本發(fā)明涉及服務型機器人傳動領域，具體涉及一種用于服務型機器人的復合型傳動機構。

背景技術：

服務型機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能完成有益于人類健康的服務工作，但不包括從事生產(chǎn)的設備。服務型機器人的應用范圍很廣，主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護、展示等工作。服務型機器人可以分為專業(yè)領域服務機器人和個人/家庭服務機器人。對于服務型機器人而言，其結構形狀應以盡量接近人體為宜。因此在服務型機器人上也要設置類似于人體的關節(jié)結構，使得該類關節(jié)結構能夠模仿人體關節(jié)進行轉動。現(xiàn)有技術中，對于服務型機器人關節(jié)轉動角度的監(jiān)測都是在關節(jié)處直接設置角度閉環(huán)傳感器進行信號反饋，但是由于服務型機器人的內部空間有限，設置角度閉環(huán)傳感器十分不便，導致現(xiàn)有的服務型機器人在肩部、肘部等關節(jié)處均非常臃腫。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于服務型機器人的復合型傳動機構，以解決現(xiàn)有技術中服務型機器人的關節(jié)處非常臃腫的問題，實現(xiàn)關節(jié)處傳動機構的角度反饋不受空間限制的目的。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種用于服務型機器人的復合型傳動機構，包括步進電機，所述步進電機輸出軸的一端連接減速機、另一端連接角度檢測裝置，所述角度檢測裝置包括減速齒輪組、磁場發(fā)生器、霍爾傳感器，所述減速齒輪組的動力輸入齒輪與步進電機的輸出軸相連，磁場發(fā)生器固定在減速齒輪組的末級減速齒輪上，霍爾傳感器正對磁場發(fā)生器；所述減速齒輪組從動力輸入齒輪至末級減速齒輪的減速比，等于所述減速機的減速比。

針對現(xiàn)有技術中服務型機器人的關節(jié)處非常臃腫的問題，本發(fā)明提出一種用于服務型機器人的復合型傳動機構。包括步進電機，所述步進電機輸出軸的一端連接減速機、另一端連接角度檢測裝置，顯而易見的，本發(fā)明中所使用的步進電機為兩端輸出的步進電機，其中一端連接減速機，用于通過減速機減速后向外輸出動力、控制服務型機器人關節(jié)部位的轉動；步進電機輸出軸的另一端連接角度檢測裝置中的減速齒輪組，減速齒輪組中的動力輸入齒輪直接與步進電機的輸出軸相連，通過齒輪組進行減速。本發(fā)明中的減速齒輪組只要能夠滿足減速比等于減速機的減速比均可，其具體齒輪排布結構不屬于本發(fā)明的保護范圍，在此不做限定。由于減速齒輪組從動力輸入齒輪至末級減速齒輪的減速比，等于減速機的減速比，因此末級減速齒輪的轉速與減速機輸出端轉速相同，減速機輸出端轉動了多少角度，末級減速齒輪也會轉動多少角度。再在末級減速齒輪上固定磁場發(fā)生器，磁場發(fā)生器隨著末級減速齒輪的轉動而進行轉動，從而產(chǎn)生跟隨轉動頻率的變化磁場，再由正對磁場發(fā)生器的霍爾傳感器采集磁場變換角度，從而得出末級減速齒輪的變化角度，該變化角度即是減速機角度變化量。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的在關節(jié)處直接連接傳感器進行信號反饋的方式，將對減速機輸出端的直接監(jiān)測替換為對減速齒輪組中末級減速齒輪的監(jiān)測，整個角度檢測裝置體積很小、且可直接固定在電機上，極大程度上解放了服務型機器人的關節(jié)處的內部空間，使得服務型機器人關節(jié)處傳動機構的角度反饋不受空間限制，從而解決了現(xiàn)有技術中服務型機器人的關節(jié)處采用直接連接方式進行角度監(jiān)測導致體積臃腫的問題。

進一步的，所述步進電機輸出軸的一端連接主動輪，所述減速機的輸入端連接從動輪，所述主動輪與從動輪之間通過皮帶傳動。作為本發(fā)明的另一個發(fā)明點，即是通過皮帶傳動方式實現(xiàn)步進電機與減速機的連接。現(xiàn)有的服務型機器人中，設計理念都是采用直接、簡單的連接方式對傳統(tǒng)機構進行連接，認為直接簡單的連接方式才能最大程度上節(jié)約空間，因此現(xiàn)有技術中均采用電機和減速機直接鋼性連接的方式進行傳動。本申請的發(fā)明人認為，由于服務型機器人內部空間狹小，因此傳統(tǒng)連接方式存在空間布局受限，動力要求較高等問題，而本優(yōu)選方案中，通過皮帶連接減速機與步進電機作為動力傳遞的第一級。相較于現(xiàn)有技術，具有以下優(yōu)點：(1)皮帶材質為尼龍線和橡膠復合而成，有很好的減震和緩沖功能，減輕了對齒輪的沖擊，保證了齒輪的壽命；(2)皮帶連接方式對于電機與減速機之間的安裝間隙不敏感，不會因為安裝間隙問題導致齒輪壽命下降和噪音的產(chǎn)生；(3)采用皮帶傳動后，可以使得電機與減速機軸線平行，因此電機與減速機之間不用再采取傳統(tǒng)的直線排布的方式進行擺放，極大程度上節(jié)約了安裝空間，布局更靈活；(4)電機與減速機為兩個獨立的模塊，節(jié)約了加工與維修成本；(5)將皮帶優(yōu)選為同步皮帶，還具有抗打滑、確保傳動效率的優(yōu)點。

優(yōu)選的，所述減速機位于步進電機的上方，減速機軸線與步進電機軸線平行。即是使得減速機與步進電機上下分布，節(jié)約安裝空間，并使得服務型機器人內部布局更為靈活。

優(yōu)選的，所述角度檢測裝置還包括由上端蓋、下端蓋組成的盒體，減速齒輪組位于盒體內。上端蓋、下端蓋組成盒體，對減速齒輪組進行保護，確保減速齒輪組工作狀態(tài)不受外界干擾，同時降低其受損故障率。

優(yōu)選的，所述盒體的下端蓋固定在步進電機表面，步進電機的輸出軸穿過下端蓋與動力輸入齒輪連接。即是下端蓋與步進電機表面連接，上端蓋遠離步進電機表面。

優(yōu)選的，所述霍爾傳感器嵌設在上端蓋表面，霍爾傳感器外側還設置有保護蓋?；魻杺鞲衅髑对O在上端蓋表面，便于直接高效的接收磁場發(fā)生器所產(chǎn)生的變化磁場，從而精確得出轉動角度。所述保護蓋設置在霍爾傳感器外側，用于對霍爾傳感器進行遮蓋保護，避免其受到物理損壞。

優(yōu)選的，所述末級減速齒輪的中心位置設置通孔，磁場發(fā)生器燙壓在所述通孔內。通過燙壓工藝確保磁場發(fā)生器與末級減速齒輪的固結。

優(yōu)選的，所述步進電機為二相四線混合式步進電機。使用二相四線混合式步進電機作為動力源，具有很好的抗過載性，不會因為過載導致電流過高以至于電機損壞，從而提高本發(fā)明的適用范圍與使用壽命。

優(yōu)選的，所述步進電機為42步進電機。確保步進電機占用體積小，進一步解放服務型機器人內部空間。

優(yōu)選的，所述減速機為行星減速機。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種用于服務型機器人的復合型傳動機構，相較于傳統(tǒng)的在關節(jié)處直接連接傳感器進行信號反饋的方式，將對減速機輸出端的直接監(jiān)測替換為對減速齒輪組中末級減速齒輪的監(jiān)測，整個角度檢測裝置體積很小、且可直接固定在電機上，極大程度上解放了服務型機器人的關節(jié)處的內部空間，使得服務型機器人關節(jié)處傳動機構的角度反饋不受空間限制，從而解決了現(xiàn)有技術中服務型機器人的關節(jié)處才用直接連接方式進行角度監(jiān)測導致體積臃腫的問題。

2、本發(fā)明一種用于服務型機器人的復合型傳動機構，通過皮帶連接減速機與步進電機，相較于現(xiàn)有技術，具有以下優(yōu)點：(1)皮帶材質為尼龍線和橡膠復合而成，有很好的減震和緩沖功能，減輕了對齒輪的沖擊，保證了齒輪的壽命；(2)皮帶連接方式對于電機與減速機之間的安裝間隙不敏感，不會因為安裝間隙問題導致齒輪壽命下降和噪音的產(chǎn)生；(3)采用皮帶傳動后，可以使得電機與減速機軸線平行，因此電機與減速機之間不用再采取傳統(tǒng)的直線排布的方式進行擺放，極大程度上節(jié)約了安裝空間，布局更靈活；(4)電機與減速機為兩個獨立的模塊，節(jié)約了加工與維修成本。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明具體實施例的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實施例的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施例中角度檢測裝置的爆炸圖；

圖4為本發(fā)明具體實施例中減速齒輪組的結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-步進電機，2-減速機，3-角度檢測裝置，4-磁場發(fā)生器，5-霍爾傳感器，6-動力輸入齒輪，7-末級減速齒輪，71-通孔，8-主動輪，9-從動輪，10-皮帶，11-上端蓋，12-下端蓋，13-保護蓋。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1：

如圖1至圖4所示的一種用于服務型機器人的復合型傳動機構，包括步進電機1，所述步進電機1輸出軸的一端連接減速機2、另一端連接角度檢測裝置3，所述角度檢測裝置3包括減速齒輪組、磁場發(fā)生器4、霍爾傳感器5，所述減速齒輪組的動力輸入齒輪6與步進電機1的輸出軸相連，磁場發(fā)生器4固定在減速齒輪組的末級減速齒輪7上，霍爾傳感器5正對磁場發(fā)生器4；所述減速齒輪組從動力輸入齒輪6至末級減速齒輪7的減速比，等于所述減速機2的減速比。所述步進電機1輸出軸的一端連接主動輪8，所述減速機2的輸入端連接從動輪9，所述主動輪8與從動輪9之間通過皮帶10傳動。所述減速機2位于步進電機1的上方，減速機2軸線與步進電機1軸線平行。所述角度檢測裝置3還包括由上端蓋11、下端蓋12組成的盒體，減速齒輪組位于盒體內。所述盒體的下端蓋12固定在步進電機1表面，步進電機1的輸出軸穿過下端蓋12與動力輸入齒輪6連接。所述霍爾傳感器5嵌設在上端蓋11表面，霍爾傳感器5外側還設置有保護蓋13。末級減速齒輪7的中心位置設置通孔71，磁場發(fā)生器4燙壓在所述通孔71內。步進電機1為42型二相四線混合式步進電機。所述減速機2為行星減速機。本實施例中步進電機1的一端連接減速機2，用于通過減速機2減速后向外輸出動力、控制服務型機器人關節(jié)部位的轉動；步進電機1輸出軸的另一端連接角度檢測裝置3中的減速齒輪組，減速齒輪組中的動力輸入齒輪6直接與步進電機1的輸出軸相連，通過齒輪組進行減速。由于減速齒輪組從動力輸入齒輪6至末級減速齒輪7的減速比，等于減速機2的減速比，因此末級減速齒輪7的轉速與減速機2輸出端轉速相同，減速機2輸出端轉動了多少角度，末級減速齒輪7也會轉動多少角度。磁場發(fā)生器4隨著末級減速齒輪7的轉動而進行轉動，從而產(chǎn)生跟隨轉動頻率的變化磁場，再由正對磁場發(fā)生器4的霍爾傳感器5采集磁場變換角度，從而得出末級減速齒輪7的變化角度，該變化角度即是減速機2角度變化量。通過皮帶10傳動方式實現(xiàn)步進電機1與減速機2的連接，減速機2與步進電機1上下分布，節(jié)約安裝空間，并使得服務型機器人內部布局更為靈活。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。