一种舵机及机器人的制作方法

本实用新型涉及电机传动技术领域，特别涉及一种舵机及机器人。

背景技术：

舵机是机器人动力输出的核心元器件，其通常包括壳体、电机、减速器、位置传感器等部件。目前，一种中心输出的舵机，其位置传感器一般与输出轴同轴布置，其中，位置传感器内孔直接接受自输出轴传递出来的转动，进而识别输出角度信号。然而，当对舵机的横截面尺寸要求尽可能小时，中心放置的位置传感器与电机在空间利用率上较低，存在干涉的可能，这成为缩小舵机尺寸的瓶颈。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种舵机，旨在解决中心放置的位置传感器与电机在空间利用率上较低的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种舵机，包括：

壳体；

电机，设于所述壳体内；

减速齿轮机构，设于所述壳体内，其首端与所述电机的输出轴连接；

舵机输出轴，设于所述壳体内且与所述壳体同轴设置，其与所述减速齿轮机构的末端连接；

位置传感器，设于所述壳体内；以及

至少两级齿数相同且依次啮合的传输齿，设于所述壳体内，其首级传输齿固定套接于所述舵机输出轴的末端，其末级传输齿上同轴设有所述位置传感器。

在一个实施例中，所述舵机包括齿数相同且相互啮合的第一传输齿和第二传输齿，所述第一传输齿固定套接于所述舵机输出轴的末端，所述位置传感器与所述第二传输齿同轴设置。

在一个实施例中，所述第一传输齿中心轴与所述电机的中心轴之间的垂直连线为第一连线，所述第一传输齿的中心轴与所述第二传输齿的中心轴之间的垂直连线为第二连线，所述第一连线与第二连线之间的夹角大于90度。

在一个实施例中，所述舵机还包括设于所述壳体内且相互平行的第一固定板和第二固定板，所述电机设于所述第一固定板上，所述舵机输出轴的两端分别穿设所述第一固定板和第二固定板，所述减速齿轮机构设于所述第一固定板和第二固定板之间。

在一个实施例中，所述舵机还包括一端连接于所述第一固定板上的传输齿轴，所述传输齿轴与所述舵机输出轴平行设置，所述第二传输齿套接于所述传输齿轴远离所述第一固定板的一端上。

在一个实施例中，所述减速齿轮机构包括分别与所述舵机输出轴平行设置的一级齿轮轴、二级齿轮轴、三级齿轮轴和四级齿轮轴，套接于所述一级齿轮轴上的一级齿轮组，套接于所述二级齿轮轴上的二级齿轮组，套接于所述三级齿轮轴上的三级齿轮组，套接于所述四级齿轮轴上的四级齿轮组，固定套接于所述电机的输出轴上的电机齿轮，以及固定套接于所述舵机输出轴上的舵机输出齿；所述一级齿轮轴、二级齿轮轴、三级齿轮轴和四级齿轮轴的两端分别与所述第一固定板和第二固定板连接，所述电机齿轮、一级齿轮组、二级齿轮组、三级齿轮组、四级齿轮组和舵机输出齿逐次啮合。

在一个实施例中，所述一级齿轮轴、二级齿轮轴、三级齿轮轴和四级齿轮轴的走向为绕所述舵机输出轴的弧形走向。

在一个实施例中，所述一级齿轮组、二级齿轮组、三级齿轮组和四级齿轮组的走向为阶梯状走向。

在一个实施例中，所述一级齿轮组、二级齿轮组、三级齿轮组和四级齿轮组均包括大齿轮和小齿轮，所述一级齿轮组的大齿轮与所述电机齿轮啮合，所述一级齿轮组的小齿轮与所述二级齿轮组的大齿轮啮合，所述二级齿轮组的小齿轮与所述三级齿轮组的大齿轮啮合，所述三级齿轮组的小齿轮与所述四级齿轮组的大齿轮啮合，所述四级齿轮组的小齿轮与所述舵机输出齿啮合，所述一级齿轮组、二级齿轮组、三级齿轮组和四级齿轮组的大齿轮均位于其对应的小齿轮的上方。

本实用新型的另一目的在于提供一种机器人，其包括如上述所述的舵机。

实施本实用新型的一种舵机，具有以下有益效果：其通过在壳体内设置至少两级齿数相同且依次啮合的传输齿，其中，首级传输齿固定套接于舵机输出轴的末端，末级传输齿上同轴设置有位置传感器，以实现1:1地传递转动角度，其中，用位置传感器可识别末级传输齿的转动角度，该转动角度与舵机输出轴的转动角度相同，因此，实现了位置传感器在中心输出舵机中的非同轴布置，可防止位置传感器与电机发生干涉，有利于更高效地利用舵机内部空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例提供的舵机的内部结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的舵机的部分结构的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的舵机的部分结构的主视图；

图4是本实用新型实施例提供的舵机的部分立体结构示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-壳体；2-电机；3-减速齿轮机构；31-一级齿轮轴；32-二级齿轮轴；33-三级齿轮轴；34-四级齿轮轴；35-一级齿轮组；36-二级齿轮组；37-三级齿轮组；38-四级齿轮组；39-舵机输出齿；4-舵机输出轴；5-位置传感器；6-第一传输齿；7-第二传输齿；8-第一固定板；9-第二固定板；10-传输齿轴；11-舵盘。

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，以下结合附图及实施例，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例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的舵机包括壳体、电机2、减速齿轮机构3、舵机输出轴4、位置传感器5、至少两级齿数相同且依次啮合的传输齿，以及舵盘11。其中，壳体的外形大致呈圆柱体状，且壳体内中空。电机2、减速齿轮机构3、舵机输出轴4、位置传感器5和传输齿均安装于壳体内，舵盘11安装于壳体远离电机2的一端上。减速齿轮机构3的首端与电机2的输出轴连接，减速齿轮机构3的末端与舵机输出轴4连接，通过减速齿轮机构3将电机2输出的动力传递给舵机输出轴4。舵机输出轴4与壳体同轴设置，并与舵机输出轴4连接，此时舵盘11在电机2的驱动下绕舵机的中心轴输出。首级传输齿固定套接于舵机输出轴4的末端，并与舵机输出轴4同步转动，末级传输齿上同轴设置有上述位置传感器5。

本实用新型实施例通过在壳体内设置至少两级齿数相同且依次啮合的传输齿，其中，首级传输齿固定套接于舵机输出轴4的末端，末级传输齿上同轴设置有位置传感器5，以实现1:1地传递转动角度，其中，用位置传感器5可识别末级传输齿的转动角度，该转动角度与舵机输出轴4的转动角度相同，因此，实现了位置传感器5在中心输出舵机中的非同轴布置，可防止位置传感器5与电机2发生干涉，有利于更高效地利用舵机内部空间。

在一个实施例中，在壳体内设置有两级齿数相同且相互啮合的传输齿，具体为第一传输齿6和第二传输齿7。其中，第一传输齿6固定套接于舵机输出轴4的末端，并与舵机输出轴4同步转动，位置传感器5与第二传输齿7同轴设置。第一传输齿6和第二传输齿7实现1:1地传递转动角度。在其它实施例中，传输齿的级数也可以是根据舵机内部空间的布局而设置的其它级数，如三级或更多级。

在一个实施例中，第一传输齿6的中心轴和电机2的中心轴之间的垂直连线为第一连线，第一传输齿6的中心轴与第二传输齿7的中心轴之间的垂直连线为第二连线，第一连线与第二连线之间的夹角大于90度，以防止位置传感器5与电机2发生干涉。

在一个实施例中，舵机还包括第一固定板8和第二固定板9。其中，第一固定板8和第二固定板9均设置壳体内且相互平行。电机2固定连接于第一固定板8上，并且电机2的输出轴穿设第一固定板8后朝第二固定板9的方向延伸。舵机输出轴4的两端分别穿设第一固定板8和第二固定板9，其中，第一传输齿6套接于舵机输出轴4穿设第一固定板8后的末端上，舵盘11套接于舵机输出轴4穿设第二固定板9后的端部上。减速齿轮机构3设置于第一固定板8和第二固定板9之间。在具体应用中，电机2可通过螺钉紧固于第一固定板8上。

在一个实施例中，为了便于安装第二传输齿7，舵机还包括传输齿轴10，该传输齿轴10的一端连接于第一固定板8上，另一端向上延伸。该传输齿轴10与舵机输出轴4平行设置，第二传输齿7活动套接于传输齿轴10远离第一固定板8的一端上。

请结合图3和图4，在一个实施例中，减速齿轮机构3包括一级齿轮轴31、二级齿轮轴32、三级齿轮轴33、四级齿轮轴34、一级齿轮组35、二级齿轮组36、三级齿轮组37、四级齿轮组38、电机齿轮和舵机输出齿39。其中，电机齿轮作为减速齿轮机构3的首端，舵机输出齿39多为减速齿轮机构3的末端。一级齿轮轴31、二级齿轮轴32、三级齿轮轴33和四级齿轮轴34分别与舵机输出轴4平行设置，且一级齿轮轴31、二级齿轮轴32、三级齿轮轴33和四级齿轮轴34的两端分别与第一固定板8和第二固定板9连接。一级齿轮组35套接于一级齿轮轴31上，二级齿轮组36套接于二级齿轮轴32上，三级齿轮组37套接于三级齿轮轴33上，四级齿轮组38套接于四级齿轮轴34上，电机齿轮固定套接于电机2的输出轴上，舵机输出齿39固定套接于舵机输出轴4上。电机齿轮、一级齿轮组35、二级齿轮组36、三级齿轮组37、四级齿轮组38和舵机输出齿39之间逐次啮合，以实现动力的传输。在其它实施例中，齿轮轴的级数和齿轮组的级数可以是根据实际减速需求设计的其它级数。

在一个实施例中，一级齿轮轴31、二级齿轮轴32、三级齿轮轴33和四级齿轮轴34的走向为绕舵机输出轴4的弧形走向，即一级齿轮轴31、二级齿轮轴32、三级齿轮轴33和四级齿轮轴34的中心点的连线呈弧形，以使得舵机整体结构更加紧凑，进而便于充分利用舵机内部空间。

在一个实施例中，一级齿轮组35、二级齿轮组36、三级齿轮组37和四级齿轮组38的走向为阶梯状走向，即一级齿轮组35、二级齿轮组36、三级齿轮组37和四级齿轮组38的高度逐渐降低，其中，一级齿轮组35靠近第一固定板8设置，四级齿轮轴34靠近第二固定板9设置。在本实施例中，阶梯走向的齿轮组使得舵机整体结构更加紧凑，进而便于充分利用舵机内部空间。

在一个实施例中，一级齿轮组35、二级齿轮组36、三级齿轮组37和四级齿轮组38均包括大齿轮和小齿轮，其中，大齿轮和小齿轮固定连接在一起且同轴转动。优选地，大齿轮与小齿轮一体成型，以便于简化结构并节约成本。一级齿轮组35的大齿轮与电机齿轮啮合，一级齿轮组35的小齿轮与二级齿轮组36的大齿轮啮合，二级齿轮组36的小齿轮与三级齿轮组37的大齿轮啮合，三级齿轮组37的小齿轮与四级齿轮组38的大齿轮啮合，四级齿轮组38的小齿轮与舵机输出齿39啮合。并且，一级齿轮组35的大齿轮位于其小齿轮的上方，二级齿轮组36的大齿轮位于其小齿轮的上方，三级齿轮组37的大齿轮位于其小齿轮的上方，四级齿轮组38的大齿轮位于其小齿轮的上方。

本实用新型实施例还提供了一种机器人，其包括如上述任意一个实施例所述的舵机。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。