本實用新型屬于電機(jī)減速傳動設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種舵機(jī)及機(jī)器人。

背景技術(shù)：

舵機(jī)是實現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)功能的重要元件，其主要包括電機(jī)、控制電路板、減速齒輪組、輸出軸和傳感器等基本元件。其控制方法為：設(shè)置控制信號，控制信號通過控制電路板傳輸?shù)诫姍C(jī)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，通過減速齒輪組減速傳動后經(jīng)輸出軸輸出力矩。在機(jī)器人停止運(yùn)動后，現(xiàn)有的舵機(jī)通過持續(xù)輸入電流來保持電機(jī)產(chǎn)生的力矩，從而使機(jī)器人保持運(yùn)動停止時的動作，而在某些情況下，如機(jī)器人關(guān)機(jī)和舵機(jī)斷電，內(nèi)部電機(jī)失去電力支持，從而無法產(chǎn)生足夠的力矩，此時由于機(jī)器人持續(xù)受到外力作用，比如機(jī)器人腿部的舵機(jī)受到機(jī)器人自身重力作用，舵機(jī)輸出軸會因受力發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致機(jī)器人在該舵機(jī)位置發(fā)生一定角度偏移，機(jī)器人無法保持?jǐn)嚯娗暗恼玖幼?，甚至?xí)l(fā)生機(jī)器人傾倒的現(xiàn)象，故采用現(xiàn)有舵機(jī)的機(jī)器人停止運(yùn)動后穩(wěn)定性不夠，影響用戶體驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有舵機(jī)存在斷電后發(fā)生輸出軸轉(zhuǎn)動，影響機(jī)器人穩(wěn)定性的問題，本實用新型提供了一種舵機(jī)及機(jī)器人，能夠在舵機(jī)斷電后對電機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行鎖位，有利于機(jī)器人的動作保持。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

提供一種舵機(jī)，包括舵機(jī)殼體以及設(shè)置于所述舵機(jī)殼體中的電機(jī)、減速齒輪組和鎖位結(jié)構(gòu)；

所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)軸，所述減速齒輪組連接所述轉(zhuǎn)軸，用于電機(jī)的減速輸出；

所述鎖位結(jié)構(gòu)在電機(jī)處于斷電狀態(tài)時，限制所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動；

所述鎖位結(jié)構(gòu)在電機(jī)處于通電狀態(tài)時，解除對所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動的限制。

進(jìn)一步的，所述鎖位結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)件、限位件和線圈，所述線圈的通斷電與所述電機(jī)的通斷電聯(lián)動設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)件固定于所述轉(zhuǎn)軸上，所述旋轉(zhuǎn)件上設(shè)有第一卡合部，所述限位件上設(shè)有第二卡合部，所述限位件至少部分為鐵磁材料，所述線圈位于所述限位件背離所述第二卡合部的一側(cè)；

所述限位件彈性在線圈斷電時，壓合至所述旋轉(zhuǎn)件，第一卡合部和第二卡合部相互卡合鎖位；

所述限位件在線圈通電時，由所述線圈吸引，第一卡合部和第二卡合部脫離，所述限位件與所述旋轉(zhuǎn)件脫離。

進(jìn)一步的，所述舵機(jī)還包括控制電路板，所述電機(jī)和線圈均電連接至所述控制電路板。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)件為轉(zhuǎn)盤，所述第一卡合部設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤的外緣，所述轉(zhuǎn)軸連接于所述轉(zhuǎn)盤的中心位置。

進(jìn)一步的，所述第一卡合部為凹陷口，所述第二卡合部為與所述凹陷口形狀相適配的突出部。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)件的兩側(cè)均設(shè)有限位件和線圈，所述線圈位于所述限位件背離所述旋轉(zhuǎn)件的一側(cè)，所述線圈在電機(jī)處于斷電狀態(tài)時與限位件之間相互間隔，所述兩個限位件之間連接有第一彈簧，所述第一彈簧處于伸長狀態(tài)；

所述鎖位結(jié)構(gòu)還包括滑槽，所述滑槽固定于所述電機(jī)外殼或所述舵機(jī)殼體上，所述限位件上遠(yuǎn)離所述第二卡合部的一端限位于所述滑槽中，所述限位件可沿所述滑槽滑動，所述限位件的第二卡合部壓合在所述旋轉(zhuǎn)件上。

進(jìn)一步的，所述限位件為彈性形變件，所述彈性形變件上遠(yuǎn)離所述第二卡合部的一端固定于所述舵機(jī)殼體上，所述彈性形變件的第二卡合部壓合在所述旋轉(zhuǎn)件上。

進(jìn)一步的，所述鎖位結(jié)構(gòu)還包括支撐件，所述支撐件固定于所述電機(jī)外殼或所述舵機(jī)殼體上，所述限位件上遠(yuǎn)離所述第二卡合部的一端鉸接在所述支撐件上，所述限位件與支撐件之間連接有第二彈簧，所述限位件的第二卡合部壓合在所述旋轉(zhuǎn)件上。

進(jìn)一步的，所述舵機(jī)還包括舵機(jī)殼體，所述電機(jī)和減速齒輪組設(shè)置于所述舵機(jī)殼體中。

進(jìn)一步的，所述舵機(jī)還包括用于檢測減速齒輪組輸出軸旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器。

一種機(jī)器人，包括如上所述的舵機(jī)。

根據(jù)本實用新型提供的舵機(jī)，在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有鎖位結(jié)構(gòu)，通過聯(lián)動設(shè)置，在電機(jī)轉(zhuǎn)動時，所述鎖位結(jié)構(gòu)解除對轉(zhuǎn)軸的鎖位，當(dāng)電機(jī)斷電停止時，所述鎖位結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)軸進(jìn)行鎖位，避免轉(zhuǎn)軸發(fā)生進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動，從而避免機(jī)器人發(fā)生進(jìn)一步的動作，使得機(jī)器人能夠保持?jǐn)嚯娗暗膭幼?，防止發(fā)生斷電后機(jī)器人由于自身重力作用或其他外力作用發(fā)生動作變形或者傾倒的情況，在一定程度上避免機(jī)器人摔倒損壞，提升了用戶體驗。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1提供的舵機(jī)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)示意圖；

圖2是本實用新型實施例1提供的舵機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)示意圖；

圖3是本實用新型實施例1提供的電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型實施例1提供的限位件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型實施例1提供的滑槽的剖面示意圖；

圖6是本實用新型實施例2提供的鎖位結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型實施例3提供的鎖位結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

說明書附圖中的附圖標(biāo)記如下：

1、電機(jī)；11、轉(zhuǎn)軸；2、鎖位結(jié)構(gòu)；21、旋轉(zhuǎn)件；211、第一卡合部；22、限位件；221、第二卡合部；23、線圈；24、第一彈簧；25、滑槽；26、支撐件；3、控制電路板；4、舵機(jī)殼體。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

實施例1

參見圖1～圖3所示，本實施例提供了一種舵機(jī)的實施方式，所述舵機(jī)包括電機(jī)1、減速齒輪組(未圖示)和鎖位結(jié)構(gòu)2；

所述電機(jī)1具有轉(zhuǎn)軸11，所述減速齒輪組連接所述轉(zhuǎn)軸11，用于電機(jī)1的減速輸出；

所述鎖位結(jié)構(gòu)2設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸11位置，且所述鎖位結(jié)構(gòu)2與所述電機(jī)1聯(lián)動設(shè)置；所述鎖位結(jié)構(gòu)2在電機(jī)1處于斷電狀態(tài)時，限制所述轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)動；

所述鎖位結(jié)構(gòu)2在電機(jī)1處于通電狀態(tài)時，解除對所述轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)動的限制。

在電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11上設(shè)有鎖位結(jié)構(gòu)2，通過聯(lián)動設(shè)置，在電機(jī)1轉(zhuǎn)動時，所述鎖位結(jié)構(gòu)2解除對轉(zhuǎn)軸11的鎖位，當(dāng)電機(jī)1斷電停止時，所述鎖位結(jié)構(gòu)2對轉(zhuǎn)軸11進(jìn)行鎖位，避免轉(zhuǎn)軸11發(fā)生進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動，從而避免機(jī)器人發(fā)生進(jìn)一步的動作。需要說明的是，所述鎖位結(jié)構(gòu)2可以是現(xiàn)有的各種具有鎖位作用的機(jī)械或電控結(jié)構(gòu)，目的是實現(xiàn)對電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鎖定；本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)需要選擇其他類型的鎖位結(jié)構(gòu)2進(jìn)行替換，均應(yīng)包括在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在本實施例中，還公開了所述鎖位結(jié)構(gòu)2的優(yōu)選實施方式，具體如下。

所述鎖位結(jié)構(gòu)2包括旋轉(zhuǎn)件21、限位件22和線圈23，所述線圈23的通斷電與所述電機(jī)1的通斷電聯(lián)動設(shè)置。

在本實施例的描述中，需要理解的是，術(shù)語“聯(lián)動設(shè)置”應(yīng)做廣義理解，比如，在本實施例中線圈232的通斷電和所述電機(jī)1的通斷電聯(lián)動設(shè)置，指的是通過直接電性連接或設(shè)置控制模塊間接的電控制，當(dāng)電機(jī)1的通斷電狀態(tài)發(fā)生改變時，能夠?qū)⑵渫〝嚯姞顟B(tài)的改變作為所述線圈232電流導(dǎo)通和斷開的控制條件。

所述旋轉(zhuǎn)件21固定于所述轉(zhuǎn)軸11上，所述轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)動帶動所述旋轉(zhuǎn)件21以所述轉(zhuǎn)軸11為中心軸線轉(zhuǎn)動，所述旋轉(zhuǎn)件21上設(shè)有第一卡合部211，所述限位件22上設(shè)有第二卡合部221，所述限位件22至少部分為鐵磁材料，所述線圈23位于所述限位件22背離所述第二卡合部221的一側(cè)。

本實施例采用線圈23作為限位件22的控制模塊，其作用原理與電磁閥類似，線圈23通電形成電磁場，對鐵磁材料具有一定的磁力吸引作用，進(jìn)而能夠吸引所述限位件22設(shè)有第二卡合部221的一端朝遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)件21的方向運(yùn)動，限位件22在線圈23作用下脫離旋轉(zhuǎn)件21，具有反應(yīng)快速、可控的優(yōu)點，在其他實施例中，也可采用實現(xiàn)所述限位件22運(yùn)動方向的結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換，如電磁閥。

所述限位件22在線圈23斷電時，彈性壓合至所述旋轉(zhuǎn)件21，第一卡合部211和第二卡合部221相互卡合鎖位，將所述旋轉(zhuǎn)件21固定，進(jìn)而避免所述電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動；

所述限位件22在線圈23通電時，由所述線圈23吸引，第一卡合部211和第二卡合部221脫離，所述限位件22與所述旋轉(zhuǎn)件21脫離，所述旋轉(zhuǎn)件21可隨著所述電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動，所述限位件22不對旋轉(zhuǎn)件21產(chǎn)生干涉。

在本實施例中，所述舵機(jī)還包括控制電路板3，所述電機(jī)1和線圈23均電連接至所述控制電路板3上，所述控制電路板3用于傳輸控制信號以驅(qū)動所述電機(jī)1進(jìn)行轉(zhuǎn)動，當(dāng)外部的主控制器的控制信號輸入時，控制電路板3根據(jù)控制信號導(dǎo)通電機(jī)1電源，同時控制電機(jī)1的輸入電壓和輸入時長，從而控制舵機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度，在接通電機(jī)1電源的同時接通所述線圈23的電源，從而實現(xiàn)上述線圈23對限位件22的電磁吸引。

所述旋轉(zhuǎn)件21與所述轉(zhuǎn)軸11可以是分體式結(jié)構(gòu)，其連接方式為過盈配合、鍵連接、螺紋連接或其他常見方式，所述旋轉(zhuǎn)件21與所述轉(zhuǎn)軸11也可以是一體成型結(jié)構(gòu)。

在本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)件21為轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤具有類圓形的外部輪廓，所述第一卡合部211設(shè)置于所述轉(zhuǎn)盤的外緣，所述轉(zhuǎn)軸11連接于所述轉(zhuǎn)盤的中心位置。

所述第一卡合部211為凹陷口，所述第二卡合部221為與所述凹陷口形狀相適配的突出部，在其他實施例中，所述第一卡合部211和第二卡合部221可互換，即第一卡合部211為突出部，第二卡合部221為凹陷口；所述第一卡合部211和第二卡合部221也可以是其他形式的限位結(jié)構(gòu)，如卡扣結(jié)構(gòu)等。

當(dāng)電機(jī)1由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚯姞顟B(tài)時，電機(jī)1上的轉(zhuǎn)軸11仍可繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時線圈23電流斷開，磁場消失，所述限位件22設(shè)置有第二卡合部221的一端在彈性的作用下壓合到所述旋轉(zhuǎn)件21的外緣，所述旋轉(zhuǎn)件21隨所述轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)件21上的第一卡合部211旋轉(zhuǎn)至第二卡合部221的時候，所述第二卡合部221陷入所述第一卡合部211中，所述旋轉(zhuǎn)件21由于第二卡合部221的限位停止旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)軸11在電機(jī)1停止后最大可能轉(zhuǎn)動范圍為1圈，為了減小轉(zhuǎn)軸11在電機(jī)1斷電后的旋轉(zhuǎn)角度，可在旋轉(zhuǎn)件21的外緣設(shè)置多個第一卡合部211；在其他實施例中，所述旋轉(zhuǎn)件21也可設(shè)置為齒輪狀結(jié)構(gòu)。由于電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11連接有減速齒輪組，電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11和減速齒輪組的輸出軸之間的傳動比大，故即使轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動一圈，實際輸出的轉(zhuǎn)角也會很小。

如圖4所示，在本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)件21的兩側(cè)均設(shè)有一限位件22和一線圈23，所述限位件22為桿狀結(jié)構(gòu)，所述限位件22靠近所述旋轉(zhuǎn)件21的一端設(shè)有第二卡合部221，且第二卡合部221朝向所述旋轉(zhuǎn)件21，所述線圈23位于限位件22背離所述旋轉(zhuǎn)件21的一側(cè)，且電機(jī)1斷電狀態(tài)下，所述線圈23與限位件22之間相互間隔，所述線圈23與限位件22之間的間隙大于所述第二卡合部221的高度，所述兩個限位件22之間連接有第一彈簧24，所述第一彈簧24處于伸長狀態(tài)。

所述鎖位結(jié)構(gòu)2還包括滑槽25，所述滑槽25固定于所述電機(jī)1外殼或舵機(jī)殼體4上，所述限位件22上遠(yuǎn)離所述第二卡合部221的一端限位于所述滑槽25中，所述限位件22可沿所述滑槽25滑動，所述兩個限位件22相對設(shè)置于同一滑槽25中或分別設(shè)置于不同的滑槽25中，第一彈簧24具有收縮的趨勢，對兩端的限位件22具有向內(nèi)拉伸的力，使得位于旋轉(zhuǎn)件21兩側(cè)的限位件22朝向中間的旋轉(zhuǎn)件21移動，所述限位件22的第二卡合部221壓合在所述旋轉(zhuǎn)件21上。

如圖5所示，所述滑槽25的截面為倒“T”字形，所述限位件22位于所述滑槽25中的端部也為倒“T”字形結(jié)構(gòu)，且限位件22的端部與滑槽25形狀相適配，通過該滑槽25對限位件22底部進(jìn)行限位，避免限位件22脫離所述滑槽25，同時能夠沿滑槽25延伸方向滑動。

在本實施例中，所述電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸11上連接有減速齒輪組，用以降低所述轉(zhuǎn)軸11的轉(zhuǎn)速同時增大輸出力矩，經(jīng)減速齒輪組傳動后的力矩由減速齒輪組的輸出軸輸出，以控制與所述舵機(jī)連接的關(guān)節(jié)件或其他結(jié)構(gòu)件的運(yùn)動，所述減速齒輪組為諧波減速器、直齒減速器或行星減速器，需要說明的是，本實用新型并不限制所述減速齒輪組的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可采用適用于舵機(jī)的其他減速齒輪組結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

所述舵機(jī)還包括舵機(jī)殼體4，所述電機(jī)1和減速齒輪組設(shè)置于所述舵機(jī)殼體4中。

所述舵機(jī)還包括用于檢測減速齒輪組的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度的角位移傳感器，通過角位移傳感器能夠檢測舵機(jī)輸出軸的實際運(yùn)動數(shù)據(jù)，通過輸出軸的實際運(yùn)動數(shù)據(jù)對電機(jī)1的運(yùn)動進(jìn)行調(diào)控。

實施例2

參見圖6所示，本實施例提供了一種鎖位結(jié)構(gòu)2的優(yōu)選實施方式，所述鎖位結(jié)構(gòu)2包括旋轉(zhuǎn)件21、限位件22和線圈23，所述旋轉(zhuǎn)件21的中心固定連接于所述轉(zhuǎn)軸11上，所述旋轉(zhuǎn)件21上設(shè)有第一卡合部211，所述限位件22上設(shè)有第二卡合部221，所述線圈23位于所述限位件22背離所述第二卡合部221的一側(cè)，且舵機(jī)處于斷電狀態(tài)時，所述線圈23與所述限位件22之間留有位移間隙。

在本實施例中，所述限位件22為彈性形變件，所述彈性形變件可采用帶有鐵磁性的金屬材料制得，所述彈性形變件為彎曲板狀，所述彈性形變件上遠(yuǎn)離所述第二卡合部221的一端固定于所述舵機(jī)殼體4上，所述彈性形變件的第二卡合部221壓合在所述旋轉(zhuǎn)件21上，當(dāng)線圈23通電時，所述限位件22受線圈23吸引產(chǎn)生彈性形變并往線圈23方向彎折，當(dāng)線圈23斷電時，所述限位件22在彈性形變的作用下恢復(fù)，限位件22的第二卡合部221壓合至旋轉(zhuǎn)件21的外緣，旋轉(zhuǎn)件21上的第一卡合部211旋轉(zhuǎn)至第二卡合部221時相互結(jié)合形成限位作用。

實施例3

參見圖7所示，本實施例提供了一種鎖位結(jié)構(gòu)2的優(yōu)選實施方式，所述鎖位結(jié)構(gòu)2包括旋轉(zhuǎn)件21、限位件22和線圈23，所述旋轉(zhuǎn)件21的中心固定連接于所述轉(zhuǎn)軸11上，所述旋轉(zhuǎn)件21上設(shè)有第一卡合部211，所述限位件22上設(shè)有第二卡合部221，所述限位件22至少部分為鐵磁材料，所述線圈23位于所述限位件22背離所述第二卡合部221的一側(cè)，且舵機(jī)處于斷電狀態(tài)時，所述線圈23與所述限位件22之間留有位移間隙。

在本實施例中，所述鎖位結(jié)構(gòu)2還包括支撐件26，所述支撐件26固定于所述電機(jī)1的外殼或舵機(jī)殼體4上，所述限位件22上遠(yuǎn)離所述第二卡合部221的一端鉸接在所述支撐件26，即限位件22可繞其一端部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述限位件22與支撐件26之間連有第二彈簧27，所述第二彈簧27處于伸長狀態(tài)，所述限位件22的第二卡合部221彈性壓合在所述旋轉(zhuǎn)件21上，當(dāng)線圈23通電時，所述限位件22受線圈23吸引并往線圈23方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈23斷電時，所述限位件22在第二彈簧27的作用下轉(zhuǎn)動回程，限位件22的第二卡合部221壓合至旋轉(zhuǎn)件21的外緣，旋轉(zhuǎn)件21上的第一卡合部211旋轉(zhuǎn)至第二卡合部221時相互結(jié)合形成限位作用。

實施例4

本實施例提供了一種機(jī)器人，所述機(jī)器人包括如實施例1所述的一種舵機(jī)，所述舵機(jī)的數(shù)量為多個，多個舵機(jī)分別設(shè)置于機(jī)器人的關(guān)節(jié)活動位置。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。