传动机构及机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种传动机构及机器人。

背景技术：

随着机器人技术的不断发展，机器人的功能不断完善，对于机器人的要求也越来越高。机器人关节活动的准确性，是机器人执行端运动精度的重要体现。由于机器人关节内均采用机械传动，例如齿轮传动、皮带传动等。在机器人长期使用时，传动部件必然会出现磨损、产生传动间隙。例如齿轮磨损后，齿轮之间的背隙增大，在主动齿轮停止转动后，从动齿轮会转动一定角度后(背隙带来的传动间隙)，才能停止。导致机器人的执行端在需要停止时，主动件停止，并不能使机器人执行端立即停止，因此无法精确控制机器人执行端的运动精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种传动机构，以解决现有技术中存在的无法精确控制传动末端的运动精度的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种传动机构，包括第一主动件、传动组件以及第一从动件，所述第一主动件通过所述传动组件驱动所述第一从动件，所述传动组件包括固定所述第一主动件的第一齿形件、固定于所述第一从动件的第二齿形件、弹性件以及用于压紧所述第一齿形件和所述第二齿形件的压紧齿形件，所述第一齿形件和所述第二齿形件相互啮合；所述压紧齿形件与所述第二齿形件啮合，所述弹性件使所述压紧齿形件和所述第一齿形件具有相互运动的趋势，使所述压紧齿形件和所述第一齿形件压紧所述第二齿形件；或者，所述弹性件的另一端连接于第二齿形件，所述压紧齿形件与所述第一齿形件啮合，所述弹性件使所述压紧齿形件和所述第二齿形件具有相互运动的趋势，使所述压紧齿形件和所述第二齿形件压紧所述第一齿形件。

在一个实施例中，所述压紧齿形件为第三齿形件，所述第三齿形件与所述第一齿形件同轴设置，所述第三齿形件与所述第二齿形件相互啮合，所述第三齿形件套设于所述第一主动件；所述弹性件的一端连接于所述第三齿形件，所述弹性件的另一端连接于所述第一齿形件或所述第一主动件，所述弹性件的回弹力使所述第三齿形件和所述第一齿形件保持相对运动的趋势，所述第一齿形件和所述第三齿形件夹紧所述第二齿形件。

在一个实施例中，所述压紧齿形件为第四齿形件，所述第四齿形件与所述第二齿形件同轴设置，所述第四齿形件与所述第一齿形件相互啮合，所述第四齿形件套设于所述第一从动件，所述弹性件的一端连接于所述第四齿形件，所述弹性件的另一端连接于所述第二齿形件或所述第一从动件，所述弹性件的回弹使第二齿形件和第四齿形件保持相对运动的趋势。

在一个实施例中，所述第二齿形件的表面固定有第一固定部，所述第四齿形件的表面固定有第二固定部，所述弹性件的两端分别连接于所述第一固定部和所述第二固定部。

在一个实施例中，所述第二齿形件开设有供所述第二固定部穿过的弧形导向孔，且所述弧形导向孔的圆心与所述第二齿形件的中心重合；或者，

所述第四齿形件开设有供所述第一固定部穿过的弧形导向孔，且所述弧形导向孔的圆心与所述第二齿形件的中心重合。

在一个实施例中，所述第一齿形件、所述第二齿形件和所述压紧齿形件均为直齿轮。

在一个实施例中，所述压紧齿形件为第五齿形件，所述第五齿形件与所述第一齿形件同轴设置，所述第五齿形件与所述第二齿形件相互啮合，所述第五齿形件套设于所述第一主动件，所述弹性件轴向压紧所述第五齿形件和所述第一齿形件设置；或者，所述压紧齿形件为第六齿形件，所述第六齿形件与所述第二齿形件同轴设置，所述第六齿形件与所述第二齿形件相互啮合，所述第六齿形件套设于所述第一从动件，所述弹性件轴向压紧所述第六齿形件和所述第二齿形件设置。

在一个实施例中，所述第一齿形件、所述第二齿形件和所述压紧齿形件均为斜齿轮、螺旋齿、人字齿；或者，所述第一齿形件和所述第五齿形件均为蜗轮和蜗杆中的一个，所述第二齿形件为蜗轮和蜗杆中的另一个；或者，所述第二齿形件和所述第六齿形件均为蜗轮和蜗杆中的一个，所述第一齿形件为蜗轮和蜗杆中的另一个。

本实用新型还提供一种及机器人，包括上述的传动机构，所述机器人包括第一关节和第二关节，所述第一关节包括第一壳体以及设于所述第一壳体内的所述传动机构，所述第二关节包括与所述第一从动件连接的第二主动件以及与所述第一主动件连接的第二从动件。

在一个实施例中，所述机器人还包括用于驱动所述第二关节升降的升降机构，所述第二关节和所述升降机构均连接于所述第一从动件。

本实用新型提供的传动机构及机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型传动机构包括第一主动件、传动组件、第一从动件以及编码器，第一主动件通过传动组件带动第一从动件运动，传动组件包括相互啮合的第一齿形件和第二齿形件，第一齿形件固定于第一主动件，第二齿形件固定于第一从动件，传动组件还包括压紧齿形件和弹性件。弹性件压紧第一齿形件和压紧齿形件时，压紧齿形件和第二齿形件啮合，在第一主动件停止运动后，第二齿形件同时与压紧齿形件和第一齿形件抵接，将第二齿形件压紧，使第二齿形件同步停止运动，不受第一齿形件和第二齿形件之间背隙的影响。同样地，弹性件压紧第二齿形件和压紧齿形件时，压紧齿形件和第一齿形件啮合，在第一主动件停止运动后，第二齿形件和压紧齿形件同时与第一齿形件抵接，将第一齿形件压紧，使第二齿形件和压紧齿形件同时停止运动，不受第一齿形件和第二齿形件之间背隙的影响。从而，可以精确地控制机器人末端的运动精度。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种传动机构的立体结构图；

图2为图1中a的局部放大图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种传动机构的立体结构图一；

图4为本实用新型实施例提供的第二种传动机构的立体结构图二；

图5为本实用新型实施例提供的第三种传动机构的立体结构图一；

图6为本实用新型实施例提供的第三种传动机构的立体结构图二；

图7为本实用新型实施例提供的第四种传动机构的立体结构图；

图8为本实用新型实施例提供的第一种机器人的立体结构图；

图9为本实用新型实施例提供的第二种机器人的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-第一关节；11-第一主动件；12a、12b、12c、12d-传动组件；121-第一齿形件；1211-第一定位部；122-第二齿形件；1221-第二固定部；123-第三齿形件；1231-第二定位部；124-第四齿形件；1241-第二固定部；1242-弧形导向孔；125-弹性件；126-第五齿形件；127-第六齿形件；13-第一从动件；14-编码器；15-止挡件；151-止挡部；152-套筒；16-第一壳体；2a、2b-第二关节；21-第二主动件；22-第二壳体；23-第一直线传动件；24-第二直线传动件；3-升降机构；31-第三主动件；32-第三直线传动件；33-第四直线传动件；4-旋转臂。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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”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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的传动机构进行说明。

请参阅图1及图2，在传动机构的其中一个实施例中，传动机构包括第一主动件11、传动组件12以及第一从动件13。第一主动件11通过传动组件12a带动第一从动件13运动，第一主动件11、传动组件12a、第一从动件13顺次连接。当传动组件12a的传动比大于1时，传动组件12a具有减速作用。第一主动件11可选为输入轴，第一主动件11也可选为电机以及与电机连接的输入轴，第一主动件11的具体形式此处不作限定。第一从动件13可选为输出轴、滑块、齿条等部件。传动机构还可包括编码器14，编码器14连接于第一从动件13，用于检测第一从动件13的位移。更具体地，编码器14是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。在本实施例中，当第一从动件的运动为直线运动时，编码器为码尺；当第一从动件13的运动为旋转运动时，编码器14为码盘。更具体地，按照读出方式编码器14可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器14可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

其中，传动组件12a包括第一齿形件121、第二齿形件122、压紧齿形件和弹性件。第一齿形件121和第二齿形件122相互啮合，第一齿形件121固定于第一主动件11，第二齿形件122固定于第一从动件13。在弹性件始终压紧第一齿形件121和压紧齿形件时，压紧齿形件与第二齿形件122啮合；在弹性件始终压紧第二齿形件122和压紧齿形件时，压紧齿形件与第一齿形件121啮合。第一齿形件121、第二齿形件122、压紧齿形件可选为齿轮、齿条、齿圈等具有啮合齿的结构。例如，第一齿形件121、第二齿形件122和压紧齿形件均为直齿轮；或者，第一齿形件121为直齿轮、第二齿形件122和压紧齿形件为齿条；或者，第一齿形件121和压紧齿形件为直齿轮，第二齿形件122为齿圈。

请参阅图1及图2，在传动机构的其中一个实施例中，传动组件12a中，弹性件的其中一端连接于压紧齿形件，弹性件的另外一端连接于第一齿形件121或第一主动件11，压紧齿形件与第二齿形件122啮合，此时压紧齿形件为图1中的第三齿形件123。因此，第三齿形件123和第一齿形件121均与第二齿形件122啮合。第三齿形件123和第一齿形件121同轴设置，且第三齿形件123套设于第一主动件11上，能够相对第一主动件11周向转动。由于第一齿形件121和第三齿形件123之间连接有弹性件，弹性件在自身弹力的作用下，具有使第三齿形件123相对第一齿形件121相对转动的趋势，而第一齿形件121、第三齿形件123均与第二齿形件122啮合，则第一齿形件121和第三齿形件123的齿部分别抵接于第二齿形件122同一齿隙的两侧壁。在编码器14检测到第一从动件13到达指定位置时，编码器14将检测到的信号反馈到控制系统，控制系统控制第一主动件11停止运动，第一齿形件121也停止运动，由于第一齿形件121和第二齿形件122之间具有背隙，则第二齿形件122此时具有继续运动的趋势，但在弹性件125及第三齿形件123的作用下，第三齿形件123使第二齿形件122具有反向旋转的运动趋势，从而将第二齿形件122卡紧于当前位置，使第二齿形件122无法继续运动，相应地，第一从动件13能够精确地停止在预定的位置。

其中，第一齿形件121、第二齿形件122、第三齿形件123的类型此处不作限定。例如，第一齿形件121和第三齿形件123为直齿轮，第二齿形件122也为直齿轮；或者，第一齿形件121和第三齿形件123为直齿轮，第二齿形件为齿条；或者，第一齿形件121和第三齿形件123为直齿轮，第二齿形件为齿圈。

请参阅图1及图2，在传动机构的实施例中，第一齿形件121和第三齿形件123同轴设置，第一齿形件121面向第三齿形件123的端面具有第一定位部1211，第三齿形件123面向第一齿形件121的端面具有第二定位部1231，第一定位部1211和第二定位部1231相互插接，但是第一定位部1211和第二定位部1231相互插接后，第一定位部1211和第二定位部1231在周向方向还具有间隙，使得第三齿形件123能够相对第一齿形件121转动。第一定位部1211和第二定位部1231的设置对第一齿形件121和第三齿形件123具有周向初步定位作用，防止在第一齿形件121高速转动的过程中，持续拉扯弹性件，而使弹性件失效，能够延长弹性件的使用寿命。弹性件可选为弹簧、卡簧等。可选地，第一定位部1211和第二定位部1231均为连续的凹凸不平结构，且第一定位部1211和第二定位部1231结构匹配；或者，第一定位部为凸起部，第二定位部为凹槽部；或者，第一定位部为凹槽部，第二定位部为凸起部。

更进一步地，第一主动件11上设有止挡件15，止挡件15用于在轴向方向上止挡第三齿形件123，使第三齿形件123被限制于第一主动件11上，防止第三齿形件123掉落。止挡件15可为螺钉、销钉等止挡部151，固定于第一主动件11的端部，止挡部151的头部可止挡第三齿形件123；止挡件15也可为止挡部151和套筒152的组合，套筒152套设于第一主动件11的外周，通过选择不同的套筒152长度可以调整第三齿形件123的位置。

请参阅图3及图4，在传动机构的另一个实施例中，传动组件12b中，弹性件125的其中一端始终连接于压紧齿形件，弹性件125的另外一端连接于第二齿形件122或第一从动件13，压紧齿形件与第一齿形件121啮合，此时压紧齿形件为图3中的第四齿形件124。因此，第四齿形件124和第二齿形件122均与第一齿形件121啮合。第四齿形件124和第二齿形件122同轴设置，且第四齿形件124套设于第一从动件13上，能够相对第一从动件13周向转动。由于第二齿形件122和第四齿形件124之间连接有弹性件125，弹性件125在自身弹力的作用下，具有使第四齿形件124相对第二齿形件122相对转动的趋势，而第二齿形件122、第四齿形件124均与第一齿形件121啮合，则第二齿形件122和第四齿形件124的齿部分别抵接于第一齿形件121同一齿隙的两侧壁。在编码器14检测到第一从动件13到达指定位置时，编码器14将检测到的信号反馈到控制系统，控制系统控制第一主动件11停止运动，第一齿形件121也停止运动，由于第一齿形件121和第二齿形件122之间具有背隙，则第二齿形件122此时具有继续运动的趋势，但在弹性件125及第四齿形件124的作用下，第四齿形件124抵接于第一齿形件121，使第二齿形件122具有反向旋转的运动趋势，从而将第二齿形件122卡紧于当前位置，使第二齿形件122无法继续运动，相应地，第一从动件13能够精确地停止在预定的位置。

其中，第一齿形件121、第二齿形件122、第四齿形件124的类型此处不作限定。例如，第一齿形件121为直齿轮，第二齿形件122和第四齿形件124也为直齿轮；或者，第一齿形件121为直齿轮，第二齿形件和第四齿形件为齿条；或者，第一齿形件121为直齿轮，第二齿形件和第四齿形件为齿圈。

请参阅图4，在传动机构的其中一个实施例中，压紧齿形件为第四齿形件124，第二齿形件122的表面固定有第一固定部1221，第四齿形件124的表面固定有第二固定部1241，弹性件125的两端分别连接于第一固定部1221和第二固定部1241。第一固定部1221和第二固定部1241的设置更便于弹性件125的安装和连接。更具体地，第二齿形件122和第四齿形件124均为齿轮，第一固定部1221设于第二齿形件122的端面，第二固定部1241设于第四齿形件124的端面，这样，使得弹性件125可以设置在第二齿形件122或者第四齿形件124的端面，为弹性件125提供了安装空间。

更进一步地，第二齿形件122开设有弧形导向孔1242，第二固定部1241由第四齿形件124的表面延伸穿过弧形导向孔1242，弧形导向孔1242的圆心与第二齿形件122的中心重合，第四齿形件124相对第二齿形件122转动时，第二固定部1241也在弧形导向孔1242中运动，弧形导向孔1242的设置，可以防止第二固定部1241和第二齿形件122相互干涉。此时，弹性件125设于第二齿形件122背向第四齿形件124一侧的表面。

或者，第四齿形件124开设有弧形导向孔1242，第一固定部1221由第二齿形件122的表面延伸穿过弧形导向孔1242，弧形导向孔1242的圆心与第二齿形件122的中心重合，第四齿形件124相对第二齿形件122转动时，弧形导向孔1242相对第二齿形件122运动，弧形导向孔1242的设置，可以防止第一固定部1221和第四齿形件124相互干涉。此时，弹性件125设于第四齿形件124背向第二齿形件122一侧的表面。

可选地，弹性件125的数量可为多个，使第四齿形件124径向的各处受力更加均匀。

请参阅图5及图7，在传动机构12c的另一个实施例中，压紧齿形件为第五齿形件126，第五齿形件126和第一齿形件121同轴设置，第五齿形件126、第一齿形件121均与第二齿形件122相互啮合。而且第五齿形件126套设于第一主动件11上，弹性件125将第五齿形件126和第一齿形件121相互压紧，使得第五齿形件121始终具有朝向第一齿形件121轴向移动的趋势，这样，在第一主动件11停止转动时，第一齿形件121也停止转动，第二齿形件122和第一齿形件121之间如果具有背隙，则第二齿形件122此时还会继续转动，而第五齿形件126也与第二齿形件122啮合，第五齿形件126在弹性件125的作用下具有回推第二齿形件122的趋势，使第一齿形件121和第二齿形件122即使具有背隙，第一齿形件121和第二齿形件122也会同时停止转动。弹性件125可套设于第一主动件11上，其一端压紧于第五齿形件126，另一端连接于轴端，可压紧第五齿形件126和第一齿形件121。更具体地，在图5的实施例中，第一齿形件121、第五齿形件126为蜗杆，第二齿形件122为蜗轮；在图7的实施例中，第一齿形件121、第二齿形件122和第五齿形件126均为斜齿轮。

请参阅图6，在传动机构12d的另一个实施例中，压紧齿形件为第六齿形件127，第六齿形件127和第二齿形件122同轴设置，第六齿形件127、第二齿形件122均与第一齿形件121相互啮合。而且第六齿形件127套设于第一从动件13上，弹性件125将第六齿形件127和第二齿形件122相互压紧，使得第六齿形件127始终具有朝向第二齿形件122轴向移动的趋势，这样，在第一主动件11停止转动时，第一齿形件121也停止转动，第二齿形件122和第一齿形件121之间如果具有背隙，则第二齿形件122此时还会继续转动，而第六齿形件127也与第一齿形件121啮合，第六齿形件127在弹性件125的作用下具有回推第二齿形件122的趋势，使第一齿形件121和第二齿形件122即使具有背隙，第一齿形件121和第二齿形件122也会同时停止转动。弹性件125可套设于第一从动件13上，其一端压紧于第六齿形件127，另一端连接于轴端，可压紧第六齿形件127和第二齿形件122。更具体地，在图6的实施例中，第一齿形件121为蜗杆，第二齿形件122和第六齿形件127为蜗轮；在其他实施例中，第一齿形件、第二齿形件和第六齿形件可均为斜齿轮。

本实用新型实施例还提供一种机器人，机器人包括上述任一实施例中的传动机构。机器人采用了上述的传动机构，在编码器14检测到第一从动件13到达预定位置时，使第一主动件11停止运动，第一齿形件121相应停止运动，通过压紧齿形件和弹性件125的作用，能够使第二齿形件122同时停止运动。因此，本传动机构可以精确控制传动末端的停止位置。

在机器人的一个实施例中，请参阅图8，机器人包括第一关节1和第二关节2a，第一关节1包括传动机构，第一关节1也可以包括传动机构和第一壳体16，传动机构的第一从动件1313穿过第一壳体16设置。第二关节2a包括第二主动件21和第二从动件，第二主动件21与第一从动件13连接，第一从动件13的运动会带动第二主动件21的运动，第二从动件由第二主动件21带动。第二关节2a还可以包括上述任一实施例中的传动机构，传动机构连接第二主动件21和第二从动件设置。

更具体地，当第一关节1包括传动机构和第一壳体16时，第一主动件11、传动组件12、第一从动件13和编码器14均设于第一壳体16内，且第一从动件13伸出第一壳体16设置，将第一从动件13的运动输出至第二关节。第一壳体16对传动组件12、第一主动件11、第一从动件13和编码器14等具有保护作用。

在机器人的一个实施例中，请参阅图8，第二主动件21为电机，第二从动件为第二壳体22，第二壳体22直接连接于电机的输出端，电机的旋转带动第二壳体22旋转，第二壳体22远离电机一端可连接执行工具，使第二关节2a输出旋转运动。在该实施例中，传动机构可为上述任一实施例中的传动机构。在该实施例中，机器人还包括升降机构3，升降机构3用于驱动第二关节2a的升降，且升降机构3和第二关节2a均连接于第一从动件13，由第一从动件13带动第二关节2a及升降机构3运动。升降机构3包括第三主动件31、由第三主动件31驱动的第三直线传动件32以及与第三直线传动件32配合的第四直线传动件33。第三主动件31可为电机，第三直线传动件32可为丝杆、螺杆，第四直线传动件33相应为与丝杠或螺杆配合的滑块；第三直线传动件32和第四直线传动件33可为带轮和皮带，或者带轮和同步带的组合；第三直线传动件32可为齿轮，第四直线传动件33可为齿条。第三直线传动件32和第四直线传动件33的类型此处不作限定，能够配合输出直线运动即可。

更进一步地，在上述机器人的实施例中，请参阅图8，机器人还包括旋转臂4，旋转臂4的一端连接于第一从动件13，第一从动件13穿设于旋转臂4，旋转臂4的另一端固定于第二主动件21。当第三直线传动件32为丝杠或螺杆时，可穿设于旋转臂4且与旋转臂4螺纹连接，使得旋转臂4及第二关节2a能够相对第一从动件13上下移动。

在机器人的另一个实施例中，传动机构可为上述任一实施例中的传动机构。请参阅图6，第二关节2b的第二主动件21为电机，电机的输出端固定连接有第一直线传动件23，第二从动件为配合第一直线传动件23的第二直线传动件24，使第二关节2输出直线运动。第一直线传动件23可为丝杆、螺杆，第二直线传动件24相应为与丝杠或螺杆配合的滑块；第一直线传动件23和第二直线传动件24可为带轮和皮带，或者带轮和同步带的组合；第一直线传动件23可为齿轮，第二直线传动件24可为齿条。第一直线传动件23和第二直线传动件24的类型此处不作限定，能够配合输出直线运动即可。

更进一步地，在该实施例中，请参阅图9，机器人还包括升降机构3，升降机构3包括第三主动件31、由第三主动件31驱动的第三直线传动件32以及与第三直线传动件32配合的第四直线传动件33。升降机构3的具体结构参照上文，此处不作赘述。

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。