摆动结构及仿生植物的制作方法

本发明涉及机械传动结构技术领域，具体而言，涉及一种摆动结构及仿生植物。

背景技术：

在大型游乐场所，能够智能运动的动植物逐渐增多，为增强跳舞树的运动仿真效果，需要跳舞树枝干具有灵活摆动的功能。现有技术中的可以互动的植物，一般都会有枝条摆动的动作。而目前有摆动功能的植物，一般采用的摆动结构为连杆结构，但是连杆结构普遍存在摩擦力大，驱动动力过大，驱动过慢等问题，不能够完美实现植物枝条自由摆动的功能。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种摆动结构及仿生植物，以解决现有技术中的仿生植物的摆动结构驱动负载大，动作僵硬的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种摆动结构，包括：多个依次串联设置的摆动节，相邻的两个摆动节可转动地连接在一起；弹性结构，连接在相邻的两个摆动节之间，弹性结构的弹性力使摆动节朝向第一方向摆动；张紧结构，连接在相邻的两个摆动节之间，张紧结构具有松弛状态和张紧状态，张紧结构由松弛状态变化至张紧状态时，张紧结构驱动摆动节朝向第二方向摆动；驱动结构，驱动结构驱动张紧结构由松弛状态变化至张紧状态。

进一步地，张紧结构包括张紧绳。

进一步地，多个摆动节包括位于两端的第一摆动节、第二摆动节以及位于第一摆动节和第二摆动节之间的中间摆动节，第一摆动节为摆动端，中间摆动节上设置有连接孔，张紧绳的第一端设置在第一摆动节上，张紧绳穿过连接孔后与驱动结构配合，驱动结构拉拽张紧绳并使张紧绳处于张紧状态，或者驱动结构放松张紧绳并使张紧绳处于松弛状态。

进一步地，张紧结构还包括转轮，张紧绳的第二端连接在转轮上，驱动结构驱动转轮转动。

进一步地，驱动结构为驱动电机。

进一步地，第二摆动节为固定端，驱动结构设置在第二摆动节上。

进一步地，摆动节上设置有导向轮，导向轮支撑张紧绳。

进一步地，弹性结构为弹簧。

进一步地，多个摆动节包括位于两端的第一摆动节、第二摆动节以及位于第一摆动节和第二摆动节之间的中间摆动节，第一摆动节为摆动端，其中，在沿第二摆动节至第一摆动节的方向上，多个弹簧的弹力系数逐渐减小。

进一步地，相邻的两个摆动节之间通过连接结构可转动地连接在一起，连接结构包括：第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端和第二连杆的第一端分别连接在相邻的两个摆动节上；连接轴，第一连杆的第二端和第二连杆的第二端通过连接轴可转动地连接在一起。

进一步地，摆动结构还包括设置在相邻的两个摆动节之间的限位结构，限位结构限制摆动节朝向第一方向或者第二方向摆动到极限位置。

进一步地，限位结构包括设置在第一连杆的第二端的第一限位块以及设置在第二连杆的第二端的第二限位块，第一连杆相对于第二连杆转动预设角度时，第一限位块和第二限位块相抵接。

进一步地，摆动节包括板体，弹性结构和张紧结构分别连接在板体的相对的两侧。

进一步地，连接结构设置在板体的中部。

根据本发明的另一方面，提供了一种仿生植物，包括枝干以及设置在枝干内的摆动结构，摆动结构为上述的摆动结构。

应用本发明的技术方案，当驱动结构不驱动张紧结构时，摆动节被弹性结构驱动朝向第一方向摆动。当驱动结构驱动张紧结构时，张紧结构处于张紧状态并驱动摆动节朝向第二方向摆动。上述结构使得驱动结构仅驱动摆动节朝一个方向摆动，进而减小驱动结构的负载，同时，弹性结构使得摆动节摆动的更加自然，并减小驱动结构的驱动力。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的仿生植物的摆动结构驱动负载大，动作僵硬的问题。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的摆动结构的实施例的结构示意图；

图2示出了图1中a处放大示意图；以及

图3示出了图1中摆动结构的张紧结构处于张紧状态时的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、摆动节；11、第一摆动节；12、第二摆动节；13、中间摆动节；20、连接结构；21、第一连杆；22、第二连杆；23、连接轴；30、弹性结构；40、张紧结构；41、张紧绳；42、转轮；50、驱动结构；60、导向轮；70、限位结构；71、第一限位块；72、第二限位块。

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发明。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

如图1所示，本实施例的摆动结构包括多个摆动节10、弹性结构30、张紧结构40以及驱动结构50。其中，多个摆动节10依次串联设置，相邻的摆动节10之间通过连接结构20可转动地连接在一起。弹性结构30连接在相邻的摆动节10之间，弹性结构30驱动摆动节10朝向第一方向摆动。张紧结构40连接在相邻的摆动节10之间，张紧结构40具有松弛状态和张紧状态，张紧结构40由松弛状态变化至张紧状态时，张紧结构40驱动摆动节10朝向第二方向摆动。驱动结构50与张紧结构40配合，驱动结构50驱动张紧结构40由松弛状态变化至张紧状态。

应用本实施例的技术方案，当驱动结构50不驱动张紧结构40时，摆动节10被弹性结构30驱动朝向第一方向摆动。当驱动结构50驱动张紧结构40时，张紧结构40处于张紧状态并驱动摆动节10朝向第二方向摆动。上述结构使得驱动结构50仅驱动摆动节10朝一个方向摆动，进而减小驱动结构的负载，同时，弹性结构30使得摆动节10摆动的更加自然，并减小驱动结构50的驱动力。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的仿生植物的摆动结构驱动负载大，动作僵硬的问题。

需要说明的是，从图1可以看到，当驱动结构50驱动张紧结构40时，张紧结构40张紧并使多个摆动节10向上(也即上述的第二方向)摆动。此时弹性结构30被拉伸并储存弹性势能。当驱动结构50不驱动张紧结构40时，此时弹性结构30释放弹性势能，并驱动多个摆动节10向下(也即上述的第一方向)摆动。与此同时，张紧结构40由张紧状态变为止松弛状态。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，张紧结构40包括张紧绳41。具体地，张紧绳41分别穿过每一个摆动节10。驱动结构50拉拽张紧绳41或者松开张紧绳41。当驱动结构50拉拽张紧绳41时，张紧绳41的拉拽力大于弹性结构30的弹性力。此时张紧绳41使多个摆动节10向上摆动。当驱动结构50松开张紧绳41时，多个摆动节10在弹性结构30的弹性力的作用下向下摆动。需要说明的是，在摆动结构摆动时，张紧绳41可以是始终处于张紧状态的，也即通过调整驱动结构50对张紧绳施加的驱动力与弹性结构30的弹性力的大小关系来控制摆动结构的摆动方向。上述控制方式可以调节摆动结构的摆动速度，但是驱动结构50始终处于驱动状态，负载较大。在另一个优选的驱动方式中，当摆动结构向下摆动时，驱动结构50不再拉拽张紧绳41，此时张紧绳41处于松弛状态。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，多个摆动节10包括分别位于两端的第一摆动节11、第二摆动节12以及位于第一摆动节11和第二摆动节12之间的中间摆动节13。第一摆动节11为摆动端，也即，第一摆动节11为摆动结构的外端，第二摆动节12为底端。中间摆动节13上设置有连接孔，张紧绳41的第一端固定在第一摆动节11上，张紧绳41穿过连接孔后与驱动结构50配合。当驱动结构50驱动张紧绳41时，张紧绳41向第一摆动节11施加拉力，上述拉力的竖直分力驱动第一摆动节11向上摆动。由于各个摆动节10是可转动地连接在一起的，最终，整个摆动结构被驱动向上摆动。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，张紧结构40还包括转轮42，张紧绳41的第二端连接在转轮42上，驱动结构50驱动转轮42转动。具体地，张紧绳41的第二端固定连接在转轮42上，并且张紧绳41部分缠绕在转轮42上。本领域技术人员可以理解，驱动结构50可以驱动转轮42正转或者反转，进而起到拉紧以及放松张紧绳41的效果。进一步地，可以通过控制转轮42的转动速度来控制摆动结构的摆动速度，以及控制转轮42的转动圈数来控制摆动结构的摆动幅度。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，驱动结构50为驱动电机。具体地，驱动电机的电机轴和转轮42之间通过齿轮传动结构连接。驱动电机在正转和反转时即可控制转轮42的转动方向。优选地，可以在驱动电机和转轮42之间增加减速器或者减速箱以控制转轮的转动速度。进一步优选地，驱动电机可以选用为步进电机，从而使得对转轮42的转动控制更加精确。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，第二摆动节12为固定端，驱动结构50设置在第二摆动节12上。具体地，驱动电机和转轮42均设置在第二摆动节12的背离中间摆动节13的表面上。在本实施例中，第二摆动节12本身不做摆动运动，因此驱动电机和转轮42均设置在第二摆动节12上。在一些未示出的实施方式中，第二摆动节12也可以是设置在其他的固定结构上的，并且第二摆动节12可以相对于固定结构摆动。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，摆动节10上设置有导向轮60，导向轮60支撑张紧绳41。从图2可以看到，摆动节10上设置有轮座，导向轮60设置在轮座上。本实施例中，导向轮60一方面能够对张紧绳41起到张紧的作用，进而保证传动的稳定性。另一方面，导向轮60也能够对张紧绳41起到支撑的作用，进而使当张紧绳41在张紧时，张紧绳41与连接孔之间具有距离或者减小张紧绳41与连接孔的孔壁之间的摩擦力，从而减小张紧绳的损坏几率，提高设备的可靠性。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，弹性结构30为弹簧。具体地，弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端设置有连接钩，摆动节10上设置有连接座，螺旋弹簧的两端的连接钩分别钩设在相邻的两个摆动节10的连接座上。上述结构便于弹簧的安装和拆卸。图1中示出了弹簧处于放松状态时的摆动结构的位置示意图，也即当摆动结构向上摆动时，弹簧即开始储存弹性势能。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，每个相邻的摆动节10之间均设置有弹簧。在沿第二摆动节12至第一摆动节11的方向上，多个弹簧的弹力系数逐渐减小。具体地，由于第一摆动节11为摆动端，因此第一摆动节11通常处于较高的位置，或者远离固定端的位置。因此，在摆动结构摆动的过程中，第一摆动节11以及靠近第一摆动节11的中间摆动节13会受到重力的影响。也即越靠近摆动端的摆动节10受到重力的影响越大。为了保证在摆动结构摆动过程中，各个摆动节10的摆动角度能够相等，越靠近摆动端的摆动节10的之间的弹簧的弹性系数越小，也即在弹簧的弹性力和重力的共同作用下，各摆动节10的摆动幅度大体相等。当然，根据各摆动节10的重量的不同，以及各摆动节10的需要摆动幅度不同，本领域技术人员可以对每个弹簧的弹性系数进行适配的调整。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，连接结构20包括：第一连杆21和第二连杆22，第一连杆21的第一端和第二连杆22的第一端分别连接在相邻的摆动节10上；连接轴23，第一连杆21的第二端和第二连杆22的第二端通过连接轴23可转动地连接在一起。具体地，第一连杆21和第二连杆22均为直杆，第一连杆21和第二连杆22上设置有镂空结构或者减重槽结构，进而减轻第一连杆21和第二连杆22的重量。第一连杆21的第二端和第二连杆22的第二端均设置有连接孔，连接轴23通过连接孔将第一连杆21的第二端和第二连杆22的第二端连接在一起。第一连杆21和第二连杆22可以绕着连接轴转动，从而实现相邻的摆动节10之间可转动地设置。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，摆动结构还包括设置在相邻的摆动节10之间的限位结构70，限位结构70限制摆动节10朝向第一方向或者第二方向摆动的极限位置。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，限位结构70包括设置在第一连杆21的第二端的第一限位块71以及设置在第二连杆22的第二端的第二限位块72，第一连杆21相对于第二连杆22转动预设角度时，第一限位块71和第二限位块72抵接配合。在本实施例中，限位结构70用于限位摆动结构朝向第二方向摆动的极限位置。从图3可以看到，当第一连杆21和第二连杆22摆动至共线时，第一限位块71和第二限位块72互相抵接，此时第一连杆21相对于第二连杆22无法在朝向第二方向转动，从而起到了限位的效果。当然，本领域技术人员可以理解，通过调整第一限位块71和第二限位块72的位置即可改变限位角度。同时，在图中未示出的实施方式中，通过在第一连杆21的第二端和第二连杆22的第二端设置两组错位的限位块，即可达到同时对第一方向的摆动和第二方向的摆动同时限位的效果。

当然，第一限位块71和第二限位块72也不限于设置在第一连杆21和第二连杆22上。在图中未示出的实施方式中，第一限位块71和第二限位块72也可以设置在相邻的摆动节10上，同样可以起到限位的效果。此外，限位结构70也不限于采用限位块结构，限位结构70也可以采用常用的电子限位结构，例如行程开关等。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，摆动节10包括板体，弹性结构30和张紧结构40分别连接在板体的相对的两侧。具体地，上述的相对的两侧是指，弹性结构30连接在板体的朝向第一摆动方向的一侧，张紧结构40连接在板体的朝向第二摆动方向的一侧。并且，连接结构20设置在板体的中部，也即连接结构20位于弹性结构30和张紧结构40之间。

本申请还提供了一种仿生植物，根据本申请的仿生植物的实施例包括枝干以及设置在枝干内的摆动结构，摆动结构为上述的摆动结构。

当然，上述的摆动结构并不限于应用于仿生植物中，例如，上述的摆动结构可以应用在仿生动物中，例如用于仿生动物的尾部。或者，一些需要摆动的机械结构中也可以采用上述的摆动结构。

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