本实用新型涉及摆动机构领域，具体而言，涉及一种双向摆动装置及具有其的机器人。
背景技术：
目前，双向摆动装置在农用机械领域和机器人领域中应用较为广泛。在农用机械领域中，单一的犁地方向将导致工作效率较低，而采用双向摆动装置后，可以同时调节犁地高度和犁地方向，从而能够提高工作效率。在机器人领域中，可将双向摆动装置应用于机器人脖颈结构，以实现机器人的点头和摇头的功能。
现有技术中的双向摆动装置多为步进电机、减速器和锥齿轮的组合，步进电机带动减速器运动能实现装置在一个平面方向的摆动，锥齿轮与减速器啮合，从而使得锥齿轮带动与其相配合的轴转动，从而能够实现装置在另一个平面方向的摆动。现有技术中的双向摆动装置所需配件较多，且安装过程较为复杂。同时，该双向摆动装置不仅占用了较大的空间，而且两个平面方向的运动容易产生干涉，导致双向摆动过程不够流畅。
技术实现要素：
本实用新型提供一种双向摆动装置及具有其的机器人，以解决现有技术中的双向摆动装置安装复杂、所需配件多、易产生干涉的技术问题。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种双向摆动装置，双向摆动装置包括：连杆机构，连杆机构具有第一驱动部和第一连接部；第一摆动件，与连杆机构的第一连接部连接，第一驱动部用于驱动第一摆动件在第一方向上摆动；齿轮齿条机构，齿轮齿条机构包括第二驱动部和齿轮齿条组件，第二驱动部与齿轮齿条组件驱动连接；第二摆动件，与第一摆动件可转动连接，第二摆动件与齿轮齿条组件连接，第二驱动部通过齿轮齿条组件驱动第二摆动件在第二方向上摆动。
进一步地，连杆机构包括：第一推杆，第一推杆的驱动端与第一摆动件驱动连接，第一推杆形成第一驱动部；第一固定座，第一摆动件与第一固定座可转动连接，第一固定座形成第一连接部。
进一步地，第二驱动部包括第二推杆，第二推杆的驱动端与齿轮齿条组件驱动连接。
进一步地，齿轮齿条组件包括：齿条，齿条的一端与第二推杆驱动连接；齿轮，齿轮与齿条啮合，齿轮用于驱动第二摆动件摆动。
进一步地，齿轮齿条机构还包括：套筒，套筒的一端与第二推杆的驱动端连接，套筒的另一端与齿条连接。
进一步地，套筒具有通孔，套筒与齿条连接的一端的孔壁上设置有与齿条相适配的固定槽。
进一步地，齿轮齿条机构还包括：滑轨，设置在第一摆动件上，齿条可移动地设置在滑轨上。
进一步地，齿轮齿条机构还包括：第一转动轴，第一转动轴可转动地设置在第一摆动件上，齿轮设置在第一转动轴上，第二摆动件与第一转动轴连接。
进一步地，齿轮套设于第一转动轴，且第一转动轴与齿轮的转动轴共轴。
进一步地，齿轮齿条机构还包括：连接座，连接座固定在第一摆动件上，第一转动轴与连接座可转动地连接。
进一步地，第二摆动件设置在第一摆动件的一侧，第二推杆设置在第一摆动件的相对的另一侧，且第二推杆的驱动端穿设在第一摆动件上。
进一步地，连杆机构还包括：第二转动轴，可转动地设置在第一固定座上，第一摆动件与第二转动轴连接。
进一步地，连杆机构还包括：第二固定座，第一推杆的远离驱动端的一端与第二固定座铰接。
进一步地，第二固定座与第一推杆之间的铰接轴与第一摆动件的转动轴相互平行。
进一步地，第一摆动件的转动轴与第二摆动件的转动轴相互垂直。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，该机器人包括头部和双向摆动装置，双向摆动装置为上述提供的双向摆动装置，头部与双向摆动装置的第二摆动件连接。
应用本实用新型的技术方案，该双向摆动装置包括连杆机构，连杆机构具有第一驱动部和第一连接部，第一摆动件与连杆机构的第一连接部连接，第一驱动部通过第一连接部驱动第一摆动件在第一方向上摆动，齿轮齿条机构包括第二驱动部和齿轮齿条组件，第二驱动部与齿轮齿条组件驱动连接，第二摆动件与第一摆动件可转动连接，第二摆动件与齿轮齿条组件连接，第二驱动部通过齿轮齿条组件驱动第二摆动件在第二方向上摆动。本实用新型中提供的双向摆动装置不仅减少了配件数量，增加了结构的紧凑性，而且该双向摆动装置在两个方向的摆动不易发生干涉，使得工作过程具有流畅性。
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示出了本实用新型提供的双向摆动装置的结构示意图；
图2示出了本实用新型提供的第二推杆的结构示意图；
图3示出了本实用新型提供的第二推杆与齿条连接的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、连杆机构；11、第一推杆；12、第一固定座；13、第二转动轴；14、第二固定座；15、第三固定座；20、第一摆动件；30、齿轮齿条机构；31、第二推杆；32、齿轮齿条组件；32a、齿条；32b、齿轮；32c、套筒；32d、滑轨；32e、第一转动轴；32f、连接座；33、第二推杆固定座；40、第二摆动件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种双向摆动装置。该双向摆动装置包括连杆机构10、第一摆动件20、齿轮齿条机构30和第二摆动件40。其中，连杆机构10具有第一驱动部和第一连接部。第一摆动件20与连杆机构10的第一连接部连接，第一驱动部通过第一连接部驱动第一摆动件20在第一方向上摆动。齿轮齿条机构30包括第二驱动部和齿轮齿条组件32，第二驱动部与齿轮齿条组件32驱动连接。第二摆动件40与第一摆动件20可转动连接，且第二摆动件40与齿轮齿条组件32连接，第二驱动部通过齿轮齿条组件32驱动第二摆动件40在第二方向上摆动。其中，第一方向与第二方向具有夹角，工作人员可根据实际需要设置夹角大小。在本实施例中，第一摆动件20实现的是在竖直方向上的摆动，第二摆动件40实现的是在水平方向上的摆动。
采用本实施例中的双向摆动装置，通过连杆机构10可以实现第一摆动件20在第一方向的摆动，通过齿轮齿条机构30可以实现第二摆动件40在第二方向的摆动，由于第二摆动件40与第一摆动件20可转动连接，从而使得第二摆动件40能够实现双向摆动。该双向摆动装置不仅减少了配件数量，增加了结构的紧凑性，而且该装置在两个方向的摆动不易发生干涉，使得工作过程具有流畅性。并且，通过齿轮齿条组件32进行传动能够提高传动的精确度。
具体地，该连杆机构10包括第一推杆11和第一固定座12。其中，第一推杆11的驱动端与第一摆动件20驱动连接，如此以使第一推杆11形成第一驱动部。第一固定座12固定设置在地面或合理的工装位置，第一摆动件20与第一固定座12可转动连接，如此以使第一固定座12形成第一连接部。
如图2所示，第二驱动部包括第二推杆31。第二推杆31的驱动端与齿轮齿条组件32驱动连接，如此以为齿轮齿条组件32提供动力源。
在本实施例中，优选地将第一推杆11和第二推杆31均采用电动推杆，从而使得第一推杆11和第二推杆31在电力驱动下进行伸缩。一般的电动推杆的推力可以达到6000N，故采用电动推杆作为本装置的驱动件能使装置承受较大的负载。同时，电动推杆的结构以及配合形式简单，采用电动推杆的驱动方式将节约双向摆动装置的空间，使得机构的结构更加紧凑。在装置的实际操作过程中，工作人员不仅可以通过调整控制电路以实现对其行程的控制，而且还可以调节电动推杆的运动速度，从而可以较好的控制双向摆动的速度和角度，以满足不同情况下的双向摆动需求。
具体地，齿轮齿条组件32包括齿条32a和齿轮32b。其中，齿条32a的一端与第二推杆31驱动连接，如此以使第二推杆31推动齿条32a作直线运动。齿轮32b与齿条32a啮合，当齿条32a做直线运动时，与齿条32a相啮合的齿轮32b开始转动，同时齿轮32b即可带动第二摆动件40在第二方向上摆动。
如图3所示，齿轮齿条机构30还包括套筒32c。由于电动推杆为现有的设备，为了提高电动推杆与齿条安装的方便性，设置套筒32c作为连接件以将二者连接。在本实施例中，套筒32c的一端与第二推杆31的驱动端连接，套筒32c的另一端与齿条32a连接，这里的连接方式可以为销连接或焊接。
具体地，为了使得套筒32c与第二推杆31、齿条32a的连接更加简便，优选地将套筒32c精加工为内部设置有通孔的结构，以与第二推杆31的端部配合。并且在套筒32c与齿条32a连接的一端的孔壁上设置有与齿条32a相适配的固定槽，以便于套筒32c与齿条32a的连接。同时，套筒32c与齿条32a的连接处还设置有一段缺口，该缺口以露出齿条32a的带齿部分为宜，这样避免了套筒32c干涉齿条32a与齿轮32b的配合。
如图2所示，在本实施例中，齿轮齿条机构30还包括有第二推杆固定座33，第二推杆固定座33固定设置在第一摆动件20上，且第二推杆固定座33由第一侧板、第二侧板和第三侧板连接组成。其中第二推杆固定座33的第三侧板对第二推杆31起到支撑作用，第二推杆固定座33的第一侧板和第二侧板通过销连接能起到对第二推杆31驱动部的横向约束作用，进而能够限制第二推杆31驱动部的轴向运动。
具体地，齿轮齿条机构30还包括滑轨32d，滑轨32d优选地设置在第一摆动件20上，齿条32a可移动地设置在滑轨32d上，如此能够使齿条32a沿滑轨32d的设置方向运动，保证齿条32a在预定轨迹上移动。当第二推杆31缩进或伸出时，齿条32a将随第二推杆31相应地在滑轨32d上做直线运动，以使齿条32a啮合带动齿轮32b的运动。
具体地，齿轮齿条机构30还包括第一转动轴32e，第一转动轴32e可转动地设置在第一摆动件20上，齿轮32b固定设置在第一转动轴32e上，第二摆动件40与第一转动轴32e固定连接。优选地，第二摆动件40的上部可与第一转动轴32e通过顶丝连接，第二摆动件40的下部可通过连接套筒与第一转动轴32e连接。采用这样的设置方式，可使齿轮32b在与齿条32a啮合时能带动第一转动轴32e顺时针或逆时针转动，进而带动第二摆动件40在第二方向上摆动。同时，为了方便将该双向摆动机构应用至不同的领域，第二摆动件40可根据实际工况需要而设置成不同的结构和尺寸。其中，齿轮32b套设于第一转动轴32e，且第一转动轴32e与齿轮32b的转动轴共轴，以使齿轮32b与第一转动轴32e同步转动。
具体地，为了方便将齿轮齿条机构30与第一摆动件20的连接，以使第二摆动件40能同时实现双向摆动，齿轮齿条机构30还包括连接座32f，且连接座32f固定在第一摆动件20上。优选地，连接座32f可设置两个或两个以上，以保证齿轮齿条机构30与第一摆动件20的可靠连接。同时，第一转动轴32e与连接座32f可转动连接，如此既能保证第二摆动件40随第一摆动件20在第一方向摆动，还能保证第二摆动件40在第二方向摆动，进而使得第二摆动件40能顺利完成双向摆动。
具体地，为了提高该双向摆动装置结构的紧凑型，节约空间。优选地将第二摆动件40设置在第一摆动件20的一侧，第二推杆31设置在第一摆动件20的相对的另一侧。同时，将第二推杆31的驱动端穿设在第一摆动件20上，从而使得装置整体结构更加紧凑、合理。
具体地，为了使第一摆动件20可转动地设置在第一固定座12上，连杆机构10还包括有第二转动轴13。第二转动轴13可转动地设置在第一固定座12上，第一摆动件20与第二转动轴13连接。优选地，第一固定座12可设置两个或两个以上，以第二转动轴13与第一固定座12的可靠连接。
具体地，为了使第一摆动件20顺利完成在第一方向的摆动，连杆机构10还包括第二固定座14，第二固定座14固定设置在地面或合理的工装位置，第一推杆11的远离驱动端的一端与第二固定座14铰接。这样随着第一推杆11的缩紧或伸长，第一推杆11可在顺时针或逆时针方向旋转，从而推动第一摆动件20在第一方向摆动。在本实施例中，连杆机构10还包括第三固定座15，第三固定座15设置在第一摆动件20上，第一推杆11的驱动端的一端与第三固定座15铰接，以稳固第一推杆11与第一摆动件20的连接。其中，第二固定座14与第一推杆11之间的铰接轴与第一摆动件20的转动轴相互平行，以保证第一摆动件20能在预定方向摆动。
其中，第一摆动件20的转动轴与第二摆动件40的转动轴的夹角可以根据需要进行设定，在本实施例中，将第一摆动件20的转动轴与第二摆动件40的转动轴设置为相互垂直，将机器人的头部安装在第二摆动件40上即可实现点头和摆头的运动功能。
采用本实施例提供的双向摆动装置，通过调节第一推杆11和第二推杆31的运动速度和方向，能够调整该双向摆动装置在两个方向上的摆动频率和摆动角度。且由于本装置采用的驱动方式为推杆驱动，这种驱动方式的驱动力大，能够增加装置的负载。同时，该双向摆动装置的传动结构设计合理，空间布局紧凑，既保证了该装置在双向运动时的流畅性，也节约了空间。故通过本实施例提供的双向摆动装置能够在小空间内实施大幅度且流畅的双向摆动，极大地提高了现有双向摆动装置的双向摆动效果。
本实用新型又一实施例提供了一种机器人，该机器人包括头部和双向摆动装置，双向摆动装置为上述实施例提供的双向摆动装置，并将头部与双向摆动装置的第二摆动件连接，以实现头部的摆头和点头运动。
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实用新型的范围。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。
在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制；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实用新型保护范围的限制。
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。