本發(fā)明涉及動(dòng)力裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種二自由度驅(qū)動(dòng)裝置及包含該裝置的設(shè)備。

背景技術(shù)：

舵機(jī)是一種位置(角度)伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。目前在高檔遙控玩具，如航模、潛艇模型、機(jī)器人中已得到普遍應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中采用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置很多，如云臺(tái)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、機(jī)器魚(yú)的胸鰭等。例如現(xiàn)在研究火熱的仿生機(jī)器魚(yú)，魚(yú)鰭的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置協(xié)調(diào)配合才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中的裝置，要實(shí)現(xiàn)多自由度驅(qū)動(dòng)，要么是通過(guò)多個(gè)單自由度的伺服舵機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同自由度的運(yùn)動(dòng)，要么是將多個(gè)伺服舵機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)相互配合使用，實(shí)現(xiàn)裝置多自由度運(yùn)動(dòng)。無(wú)論是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)還是聯(lián)動(dòng)，都存在一些問(wèn)題，例如系統(tǒng)體積龐大、傳力過(guò)程中力損耗嚴(yán)重、效率低的問(wèn)題。

因此，亟需一種結(jié)構(gòu)緊湊、反應(yīng)迅速的驅(qū)動(dòng)裝置，來(lái)滿足現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)多自由度驅(qū)動(dòng)裝置的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種二自由度驅(qū)動(dòng)裝置及包含該裝置的設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中二自由度驅(qū)動(dòng)裝置體積大、靈活性低的缺陷。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種二自由度驅(qū)動(dòng)裝置，包括：驅(qū)動(dòng)部；傳動(dòng)部；

擺動(dòng)部，其包括基體、彈性件和擺桿，所述擺桿通過(guò)所述彈性件與所述基體相連，并且

在組裝好且通電的情形下，所述彈性件允許所述擺桿在設(shè)定范圍內(nèi)擺動(dòng)；

其中，所述驅(qū)動(dòng)部通過(guò)傳動(dòng)部與所述擺動(dòng)部連接，該連接能夠?qū)崿F(xiàn)所述擺動(dòng)部的整體旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述基體包括電磁組件、支架，所述電磁組件包括第一電磁件和第二電磁件，所述第一電磁件為線圈或者永磁鐵，所述第二電磁件相應(yīng)地為永磁鐵或者線圈；

其中，所述第一電磁件固定在所述擺桿上，所述擺桿穿設(shè)在所述彈性件上，所述第二電磁件為兩個(gè)，且兩個(gè)所述第二電磁件設(shè)置在所述第一電磁件的兩端，所述彈性件和兩個(gè)所述第二電磁件分別設(shè)置在所述支架上。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述傳動(dòng)部為齒輪副，所述齒輪副包括相互嚙合的第一齒輪和第二齒輪，所述第二齒輪與所述基體相連接，所述驅(qū)動(dòng)部通過(guò)所述第一齒輪和所述第二齒輪的嚙合驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)部旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述擺桿包括桿部和弧部，所述桿部穿設(shè)在所述彈性件中，所述弧部包覆部分的第一電磁件，所述桿部與所述弧部固接。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述支架為帶端蓋的圓筒，所述圓筒的底部與所述第二齒輪固接，所述端蓋蓋在所述圓筒上，所述端蓋中心設(shè)有通孔，所述彈性件設(shè)置在所述通孔處，所述擺桿的弧部設(shè)在所述圓筒內(nèi)。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述桿部與所述彈性件粘接。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述驅(qū)動(dòng)部為伺服舵機(jī)。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述擺動(dòng)部為兩個(gè)，兩個(gè)所述擺動(dòng)部對(duì)稱(chēng)連接在所述傳動(dòng)部上。

本發(fā)明還提供一種設(shè)備，該設(shè)備配置有如上所述的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述設(shè)備為機(jī)器魚(yú)，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器魚(yú)的胸鰭。

(三)有益效果

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)巧妙的將電磁舵機(jī)和伺服舵機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接起來(lái)，在電磁舵機(jī)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)部實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，反應(yīng)迅速，力損耗小，效率高，使得應(yīng)用該驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了小型化，同時(shí)，該裝置造價(jià)低廉，加工方便，應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用在多種領(lǐng)域，如各類(lèi)玩具的旋翼、航模、潛艇模型等產(chǎn)品中。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；

圖3為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖；

其中，1-擺動(dòng)部；2-第二齒輪；3-第一齒輪；4-伺服舵機(jī)；101-圓筒；102-永磁鐵；103-彈性件；104-端蓋；105-擺桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

圖1為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；圖3為本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖。

實(shí)施例1

如圖1-圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種二自由度驅(qū)動(dòng)裝置，包括：

驅(qū)動(dòng)部。驅(qū)動(dòng)部采用微型電機(jī)，用于為擺動(dòng)部1輸出驅(qū)動(dòng)力，以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)部旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，驅(qū)動(dòng)部采用伺服舵機(jī)4，伺服舵機(jī)4為數(shù)字伺服舵機(jī)，每一個(gè)伺服舵機(jī)都能通過(guò)輸入的數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角控制。本實(shí)施例中的數(shù)字伺服舵機(jī)能夠輸出一個(gè)0.12sec/60°～0.16sec/60°范圍的角速度。

擺動(dòng)部1，其包括基體、彈性件103和擺桿105，擺桿通過(guò)彈性件與基體相連，并且，在組裝好且通電的情形下，彈性件103允許擺桿105在設(shè)定范圍內(nèi)擺動(dòng)。

具體地，本實(shí)施例中基體包括電磁組件、支架。電磁組件包括第一電磁件和第二電磁件，第一電磁件為線圈或者永磁鐵102，第二電磁件相應(yīng)地為永磁鐵102或者線圈。本實(shí)施例中，第一電磁件采用線圈，第二電磁件采用永磁鐵102。

其中，第一電磁件固定在擺桿105上，擺桿105穿設(shè)在彈性件103上。第二電磁件為兩個(gè)，即永磁鐵102為兩個(gè)，兩個(gè)永磁鐵102設(shè)置在線圈的兩端，線圈被夾設(shè)在兩個(gè)永磁鐵102中間，線圈采用細(xì)銅線制成，細(xì)銅線繞一個(gè)柱體纏繞成一簇后制成線圈。彈性件103和兩個(gè)永磁鐵102分別設(shè)置在支架上，支架起支撐擺桿105和永磁鐵102的作用。例如支架可以為框架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)固定永磁鐵102，頂部固定彈性件103。彈性件103具備很好的彈性恢復(fù)力，通電后，線圈受到電流磁效應(yīng)的影響，與永磁鐵102間產(chǎn)生相互作用力，通過(guò)控制電流的大小、通斷，結(jié)合彈性件103的彈性恢復(fù)力，使得擺桿105能以彈性件為擺動(dòng)中心，以擺桿長(zhǎng)度為擺動(dòng)半徑，在兩個(gè)永磁鐵102之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，若需要也可實(shí)現(xiàn)將擺桿固定在特定位置處，如此，即可實(shí)現(xiàn)擺桿的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

傳動(dòng)部，用于將驅(qū)動(dòng)部輸出的轉(zhuǎn)矩傳遞至擺動(dòng)部1。

具體地，傳動(dòng)部為齒輪副，齒輪副包括相互嚙合的第一齒輪3和第二齒輪2，第二齒輪2與上述基體相連接，本實(shí)施例中，即與支架相連接。

驅(qū)動(dòng)部通過(guò)傳動(dòng)部與擺動(dòng)部1連接，該連接能夠?qū)崿F(xiàn)擺動(dòng)部1的整體旋轉(zhuǎn)。

具體地，驅(qū)動(dòng)部與第一齒輪3固定連接，擺動(dòng)部1的支架與第二齒輪2固定連接，這樣驅(qū)動(dòng)部通過(guò)第一齒輪3和第二齒輪2的嚙合驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)部1旋轉(zhuǎn)。

擺動(dòng)部1旋轉(zhuǎn)即支架旋轉(zhuǎn)，支架與彈性件103相固定，彈性件103與擺桿105相固定，這樣在支架旋轉(zhuǎn)時(shí)即可帶動(dòng)擺桿105旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了擺桿105的旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了該裝置的二自由度運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)巧妙的將電磁舵機(jī)和伺服舵機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接起來(lái)，在電磁舵機(jī)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)部實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提供的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，反應(yīng)迅速，力損耗小，效率高，使得應(yīng)用該驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了小型化，同時(shí)，該裝置造價(jià)低廉，加工方便，應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用在多種領(lǐng)域，如各類(lèi)玩具的旋翼、航模、潛艇模型等產(chǎn)品中。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，擺桿105包括桿部和弧部，如圖1中所示。桿部穿設(shè)在彈性件103中，弧部包覆部分的線圈，即線圈的外圈與弧部的內(nèi)圈相固定，桿部與弧部固接。這樣設(shè)置使得線圈的穩(wěn)定性更高，不易脫落。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，支架可制成帶端蓋的圓筒結(jié)構(gòu)，如圖1中所示，圓筒101的底部與第二齒輪2固接，固接時(shí)可留出固定第二齒輪軸心的位置。端蓋104蓋在圓筒101上，端蓋104與圓筒101卡接或粘接。端蓋104中心設(shè)有通孔，彈性件103設(shè)置在通孔處，擺桿105的弧部設(shè)在圓筒101內(nèi)。本實(shí)施例中彈性件103為具有良好密封性能的彈性皮圈，包覆在通孔上。通過(guò)將支架設(shè)置為圓筒101結(jié)構(gòu)，并且設(shè)置端蓋104，能實(shí)現(xiàn)圓筒101內(nèi)環(huán)境的密封，進(jìn)而使該裝置能應(yīng)用在水下設(shè)備中。優(yōu)選的，桿部與彈性件103粘接。這樣既能保證擺桿不會(huì)脫離，又可實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)部的密封。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，擺動(dòng)部1為兩個(gè)，兩個(gè)擺動(dòng)部1對(duì)稱(chēng)連接在傳動(dòng)部上。如圖1中所示，兩個(gè)擺動(dòng)部1對(duì)稱(chēng)固接在第二齒輪2兩端，這樣兩個(gè)擺動(dòng)部可實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而增加該裝置的應(yīng)用領(lǐng)域，例如可應(yīng)用在機(jī)器魚(yú)的胸鰭部位。

本發(fā)明還提供一種設(shè)備，該設(shè)備配置有如上所述的二自由度驅(qū)動(dòng)裝置。例如可將該二自由度驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)用在潛艇模型、飛機(jī)模型、機(jī)器魚(yú)、機(jī)器人關(guān)節(jié)等位置處，實(shí)現(xiàn)定角度、定向偏轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，在上述方案的基礎(chǔ)上，該裝置應(yīng)用在微型機(jī)器魚(yú)中，驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器魚(yú)的胸鰭。

如圖1中所示，擺桿105的桿部伸出彈性件103的部位可連接機(jī)器魚(yú)的胸鰭。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的附圖1中并未示出線圈和另一個(gè)永磁體。因線圈會(huì)產(chǎn)生一定的阻擋，不利于理解，并不表示本實(shí)施例中無(wú)線圈。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，為了描述的簡(jiǎn)要，在本實(shí)施例的描述過(guò)程中，不再描述與實(shí)施例1相同的技術(shù)特征，僅說(shuō)明本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1中所不同的是，實(shí)施例1中的永磁鐵的位置被線圈取代，線圈的位置被永磁鐵取代，即永磁鐵固定在擺桿上，永磁鐵夾設(shè)在兩個(gè)線圈中間，線圈固定在支架上，通過(guò)給線圈通電信號(hào)，同樣能使得擺桿在兩個(gè)線圈之間擺動(dòng)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。