本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及到一種擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

擺動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)于機(jī)器人手臂非常關(guān)鍵，現(xiàn)有技術(shù)中多采用舵機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是舵機(jī)費(fèi)用昂貴，體積較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高集成度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中多采用舵機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，費(fèi)用昂貴，體積較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高集成度。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括：

輸出輪，輸出輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能移動(dòng)，且具有一固定軸；

輸入輪，輸入輪所在的平面與輸出輪所在的平面相交，輸入輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)；

第一換向輪，第一換向輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)；

第一傳動(dòng)繩，其一端與輸入輪固定連接或鉸接，另一端與輸出輪固定連接或鉸接，并通過(guò)第一換向輪換向，第一傳動(dòng)繩至少貼合輸出輪的部分圓周；位于第一換向輪與輸出輪之間的第一傳動(dòng)繩與第一換向輪和輸出輪均相切；位于第一換向輪與輸入輪之間的第一傳動(dòng)繩與第一換向輪和輸入輪均相切；

第二換向輪，第二換向輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)；

第二傳動(dòng)繩，其一端與輸入輪固定連接或鉸接，另一端與輸出輪固定連接或鉸接，并通過(guò)第二換向輪換向，第二傳動(dòng)繩至少貼合輸入輪的部分圓周；位于第二換向輪與輸出輪之間的第二傳動(dòng)繩與第二換向輪和輸出輪均相切；位于第二換向輪與輸入輪之間的第二傳動(dòng)繩與第二換向輪和輸入輪均相切；

輸入輪、第一換向輪、第二換向輪的相對(duì)位置不變。

進(jìn)一步，第一換向輪的輪直徑和第二換向的輪直徑相等。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪的直徑小于輸入輪和輸出輪的直徑。

進(jìn)一步，輸入輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和輸出輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于同一平面內(nèi)。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪呈鏡面對(duì)稱。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪平行。

進(jìn)一步，輸入輪和輸出輪的直徑相等；或者，輸入輪和輸出輪的直徑不相等。

進(jìn)一步，輸入輪、輸出輪、第一換向輪和/或第二換向輪的圓周上設(shè)置有凹槽，第一傳動(dòng)繩和第二傳動(dòng)繩可容置于所述凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步，第一傳動(dòng)繩與輸入輪固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩與輸入輪固定連接或鉸接的位置相同。

進(jìn)一步，第一傳動(dòng)繩與輸出輪固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩與輸出輪固定連接或鉸接的位置相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本擺動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、成本低，適用于類人機(jī)器人關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)的擺動(dòng)功能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

參考圖1，本實(shí)施例提供了一種擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30、第一傳動(dòng)繩40、第二換向輪50和第二傳動(dòng)繩60。

所述輸出輪20不能轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能移動(dòng)。所述輸出輪20由固定軸21固定不動(dòng)。

所述輸入輪10外接動(dòng)力裝置，以驅(qū)動(dòng)所述輸入輪10轉(zhuǎn)動(dòng)。所述輸入輪10還可以移動(dòng)，即所述輸入輪10的圓心位置可以發(fā)生變動(dòng)。

輸入輪10所在的平面與輸出輪20所在的平面相交。

所述第一換向輪30可以轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第一換向輪30還可以移動(dòng)，即所述第一換向輪30的圓心位置可以發(fā)生變動(dòng)。

所述第二換向輪50可以轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第二換向輪50還可以移動(dòng)，即所述第二換向輪50的圓心位置可以發(fā)生變動(dòng)。

參考圖1中的實(shí)線部分，第一傳動(dòng)繩40的一端與輸入輪10固定連接或鉸接于點(diǎn)A”，另一端與輸出輪20固定連接或鉸接于B點(diǎn)，并通過(guò)第一換向輪30換向，第一傳動(dòng)繩40至少貼合輸出輪20的部分圓周；位于第一換向輪30與輸出輪20之間的第一傳動(dòng)繩41與第一換向輪30和輸出輪20均相切；位于第一換向輪30與輸入輪10之間的第一傳動(dòng)繩42與第一換向輪30和輸入輪10均相切。

在具體實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)繩40的一端上設(shè)置有卡塊，所述輸入輪10上設(shè)置有卡槽，所述卡塊卡入所述卡槽以進(jìn)行連接。所述第一傳動(dòng)繩40的另一端上也設(shè)置有卡塊，所述輸出輪20上設(shè)置有卡槽，所述卡塊卡入所述卡槽以進(jìn)行連接。

在本實(shí)施例中，點(diǎn)A”位于輸入輪10的圓周上，點(diǎn)B位于輸出輪20的圓周上。

第一傳動(dòng)繩40貼合輸出輪20的部分圓周，在圖1中即為劣弧段BC。

在其他實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)繩40也可以貼合輸出輪20的整個(gè)圓周，甚至第一傳動(dòng)繩40可在輸出輪20上繞上數(shù)圈。

更為具體的，輸入輪10、輸出輪20和第一換向輪30的圓周上設(shè)置有凹槽，第一傳動(dòng)繩40容置于所述凹槽內(nèi)。這樣便于第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10、輸出輪20和第一換向輪30的貼合。

位于第一換向輪30與輸出輪20之間的第一傳動(dòng)繩41與第一換向輪30相切于點(diǎn)H，與輸出輪20相切于點(diǎn)C。

位于第一換向輪30與輸入輪10之間的第一傳動(dòng)繩42與第一換向輪30相切于點(diǎn)I，與輸入輪10均相切于點(diǎn)A”。

第一傳動(dòng)繩40為A”IHCB。

這里，第一換向輪30、位于第一換向輪30與輸出輪20之間的第一傳動(dòng)繩41以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的第一傳動(dòng)繩42位于同一平面內(nèi)。

第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10固定連接或鉸接于點(diǎn)A”，所述點(diǎn)A”為第一傳動(dòng)繩42與輸入輪10的切點(diǎn)，或者點(diǎn)A”位于朝方向g的方向遠(yuǎn)離該切點(diǎn)的位置上。若點(diǎn)A”位于該切點(diǎn)的另一側(cè)，那么當(dāng)輸入輪10朝方向g的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一傳動(dòng)繩40將會(huì)脫離第一換向輪30，并無(wú)法貼合到輸入輪10上，無(wú)法進(jìn)行擺動(dòng)，這違背了擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能，不是本發(fā)明的描述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。同樣的，點(diǎn)A”可以設(shè)置在位于朝方向g的方向遠(yuǎn)離該切點(diǎn)的其他位置上，甚至第一傳動(dòng)繩40可在輸入輪10上繞上數(shù)圈。

第二傳動(dòng)繩60的一端與輸入輪10固定連接或鉸接于點(diǎn)A”，另一端與輸出輪20固定連接或鉸接于點(diǎn)B，并通過(guò)第二換向輪50換向，第二傳動(dòng)繩60至少貼合輸入輪10的部分圓周；位于第二換向輪50與輸出輪20之間的第二傳動(dòng)繩61與第二換向輪50和輸出輪20均相切；位于第二換向輪50與輸入輪10之間的第二傳動(dòng)繩62與第二換向輪50和輸入輪10均相切。

所述第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60分別位于輸入輪10和輸出輪20的兩側(cè)。若所述第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60位于輸入輪10和輸出輪20的同一側(cè)，那么無(wú)法實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)功能，這種設(shè)計(jì)不是本發(fā)明所描述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在具體實(shí)施例中，所述第二傳動(dòng)繩60的一端上設(shè)置有卡塊，所述輸入輪10上設(shè)置有卡槽，所述卡塊卡入所述卡槽以進(jìn)行連接。所述第二傳動(dòng)繩60的另一端上也設(shè)置有卡塊，所述輸出輪20上設(shè)置有卡槽，所述卡塊卡入所述卡槽以進(jìn)行連接。

在本實(shí)施例中，第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10固定連接或鉸接的位置相同。第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩60與輸出輪20固定連接或鉸接的位置相同。

第二傳動(dòng)繩60貼合輸入輪10的部分圓周，在圖1中即為劣弧段A”D。

在其他實(shí)施例中，所述第二傳動(dòng)繩60也可以貼合輸入輪10的整個(gè)圓周，甚至第二傳動(dòng)繩60可在輸入輪10上繞上數(shù)圈。

更為具體的，輸入輪10、輸出輪20和第二換向輪50的圓周上設(shè)置有凹槽，第二傳動(dòng)繩60容置于所述凹槽內(nèi)。這樣便于第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10、輸出輪20和第二換向輪50的貼合。

位于第二換向輪50與輸出輪20之間的第二傳動(dòng)繩61與第二換向輪50相切于點(diǎn)J，與輸出輪20相切于點(diǎn)B。

位于第二換向輪50與輸入輪10之間的第二傳動(dòng)繩62與第二換向輪50相切于點(diǎn)K，與輸入輪10均相切于點(diǎn)D。

第二傳動(dòng)繩60為BJKDA”。

這里，第二換向輪50、位于第二換向輪50與輸出輪20之間的第二傳動(dòng)繩61以及位于第二換向輪50與輸入輪10之間的第二傳動(dòng)繩62位于同一平面內(nèi)。

輸出輪20、位于第二換向輪50與輸出輪20之間的第二傳動(dòng)繩61以及位于第一換向輪30與輸出輪20之間的第一傳動(dòng)繩41位于同一平面內(nèi)。

輸入輪10、位于第二換向輪50與輸入輪10之間的第二傳動(dòng)繩62以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的第一傳動(dòng)繩42位于同一平面內(nèi)。

在其他實(shí)施例中，第二傳動(dòng)繩60可在輸出輪20上繞上數(shù)圈。

在其他實(shí)施例中，第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10固定連接或鉸接的位置可以不相同。第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20固定連接或鉸接的位置與第二傳動(dòng)繩60與輸出輪20固定連接或鉸接的位置也可以不相同。

在這里，需要注意，當(dāng)?shù)谝粋鲃?dòng)繩40與輸出輪20的貼合位置和第二傳動(dòng)繩60與輸出輪20的貼合位置有重疊時(shí)，最好在輸出輪20上設(shè)置兩個(gè)凹槽分別供第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60使用，防止第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60相互纏繞或者摩擦而阻礙擺動(dòng)。

同樣的，當(dāng)?shù)谝粋鲃?dòng)繩40與輸入輪10的貼合位置和第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10的貼合位置有重疊時(shí)，最好在輸入輪10上設(shè)置兩個(gè)凹槽分別供第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60使用，防止第一傳動(dòng)繩40和第二傳動(dòng)繩60相互纏繞或者摩擦而阻礙擺動(dòng)。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑相等。更為具體的，第一換向輪30和第二換向輪50的直徑小于輸入輪10和輸出輪20的直徑。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑也可以不相等，甚至第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑可以大于輸入輪10和輸出輪20的直徑。

在其他實(shí)施例中，第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑也可以不相等。

輸入輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和輸出輪20的固定軸21位于同一平面內(nèi)。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30和第二換向輪50呈鏡面對(duì)稱。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30和第二換向輪50平行。

輸入輪10、第一換向輪30、第二換向輪50的相對(duì)位置不變。

擺動(dòng)機(jī)構(gòu)具體的工作原理如下：

輸入輪10沿方向g轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10的連接點(diǎn)，即點(diǎn)A”沿方向g轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第一傳動(dòng)繩40不可拉伸，且輸出輪20不轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能移動(dòng)，導(dǎo)致輸入輪10繞方向n轉(zhuǎn)動(dòng)，并由位置2擺動(dòng)到位置1。參考圖1中的位置1，位置1中的點(diǎn)A’相當(dāng)于位置2中的點(diǎn)A”，在位置1中，第一傳動(dòng)繩42與輸入輪10的切點(diǎn)變?yōu)辄c(diǎn)A。

進(jìn)一步，由于輸入輪10、第一換向輪30的相對(duì)位置不變，第一換向輪30在摩擦力的作用下朝方向f轉(zhuǎn)動(dòng)，并由位置2擺動(dòng)到位置1。第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20相切的位置由點(diǎn)C變?yōu)辄c(diǎn)C’，第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20貼合的長(zhǎng)度減少，減少量為劣弧CC’；第一傳動(dòng)繩40與輸入輪10貼合的長(zhǎng)度增加，增加量為劣弧AA’，由于第一傳動(dòng)繩40不可拉伸，因此劣弧CC’與劣弧AA’的長(zhǎng)度相等。

同樣的原理，第二換向輪50在摩擦力的作用下朝方向e轉(zhuǎn)動(dòng)，并由位置2擺動(dòng)到位置1。第二傳動(dòng)繩60與輸出輪20相切的位置由點(diǎn)B變?yōu)辄c(diǎn)B’，貼合長(zhǎng)度增加；第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10的貼合長(zhǎng)度減少，且兩者的變化量相等。

當(dāng)輸入輪10朝方向g相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原理與上述相同，不再累述。

應(yīng)當(dāng)注意，輸入輪10、第一換向輪30、第二換向輪50在擺動(dòng)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避免第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20相切的位置變?yōu)辄c(diǎn)B，同樣的，應(yīng)當(dāng)避免第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10相切的位置變?yōu)辄c(diǎn)A’。

本擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)角速度為輸入輪10的角速度乘以輸出輪20的直徑和輸入輪10的直徑比值；擺動(dòng)角度范圍為第二傳動(dòng)繩60與輸入輪10的貼合長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的角度、第一傳動(dòng)繩40與輸出輪20的貼合長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的角度中的較小值。

本擺動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、成本低，適用于類人機(jī)器人關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)擺動(dòng)的功能。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。