一种小型双足人形机器人专用电机制造技术

本发明专利技术公开一种小型双足人形机器人专用电机，包括：伺服电机主体、动力舵盘和支撑舵盘。所述小型双足人形机器人专用电机，传统的电机的基础上加上了一个专门用于机器人关节安装的Ｕ型结构件，可以安装在机器人专用舵机的两个输出端上。同时具备电子自锁功能，这样可以降低控制系统的实时响应需求，为后续功能腾出足够空间。实现满足小型机器人的控制与使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种小型双足人形机器人专用电机。
技术介绍
机器人电机的概念起源于对“航模舵机”的改进。长期在各种教育娱乐机器人上 大量使用的“航模舵机”可以实现位置伺服的功能；由于它具有高度集成、标准统一、控制简 单、价格较低等特点，因此广泛使用在各类教育娱乐机器人上。但是，“航模舵机”毕竟是用 于航模的产品，用作机器人关节伺服单元，有控制精度不高、无法整周旋转、没有反馈信息、 响应较慢、线缆杂乱等明显的不足。机器人有许多个关节，每一个关节我们称为一个自由度。一般的机体，都有十几个 自由度，这样才能够保证动作的灵活性。在机器人机体上，通常使用舵机作为每一个关节的 连接部分。它可以完成每个关节的定位和运动。舵机的控制信号相对简单，控制精度高，反 应速度快，而且比伺服电机省电。这些优点是非常突出的。一般的机器人专用电机在控制上应达到控制精度高。位置伺服控制分辨率可达 0. 3度(由于齿轮公差，分辨率为0. 3度，实际精度大致在0. 3 1度之间)。响应速度快。 响应时间可达2ms，而传统航模舵机为20ms。通过串行总线控制，可最多连接数百个单元；每个单元均具有位置、速度、力矩等 反馈，用CDS系列舵机搭建的机器人可以用人工示教来设定动作；即用户用手调整机器人 的各个关节姿态，机器人舵机能够自动记录位置、速度等参数，并由用户播放。不再需要一 个关节一个关节地设置参数，不再需要设置参数后再观察关节是否到位、参数是否合适。能 整周旋转，适合用在机器人关节上，也可作为轮式机器人的动力驱动。具有强大的保护功 能。可以限制电流、温度等参数，如果温度过高等可以报警或自动停机，防止损坏。
技术实现思路
本专利技术提供一种小型双足人形机器人专用电机，实现满足小型机器人的控制与使用。本专利技术实施例提供的一种小型双足人形机器人专用电机，包括伺服电机主体、动 力舵盘和支撑舵盘。所述小型双足人形机器人专用电机，传统的电机的基础上加装了一个专门用于机 器人关节安装的U型结构件，可以安装在机器人专用舵机的两个输出端上。所述小型双足人形机器人专用电机，具备电子自锁功能，这样就可以降低控制系 统的实时响应需求，为后续功能腾出足够空间。所述小型双足人形机器人专用电机，不用为其时时发出PWM控制指令，伺服电机 收到一组PWM控制指令后会自动执行至该位置，此时如果CPU停止为其发送控制指令，该款 伺服电机机会保持该位置，并抵抗来自外界的一切干扰信号。附图说明图1传统机器人电机结构图；图2是本专利技术小型双足人形机器人专用电机结构示意图；图3是本专利技术小型双足人形机器人专用电机结构刨面图；图4是本专利技术实施例小型双足人形机器人专用电机的追随特性示意图。具体实施例方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例的方案，下面结合附图和实施 方式对本专利技术实施例作进一步的详细说明。首先，参照图1是传统机器人电机结构图，从图中可以看出传统的舵机只有一个 输出轴，对于机器人的关节在安装时，非常的不方便，以至于无法安装，即使安装后，机器人 关节的稳定性也无法达到要求的稳定性。这是传统舵机的致命缺点参照图2是本专利技术小型双足人形机器人专用电机结构示意图，结构在传统的舵机 的基础上加上了一个专门用于机器人关节安装的结构件，有了它，在安装时不仅十分的方 便，而且结构牢固，这个结构件有效的实现了机器人舵机的安装。参照图3是本专利技术小型双足人形机器人专用电机结构刨面图，传统机器人的伺服 电机每时每刻需要为其发出PWM控制指令，否则伺服电机位置会乱蹦，因此会占用大量CPU 资源。该款专用伺服电机不用为其时时发出PWM控制指令，伺服电机收到一组PWM控制指令 后会自动执行至该位置，此时如果CPU停止为其发送控制指令，该款伺服电机机会保持该 位置，并抵抗来自外界的一切干扰信号。伺服电机是小型人形机器人的关键零件。由于机 器人的结构十分复杂，所以要将机器人的零件尽量减轻。尽管如此，为了保证机器人动作灵 敏、行动有力，伺服电机的扭矩都要大于10公斤·厘米。以伺服电机型号为HG14-M为例， 它重量轻、扭矩大、反应速度快。具备“电子自锁”功能，这样就可以降低控制系统的实时响 应需求，为后续功能腾出足够空间。该款机器人专用伺服电机可达到14-15kg*cm;市面上 的一般伺服电机，扭矩普遍只有3-4kg · cm。机器人，尤其是人型机器人的腿部关节力矩均 需9kg · cm以上，因此一般伺服电机性能不能满足。该款机器人专用伺服电机全部精选铜 合金、高碳钢等贵金属为原料，精加工而成，齿轮加工精度高达5级。参照图4，是本专利技术实施例小型双足人形机器人专用电机的追随特性示意图， PWM信号为脉宽调制信号，其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。目前使用 的伺服电机主要依赖于模型行业的标准协议，随着机器人行业的渐渐独立，有些厂商已经 推出全新的伺服电机协议，这些伺服电机只能应用于机器人行业。HG14-M型伺服电机是 采用传统的PWM协议。优点是已经产业化，成本低，旋转角度大(目前所生产的都可达 到185度)，其对PWM信号的要求较低。不用随时接收指令，减少CPU的疲劳程度；可以 位置自锁、位置跟踪，这方面超越了普通的步进电机。目前采用0.5Ms，也就是说PWM波形 可以是一个周期ImS的标准方波，设计采用的是8位AT89C52CPU，其数据分辨率为256， 那么经过伺服电机极限参数实验，得到应该将其划分为250份。那么0. 5mS—2. 5Ms的 宽度为2mS = 2000uS。2000uS + 250 = 8Us。则PWM的控制精度为8us。我们可以以 SuS为单位递增控制伺服电机转动与定位。伺服电机可以转动185度，那么185度+250 =0.74度。伺服电机的控制精度为0.74度，IDIV = 8uS。250DIV = 2mS。其时基寄存器内的数值为(#01H)01――(#0FAH)250。共185度，分为250个位置，每个位置叫 1DIV。185 + 250 = 0. 74 度 /DIV，PWM 上升沿函数0. 5mS+NXDIV ；OuS ≤ NXDIV ≤ 2mS ； 0. 5mS≤0. 5Ms+NXDIV≤2. 5mS ；设计提出了 1个扫尾的新概念当CPU执行完8个位的 下降沿操作后(最多为2. 5ms)，会有向下1个周期过渡的时间间隔，其主要为2个功能① 保证下降沿的准确性；②为电机的跟踪留出足够的时间；当PWM信号以最小变化量即(1DIV =8us)依次变化时，电机的分辨率最高，但是速度会减慢。例如先发一个PWM信号N = 125，相隔20ms后再发1个PffM信号N= 126。那么电机在20ms内转动了 0.74度，计算得 出ω = 0. 74度AOms = 37度/秒；HG14-M舵机空载时ω = 300度/秒，发现与最快速 度相差8倍之多。为了保证在2种极限情况下电机都能正常工作，取个较长的延时，其经验 值为2. 8ms ；这样电机都能正常跟随而且速度接近最大值，采用中断法延时2. Sms0 以上对本专利技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本专利技术进行 了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的系统及方法；同时，对于本领域的 一般本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型双足人形机器人专用电机，包括：伺服电机主体、动力舵盘和支撑舵盘，其特征在于，所述一种小型双足人形机器人专用电机，在传统的电机的基础上加装了一个专门用于机器人关节安装的Ｕ型结构件，可以安装在机器人专用舵机的两个输出端上，同时具备电子自锁功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张更深，
申请(专利权)人：北京汉库机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]