CN108000508B - 一种运动调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动调节装置,包括连接件、第一平面运动副和第二平面运动副，所述连接件固定连接于所述第一平面运动副的活动部和所述第二平面运动副的活动部之间；所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交。本发明相对于现有的运动调节装置而言，本装置不需要使用较多的机械设备和机械连接，从而使本装置结构更加简洁，操作时更加方便，并能够实现多自由度的转向，因此本装置的实用性更强，并且更环保。

Description

一种运动调节装置

技术领域

本发明涉及运动调节的技术领域，具体的说，是指一种运动调节装置。

背景技术

运动调节装置的使用范围较广，通常可以用到机器人、机械加工等设备，现有的运动调节装置存在运动调节范围较窄、运动调节装置的操作较为复杂等技术问题，从而导致使用运动调节装置的相应设备在运动调节方向上存在较大的功能缺陷。

发明内容

本发明提供一种运动调节装置，用于解决现有技术中存在：现有的运动调节范围较窄、运动调节装置操作难度较大等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：包括连接件、第一平面运动副和第二平面运动副，所述连接件固定连接于所述第一平面运动副的活动部和所述第二平面运动副的活动部之间；所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一平面运动副包括第一滑轨和可滑动地配合于所述第一滑轨的第一滑块，所述第二平面运动副包括第二滑轨和可滑动地配合于所述第二滑轨的第二滑块，所述连接件固定连接于所述第一滑块和所述第二滑块之间。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述运动调节装置还包括基座，所述第一滑轨和所述第二滑轨的端部均铰接于所述基座；

所述第一滑轨和所述第二滑轨均为弧形轨，所述第一滑轨的转动轴心线位于所述第一滑轨所对应圆弧所在的平面，所述第二滑轨的转动轴心线位于所述第二滑轨所对应圆弧所在的平面，所述第一滑轨所对应圆弧的圆心与所述第二滑轨所对应圆弧的圆心重合设置。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一滑轨所对应圆弧的弧长与所述第一滑轨所对应圆的周长之比为1:2，所述第二滑轨所对应圆弧的弧长与所述第二滑轨所对应圆的周长之比为1:2。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一滑轨所对应最大圆弧的半径与所述第二滑轨所对应最小圆弧的半径之比为1:0.5～0.98。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述运动调节装置还包括驱动机构，所述驱动机构设于所述基座，所述驱动机构均与所述第一滑轨和所述第二滑轨传动连接，以使所述第一滑轨延所述第一滑轨的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨延所述第二滑轨的转动轴心线转动。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一滑轨的两端设有第一连接耳，所述第二滑轨的两端设置有第二连接耳，所述第一连接耳的轴心线与所述第一滑轨端部的切线重合设置，所述第二连接耳的轴心线与所述第二滑轨端部的切线重合设置；

所述运动调节装置还包括驱动机构，所述驱动机构均与所述第一连接耳和所述第二连接耳传动连接，以使所述第一滑轨延第一滑轨的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨延所述第二滑轨的转动轴心线转动。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一滑块可滑动套设于所述第一滑轨，所述第二滑块可滑动套设于所述第二滑轨。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述运动调节装置还包括基座、第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均设于所述基座，所述第一导轨平行于所述第二滑轨设置，所述第二导轨平行于所述第一滑轨设置；所述第一滑轨可滑动地配合于所述第一导轨，以使所述第一滑轨能够沿所述第二滑轨的延伸方向运动；所述第二滑轨可滑动地配合于所述第二导轨，以使所述第二滑轨能够沿所述第一滑轨的延伸方向运动。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面垂直。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

目前运动调节装置在运动调节转向上存在严重的不足，比如调节转向的范围较窄，比如只能在水平或竖直方向进行调向，不能实现多自由度的调向；尤其是用于水下机器人的运动调节装置，现有的水下机器人对航向的控制是通过增加推进系统来实现，但是增加推进系统会使机器人的结构变得更加复杂，不利于航行。此外，增加推进系统后，相应的也会增加更多的舵机，从而使水下机器人的能耗也相对较高，因此也不利于环保。

为了解决上述的技术问题，本发明通过设置第一平面运动副和第二平面运动副，并通过连接件将第一平面运动副的活动部和第二平面运动副的活动部相连，并且第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交，从而使连接件能够到达第一平面运动副所运动的平面和第二平面运动副所运动的平面；上述连接件可以与传动轴、转动轴、或者螺旋桨等设备进行连接，从而实现相应的多自由度的转向。

相对于现有的运动调节装置而言，本装置不需要使用较多的机械设备和机械连接，从而使本装置的结构更加简洁，操作时更加方便，并能够实现多自由度的转向，因而本装置的实用性更强，并且更环保。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明实施例运动调节装置的第一视角；

图2为本发明实施例运动调节装置的立体图。

其中：20-运动调节装置；21-连接件；22-第一滑轨；23-第二滑轨；24-基座；26-第一舵机；27-第二舵机；28-螺旋桨；29-第一连接耳；30-第二连接耳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“转动轴心线”、“轴心线”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致平行”并不表示绝对的平行，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“平行”，一般都存在一定的偏差。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种运动调节装置20，如图1、图2所示，包括连接件21、第一平面运动副和第二平面运动副，所述连接件21固定连接于所述第一平面运动副的活动部和所述第二平面运动副的活动部之间；所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交。

进一步，所述第一平面运动副包括第一滑轨22和可滑动地配合于所述第一滑轨22的第一滑块，所述第二平面运动副包括第二滑轨23和可滑动地配合于所述第二滑轨23的第二滑块，所述连接件21固定连接于所述第一滑块和所述第二滑块之间。

进一步，所述运动调节装置20还包括基座24，所述第一滑轨22和所述第二滑轨23的端部均铰接于所述基座24。

所述第一滑轨22和所述第二滑轨23均为弧形轨，所述第一滑轨22的转动轴心线位于所述第一滑轨22所对应圆弧所在的平面，所述第二滑轨23的转动轴心线位于所述第二滑轨23所对应圆弧所在的平面，所述第一滑轨22所对应圆弧的圆心与所述第二滑轨23所对应圆弧的圆心重合设置。

进一步，所述第一滑轨22所对应圆弧的弧长与所述第一滑轨22所对应圆的周长之比为1:2，所述第二滑轨23所对应圆弧的弧长与所述第二滑轨23所对应圆的周长之比为1:2。

进一步，所述第一滑轨22所对应最大圆弧的半径与所述第二滑轨23所对应最小圆弧的半径之比为1:0.5～0.98。

进一步，所述运动调节装置20还包括驱动机构，所述驱动机构设于所述基座24，所述驱动机构均与所述第一滑轨22和所述第二滑轨23传动连接，以使所述第一滑轨22延所述第一滑轨22的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨23延所述第二滑轨23的转动轴心线转动。

进一步，所述第一滑轨22的两端设有第一连接耳29，所述第二滑轨23的两端设置有第二连接耳30，所述第一连接耳29的轴心线与所述第一滑轨22端部的切线重合设置，所述第二连接耳30的轴心线与所述第二滑轨23端部的切线重合设置；

所述运动调节装置20还包括驱动机构，所述驱动机构均与所述第一连接耳29和所述第二连接耳30传动连接，以使所述第一滑轨22延第一滑轨22的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨23延所述第二滑轨23的转动轴心线转动。

进一步，所述第一滑块可滑动套设于所述第一滑轨22，所述第二滑块可滑动套设于所述第二滑轨23。

进一步，所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面垂直。

本申请为运动调节装置20，主要用于解决现有技术中运动调节装置20在调节转向方面范围较窄，且运动调节装置20的运动调向不易操作等技术问题，以运动调节装置20适用于水下机器人为例，水下机器人的运动调节装置20在整个水下机器人起着重要的作用，通过传动装置和运动调节装置20的协同作用，从而改变水下机器人在水下的航向行驶，进而使水下机器人能够监测和探查到更全面的视角，得到更加精准的检测信息；现有水下机器人的运动调节装置20不能实现较全的运动转向，因此使水下机器人不能监测到较全的视角。

目前的水下机器人的转向是通过多个舵机驱动推进器来实现，多个舵机通过机械连接，机械连接会增加相应的机械设备，从而也将会增加水下机器人的负担；为了使水下机器人在水下运动转向更灵活，以及使水下机器人的实用性更强，更有利于市场竞争，因而水下机器人的运动调节装置20还需要进一步地完善。

本发明的运动调节装置20主要作用是用于调节转向，运动调节装置20可以是与水下机器人的转动件连接，该具体连接方式可以根据实际情况来定。运动调节装置20具体结构是包括连接件21、第一平面运动副和第二平面运动副，其中第一平面运动副的运动平面与第二平面运动副的运动平面相交，并通过连接件21将第一平面运动副的活动部和第二平面运动副的活动部固定连接。在传动的作用下，从而使连接件21能够到达第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面。

运动调节装置20的第一平面运动副主要包括第一滑轨22和可滑动地配合于第一滑轨22的第一滑块；第二平面运动副主要包括第二滑轨23和可滑动地配合于第二滑轨23的第二滑块。具体的是第一平面运动副的活动部是第一滑块，第二平面运动副的活动部是第二滑块，连接件21固定与第一滑块和第二滑块连接，从而使连接件21能够相对于第一滑轨22和第二滑轨23滑动。

而第一滑轨22的转动轴心线位于第一滑轨22所对应的圆弧所在的平面，第二滑轨23的转动轴心线位于第二滑轨23所对应的圆弧所在的平面，进而使连接件21能够相对于第一滑轨22和第二滑轨23在滑动，从而使连接件21的运动方向转向。

为了使第一平面运动副和第二平面运动副能够运动，因此还设置了驱动组件，该驱动组件设于基座24，并与第一滑轨22和第二滑轨23传动连接。驱动组件主要包括的是舵机，可以是一个舵机，也可以是两个或者多个，在此优选是两个舵机，分别是第一舵机26和第二舵机27。

第一舵机26的输出轴的轴心线与第一滑轨22的转动轴心线相同，第二舵机27的输出轴的轴心线与第二滑轨23的转动轴心线相同；第一滑轨22沿第一滑轨22的转动轴心线转动，相当于是沿第一舵机26的输出轴的轴心线转动，第二滑轨23沿第二滑轨23的转动轴心线转动，相当于是沿第二舵机27的输出轴的轴心线转动。

本运动调节装置20中的第一滑轨22和第二滑轨23的形状可以有视实际需要而定，比如弧形轨、直轨等，该形状的不同，就决定了连接件21在第一滑轨22和第二滑轨23上运动所形成的形状。比如弧形轨，运动所形成的形状为球面；为直轨时，运动所形成的形状为四方形。第一滑轨22和第二滑轨23的形状可以根据使用情况或者市场情况等多种因素而定。

在此优选为弧形轨，如图中所示，连接件21上设有转动轴，所述转动轴上设有螺旋桨28，弧形轨形状的第一滑轨22和第二滑轨23使连接件21上的螺旋桨28能够到达更多区域，连接件21的运动曲面的范围近似为半球面，因此能够实现螺旋桨28转向更多的方向，从而实现水下机器人更多方向的转向。

运动调节装置20还包括基座24，该第一滑轨22和第二滑轨23均铰接于基座24，并且第一滑轨22所对应的圆弧的圆心与第二滑轨23所对应的圆弧的圆心重合设置，这样设置能够保证第一滑轨22和第二滑轨23的相对转动。

第一滑轨22所对应的弧长是第一滑轨22对应的整个圆的周长的一半，第二滑轨23所对应的弧长是第二滑轨23对应的整个圆的周长的一半；这样使得连接件21上的螺旋桨28转向的轨迹落在接近半球面大小的球面上，相对于现有的转向装置而言，该型运动调节装置20的转向范围更广，进而实现水下机器人更多自由度的运动。

如图中所示，第一滑轨22和第二滑轨23圆弧半径不同，为了实现更多自由度的运动，优选第一滑轨22所对应最大圆弧的半径与第二滑轨23所对应最小圆弧的半径之比在1:0.5～0.98之间。当第一滑轨22所对应最大圆弧的半径与第二滑轨23所对应最小圆弧的半径之比为1:0.5时，能够实现较大的转动输出扭矩，但转速相对较低。

当第一滑轨22所对应最大圆弧的半径与第二滑轨23所对应最小圆弧的半径之比为1:0.98时，第一滑轨22和第二滑轨23相对接近，转动较为灵活，最优选为第一滑轨22所对应最大圆弧的半径与第二滑轨23所对应最小圆弧的半径之比为1:0.8～0.9，该比例能够更为高效地利用能源，利用空间，更适应于水下机器人的传动和转向。

为了使运动调节装置20的驱动机构能够更好与第一平面运动副和第二平面运动副连接，因此在第一滑轨22的两端设置了第一连接耳29，并且第一连接耳29的轴心线与第一滑轨22端部的切线重合设置，如图中所示，第二连接耳30的轴心线与第二滑轨23端部的切线重合设置，如图中所示，第一舵机26与第一连接耳29连接，第二舵机27与第二连接耳30连接，该连接方式更有利于第一滑轨22和第二滑轨23实现相应的曲面运动。

优选第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交，夹角为0～90°，此时调节转向的范围更广，更有利于转向。

具体实施方式：运动调节装置20包括第一平面运动副和第二平面运动副，其中第一平面运动副包括第一滑轨22和第一滑块；第二平面运动副包括第二滑轨23和第二滑块。

其中第一滑轨22和第二滑轨23均为弧形轨，第二滑轨23包括2根同半径的第二圆弧滑架，2根圆弧滑架组成第二滑道；第一滑轨22包括4根第一圆弧滑架，4根中的其中两根第一圆弧滑架的圆弧半径比第二圆弧滑架的圆弧半径小，另外2根第一圆弧滑架的圆弧半径比第二圆弧滑架的圆弧半径大，如图中所示，该4根第一圆弧滑架圆弧半径之和的平均值为第二圆弧滑架的圆弧半径值。

连接件21上设置螺旋桨28，第一舵机26驱动第一滑轨22，第二舵机27驱动第二滑轨23，第一滑轨22与第二滑轨23都做曲面运动，从而带动第一转动件11上的螺旋桨28转向，从而实现螺旋桨28的更多自由度的运动。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图所示，所述运动调节装置20还包括基座24、第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均设于所述基座24，所述第一导轨平行于所述第二滑轨23设置，所述第二导轨平行于所述第一滑轨22设置；所述第一滑轨22可滑动地配合于所述第一导轨，以使所述第一滑轨22能够沿所述第二滑轨23的延伸方向运动；所述第二滑轨23可滑动地配合于所述第二导轨，以使所述第二滑轨23能够沿所述第一滑轨22的延伸方向运动。

本装置的运动调节装置20还可以有更多的形式，第一滑轨22和第二滑轨23为直轨，其中运动调节装置20还包括第一导轨和第二导轨，第一导轨与第二滑轨23平行设置，第二导轨与第一滑轨22平行设置。第一滑轨22能够滑动配合于第一导轨，并在第一导轨的延伸方向滑动，第二滑轨23能够滑动配合于第二导轨，并能够在第二导轨的延伸方向滑动。利用第一滑轨22和第二滑轨23的滑动，实现对连接件21上的螺旋桨28多自由度方向的转向。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，不在赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解为：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种运动调节装置，其特征在于：包括连接件、第一平面运动副和第二平面运动副，所述连接件固定连接于所述第一平面运动副的活动部和所述第二平面运动副的活动部之间；所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面相交；

所述第一平面运动副包括第一滑轨和可滑动地配合于所述第一滑轨的第一滑块，所述第二平面运动副包括第二滑轨和可滑动地配合于所述第二滑轨的第二滑块，所述连接件固定连接于所述第一滑块和所述第二滑块之间；

所述运动调节装置还包括基座，所述第一滑轨和所述第二滑轨的端部均铰接于所述基座；

所述第一滑轨和所述第二滑轨均为弧形轨，所述第一滑轨的转动轴心线位于所述第一滑轨所对应圆弧所在的平面，所述第二滑轨的转动轴心线位于所述第二滑轨所对应圆弧所在的平面，所述第一滑轨所对应圆弧的圆心与所述第二滑轨所对应圆弧的圆心重合设置；

所述第一滑块可滑动套设于所述第一滑轨，所述第二滑块可滑动套设于所述第二滑轨；

所述运动调节装置包括第一平面运动副和第二平面运动副，其中第一平面运动副包括所述第一滑轨和所述第一滑块；第二平面运动副包括所述第二滑轨和所述第二滑块；

所述运动调节装置还包括基座、第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均设于所述基座，所述第一导轨平行于所述第二滑轨设置，所述第二导轨平行于所述第一滑轨设置；所述第一滑轨可滑动地配合于所述第一导轨，以使所述第一滑轨能够沿所述第二滑轨的延伸方向运动；所述第二滑轨可滑动地配合于所述第二导轨，以使所述第二滑轨能够沿所述第一滑轨的延伸方向运动；

所述第一滑轨和所述第二滑轨均为弧形轨，所述第二滑轨包括2根同半径的第二圆弧滑架，2根第二圆弧滑架组成所述第一导轨；所述第一滑轨包括4根第一圆弧滑架，4根第一圆弧滑架组成所述第二导轨，4根中的其中两根第一圆弧滑架的圆弧半径比第二圆弧滑架的圆弧半径小，另外2根第一圆弧滑架的圆弧半径比第二圆弧滑架的圆弧半径大，该4根第一圆弧滑架圆弧半径之和的平均值为第二圆弧滑架的圆弧半径值；

所述第一滑轨由上下两层第一圆弧滑架构成，所述第二滑轨从上下两层的第一圆弧滑架之间滑动穿设出；

所述第一滑轨由前后两层第一圆弧滑架构成，所述连接件和所述第二滑块从前后两层的第一圆弧滑架之间穿设出；所述第二滑轨由左右2根第二圆弧滑架构成，所述连接件和第一滑块从左右2根第二圆弧滑架之间滑动穿设出。

2.根据权利要求1所述的运动调节装置，其特征在于：所述第一滑轨所对应圆弧的弧长与所述第一滑轨所对应圆的周长之比为1:2，所述第二滑轨所对应圆弧的弧长与所述第二滑轨所对应圆的周长之比为1:2。

3.根据权利要求1所述的运动调节装置，其特征在于：所述第一滑轨所对应最大圆弧的半径与所述第二滑轨所对应最小圆弧的半径之比为1:0.5~0.98。

4.根据权利要求1所述的运动调节装置，其特征在于：所述运动调节装置还包括驱动机构，所述驱动机构设于所述基座，所述驱动机构均与所述第一滑轨和所述第二滑轨传动连接，以使所述第一滑轨延所述第一滑轨的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨延所述第二滑轨的转动轴心线转动。

5.根据权利要求1所述的运动调节装置，其特征在于：所述第一滑轨的两端设有第一连接耳，所述第二滑轨的两端设置有第二连接耳，所述第一连接耳的轴心线与所述第一滑轨端部的切线重合设置，所述第二连接耳的轴心线与所述第二滑轨端部的切线重合设置；

所述运动调节装置还包括驱动机构，所述驱动机构均与所述第一连接耳和所述第二连接耳传动连接，以使所述第一滑轨延第一滑轨的转动轴心线转动，并使所述第二滑轨延所述第二滑轨的转动轴心线转动。

6.根据权利要求1~5任一项所述的运动调节装置，其特征在于：所述第一平面运动副的运动平面和第二平面运动副的运动平面垂直。