動(dòng)時(shí)，第三錐齒輪3以C軸為軸線自轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)谝诲F齒輪4與 第二錐齒輪11不同速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第三錐齒輪3既以A軸為軸線公轉(zhuǎn)，又會(huì)以C軸為軸線自轉(zhuǎn)。
[0064] 由上述可知，本實(shí)用新型的第三錐齒輪3作為輸出齒輪時(shí)，既能以C軸為軸線自 轉(zhuǎn)，又能以A軸為軸線公轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了雙自由度輸出。
[0065] 本實(shí)用新型提供的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，通過(guò)相對(duì)獨(dú)立的第一錐 齒輪4和第二錐齒輪11形成太陽(yáng)齒輪，第三錐齒輪3形成行星齒輪，與第一錐齒輪4和第二 錐齒輪11共同構(gòu)成一個(gè)近似行星齒輪系的差分輪系，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置14和第二驅(qū)動(dòng)裝 置8分別驅(qū)動(dòng)第一錐齒輪4和第二錐齒輪11。當(dāng)?shù)谝诲F齒輪4和第二錐齒輪11同向轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，第三錐齒輪3繞第一錐齒輪4的軸線公轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝诲F齒輪4和第二錐齒輪11反向轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，第三錐齒輪3停止公轉(zhuǎn)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了第三錐齒輪3的兩個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出， 改變了現(xiàn)有的舵機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向自由度時(shí)需要兩個(gè)舵機(jī)串聯(lián)的現(xiàn)狀，提高了舵機(jī)在關(guān)節(jié)中的利 用率，并克服了兩個(gè)舵機(jī)串聯(lián)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線不相交，與生物學(xué)關(guān)節(jié)不一致的問(wèn)題。
[0066] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，第一驅(qū)動(dòng)裝置14與第一錐齒輪4之間設(shè)置有減速裝置；
[0067] 第二驅(qū)動(dòng)裝置8與第二錐齒輪11之間也設(shè)置有減速裝置。
[0068] 驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速一般較高，通過(guò)減速裝置將驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)速減下來(lái)后傳 遞給第一錐齒輪4或第二錐齒輪11，進(jìn)而保證兩個(gè)錐齒輪的轉(zhuǎn)速不會(huì)太快而影響到定位精 度。
[0069] 減速裝置有很多種，可以是齒輪箱減速，也可以是諧波減速器、RV減速器、渦輪蝸 桿等進(jìn)行減速，其只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的減速即可。
[0070] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，減速裝置包括驅(qū)動(dòng)齒輪9、從動(dòng)齒輪5和傳動(dòng)齒輪組10 ;
[0071] 第一驅(qū)動(dòng)裝置14或第二驅(qū)動(dòng)裝置8連接驅(qū)動(dòng)齒輪9,能夠帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0072] 傳動(dòng)齒輪組10分別與驅(qū)動(dòng)齒輪9和從動(dòng)齒輪5嚙合；
[0073] 從動(dòng)齒輪5與第一錐齒輪4同軸設(shè)置；
[0074] 驅(qū)動(dòng)齒輪9的轉(zhuǎn)速大于從動(dòng)齒輪5的轉(zhuǎn)速。
[0075] 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置上均設(shè)置有驅(qū)動(dòng)齒輪9,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪9分別帶動(dòng)兩個(gè)傳動(dòng)齒輪組 10,再分別帶動(dòng)兩個(gè)從動(dòng)齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而兩個(gè)從動(dòng)齒輪5分別帶動(dòng)第一錐齒輪4和第二錐 齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0076] 通過(guò)傳動(dòng)齒輪組10實(shí)現(xiàn)將驅(qū)動(dòng)齒輪9的轉(zhuǎn)速降低后傳動(dòng)給從動(dòng)齒輪5,實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū) 動(dòng)裝置的減速。
[0077] 在通過(guò)傳動(dòng)齒輪組10進(jìn)行減速時(shí)，可以是使用一組傳動(dòng)齒輪組10,也可以是使用 多組傳動(dòng)齒輪組10進(jìn)行多級(jí)減速，具體情況可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行判斷選擇。
[0078] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，傳動(dòng)齒輪組10包括同軸且固定設(shè)置的第一傳動(dòng)齒輪15和第 二傳動(dòng)齒輪16 ;
[0079] 第一傳動(dòng)齒輪15的直徑大于第二傳動(dòng)齒輪16的直徑；
[0080] 第一傳動(dòng)齒輪15與驅(qū)動(dòng)齒輪9嗤合；
[0081] 第二傳動(dòng)齒輪16與從動(dòng)齒輪5嚙合。
[0082] 傳動(dòng)齒輪組10為雙聯(lián)齒輪，即同軸固定設(shè)置的兩個(gè)齒輪。在本實(shí)用新型中兩個(gè)齒 輪的齒數(shù)和直徑均不相同，將直徑較大的第一傳動(dòng)齒輪15與驅(qū)動(dòng)齒輪9嚙合，直徑較小的 第二傳動(dòng)齒輪16與從動(dòng)齒輪5嚙合，實(shí)現(xiàn)將驅(qū)動(dòng)齒輪9的高轉(zhuǎn)速變化為從動(dòng)齒輪5的低轉(zhuǎn) 速。
[0083] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)還包括控制器7 ;
[0084] 控制器7設(shè)置在主架1內(nèi)部；
[0085] 控制器7分別與第一驅(qū)動(dòng)裝置14和第二驅(qū)動(dòng)裝置8連接，能夠控制第一驅(qū)動(dòng)裝置 14和第二驅(qū)動(dòng)裝置8的工作狀態(tài)。
[0086] 通過(guò)控制器7可以控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制輸出的第三錐 齒輪3的位置。
[0087] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)還包括反饋裝置；
[0088] 反饋裝置設(shè)置在主架1內(nèi)部的兩側(cè)，用于反饋第三錐齒輪3的位置。
[0089] 通過(guò)反饋裝置，對(duì)作為輸出齒輪的第三錐齒輪3的位置進(jìn)行定位和反饋，進(jìn)而能 夠?qū)崿F(xiàn)精確控制第三錐齒輪3的輸出位置。
[0090] 優(yōu)選的實(shí)施方式為，反饋裝置包括數(shù)據(jù)處理器、兩個(gè)磁編碼器處理器6、兩個(gè)磁塊 和兩個(gè)與第一錐齒輪4同速轉(zhuǎn)動(dòng)的反饋齒輪13 ;
[0091] 磁塊設(shè)置在反饋齒輪13的一側(cè)；
[0092] 數(shù)據(jù)處理器固定設(shè)置在主架1上，且與磁編碼器處理器6相對(duì)設(shè)置；
[0093] 數(shù)據(jù)處理器與磁編碼器處理器6連接。
[0094] 作為輸出齒輪的第三錐齒輪3的兩個(gè)自由度的角度ΘΑ、Θ ^與輸入第一錐齒輪4 和第二錐齒輪11的運(yùn)動(dòng)角度Θ i、Θ 2，具有如下關(guān)系：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，包括主架、第一驅(qū)動(dòng)裝置、 第二驅(qū)動(dòng)裝置、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪； 所述第一錐齒輪、所述第二錐齒輪和所述第三錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述主架上； 所述第一驅(qū)動(dòng)裝置與所述第一錐齒輪連接，能夠驅(qū)動(dòng)所述第一錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述第二驅(qū)動(dòng)裝置與所述第二錐齒輪連接，能夠驅(qū)動(dòng)所述第二錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述第一錐齒輪與所述第二錐齒輪同軸且相對(duì)設(shè)置； 所述第三錐齒輪分別與所述第一錐齒輪和所述第二錐齒輪嚙合，能夠在所述第一錐齒 輪和所述第二錐齒輪的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述第 一驅(qū)動(dòng)裝置與所述第一錐齒輪之間設(shè)置有減速裝置； 所述第二驅(qū)動(dòng)裝置與所述第二錐齒輪之間也設(shè)置有減速裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述減 速裝置包括驅(qū)動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和傳動(dòng)齒輪組； 所述第一驅(qū)動(dòng)裝置或所述第二驅(qū)動(dòng)裝置連接所述驅(qū)動(dòng)齒輪，能夠帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn) 動(dòng)； 所述傳動(dòng)齒輪組分別與所述驅(qū)動(dòng)齒輪和所述從動(dòng)齒輪嚙合； 所述從動(dòng)齒輪與所述第一錐齒輪同軸設(shè)置； 所述驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速大于所述從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述傳 動(dòng)齒輪組包括同軸且固定設(shè)置的第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪； 所述第一傳動(dòng)齒輪的直徑大于所述第二傳動(dòng)齒輪的直徑； 所述第一傳動(dòng)齒輪與所述驅(qū)動(dòng)齒輪嗤合； 所述第二傳動(dòng)齒輪與所述從動(dòng)齒輪嚙合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，還包括 控制器； 所述控制器設(shè)置在所述主架內(nèi)部； 所述控制器分別與所述第一驅(qū)動(dòng)裝置和所述第二驅(qū)動(dòng)裝置連接，能夠控制所述第一驅(qū) 動(dòng)裝置和所述第二驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，還包括 反饋裝置； 所述反饋裝置設(shè)置在所述主架內(nèi)部的兩側(cè)，用于反饋所述第三錐齒輪的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述反 饋裝置包括數(shù)據(jù)處理器、兩個(gè)磁編碼器處理器、兩個(gè)磁塊和兩個(gè)與所述第一錐齒輪同速轉(zhuǎn) 動(dòng)的反饋齒輪； 所述磁塊設(shè)置在所述反饋齒輪的一側(cè)； 所述數(shù)據(jù)處理器固定設(shè)置在所述主架上，且與所述磁編碼器處理器相對(duì)設(shè)置； 所述數(shù)據(jù)處理器與所述磁編碼器處理器連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述反 饋齒輪與所述從動(dòng)齒輪之間設(shè)置有第三傳動(dòng)齒輪。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在于，所述第 一錐齒輪和所述第二錐齒輪均通過(guò)軸承與所述主架連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)，其特征在 于，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置和所述第二驅(qū)動(dòng)裝置均為電機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于差動(dòng)輪系的雙自由度并聯(lián)式舵機(jī)。其包括主架，第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪；第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在主架上；第一驅(qū)動(dòng)裝置與第一錐齒輪連接；第二驅(qū)動(dòng)裝置與第二錐齒輪連接，能夠驅(qū)動(dòng)第二錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；第一錐齒輪與第二錐齒輪同軸且相對(duì)設(shè)置；第三錐齒輪分別與第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合，能夠在第一錐齒輪和第二錐齒輪的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型改變了現(xiàn)有的舵機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向自由度時(shí)需要兩個(gè)舵機(jī)串聯(lián)的現(xiàn)狀，提高了舵機(jī)在關(guān)節(jié)中的利用率，并克服了兩個(gè)舵機(jī)串聯(lián)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線不相交，與生物學(xué)關(guān)節(jié)不一致的問(wèn)題。
【IPC分類】B25J17-02
【公開號(hào)】CN204546556
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520197601
【發(fā)明人】姜國(guó)軍, 姚皓天, 厲丹陽(yáng)
【申請(qǐng)人】姜國(guó)軍
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日