CN103192377A - ***装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种***装置，包括：底座，其上设置有活动关节，并通过活动关节支撑一运动平台；至少一个驱动电机，其输出端上设置有摆臂，在驱动电机转动时驱动摆臂旋转；至少一个连杆，其一端活动连接于摆臂的末端，另一端活动连接于运动平台的一侧，在摆臂的带动下推动运动平台绕活动关节进行运动。在本发明的优选实施例中可以设置两个驱动电机、两个摆臂和两个连杆，摆臂带动相应的连杆运动，从而推动运动平台绕活动关节做前后、左右或沿活动关节中轴线的组合运动。本发明具有体积小、结构简洁、成本低、精度高、便于控制、运动方式明确的特点，取得了技术的进步，达到了更好的运动效果。

Description

***装置

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，具体涉及一种***装置。

背景技术

目前，为实现各类智能机器人的颈部运动，现有的技术方案是用电机带动丝杆和滑块或使用伺服推杆或直接用直线电机等来驱动运动平台运动，从而带动机器人的颈部运动。这种处理方式存在着成本高、结构复杂、制造难度大、不易控制、精度低、要感知位置需加装编码器或其它传感器，无法做到小体积等问题，不适用于小型装置。

类似技术有一种二自由度空间并联机构(中国实用新型专利申请号：200620021872.7，公开日：2007-11-28)，它包括定平台、动平台和连接定平台和动平台的分支,所述的连接定平台和动平台分支有3个；动平台上设置有两个运动副，其中两个分支的结构相同，它们都包括滑动杆和连杆，滑动杆通过运动副与动平台相连,连杆的一端和滑动杆的一端通过运动副连接，连杆的另一端与定平台通过运动副连接；另一个分支包括两根垂直杆，一根垂直杆的一端与定平台固连并与定平台垂直，另一根垂直杆的一端与动平台固连且与动平台垂直，两根垂直杆之间通过虎克铰链连接。其同样存在着结构复杂，制造成本高及难度大的问题。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种***装置，通过驱动电机驱动摆臂，摆臂带动连杆运动，从而推动运动平台绕活动关节进行运动，具有体积小、结构简洁、成本低、精度高、便于控制、运动方式明确的特点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种***装置，包括：

底座，其上设置有活动关节，并通过活动关节支撑一运动平台；

至少一个驱动电机，其输出端上设置有摆臂，驱动电机在转动时驱动摆臂进行旋转；

至少一个连杆，其一端连接于摆臂的末端，另一端连接于运动平台的一侧，在摆臂的带动下推动运动平台绕活动关节进行运动。

根据本发明的一个实施例，驱动电机、摆臂以及连杆的数量均为两个，驱动电机分别对称布置于底座的两侧，连杆在相应的摆臂的带动下推动运动平台倾斜，使运动平台绕活动关节做倾斜运动。

根据本发明的一个实施例，驱动电机采用舵机。

根据本发明的一个实施例，倾斜运动包括运动平台绕活动关节的俯仰、摇摆或侧倾动作。

根据本发明的一个实施例，活动关节采用万向节。

根据本发明的一个实施例，连杆的两端分别装有关节轴承，用于分别活动连接摆臂的末端和运动平台。

根据本发明的一个实施例，运动平台上设置有连接块，在连接块与连杆的关节轴承之间采用连接销进行活动连接，连接销的末端设置卡簧进行卡紧。

根据本发明的一个实施例，摆臂末端与连杆的关节轴承之间采用连接销进行活动连接，连接销的末端设置卡簧进行卡紧。

根据本发明的一个实施例，活动关节与运动平台或底座之间分别采用连接轴进行连接，并通过在连接轴与运动平台或底座之间设置定位销来保证安装的相对位置关系。

根据本发明的一个实施例，还包括下连接板，其与底座连接。

本发明提供了一种***装置，通过安装在底座的驱动电机（例如舵机）驱动摆臂，摆臂带动连杆推动用活动关节（例如万向节）支撑的运动平台,在舵机的转动下，运动平台可作前后、左右及沿活动关节中轴线的组合运动，且多自由度运动节点在同一个点上，可以做成很小的体积，具有结构简洁、成本低、精度高、便于控制、运动方式明确的特点。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例***装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例***装置的分解结构示意图；

图3为本发明实施例***装置中的运动平台与万向节结构示意图；

图4为本发明实施例***装置的下部结构示意图；

图5a和图5b为本发明实施例***装置前后俯仰运动的示意图；

图6a和图6b为本发明实施例***装置左右运动的示意图；

图7a、图7b、图7c和图7d为本发明实施例***装置沿活动关节中轴线的组合运动示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1至图4所示，为解决现有技术结构复杂、制造难度大、精度低、不易控制、体积大、成本高的问题，本发明提供一种***装置，包括：底座10，其上设置有活动关节20，并通过活动关节20支撑一运动平台30；至少一个驱动电机40，其输出端上设置有摆臂50，在驱动电机40转动时驱动摆臂50旋转；至少一个连杆60，其一端活动连接于摆臂50的末端，另一端活动连接于运动平台30的一侧，在摆臂50的带动下推动运动平台30绕活动关节20进行运动。

在本发明优选的实施例中，采用两个驱动电机40，其分别设置于底座10的两侧；采用两个摆臂50，其分别设置于各个驱动电机40的输出端上，在各个驱动电机40转动时分别驱动相应的摆臂50旋转；采用两个连杆60，各连杆60的一端活动连接于相应摆臂50的末端，各连杆60的另一端活动连接于相应运动平台30的一侧，在相应的摆臂50的带动下推动运动平台30倾斜，使运动平台30进行俯仰、摇摆或侧倾动作，绕活动关节20做前后、左右或沿活动关节20中轴线的组合运动。

当然，本领域技术人员根据本说明书的描述，可以采用一个驱动电机与相应的一个摆臂和一个连杆，同样可以实现本发明的基本目的，推动运动平台绕活动关节进行运动。也可以采用多个驱动电机与相应的多个摆臂和多个连杆，同样可以推动运动平台绕活动关节进行运动。本发明以两个驱动电机40、两个摆臂50和两个连杆60为例进行说明，并不意味着本发明的保护范围仅局限于实施例中所描述的技术方案。

在本实施例中，驱动电机40优选地采用舵机，驱动电机40在底座10的两侧对称布置，活动关节20优选地采用万向节。

连杆60的两端分别装有关节轴承62、61，用于分别活动连接摆臂50的末端和运动平台30。运动平台30上设置有连接块31，连接块31与运动平台30采用螺丝连接，在连接块31与连杆60的关节轴承62之间采用连接销35进行活动连接，连接销35的一端与连接块31连接，另一端与关节轴承62配合，连接销35的末端设置卡簧36进行卡紧。摆臂50末端与连杆60的关节轴承61之间采用连接销33进行活动连接，连接销33的末端设置卡簧36进行卡紧。活动关节20与运动平台30或底座10之间分别采用连接轴32进行连接（例如采用螺丝连接），并通过在连接轴32与运动平台30或底座10之间设置定位销34来保证安装的相对位置关系。本发明实施例还包括下连接板70，其与底座10连接。

为简化结构，降低成本，便于控制，采用舵机驱动摆臂50带动两端装有关节轴承的连杆60，舵机只有旋转运动，要使运动平台30作前后、左右及绕活动关节中轴线的组合运动，必须将舵机的旋转运动转化为直线运动。在两舵机的舵盘上安装摆臂50，摆臂50与两端装有关节轴承的连杆60相连，两连杆60的另一端与运动平台30相连。关节轴承可以使连杆60与摆臂轴在一定的范围内作空间多自由度运动。两个舵机旋转带动连杆60，连杆60推动运动平台30做多自由度空间运动。采用舵机作为驱动部件，体积小、易控制、精度高、反应速度快、运动方式明确，并且舵机具有位置、速度、温度、电压等反馈信息，解决了其它类似机构为获得这些反馈信息而须额外加装很多元器件的麻烦，广泛适用于各类智能机器人的颈部运动机构。

本发明实施例的***装置为实现多自由度运动节点在同一点上，活动关节20采用万向节部件，万向节与运动平台30连接，运动平台30一边有两组孔，用于与连杆60连接。连杆60的两端分别装有关节轴承，用于分别活动连接摆臂50的末端和运动平台30。

采用本发明实施例的***装置，与现有类似技术相比，取得了技术的进步，达到了更好的运动效果，节省了制造成本，提高了运动精度，缩小了体积，其结构简洁，便于控制，运动方式明确，且多自由度运动节点在同一个点上，解决了现有技术成本高，结构复杂，制造难度大，不易控制，精度低，要感知位置需加装编码器或其它传感器，无法做到小体积的问题。

本实施例的***装置能实现的运动如图5至图7所示：

图5a和图5b为本发明实施例做前后俯仰运动的示意图，运动过程描述如下：左右两舵机以相同速率作相反方向运动，驱动摆臂50旋转，带动连杆60，连杆60推动运动平台30即可实现俯仰运动。

图6a和图6b为本发明实施例做左右运动的示意图，运动过程描述如下：左右两舵机以相同速率作相同方向运动，驱动摆臂50旋转，带动连杆60，连杆60推动运动平台30即可实现左右运动。

图7a、图7b、图7c和图7d为本发明实施例组合运动的示意图，运动过程描述如下：通过两舵机特定的角度组合，可同时实现前/后与左/右的组合动作，例如：左前（如图7a所示）、左后（如图7b所示）、右后（如图7c所示）、右前（如图7d所示）的动作。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种***装置，其特征在于，包括：

底座，其上设置有活动关节，并通过所述活动关节支撑一运动平台；

至少一个驱动电机，其输出端上设置有摆臂，所述驱动电机在转动时驱动所述摆臂进行旋转；

至少一个连杆，其一端连接于摆臂的末端，另一端连接于运动平台，在所述摆臂的带动下推动所述运动平台绕所述活动关节进行运动。

2.根据权利要求1所述的***装置，其特征在于：所述驱动电机、摆臂以及连杆的数量均为两个，所述驱动电机分别对称布置于所述底座的两侧，所述连杆在相应的摆臂的带动下推动所述运动平台倾斜，使所述运动平台绕所述活动关节进行倾斜运动。

3.根据权利要求1或2所述的***装置，其特征在于，所述驱动电机采用舵机。

4.根据权利要求2所述的***装置，其特征在于，所述倾斜运动包括所述运动平台绕所述活动关节的俯仰、摇摆或侧倾动作。

5.根据权利要求1或2所述的***装置，其特征在于，所述活动关节采用万向节。

6.根据权利要求1或2所述的***装置，其特征在于，所述连杆的两端分别装有关节轴承，用于分别活动连接所述摆臂的末端和所述运动平台。

7.根据权利要求6所述的***装置，其特征在于，所述运动平台上设置有连接块，在所述连接块与所述连杆的关节轴承之间采用连接销进行活动连接，所述连接销的末端设置卡簧进行卡紧。

8.根据权利要求6所述的***装置，其特征在于，所述摆臂末端与所述连杆的关节轴承之间采用连接销进行活动连接，所述连接销的末端设置卡簧进行卡紧。

9.根据权利要求1或2所述的***装置，其特征在于，所述活动关节与所述运动平台或所述底座之间分别采用连接轴进行连接，并通过在所述连接轴与所述运动平台或所述底座之间设置定位销来保证安装的相对位置关系。

10.根据权利要求1或2所述的***装置，其特征在于，还包括下连接板，其与所述底座连接。

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