驱动机构、飞行器及机器人的制作方法

本实用新型涉及舵机技术领域，具体而言，涉及一种驱动机构、飞行器及机器人。

背景技术：

在飞行器技术领域，尾翼是重要的飞艇气动力部件。尾翼具有安定面和舵面，通过设置在安定面上的舵机控制舵面的偏转角度，以实现飞行器的俯仰、偏航、滚转等飞行动作。通常地，低速小型自控飞艇一般选用低成本、响应速度快、转矩大的数字舵机驱动舵面相对于安定面进行偏转，舵机需克服气动力对安定面与舵面之间的支撑座上产生的力矩。

然而，过快的响应速度使得舵面的偏转速度较大，导致舵机停止偏转时舵面存在较大的惯性，对舵机存在较大的冲击，容易损坏舵机，影响舵机的使用寿命。在现有技术中，为了解决上述问题，采用带有涡轮蜗杆减速箱的舵机，然而存在成本高、重量大、且响应速度慢的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种驱动机构、飞行器及机器人，以解决现有技术中由于舵面的惯性运动对舵机产生较大冲击的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种驱动机构，包括：舵机，设置在安定面上；传动结构，舵机通过传动结构驱动舵板进行枢转，传动结构包括与舵机枢转连接的第一摇臂及与舵板固定连接的第二摇臂；阻尼结构，阻尼结构的两端分别与第一摇臂及第二摇臂枢转连接。

进一步地，驱动机构还包括：至少两个支撑座，沿安定面与舵板的交界线L间隔设置，且传动结构的两侧均设置有至少一个支撑座，支撑座与安定面固定连接且与舵板可枢转连接，或支撑座与安定面可枢转连接且与舵板固定连接。

进一步地，阻尼结构的延伸方向与交界线L垂直设置。

进一步地，阻尼结构为双向阻尼结构。

进一步地，阻尼结构为阻尼器，且阻尼器的行程小于或等于10mm。

进一步地，第一摇臂与第二摇臂的臂长相等。

进一步地，第一摇臂远离安定面的一端与第二摇臂远离舵板的一端之间具有距离S1，第一摇臂在舵机上的枢转中心与第二摇臂和舵板的固定中心点之间具有距离S2，且满足S1＝S2。

进一步地，枢转中心位于舵机的中心面P内。

进一步地，固定中心点位于舵板的中心面Q内。

进一步地，驱动机构还包括：第一连接杆，第一连接杆的两端分别与第一摇臂及阻尼结构的第一端连接；第二连接杆，第二连接杆的两端分别与第二摇臂及阻尼结构的第二端连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种飞行器，包括上述的驱动机构。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，包括上述的驱动机构。

应用本实用新型的技术方案，驱动机构包括舵机、传动结构及阻尼结构。其中，舵机设置在安定面上。舵机通过传动结构驱动舵板进行枢转，传动结构包括与舵机枢转连接的第一摇臂及与舵板固定连接的第二摇臂。阻尼结构的两端分别与第一摇臂及第二摇臂枢转连接。这样，舵机驱动第一摇臂进行转动，则与第一摇臂枢转连接的阻尼结构相对于第一摇臂进行枢转，之后，阻尼结构带动第二摇臂枢转，使得与第二摇臂固定连接的舵板进行相对于安定面的枢转运动，进而使得舵板相对于安定面进行偏转，实现驱动机构的转向运动。

当舵机不再驱动第一摇臂转动时，舵板由于惯性会继续运动并对舵机产生冲击力，阻尼结构能够降低第二摇臂传递至第一摇臂的振动能力，进而降低第一摇臂传递至舵机的振动能力，减小舵机受到的冲击力，提升驱动机构的工作性能，延长舵机及传动结构的使用寿命。同时，阻尼结构有助于减少驱动结构的共振振幅，从而避免舵机、安定面及舵板因振动应力达到极限而导致破损。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的驱动机构的实施例的侧视图；

图2示出了图1中的驱动机构的局部立体结构示意图；以及

图3示出了图2中的驱动机构的局部剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、舵机；20、安定面；30、传动结构；31、第一摇臂；32、第二摇臂；40、舵板；50、阻尼结构；60、支撑座；71、第一连接杆；72、第二连接杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决解决现有技术中由于舵面的惯性运动对舵机产生较大冲击的问题，本申请提供了一种驱动机构、飞行器及机器人。在本实施例中，驱动机构主要应用于飞行器。

如图1至图3所示，驱动机构包括舵机10、传动结构30及阻尼结构50。其中，舵机10设置在安定面20上。舵机10通过传动结构30驱动舵板40进行枢转，传动结构30包括与舵机10枢转连接的第一摇臂31及与舵板40固定连接的第二摇臂32。阻尼结构50的两端分别与第一摇臂31及第二摇臂32枢转连接。

应用本实施例的技术方案，舵机10驱动第一摇臂31进行转动，则与第一摇臂31枢转连接的阻尼结构50相对于第一摇臂31进行枢转，之后，阻尼结构50带动第二摇臂32枢转，使得与第二摇臂32固定连接的舵板40进行相对于安定面20的枢转运动，进而使得舵板40相对于安定面20进行偏转，实现驱动机构的转向运动。

当舵机10不再驱动第一摇臂31转动时，舵板40由于惯性会继续运动并对舵机10产生冲击力，阻尼结构50能够降低第二摇臂32传递至第一摇臂31的振动能力，进而降低第一摇臂31传递至舵机10的振动能力，减小舵机10受到的冲击力，提升驱动机构的工作性能，延长舵机10及传动结构30的使用寿命。同时，阻尼结构50有助于减少驱动结构的共振振幅，从而避免舵机10、安定面20及舵板40因振动应力达到极限而导致破损。

可选地，第一摇臂31与第二摇臂32由铝合金材料制成。这样，上述设置能够实现驱动机构的轻量化设计，且强度较高、便于维修。

需要说明的是，第一摇臂31与第二摇臂32的材质不限于此。可选地，第一摇臂31与第二摇臂32由其他合金材料制成，如钛合金。

可选地，驱动机构还包括支撑座60。其中，支撑座60至少为两个，且沿安定面20与舵板40的交界线L间隔设置，且传动结构30的两侧均设置有至少一个支撑座60，支撑座60与安定面20固定连接且与舵板40可枢转连接。如图2所示，支撑座60为两个，且两个支撑座60沿安定面20与舵板40的交界线L间隔设置，传动结构30的两侧均设置有一个支撑座60。这样，上述设置使得舵板40能够相对于安定面20进行枢转运动，保证驱动机构的正常运行，且使得舵板40的转动更加稳定，提高驱动机构的驱动稳定性。

具体地，舵板40与安定面20之间通过传动结构30及两个支撑座60连接。其中，舵机10通过传动结构30对舵板40进行驱动，以使舵板40相对于安定面20进行转动，以实现偏转。两个支撑座60均与安定面20及舵板40连接，以使安定面20与舵板40的相对转动更加稳定，使得飞行器的俯仰、偏航、滚转等飞行动作更加平稳。

在附图中未示出的其他实施方式中，驱动机构还包括支撑座。其中，支撑座至少为两个，且沿安定面与舵板的交界线间隔设置，且传动结构的两侧均设置有至少一个支撑座，支撑座与安定面可枢转连接且与舵板固定连接。这样，上述设置使得舵板能够相对于安定面进行枢转运动，保证驱动机构的正常运行，且使得舵板的转动更加稳定，提高驱动机构的驱动稳定性。

如图2和图3所示，阻尼结构50的延伸方向与交界线L垂直设置。具体地，传动结构30、阻尼结构50及第一摇臂31在舵机10上的枢转中心与第二摇臂32和舵板40的固定中心点的连线M构成平行四边形连杆机构。初始状态时，阻尼结构50的延伸方向与交界线L垂直，在舵机10驱动第一摇臂31进行转动的过程中，第一摇臂31带动阻尼结构50进行转动，且阻尼结构50所在的平面始终与交界线L垂直。之后，阻尼结构50带动第二摇臂32进行转动，以实现与第二摇臂32固定连接的舵板40的转动，且舵板40绕交界线L转动。当舵机10停机后，阻尼结构50能够降低与交界线L垂直的平面内的振动，且舵板40相对于安定面20在该平面内进行枢转，进而降低舵机10停机后舵板40传递至安定面20及舵机10上的振动，延长舵机10的使用寿命，提升驱动结构的工作性能。

在本实施例中，阻尼结构50为双向阻尼结构，且舵机10能够驱动第一摇臂31朝向舵板40转动或者远离舵板40转动。如图1所示，此时的平行四边形连杆机构呈矩形，当舵机10驱动第一摇臂31朝向舵板40转动(第一摇臂31逆时针转动)时，平行四边形连杆机构成为平行四边形结构，则舵板40相对于安定面20进行逆时针转动，实现舵板40偏转；当舵机10驱动第一摇臂31远离舵板40转动(第一摇臂31顺时针转动)时，平行四边形连杆机构成为另一平行四边形结构，则舵板40相对于安定面20进行顺时针转动，实现舵板40偏转。这样，双向阻尼使得无论第一摇臂31相对于舵机10进行顺时针转动还是逆时针转动，都可以实现舵板40相对于安定面20的偏转，以保证驱动机构的正常运行。

具体地，当舵机10停止运行时，设置在第一摇臂31与第二摇臂32之间的阻尼结构50能够实现对舵板40的顺时针转动和逆时针转动两个方向上造成的过大冲击进行吸能缓冲，降低舵板40传递至舵机10的振动能力，减小舵机受到的冲击力，提升驱动机构的工作性能，延长舵机及传动结构的使用寿命。

如图1所示，阻尼结构50为阻尼器，且阻尼器的行程小于或等于10mm。这样，阻尼器的行程较短，则在舵板40的惯性力的作用下，阻尼结构50不会产生较大的伸缩，可以忽略不计，进而维持平行四边形连杆机构的各边长的长度不变，保证平行四边形连杆机构能够正常运行，以实现舵机10驱动舵板40进行偏转。

如图3所示，第一摇臂31与第二摇臂32的臂长相等。第一摇臂31远离安定面20的一端与第二摇臂32远离舵板40的一端之间具有距离S1，第一摇臂31在舵机10上的枢转中心与第二摇臂32和舵板40的固定中心点之间具有距离S2，且满足S1＝S2。这样，上述设置能够满足平行四边形连杆机构的结构要求，通过平行四边形连杆机构的传动作用使得舵机10对舵板40的操作更加平稳，实现舵板40的大角度偏转。

可选地，阻尼器的重量轻且强度高。这样，阻尼器仅实现对过大冲击的吸能缓冲，而不会破坏舵机10、平行四边形连杆机构及舵板40之间的良好随动性。增加阻尼器后，使得舵板40的偏转更加柔和，不容易损坏舵机10及平行四边形连杆机构。

如图3所示，枢转中心位于舵机10的中心面P内。具体地，第一摇臂31在舵机10上的枢转中心距离舵机10的上、下两个端面之间的距离相同，则使得第一摇臂31相对于舵机10的枢转更加平稳，防止设置舵机10及第一摇臂31的安定面发生晃动。

如图3所示，固定中心点位于舵板40的中心面Q内。具体地，第二摇臂32与舵板40的固定中心点距离舵板40的两个板面之间的距离相同，进而使得舵板40的转动更加平稳，也使得舵机10对舵板40的驱动控制更加精确。

如图1和图3所示，驱动机构还包括第一连接杆71及第二连接杆72。其中，第一连接杆71的两端分别与第一摇臂31及阻尼结构50的第一端连接。第二连接杆72的两端分别与第二摇臂32及阻尼结构50的第二端连接。针对不同的驱动负载，如舵板40的尺寸、重量不同，则需要的阻尼结构50的尺寸、行程等参数不同。当阻尼结构50的长度小于第一摇臂31远离安定面20的一端与第二摇臂32远离舵板40的一端之间的距离S1时，在阻尼结构50的两端连接第一连接杆71及第二连接杆72，以使三者连接在一起的初始总长等于距离S1。

具体地，第一连接杆71的第一端与第一摇臂31铰接，第一连接杆71的第二端与阻尼结构50的第一端固定连接，阻尼结构50的第二端与第二连接杆72的第一端固定连接，第二连接杆72的第二端与第二摇臂32铰接，则传动结构30、阻尼结构50、第一连接杆71、第二连接杆72及第一摇臂31在舵机10上的枢转中心与第二摇臂32和舵板40的固定中心点的连线M构成平行四边形连杆机构。当舵机10停止运行时，舵板40由于惯性会继续运动，阻尼结构50能够降低第二摇臂32通过第二连接杆72传递至第一连接杆71的振动能力，进而降低第一连接杆71传递至第一摇臂31的振动能力，最终降低第一摇臂31传递至舵机10的振动能力，减小舵机10受到的冲击力，进而提升驱动机构的工作性能，延长舵机10及传动结构30的使用寿命。同时，阻尼结构50也使得舵板40的偏转更加柔和，减小舵板40对传动结构30的冲击力。

在附图中未示出的其他实施方式中，驱动机构还包括第一连接杆。即只在阻尼结构的一端连接第一连接杆，以满足长度需求，使得阻尼结构与第一连接杆的初始总长等于距离S1。

本申请还提供了一种飞行器(未示出)，包括上述的驱动机构。具体地，本实施例中的驱动机构应用于飞艇尾翼，以使飞艇的俯仰、偏航及倾斜动作更加平稳。这样，通过阻尼结构50的吸能减震作用减小尾翼的舵面对舵机10的冲击力，也使得舵面的偏转更加柔和，提高舵机、尾翼的使用寿命。

本申请还提供了一种机器人(未示出)，包括上述的驱动机构。具体地，舵机10能够实现机器人各类关节的转动，本实施例中的驱动机构使得关节的转动更加平稳、柔和。通过阻尼结构50的吸能减震作用减小转向部(进行转向的关节)对舵机10的冲击力，提高机器人的使用寿命。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

舵机驱动第一摇臂进行转动，则与第一摇臂枢转连接的阻尼结构相对于第一摇臂进行枢转，之后，阻尼结构带动第二摇臂枢转，使得与第二摇臂固定连接的舵板进行相对于安定面的枢转运动，进而使得舵板相对于安定面进行偏转，实现驱动机构的转向运动。

当舵机不再驱动第一摇臂转动时，舵板由于惯性会继续运动并对舵机产生冲击力，阻尼结构能够降低第二摇臂传递至第一摇臂的振动能力，进而降低第一摇臂传递至舵机的振动能力，减小舵机受到的冲击力，提升驱动机构的工作性能，延长舵机及传动结构的使用寿命。同时，阻尼结构有助于减少驱动结构的共振振幅，从而避免舵机、安定面及舵板因振动应力达到极限而导致破损。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。