一种可两个方向任意切换的机器人舵机连接结构装置的制作方法

本实用新型涉及一种可两个方向任意切换的机器人舵机连接结构装置，特别是关于机器人舵机的快速切换方向连接拓展结构。

背景技术：

舵机系统主要包括外壳机械结构，减速系统，反馈系统，控制系统，电机本体等几部分。现有的舵机连接机构一般为90度连接或180度连接，需要设计多个连接件，不利于快速拼接及转换。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可两个方向任意切换的机器人舵机连接结构装置，通过卡扣设计现实快速拼接和转换。

本实用新型的技术方案如下：

包括：u形卡扣连接件、柱形过度卡扣连接件一、舵机机构；

所述u形卡扣连接件是包含凸起限位块一和切入槽口的u形卡扣连接件；

所述柱形过度卡扣连接件一是包含凸起限位圆柱形延长过度的连接件二；

所述舵机机构是指操纵舵面转动角度执行机构。

进一步地，所述u形卡扣连接件包含两个凸起限位块一和切入槽口，且关于u形卡扣连接件中心对称；所述凸起限位块一外形为2cmx2cm，高度4cm，且凸起限位块一与u形卡扣连接件上表面成槽口，槽口高度为2mm。所述切入槽口，是与凸起限位块一匹配，槽口外形尺寸为2cmx2cm。

进一步地，所述柱形过度卡扣连接件一包含凸起限位块二和圆环槽口，且凸起限位块二关于连接件中心对称；所述凸起限位块二外形与所述u形卡扣连接件凸起限位块一一致；所述圆环槽口与所述u形卡扣连接件切入槽口一致。

进一步地，所述u形卡扣连接件相互连接时，通过限位凸台切入槽口，旋转其中一个连接件，可以自由切换连接件支架角度，实现90度和180度的调整；所述u形卡扣连接件旋转角度通过连接件附有强磁涂层固定，所述强磁涂层为钕铁硼n35h。

进一步，所述u形卡扣连接件和柱形过度卡扣连接件一采用一体成型工艺;所述u形卡扣连接件和柱形过度卡扣连接件一采用无机非金属材料制成；所述无机非金属材料为高分子聚乙烯材料。

进一步地，所述舵机机构至少包含电动机部分、减速机构部分，反馈信号装置部分、输出机构部分和控制系统部分组成；

所述电动机部分为舵机提供原动力机构；

所述减速机构部分由减速齿轮组成；通过对电动机进行减速从而得到台理的速度；

所述反馈信号装置部分由电流传感器和位置传感器组成

所述输出机构驱动部分由鼓轮构成，所述鼓轮对舵面施加转角位移；

所述控制系统部分是处理器接收主控板的信号，驱动电机正反转，电流传感器的反馈信号调节回路电流，起到了限流保护的作用；

所述控制系统部分至少包括舵机控制器部分，电源管理电路部分，控制电路部分，信号采集电路部分，驱动电路部分；

所述舵机控制器部分采用dsp+cpld为核心控制架构的控制器；

进一步本控制系统采用反馈检测电路主要由电流检测电路，转速、位置，检测电路组成。

本实用新型有益效果，采用上述技术方案，通过设计了u形卡扣连接件快速切换的卡扣设计，解决了舵机机构390度和180度快速切换，有效地减少中间过度连接结构的数目，且实现舵机的小型化且功率强功能，可以更有效扩展舵机的更多功能。

附图说明

本实用新型的上述内容与其它目的、特性及优点将结合下面的附图进行详细说明，其中相同组件用相同符号来表示。

图1为本实用新型的u形卡扣连接件结构示意图。

图2为本实用新型的柱形过度连接件结构示意图。

图3为本实用新型控制系统框图。

图4为本实用新型电源滤波电路图。

图5为本实用新型电源转换电路图。

图6为本实用新型控制电路图。

图7为本实用新型信号采集电路图。

图8为本实用新型驱动电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1，2所示，本实用新型结构示意图，包括：u形卡扣连接件1、柱形过度卡扣连接件一2、舵机机构3；

包括：u形卡扣连接件1、柱形过度卡扣连接件一2、舵机机构3；

所述u形卡扣连接件1是包含凸起限位块一11和切入槽口12的u形卡扣连接件；

所述柱形过度卡扣连接件一2是包含凸起限位圆柱形延长过度的连接件二21；

所述舵机机构3是指操纵舵面转动角度执行机构。

进一步地，所述u形卡扣连接件1包含两个凸起限位块一11和切入槽口12，且关于u形卡扣连接件中心对称；所述凸起限位块一11外形为2cmx2cm，高度4cm，且凸起限位块一11与u形卡扣连接件上表面成槽口，槽口高度为2mm。所述切入槽口12，是与凸起限位块一11匹配，槽口外形尺寸为2cmx2cm。

进一步地，所述柱形过度卡扣连接件一2包含凸起限位块二211和圆环槽口212，且凸起限位块二211关于连接件中心对称；所述凸起限位块二211外形与所述u形卡扣连接件凸起限位块一11一致；所述圆环槽口212与所述u形卡扣连接件切入槽口12一致。

进一步地，所述u形卡扣连接件1相互连接时，通过限位凸台切入槽口12，旋转其中一个连接件，可以自由切换连接件支架角度，实现90度和180度的调整；所述u形卡扣连接件1旋转角度通过连接件附有强磁涂层固定，所述强磁涂层为钕铁硼n35h。

进一步，所述u形卡扣连接件1和柱形过度卡扣连接件一2采用一体成型工艺;所述u形卡扣连接件和柱形过度卡扣连接件一2采用无机非金属材料制成；所述无机非金属材料为高分子聚乙烯材料；

实施例2

如图3所示，本实用新型舵机机构3至少包含电动机部分、减速机构部分，反馈信号装置部分、输出机构部分和控制系统部分组成；

所述电动机部分为舵机提供原动力机构；

所述减速机构部分由减速齿轮组成．通过对电动机进行减速从而得到台理的速度；

所述反馈信号装置部分由电流传感器和位置传感器组成

所述输出机构驱动部分由由鼓轮构成，对舵面施加转角位移；

所述控制系统部分是处理器接收主控板的信号，驱动电机正反转，电流传感器的反馈信号调节回路电流，起到了限流保护的作用；

所述控制系统部分至少包括舵机控制器部分，电源管理电路部分，控制电路部分，信号采集电路部分，驱动电路部分；

所述舵机控制器采用dsp+cpld为核心控制架构的控制器，进一步地采用rs-422总线控制。

如图3所示，控制器采用dsp+cpld的硬件结构，通过rs-422总线接收主控设备发送的位置给定指令，同时反馈舵机当前工作状态。dsp根据主控设备的给定量和传感器反馈信号进行闭环控制，闭环控制律的输出通过改变一对互补pwm占空比实现。cpld主要用于实现电机换向、解算电机转速方向、保护逻辑等功能。通过换向逻辑得到三相全桥导通状态输出给智能功率驱动芯片，驱动电机绕组导通从而控制电机正常转动。cpld通过解算霍尔信号的当前状态和上一次状态得到电机实际转速方向。所设计的位置保护逻辑则保证了摇臂行程范围为0°~18°。cpld的合理应用减少了dsp的资源占用率，提高系统工作效率。

实施例3

电源管理电路主要由电源滤波电路、电源转换电路组成，主要完成主电源滤波及各类电源之间的转换。系统采用28v供电，经两级共模、差模滤波器后一路作为舵机母线电压，另一路经过dc-dc转换后给各芯片供电。

主电源采用了两级共模、差模滤波电路如图4所示，1l1、1c3、1c4、1l2、1c7、1c8组成两级共模滤波器。1l1、1l2为共模扼流圈其两个线圈绕向相反，当电源输入电流流过共模扼流圈时，所产生的磁场可以互相抵消，不会引起磁芯的饱和这里共模扼流圈的磁芯采用铁氧体制作，磁导率高，使用广泛，效果优良。因此，它使用导磁率高的磁芯，对于高频干扰具有较好的抑制作用，但对于大工作电流之情况，为避免磁饱和需要采用体积较大的扼流圈。对共模噪声来说，共模扼流圈相当于一个很大电感量的电感，它能有效地抑制共模传导噪声。滤波器电路中对地并接的电容cy(1c3、1c4;1c7、1c8)主要对共模噪声起旁路作用。1l3、1l5、1c9、1c10;1l4、1l6、1c11、1c12组成两级差模滤波器。1l3、1l5、1l4、1l6是用来进一步抑制差模噪声的差模扼流圈，这里磁材选用铁镍钼，其品质因数（q值）较高，磁芯损耗低。差模扼流圈的引入使电容cx的充电电流减少，达到了抑制差模噪声的目的。cx电容接在单相电源线的电源和地线之间，它上面除加有电源的额定电压外，还会叠加各种电磁干扰峰值电压。为保证电容失效后，不会导致工作人员遭电击，不危人身安全应cx、cy采用高安全等级的安规电容。

式中，fc为共模滤波器谐振频率，l1为共模电感值，c1为y电容容值。fd为差模滤波器谐振频率，l2为差模电感值，c2为x电容容值。y电容一般采用0.01μf/1kv，根据谐振频率公式共模电感值取10mh;两级x电容，前一级用0.47μf/1kv，第二级用0.1μf/1kv，差模电感值取值为1mh。

如图6所示，电源转换电路采用控制部分5v电源主要为dsp、cpld等控制器和模拟器件供电，为提高控制器抗扰能力，采用隔离电源将控制电与供电电源隔离，防止供电电源上的噪声干扰控制部分。5v隔离电源转换电路如图6所示，1u1为超宽电压输入(9v~36v)，隔离稳压单路输出，dc-dc模块电压器。其具有短路保护、过载保护、过温保护、欠压保护、防反接等多重故障保护功能，可靠性高非常适合作为控制器件供电电源。1c24、1c25为输入输出间隔离电容其参数一般为1nf/2kv。1c26、1c27为钽电容和瓷片电容主要用于进一步滤除干扰噪声。

实施例4

如图6所示，控制电路由dsp(tms320f28069)，cpld(lc4128v-5tn100i)及其外围电路组成。tms320f28069是一款浮点数电机控制芯片具有集成度高、运算速度快等特点，主要完成控制律算法及与主控设备通信，lc4128v-5tn100i主要完成电机换向逻辑、实现保护等功能。

模拟量采集电路主要完成对lvdt位置信号的采样。lvdt由控制板供给+12v的电源，输出+0.5v~+4.5v的电压信号，sgnd是通过分压电路后的+2.5v偏置电压。2u1为仪表运算放大器，仪表运放具有较高的共模抑制比，可以改善lvdt输出信号的品质。该仪表运放配置增益c=0.1。2u2为隔离运放，具有8倍的固定增益，主要用来对外部输入信号进行隔离，防止外部信号对控制部分产生干扰。analog1、analog2接dsp的ad采样端口，对lvdt位置信号进行采样。lvdt位置信号调理电路框图如图7所示。

驱动电路采用一款内部集成全桥电路的智能功率驱动芯片。智能功率驱动芯片应用电路如图8所示。该驱动芯片采用15v供电方式，in(uh)、in(ul)、in(vh)、in(vl)、in(wh)、in(wl)为cpld经过逻辑处理后的6路pwm波作为3相全桥输入，vsu、vbv、vsv、vbw、vsw为三相全桥上桥臂mos管的驱动电源。全桥上桥臂由限流电阻、自举二极管、自举电容组成自举电路驱动上桥臂开关管。该驱动芯片具有实时监控功能，当驱动芯片出现故障时由vfo输出故障报警信号，进入cpld进行故障处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本实用新型并不受限于上述说明，而是可允许种种修饰及变化，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。