CN109992010B - 多自由度运动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多自由度运动装置，包括：摆头机构，包括摆头电机、摆头主动齿轮、摆头从动齿轮、摆头转轴，摆头电机连接摆头主动齿轮，摆头转轴连接摆头从动齿轮，摆头主动齿轮与摆头从动齿轮啮合，摆头电机通过摆头主动齿轮驱动摆头从动齿轮，摆头从动齿轮带动摆头转轴做摆头动作；点头机构，包括点头电机、点头主动齿轮、点头从动齿轮带、点头滑片，点头电机固定在点头滑片上，点头电机连接点头主动齿轮，点头滑片滑动地设于点头从动齿轮带上，且点头从动齿轮带及点头滑片均成圆弧状，点头电机驱动点头主动齿轮，点头主动齿轮与点头从动齿轮带啮合，点头滑片相对点头从动齿轮带做点头动作。本发明能够实现旋转运动和以一旋转半径做圆周运动。

Description

多自由度运动装置
技术领域
本发明涉及实现多自由度运动方式的机构，尤其涉及一种用于实现绕一竖直轴的旋转运动和绕一水平轴以一旋转半径做圆周运动的多自由度运动装置。
背景技术
现有技术中，多自由度的实现方式大都如图1所示，此机构可实现两个自由度，其中齿轮轴1与齿轮11的相互啮合可实现绕水平轴的旋转运动，即实现点头动作，而齿轮2与齿轮轴12的相互啮合可以实现机构绕一竖直轴的旋转运动即实现摆头动作，各自由一个电机来实现上述功能。但针对上述结构的点头机构，其只能绕一水平轴做旋转运动，旋转半径为0，例如可以等效为地球的自转。
针对上述现有技术存在的只能自转的问题(旋转半径为0)，本发明可实现以一定的旋转半径做圆周运动(例如可以等效成地球绕太阳的公转)。所以本发明可用于上述现有技术所不适用的一些场合和机构中，弥补了相关缺陷。
因此，亟需一种用于实现绕一竖直轴的旋转运动和绕一水平轴以一旋转半径做圆周运动的多自由度运动装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于实现绕一竖直轴的旋转运动和绕一水平轴以一旋转半径做圆周运动的多自由度运动装置。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种多自由度运动装置，包括：
摆头机构，包括摆头电机、摆头主动齿轮、摆头从动齿轮、摆头转轴，所述摆头电机连接所述摆头主动齿轮，所述摆头转轴连接所述摆头从动齿轮，所述摆头主动齿轮与所述摆头从动齿轮啮合，所述摆头电机通过所述摆头主动齿轮驱动所述摆头从动齿轮，所述摆头从动齿轮带动所述摆头转轴做摆头动作；
点头机构，包括点头电机、点头主动齿轮、点头滑片、点头从动齿轮带，所述点头电机固定在所述点头滑片上，所述点头电机连接所述点头主动齿轮，所述点头滑片滑动地设于所述点头从动齿轮带上，且所述点头从动齿轮带及所述点头滑片均成圆弧状，所述点头电机驱动所述点头主动齿轮，所述点头主动齿轮与所述点头从动齿轮带啮合，所述点头滑片相对所述点头从动齿轮带做点头动作。
所述摆头转轴转动地固定于所述点头滑片上。
还包括带法兰边轴承，所述带法兰边轴承固定于所述点头滑片上，所述摆头转轴一端套入所述带法兰边轴承内圈并可相对所述带法兰边轴承转动。
所述点头滑片开设有一圆槽，所述摆头电机固定于所述圆槽内。
还包括点头电机固定座，所述点头电机固定座固定于所述点头滑片上，所述点头电机固定于所述点头电机固定座上。
还包括两弧形滑轨，两所述弧形滑轨相对的侧端面各自开设有一弧形滑槽，所述点头滑片的两侧分别嵌入所述弧形滑槽，且所述点头滑片可在所述弧形滑槽上滑动。
所述从动齿轮带固定在所述弧形滑轨的上端面。
与现有技术相比，由于在本发明多自由度运动装置中，所述点头从动齿轮带及所述点头滑片均成圆弧状，所述点头主动齿轮与所述点头从动齿轮带啮合，所述点头电机驱动所述点头主动齿轮，所述点头主动齿轮与所述点头从动齿轮带啮合，所述点头滑片相对所述点头从动齿轮带做点头动作。通过全新的点头滑片与点头从动齿轮带实现按一定的旋转半径绕某一水平轴做一定行程的圆周运动的功能。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1所示为现有技术多自由度运动装置的一个示意图。
图2为本发明多自由度运动装置的一个实施例的示意图。
图3为如图2所示的多自由度运动装置的点头滑片和弧形滑轨的一个角度的视图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图2所示，本发明实施例提供的多自由度运动装置100，包括：
摆头机构10，包括摆头电机1、摆头主动齿轮2、摆头从动齿轮3、摆头转轴4，所述摆头电机1连接所述摆头主动齿轮2，所述摆头转轴4连接所述摆头从动齿轮3，所述摆头主动齿轮2与所述摆头从动齿轮3啮合，所述摆头电机1通过所述摆头主动齿轮2驱动所述摆头从动齿轮3，所述摆头从动齿轮3带动所述摆头转轴4做摆头动作；
点头机构20，包括点头电机5、点头主动齿轮6、点头滑片7、点头从动齿轮带8，所述点头电机5固定在所述点头滑片7上，所述点头电机5连接所述点头主动齿轮6，所述点头滑片7滑动地设于所述点头从动齿轮带8上，且所述点头从动齿轮带8及所述点头滑片7均成圆弧状，所述点头电机5驱动所述点头主动齿轮6，所述点头主动齿轮6与所述点头从动齿轮带8啮合，所述点头滑片7相对所述点头从动齿轮带8做点头动作。
需要说明的，所述点头滑片7与所述点头从动齿轮带8配合实现所述点头机构20的点头动作，而该点头动作的运动弧长是由所述从动齿轮带8的弧长决定的，而点头动作的运动半径则同样由所述从动齿轮带8的圆周半径决定的。设计者可以根据实际需求设计所述点头滑片7和所述点头从动齿轮带8的弧长和半径。
一个实施例中，如图2所示，所述摆头转轴4转动地固定于所述点头滑片7上。在本实施例中，所述摆头转轴4由于固定于所述点头滑片7上，因此所述点头滑片7在做点头动作时，所述摆头转轴4会随着所述点头滑片7一起做点头动作，而还需说明的是，由于所述摆头机构10是作为一个整体的机构，所述摆头机构10的其他部件同样随着所述点头滑片7一起做点头动作。
一个实施例中，如图2所示，还包括带法兰边轴承41，所述带法兰边轴承41固定于所述点头滑片7上，所述摆头转轴4一端套入所述带法兰边轴承41内圈并可相对所述带法兰边轴承41转动。所述带法兰边轴承41通过法兰边固定在所述点头滑片7上，通过所述法兰边进行固定，受力均匀，能够使所述带法兰边轴承41牢固地固定于所述点头滑片7上。
一个实施例中，如图2所示，所述点头滑片7开设有一圆槽71，所述摆头电机1固定于所述圆槽71内。通过所述圆槽71，由于所述摆头电机1在所述圆槽71固定之前，可以方便地对所述摆头电机1的水平高度进行调整，使得所述摆头主动齿轮2与所述摆头从动齿轮3很好地配合。
一个实施例中，如图2所示，还包括点头电机固定座51，所述点头电机固定座51固定于所述点头滑片7上，所述点头电机5固定于所述点头电机固定座51上。
一个实施例中，如图2、3所示，还包括两弧形滑轨9a、9b，两所述弧形滑轨9a、9b相对的侧端面各自开设有一弧形滑槽91a、91b，所述点头滑片7的两侧分别嵌入所述弧形滑槽91a、91b，且所述点头滑片7可在所述弧形滑槽91a、91b上滑动。
一个实施例中，如图2所示，包括有两条所述从动齿轮带8，所述从动齿轮带8分别固定在两所述弧形滑轨9a、9b的上端面。
需要说明的是，由于在实际操作过程中，所述从动齿轮带8是固定在两所述弧形滑轨9a、9b的上端面，在设备做点头动作时，两所述从动齿轮带8、两所述弧形滑轨9a、9b均是固定的，而所有固定在所述点头滑片7上的机构则均随着所述点头滑片一起做点头动作。
与现有技术相比，由于在本发明多自由度运动装置100中，所述点头从动齿轮带8及所述点头滑片7均成圆弧状，所述点头电机5驱动所述点头主动齿轮6，所述点头主动齿轮6与所述点头从动齿轮带8啮合，所述点头滑片7相对所述点头从动齿轮带8做点头动作。通过全新的所述点头滑片7与所述点头从动齿轮带8实现按一定的旋转半径绕某一水平轴做一定行程的圆周运动的功能。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种多自由度运动装置，其特征在于，包括：
摆头机构，包括摆头电机、摆头主动齿轮、摆头从动齿轮、摆头转轴，所述摆头电机连接所述摆头主动齿轮，所述摆头转轴连接所述摆头从动齿轮，所述摆头主动齿轮与所述摆头从动齿轮啮合，所述摆头电机通过所述摆头主动齿轮驱动所述摆头从动齿轮，所述摆头从动齿轮带动所述摆头转轴做摆头动作；
点头机构，包括点头电机、点头主动齿轮、点头滑片、点头从动齿轮带，所述点头电机固定在所述点头滑片上，所述点头电机连接所述点头主动齿轮，所述点头滑片滑动地设于所述点头从动齿轮带上，且所述点头从动齿轮带及所述点头滑片均成圆弧状，所述点头电机驱动所述点头主动齿轮，所述点头主动齿轮与所述点头从动齿轮带啮合，所述点头滑片相对所述点头从动齿轮带做点头动作；
还包括两弧形滑轨，两所述弧形滑轨相对的侧端面各自开设有一弧形滑槽，所述点头滑片的两侧分别嵌入所述弧形滑槽，且所述点头滑片可在所述弧形滑槽上滑动。
2.如权利要求1所述的多自由度运动装置，其特征在于，所述摆头转轴转动地固定于所述点头滑片上。
3.如权利要求2所述的多自由度运动装置，其特征在于，还包括带法兰边轴承，所述带法兰边轴承固定于所述点头滑片上，所述摆头转轴一端套入所述带法兰边轴承内圈并可相对所述带法兰边轴承转动。
4.如权利要求1所述的多自由度运动装置，其特征在于，所述点头滑片开设有一圆槽，所述摆头电机固定于所述圆槽内。
5.如权利要求1所述的多自由度运动装置，其特征在于，还包括点头电机固定座，所述点头电机固定座固定于所述点头滑片上，所述点头电机固定于所述点头电机固定座上。
6.如权利要求1所述的多自由度运动装置，其特征在于，所述从动齿轮带固定在所述弧形滑轨的上端面。
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