舵机作为机器人关节驱动结构的驱动元件，可与机器人的控制器或其他舵机通过连接线材实现各关节处的电连接。在机器人关节驱动结构设计过程中，要求舵机减速器体积小、扭矩大、结构紧凑并满足特定减速比的要求。当前机器人关节驱动结构中舵机无法同时满足体积小和扭矩大的需求。

技术实现要素：

本发明提供一种机器人关节驱动结构及机器人，以解决当前机器人关节驱动结构中舵机无法同时满足体积小和扭矩大的需求的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人关节驱动结构，包括第一伺服舵机、第二伺服舵机和外挂齿轮组件；所述第一伺服舵机包括第一舵机输出轴；所述外挂齿轮组件包括相互啮合的第一外挂齿轮和第二外挂齿轮，所述第一外挂齿轮套设在所述第一舵机输出轴上。

优选地，所述第二外挂齿轮的齿数大于所述第一外挂齿轮的齿数。

优选地，所述机器人关节驱动结构还包括装配组件，所述装配组件设置在所述第一伺服舵机上，用于装配所述第一外挂齿轮和所述第二外挂齿轮。

优选地，所述装配组件包括保护壳体，所述保护壳体设置在所述第一伺服舵机上，用于保护所述第一外挂齿轮，并装配所述第二外挂齿轮。

优选地，所述保护壳体包括壳本体、从所述壳本体一侧缘延伸出的连接部、以及从所述连接部一侧延伸出的支承部；所述壳本体上设有用于容置所述第一外挂齿轮的容置腔；所述第二外挂齿轮装配在所述支承部上。

优选地，所述支承部上设有装配螺孔；

所述装配组件包括装配环和装配螺丝，所述装配环套设在所述支承部上，所述装配螺丝与所述装配螺孔配合，以将所述第二外挂齿轮固定在所述支承部上。

优选地，所述第二外挂齿轮上设有安装孔；

所述装配环包括第一环体和从所述第一环体一侧延伸出的第二环体，所述第一环体的外径大于所述安装孔的孔径，所述第二环体的外径小于所述安装孔的孔径；

所述装配螺丝包括螺帽部和从所述螺帽部一侧延伸出的螺杆部，所述螺杆部与所述装配螺孔配合，所述螺帽部的外径大于所述安装孔的孔径。

优选地，所述所述机器人关节驱动结构还包括用于装配所述第一伺服舵机的第一壳体组件；所述第一壳体组件包括相对设置在所述第一伺服舵机两侧的第一舵机左盖和第一舵机右盖，所述第一舵机左盖和所述第一舵机右盖配合形成容置所述第一伺服舵机的第一密闭空间，所述第一舵机右盖上设有用于容置所述壳本体的装配孔位。

优选地，所述机器人关节驱动结构还包括用于装配所述第二伺服舵机的第二壳体组件；所述第二壳体组件包括相对设置在所述第二伺服舵机两侧的第二舵机左盖和第二舵机右盖，所述第二舵机左盖和所述第二舵机右盖配合形成容置所述第二伺服舵机的第二密闭空间，所述第二舵机右盖与所述第二外挂齿轮相连。

本发明还提供一种机器人，包括所述机器人关节驱动结构。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的机器人关节驱动结构及机器人中，第一外挂齿轮设置在第一伺服舵机的第一舵机输出轴上，第二外挂齿轮与第一外挂齿轮相互啮合，从而通过第一外挂齿轮及第二外挂齿轮可增大第一伺服舵机的驱动扭矩，以使该机器人关节驱动结构满足体积小而扭矩大的需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中机器人关节驱动结构的一分解图。

图2是图1中机器人关节驱动结构的另一分解图。

图3是图1中机器人关节驱动结构的另一分解图。

图4是图1中机器人关节驱动结构的另一分解图。

图中：10、第一伺服舵机；11、第一柱状部；111、第一固定通孔；12、第一球状部；13、第一舵机输出轴；20、第二伺服舵机；21、第二柱状部；211、第二固定通孔；22、第二球状部；30、外挂齿轮组件；31、第一外挂齿轮；32、第二外挂齿轮；321、安装孔；322、第一定位孔；40、装配组件；41、保护壳体；411、壳本体；4111、连接孔；412、连接部；413、支承部；4131、装配螺孔；42、装配环；421、第一环体；422、第二环体；43、装配螺丝；431、螺帽部；432、螺杆部；50、第一壳体组件；51、第一舵机左盖；511、第一固定螺孔；52、第一舵机右盖；521、装配孔位；60、第二壳体组件；61、第二舵机左盖；611、第二固定螺孔；62、第二舵机右盖；621、第二定位孔。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1-图4示出本实施例中的机器人关节驱动结构。如图1-图4所示，该机器人关节驱动结构包括第一伺服舵机10、第二伺服舵机20、外挂齿轮组件30、装配组件40、第一壳体组件50和第二壳体组件60。其中，外挂齿轮组件30包括相互啮合的第一外挂齿轮31和第二外挂齿轮32，第一外挂齿轮31设置在第一伺服舵机10上。第二外挂齿轮32容纳于第二壳体组件60内，第二外挂齿轮32与第一外挂齿轮31啮合。该机器人关节驱动结构可应用在机器人的肢体上，尤其是人形机器人的肢体上。本实施例中，第一伺服舵机10对应人形机器人的大腿关节，第二伺服舵机20对应人形机器人的小腿关节。

如图1-图4所示，第一伺服舵机10包括第一柱状部11、与第一柱状部11相连的第一球状部12和位于第一球状部12一侧的第一舵机输出轴13。第一舵机输出轴13设置在第一球状部12上。其中，第一柱状部11上设有用于连接第一壳体组件50的若干第一固定通孔111。本实施例中，第一伺服舵机10位于机器人大腿关节处，用于驱动机器人大腿关节运动。

第一壳体组件50装配在第一伺服舵机10上，用于保护第一伺服舵机10，以达到防水、防尘、且方便与其他元件相连接的目的。第一壳体组件50包括相对设置在第一伺服舵机10两侧的第一舵机左盖51和第一舵机右盖52，第一舵机左盖51和第一舵机右盖52配合形成容置第一伺服舵机10的第一密闭空间，第一舵机右盖52上设有装配孔位521。其中，第一舵机左盖51和第一舵机右盖52之间可通过卡接方式或者以螺栓固定连接，以使第一舵机左盖51和第一舵机右盖52之间形成容置第一伺服舵机10的第一密闭空间。具体地，第一舵机左盖51内侧上设有与第一固定通孔111配合的第一固定螺孔511。装配时，将螺丝穿过第一柱状部11的第一固定通孔111与第一固定螺孔511配合，以将第一伺服舵机10固定到第一舵机左盖51上，然后将第一舵机右盖52扣合在第一舵机左盖51上，采用螺栓固定第一舵机左盖51和第一舵机右盖52，以达到保护第一伺服舵机10目的。

如图1-图4所示，第二伺服舵机20与第一伺服舵机10相连并可相对第一伺服舵机10转动。具体地，第二伺服舵机20第二柱状部21、与第二柱状部21相连的第二球状部22和位于第二球状部22一侧的第二舵机输出轴(图中未示出)。其中，第二柱状部21上设有用于连接第二壳体组件60的第二固定通孔211。第二舵机输出轴(图中未示出)设置在第二球状部22上，可装配另一外挂齿轮组件30。本实施例中，第二伺服舵机20位于机器人小腿关节处，用于驱动机器人小腿关节运动。

第二壳体组件60装配在第二伺服舵机20上，用于保护第二伺服舵机20，以达到防水、防尘、且方便与其他元件相连接的目的。第二壳体组件60包括相对设置在第二伺服舵机20两侧的第二舵机左盖61和第二舵机右盖62，第二舵机左盖61和第二舵机右盖62配合形成容置第二伺服舵机20的第二密闭空间，第二舵机右盖62与外挂齿轮组件30的第二外挂齿轮32相连。本实施例中，第二舵机右盖62上设有用于连接第二外挂齿轮32的若干第二定位孔621。其中，第二舵机左盖61和第二舵机右盖62之间可通过卡接方式或者以螺栓固定连接，以使第二舵机左盖61和第二舵机右盖62之间形成容置第二伺服舵机20的第二密闭空间。具体地，第二舵机左盖61内侧上设有与第二固定通孔211配合的第二固定螺孔611。装配时，将螺丝穿过第二柱状部21的第一固定螺孔511与第一固定螺孔511配合，以将第二伺服舵机20装配到第二舵机左盖61上，将第二舵机右盖62扣合在第二舵机左盖61上，采用螺栓固定第二舵机左盖61和第二舵机右盖62，以达到保护第二伺服舵机20目的。

外挂齿轮组件30包括相互啮合的第一外挂齿轮31和第二外挂齿轮32，第一外挂齿轮31套设在第一舵机输出轴13上，第一外挂齿轮31套设在第一舵机输出轴13上的内表面设有与第一舵机输出轴13啮合的内齿。第二外挂齿轮32与第一外挂齿轮31啮合，且与第二壳体组件60相连。具体地，第二外挂齿轮32上设有安装孔321和若干第一定位孔322，该安装孔321设置在第二外挂齿轮32的中心，若干第一定位孔322均匀设置在安装孔321周围。第一定位孔322与第二壳体组件60的第二定位孔621对应设置，本实施例中，可采用螺栓穿过第二定位孔621与第二外挂齿轮32上的第一定位孔322配合，以使第二外挂齿轮32与第二舵机右盖62相连。装配时，将第一外挂齿轮31套设在第一伺服舵机10的第一舵机输出轴13上，将第一舵机左盖51和第一舵机右盖52装配在第一伺服舵机10上，与第一外挂齿轮31啮合的第二外挂齿轮32装配在第二舵机右盖62上，将第二舵机左盖61和第二舵机右盖62装配在第二伺服舵机20上。

本实施例中，第二外挂齿轮32的齿数大于第一外挂齿轮31的齿数。在第一伺服舵机10驱动第一外挂齿轮31转动时，第一外挂齿轮31将第一伺服舵机10输出的驱动力增加并传动至第二外挂齿轮32，第二外挂齿轮32将第一外挂齿轮31增大后的驱动力进一步加大，进而大大提高第一伺服舵机10输出的驱动力。外挂齿轮组件30的设置，可使第一伺服舵机10的齿轮传输比减少为2：1，力量为原来的2倍，大大提高第一伺服舵机10的驱动力，可在不改动第一伺服舵机10内部结构的情况下，增大第一伺服舵机10的驱动扭矩。

如图1-图4所示，装配组件40设置在第一伺服舵机10上，用于装配第一外挂齿轮31和第二外挂齿轮32，且装配组件40连接在第一壳体组件50及第二壳体组件60之间。第二外挂齿轮32与设置在第一舵机输出轴13上的第一外挂齿轮31啮合，使得第一伺服舵机10通过第一外挂齿轮31及第二外挂齿轮32的驱动，增大输出力。当然，在其他实施例中，外挂齿轮的个数及位置可依据实际需求而改变。

具体地，装配组件40包括保护壳体41、装配环42和装配螺丝43。其中，保护壳体41设置在第一伺服舵机10上，用于保护第一外挂齿轮31并装配第二外挂齿轮32。本实施例中，第二外挂齿轮32通过装配环42和装配螺丝43装配在保护壳体41上，避免第二外挂齿轮32装配在保护壳体41上并相对第一外挂齿轮31转动时，发生松动而影响第二外挂齿轮32正常工作。

如图1-图4所示，保护壳体41包括壳本体411、从壳本体411一侧缘延伸出的连接部412、以及从连接部412一侧延伸出的支承部413。壳本体411上设有若干连接孔4111，可采用螺丝穿过连接孔4111以将保护壳体41固定在第一伺服舵机10和第一舵机右盖52上。壳本体411上朝向第一伺服舵机10的一侧设有用于容置第一外挂齿轮31的容置腔(图中未示出)，在将第一外挂齿轮31装配在第一舵机输出轴13上后，将保护壳体41装配在第一外挂齿轮31上，使得第一外挂齿轮31位于容置腔内，以起到保护第一外挂齿轮31的作用。其中，支承部413从连接部412一侧朝第一舵机右盖52一侧方向延伸出，第二外挂齿轮32中央轴孔装配在支承部413上，并与容置腔内的第一外挂齿轮31啮合。本实施例中，支承部413呈管状设置，且支承部413上设有与装配螺丝43配合的装配螺孔4131，装配螺丝43通过支承部413装配在装配螺孔4131中。在将第一伺服舵机10装配到第一舵机右盖52上时，保护壳体41的壳本体411位于装配孔位521内。

装配环42套设在支承部413上，而第二外挂齿轮32设置在装配环42上。具体地，装配环42包括第一环体421和从第一环体421一侧延伸出的第二环体422，第一环体421的外径大于安装孔321的孔径，第二环体422的外径小于安装孔321的孔径。其中，第一环体421的内径与第二环体422的内径相同，且大于支承部413的外径，以使装配环42可套设在支承部413上。第一环体421的外径大于安装孔321的孔径，第二环体422的外径小于安装孔321的孔径，以使第二外挂齿轮32的安装孔321可供第二环体422穿过而不可供第一环体421穿过，从而使得第二外挂齿轮32通过装配环42与保护壳体41连接，避免第二外挂齿轮32转动对保护壳体41造成磨损。本实施例中，第二环体422的外径略小于安装孔321的孔径，以避免第二外挂齿轮32相对第二环体422转动时，轴心发生偏移而影响外挂齿轮组件30的正常工作。

装配螺丝43与装配螺孔4131配合，用于将第二外挂齿轮32固定在支承部413上。装配螺丝43包括螺帽部431和从螺帽部431一侧延伸出的螺杆部432，螺杆部432与装配螺孔4131配合，螺帽部431的外径大于安装孔321的孔径，以避免第二外挂齿轮32从保护壳体41的支承部413脱落。

该机器人关节驱动结构的装配过程有多种，本实施例中示出其中一种装配过程如下：将第一伺服舵机10装配在第一舵机左盖51上，将第一外挂齿轮31装配在第一伺服舵机10的第一舵机输出轴13上，将保护壳体41装配在第一伺服舵机10上并使第一外挂齿轮31位于壳本体411的容置腔内，将装配环42套设在保护壳体41的支承部413上，将第二外挂齿轮32装配在装配环42上，将装配螺丝43装配在支承部413的装配螺孔4131内，将第一舵机右盖52装配在第一伺服舵机10上，使第二外挂齿轮32与第二舵机右盖62相连，将第二舵机左盖61装配在第二伺服舵机20上，并使第二舵机左盖61和第二舵机右盖62相连，以完成该机器人关节驱动结构的装配。

第二伺服舵机20与外挂齿轮的连接与第一伺服舵机10与外挂齿轮的连接类似，即第二伺服舵机20的输出轴同样设有两级外挂齿轮，且该第二伺服舵机20与两个外挂齿轮及第一壳体组件50的连接与上述第一伺服舵机10与两个外挂齿轮及第二壳体组件60连接相似，在此不再赘述。当然，在其他实施例中，与伺服舵机连接的外挂齿轮的个数及位置可依据实际需求而改变。

本实施例所提供的机器人关节驱动结构中，第一外挂齿轮31设置在第一伺服舵机10的第一舵机输出轴13上，第二外挂齿轮32与第一外挂齿轮31啮合从而增大第一伺服舵机10的驱动扭矩，以使该机器人关节驱动结构满足体积小而扭矩大的需求。装配组件40设置在第一伺服舵机10上，用于保护外挂齿轮组件30。

本发明是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。