CN109822618A - 手腕结构和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手腕结构和机器人，手腕结构包括：用于安装手掌的手掌底座，手腕基座，第一直线驱动器，第二直线驱动器，设置在手掌底座和手腕基座上的运动机构；其中，第一直线驱动器和第二直线驱动器均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座上，第一直线驱动器的第一输出轴和第二直线驱动器的第二输出轴均可转动地设置在手掌底座上；第一直线驱动器和第二直线驱动器驱动手掌绕运动机构的第一转轴俯仰、以及驱动手掌绕运动机构的第二转轴摇摆，第二转轴可转动地设置在手掌底座内。上述手腕结构缩短了手掌的摇摆轴线与手掌的距离，减小了该手腕结构与人体手腕运动轨迹的差距，提高了仿人效果。

Description

手腕结构和机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种手腕结构和机器人。

背景技术

机器人的手掌通过手腕连接在手臂上，手腕需要满足俯仰和摇摆两个自由度的活动。目前，采用旋转电机和相应的机械机构实现手腕的活动。由于旋转电机和相应的机械机构占用空间较大，通常将旋转电机设置在手臂上，导致手掌的活动轴线距离手掌较远，与人体手腕运动轨迹相差较远，仿人效果较差。

综上所述，如何提供一种手腕结构，以减小与人体手腕运动轨迹的差距，提高仿人效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种手腕结构，以减小与人体手腕运动轨迹的差距，提高仿人效果。本发明的另一目的是提供一种具有上述手腕结构的机器人。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种手腕结构，包括：用于安装手掌的手掌底座，手腕基座，第一直线驱动器，第二直线驱动器，以及设置在所述手掌底座和所述手腕基座上的运动机构；

其中，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座上，所述第一直线驱动器的第一输出轴和所述第二直线驱动器的第二输出轴均可转动地设置在所述手掌底座上；

所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器驱动所述手掌绕所述运动机构的第一转轴俯仰，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器驱动所述手掌绕所述运动机构的第二转轴摇摆，其中，所述第二转轴可转动地设置在所述手掌底座内。

优选地，所述第一转轴位于所述手掌底座内。

优选地，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器相同且等高设置，当所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器同步运动时驱动所述手掌绕所述第一转轴俯仰，当所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器不同步运动时驱动所述手掌绕所述第二转轴摇摆。

优选地，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器同步伸出时驱动所述手掌向前俯，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器同步拉回时驱动所述手掌向后仰。

优选地，所述运动机构包括：

呈十字的主轴，所述主轴的一个轴为所述第一转轴，所述主轴的另一个轴为所述第二转轴；

交叉布置的第一摆杆和第二摆杆；

其中，所述第一摆杆和所述第二摆杆的底端均可转动地设置在所述手腕基座上，所述第一摆杆的顶端可转动地设置在第一转轴上，所述第二摆杆的顶端可转动地设置在所述第二转轴上。

优选地，所述第一摆杆为两个且平行设置，所述第二摆杆为一个，且所述第二摆杆位于两个所述第一摆杆之间；

或，所述第二摆杆为两个且平行设置，所述第一摆杆为一个，且所述第一摆杆位于两个所述第二摆杆之间。

优选地，所述手掌底座上设置有连接轴，所述第一输出轴和所述第二输出轴均可转动地设置在所述连接轴上。

优选地，所述运动机构包括：固定在所述手腕基座的齿轮座，可转动地设置在所述齿轮座上的第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮；

其中，所述第二齿轮可转动地设置在所述第一转轴上，且所述第一转轴通过连杆可转地设置在所述齿轮座上；所述第二转轴固定在所述第二齿轮上。

优选地，所述第一转轴和所述第二转轴中一者的轴线与所述手掌底座的轴线相交。

优选地，所述X轴线和所述Y轴线垂直，所述第一输出轴和所述第二输出轴的转动轴线均平行于所述Y轴线。

优选地，所述第一直线驱动器通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座上，或所述第一直线驱动器通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座上；

所述第二直线驱动器通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座上，或所述第二直线驱动器通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座上。

优选地，所述十字轴中的X轴可转动地设置在所述手腕基座，所述X轴上固定有安装座，所述十字轴中的Y轴可转动地设置在所述安装座上；

其中，所述X轴的轴线为所述X轴线，所述Y轴的轴线为所述Y轴线。

优选地，所述球铰链包括：固定于所述手腕基座且设置有球形槽的底座，与所述球形槽球面配合且能够绕所述X轴线和所述Y轴线转动的球头，限制所述球头绕Z轴线旋转的限位结构；其中，所述Z轴线与所述球形槽深度方向的中心线共线，所述Z轴线、所述X轴线和所述Y轴线两两垂直相交，且交点过所述球头的球心。

优选地，所述限位结构包括：限位件，设置于所述底座且用于限制所述限位件绕所述Z轴线旋转的限位槽；

其中，所述球头可转动地设置在所述限位件上，或所述球头与所述限位件固定相连；

所述限位槽具有供所述限位件绕所述Y轴线旋转的让位空间，所述X轴线和所述限位件的轴线共线。

优选地，所述底座包括至少两个固定相连的分座，且所述限位结构中设置于所述底座上的结构由至少两个所述分座对接而成。

优选地，所述第一直线驱动器和所述第二直线驱动器均集成有用于感知拉力和压力的力传感器。

基于上述提供的手腕结构，本发明还提供了一种机器人，该机器人包括手腕结构，所述手腕结构为上述任一项所述的手腕结构。

本发明提供的手腕结构，选择第一直线驱动器和第二直线驱动器作为驱动装置，且第一直线驱动器和第二直线驱动器均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座上，第一直线驱动器的第一输出轴和第二直线驱动器的第二输出轴均可转动地设置在手掌底座上，有效保证了正常驱动；同时，通过在手腕基座和手掌底座上设置运动机构以及将运动机构的第一转轴和第二转轴均布置在手掌底座内，使得第一直线驱动器和第二直线驱动器驱动手掌绕运动机构的第一转轴俯仰，第一直线驱动器和第二直线驱动器驱动手掌绕运动机构的第二转轴摇摆。

本发明提供的手腕结构中，手掌绕第一转轴俯仰以及绕第二转轴摇摆，即手掌的活动轴线为第一转轴和第二转轴的轴线，由于第二转轴可转动地设置在手掌底座内，则较现有技术相比，有效缩短了手掌的摇摆轴线与手掌的距离，减小了该手腕结构与人体手腕运动轨迹的差距，提高了仿人效果。

同时，本发明提供的手腕结构，通过采用第一直线驱动器和第二直线驱动器作为驱动装置，能够实现有效负载最大化；同时，空间占用较小，额定负载较大，可实现自锁，可靠性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种手腕结构的爆炸图；

图2为图1中手腕结构向后仰时的爆炸图；

图3为图1中手腕结构向前俯时的爆炸图；

图4为图1中手腕结构向右摆时的爆炸图；

图5为图1中手腕结构向左摆时的爆炸图；

图6为本发明实施例提供的另一种手腕结构的爆炸图；

图7为图6中手腕结构向后仰时的爆炸图；

图8为图6中手腕结构向前俯时的爆炸图；

图9为图6中手腕结构向右摆时的爆炸图；

图10为图6中手腕结构向左摆时的爆炸图；

图11为本发明实施例提供的手腕结构中第一直线驱动器的一种安装示意图；

图12为本发明实施例提供的手腕结构中第一直线驱动器的另一种安装示意图；

图13为图12所示结构的爆炸图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1-10所示，本发明实施例提供的手腕结构包括：用于安装手掌13的手掌底座12，手腕基座1，第一直线驱动器4，第二直线驱动器5，以及设置在手掌底座12和手腕基座1上的运动机构。

上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上，第一直线驱动器4的第一输出轴18和第二直线驱动器5的第二输出轴19均可转动地设置在手掌底座12上。

上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5驱动手掌13绕运动机构的第一转轴14俯仰，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5驱动手掌13绕运动机构的第二转轴15摇摆，其中，第二转轴15可转动地设置在手掌底座12内。

需要说明的是，第一转轴14的轴线和第二转轴15的轴线之间具有夹角，该夹角大于零度且不大于90°。第一转轴14沿其轴向固定设置，第二转轴15沿其轴向固定设置。X轴线和Y轴线之间具有夹角，该夹角大于零度且不大于90°。

上述手腕结构选择第一直线驱动器4和第二直线驱动器5作为驱动装置，且第一直线驱动器4和第二直线驱动器5均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上，第一直线驱动器4的第一输出轴18和第二直线驱动器5的第二输出轴19均可转动地设置在手掌底座12上，有效保证了正常驱动；同时，通过在手腕基座1和手掌底座12上设置运动机构以及将运动机构的第一转轴14和第二转轴15均布置在手掌底座12内，使得第一直线驱动器4和第二直线驱动器5驱动手掌13绕运动机构的第一转轴14俯仰，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5驱动手掌13绕运动机构的第二转轴15摇摆。

本发明实施例提供的手腕结构中，手掌13绕第一转轴14俯仰以及绕第二转轴15摇摆，即手掌13的活动轴线为第一转轴14和第二转轴15的轴线，由于第二转轴15可转动地设置在手掌底座12内，则较现有技术相比，有效缩短了手掌13的摇摆轴线与手掌13的距离，减小了该手腕结构与人体手腕运动轨迹的差距，提高了仿人效果。

同时，本发明实施例提供的手腕结构，通过采用第一直线驱动器4和第二直线驱动器5作为驱动装置，能够实现有效负载最大化；同时，空间占用较小，额定负载较大，可实现自锁，可靠性较强。

上述手腕结构中，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5可相同，也可不同，可等高设置，也可不等高设置。为了便于实现驱动，优先选择第一直线驱动器4和第二直线驱动器5相同且等高设置。此时，上述第一输出轴18的转动轴线和第二输出轴19的转动轴线共线。在此基础上，当第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步运动时驱动手掌13绕第一转轴14俯仰，当第一直线驱动器4和第二直线驱动器5不同步运动时驱动手掌13绕第二转轴15摇摆。

上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步运动，是指第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同时伸出、同时拉回，且伸出和拉回的速度相同；第一直线驱动器4和第二直线驱动器5不同步运动，是指第一直线驱动器4和第二直线驱动器5先后伸出、先后拉回，或者第一直线驱动器4和第二直线驱动器5中一者拉回、另一者伸出，伸出的速度和拉回的速度可相同、也可不同。

具体地，以面向手心为准，如图4所示，位于右侧的第二直线驱动器5的第二输出轴19拉回，位于左侧的第一直线驱动器4的第一输出轴18伸出，且第二输出轴19的拉回距离和第一输出轴18的伸出距离相等时，手掌13向右摆；如图5所示，位于左侧的第一直线驱动器4的第一输出轴18拉回，位于右侧的第二直线驱动器5的第二输出轴19伸出，且第一输出轴18的拉回距离和第二输出轴19的伸出距离相等时，手掌13向左摆；如图9所示，位于右侧的第一直线驱动器4的第一输出轴18拉回，位于左侧的第二直线驱动器5的第二输出轴19伸出，第一输出轴18的拉回距离和第二输出轴19的伸出距离相等时，手掌13向右摆；如图10所示，位于左侧的第二直线驱动器5的第二输出轴19拉回，位于右侧的第一直线驱动器4的第一输出轴18伸出，且第二输出轴19的拉回距离和第一输出轴18的伸出距离相等时，手掌13向左摆。

需要说明的是，当第一输出轴18和第二输出轴19的运动距离不等时，例如，第一输出轴18伸出的距离和第二输出轴19拉回的距离不等、或第一输出轴18拉回的距离和第二输出轴19伸出的距离不等、或第一输出轴18和第二输出轴19拉回的距离不等、或第一输出轴18和第二输出轴19伸出的距离不等，手掌13可以实现俯仰和摇摆两个自由度的活动。

为了便于设置，上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向前俯，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向后仰。

可以理解的是，向前俯，是指向手心朝向的一侧俯；向后仰，是指向手背朝向的一侧仰。

当然，也可通过合理设计运动机构以及调整上述第一直线驱动器4、第二直线驱动器5和运动机构的相对位置、选择上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向后仰，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向前俯，并不局限于上述实施例。

上述手腕结构中，对于运动机构的具体结构，可根据实际需要进行设计。

优选地，如图1-5所示，上述运动机构包括：呈十字的主轴11，以及交叉布置的第一摆杆9和第二摆杆10；其中，主轴11的一个轴为第一转轴14，主轴11的另一个轴为第二转轴15；第一摆杆9和第二摆杆10的底端均可转动地设置在手腕基座1上，第一摆杆9的顶端可转动地设置在第一转轴14上，第二摆杆10的顶端可转动地设置在第二转轴15上。

上述结构中，可选择第一摆杆9和第二摆杆10位于第一直线驱动器4和第二直线驱动器5之间，也可选择第一摆杆9和第二摆杆10位于第一直线驱动器4和第二直线驱动器5的外侧。

上述手腕结构中，主轴11、第一摆杆9和第二摆杆10组成交叉耦合摆杆组件，实现直线行程转换成摆动时摆动角度的放大，即在第一直线驱动器4和第二直线驱动器5有限的行程内，增大了手掌13的摆动行程，且能够实现摆动行程最大化。

为了保证上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向前俯、第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向后仰，上述第一输出轴18的转动轴线位于第一摆杆9底端的转动轴线和第二摆杆10底端的转动轴线之间。第二摆杆10顶端的转动轴线和第一摆杆9顶端的转动轴线均位于上述第一输出轴18的转动轴线的内侧，上述第一输出轴18的转动轴线、第二摆杆10顶端的转动轴线、第一摆杆9顶端的转动轴线依次分布。

可以理解的是，上述第一输出轴18的转动轴线的内侧，是指第一输出轴18的转动轴线靠近手心朝向的一侧。当上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向后仰、第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向前俯时，第二摆杆10顶端的转动轴线和第一摆杆9顶端的转动轴线均位于上述第一输出轴18的转动轴线的外侧，上述第一输出轴18的转动轴线、第二摆杆10顶端的转动轴线、第一摆杆9顶端的转动轴线依次分布。

可以理解的是，上述第一输出轴18的转动轴线的外侧，是指第一输出轴18的转动轴线靠近手背朝向的一侧。

为了便于安装，优先选择上述第一摆杆9为两个且平行设置，第二摆杆10为一个，且第二摆杆10位于两个第一摆杆9之间，如图1-5所示。当然，也选择第二摆杆10为两个且平行设置，第一摆杆9为一个，且第一摆杆9位于两个第二摆杆10之间。

在实际应用过程中，也可选择上述第一摆杆9和第二摆杆10均为一个，并不局限于上述实施例。

为了便于保证第一输出轴18的转动轴线和第二输出轴19的转动轴线共线，上述手掌底座12上设置有连接轴8，第一输出轴18和第二输出轴19均可转动地设置在连接轴8上。

为了便于保证转动设置，上述第一输出轴18通过第一轴承6可转动地设置在连接轴8上，第二输出轴19通过第二轴承7可转动地设置在连接轴8上。当然，也可选择其他方式来实现转动设置，并不局限于此。

上述结构中，连接轴8的轴线即为第一输出轴18的转动轴线，亦为第二输出轴19的转动轴线。

当然，也可选择第一输出轴18和第二输出轴19均可转动地设置在不同的轴上，并不局限于上述实施例。

上述手腕结构中，也可选择运动机构为其他结构。优选地，如图6-10所示，上述运动机构包括：固定在手腕基座1的齿轮座20，可转动地设置在齿轮座20上的第一齿轮21，与第一齿轮21啮合的第二齿轮23。

上述第二转轴15固定在第二齿轮23上，上述第二齿轮23可转动地设置在第一转轴14上。

上述第一转轴14可以可转动地设置在手掌底座12上，也可通过其他方式设置。为了避免影响第一驱动轴18和第二驱动轴19的安装，以简化安装，优先选择第一转轴14通过连杆22可转地设置在齿轮座20上。具体地，连杆22的一端可转动地设置在齿轮座20上，连杆22的另一端固定在第一转轴14上，第一转轴14贯穿第二齿轮23。

为了便于安装上述运动机构，优先选择手掌底座12上设置有第一轴和第二轴，上述第一驱动轴18可转动地设置在第一轴上，第二驱动轴19可转动地设置在第二轴上。

为了保证上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向前俯、第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向后仰，上述第一输出轴18的转动轴线低于第一转轴14和第二转轴15。第一转轴14位于上述第一输出轴18的转动轴线的内侧。可以理解的是，上述第一输出轴18的转动轴线的内侧，是指第一输出轴18的转动轴线靠近手心朝向的一侧。

当上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步伸出时驱动手掌13向后仰、第一直线驱动器4和第二直线驱动器5同步拉回时驱动手掌13向前俯时，第一转轴14位于上述第一输出轴18的转动轴线的外侧。可以理解的是，上述第一输出轴18的转动轴线的外侧，是指第一输出轴18的转动轴线靠近手背朝向的一侧。

优选地，上述第一转轴14和第二转轴15中一者的轴线与手掌底座12的轴线相交。这样，更加符合人体手腕结构，仿人效果更好。进一步地，上述第一转轴14和第二转轴15中一者的轴线与手掌底座12的轴线垂直相交。

具体地，当第一转轴14与手掌底座12的轴线垂直相交时，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5分别布置在第一转轴14的两侧；当第二转轴15与手掌底座12的轴线垂直相交时，第一直线驱动器4和第二直线驱动器5分别布置在第二转轴15的两侧。

可以理解的是，第一转轴14和第二转轴15中一者的轴线与手掌底座12的中心线共线。手掌底座12的中心线不包括手掌底座12的轴线。具体地，当手掌底座12为圆筒形时，第一转轴14和第二转轴15中一者的轴线与手掌底座12的直径共线。

为了便于实现手掌13的俯仰和摇摆，优先选择X轴线和Y轴线垂直，第一输出轴18和第二输出轴19的转动轴线均平行于Y轴线。进一步地，第一转轴14和第二转轴15垂直设置，第一转轴14平行于Y轴线。

需要说明的是，当第一直线驱动器4和第二直线驱动器5不转动、不倾斜时，第一输出轴18和第二输出轴19垂直于X轴线和Y轴线所在的平面。

上述手腕结构中，实现上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上，存在多种结构。例如，第一直线驱动器4通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上，或第一直线驱动器4通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上。

相应地，第二直线驱动器5通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上，或第二直线驱动器5通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在手腕基座1上。

当采用十字轴时，如图11所示，上述十字轴中的X轴可转动地设置在手腕基座1，X轴上固定有安装座，十字轴中的Y轴可转动地设置在安装座上；其中，X轴的轴线为X轴线，Y轴的轴线为Y轴线。这样，方便了第一直线驱动器4和第二直线驱动器5的设置。当然，也可选择十字轴中X轴和Y轴采用其他设置方式，并不局限于此。

具体地，对于上述第一直线驱动器4而言，第一X轴2可转动地设置在手腕基座1，第一X轴2上固定有第一安装座16，第一Y轴24可转动地设置在第一安装座16上；其中，第一X轴2的轴线为X轴线，第一Y轴24的轴线为Y轴线。对于上述第二直线驱动器5而言，第二X轴3可转动地设置在手腕基座1，第二X轴3上固定有第二安装座，第二Y轴可转动地设置在第二安装座上；其中，第二X轴3的轴线为X轴线，第二Y轴的轴线为Y轴线。为了便于安装十字轴，上述第一驱动器4和第二驱动器5的底端均固定有驱动器底座17，十字轴设置在驱动器底座17上。

当采用球铰链时，该球铰链可为万向球结构，但是，会多一个自由度的旋转。为了避免出现上述情况，如图12和图13所示，上述球铰链包括：固定于手腕基座1且设置有球形槽的底座，与球形槽球面配合且能够绕X轴线和Y轴线转动的球头28，限制球头28绕Z轴线旋转的限位结构；其中，Z轴线与球形槽深度方向的中心线共线，Z轴线、X轴线和Y轴线两两垂直相交，且交点过球头28的球心。

可以理解的是，当第一直线驱动器4不发生转动时，Z轴线与第一直线驱动器4的驱动方向平行。

为了便于设置，上述限位结构包括：限位件25，设置于底座且用于限制限位件25绕Z轴线旋转的限位槽；其中，球头28可转动地设置在限位件25上，或球头28与限位件25固定相连。

具体地，限位槽具有供限位件25绕Y轴线旋转的让位空间，X轴线和限位件25的轴线共线；或，限位槽具有供限位件25绕X轴线旋转的让位空间，Y轴线和限位件25的轴线共线。

当然，也调换限位件25和限位槽的位置，即限位件25设置在底座上，限位槽设置在球头28上，并不局限于上述实施例。

为了保证球头28在转动过程中的稳定性，上述限位件25贯穿球头28，或限位件25设置在球头28的两侧。当然，也可选择限位件25仅位于球头28的一侧，并不局限于上述实施例。

对于限位件25的具体形状，可根据实际需要进行选择，例如限位件25呈柱状，本发明实施例对此不做限定。

为了便于安装球头28，上述底座包括至少两个固定相连的分座，且限位结构中设置于底座上的结构由至少两个分座对接而成。具体地，当限位结构中的限位槽设置在底座上时，则限位槽由至少两个分座对接而成。

对于分座的数目，可根据实际需要进行选择。为了减少零部件，优先选择上述分座为两个，分别为第一分座26和第二分座27，限位槽由第一分座26和第二分座27对接而成。

具体地，第一分座26和第二分座27的对接方向根据实际需要进行选择，例如，Y轴线和限位件25的轴线共线，选择第一分座26和第二分座27沿X轴线或Z轴线对接；或，X轴线和限位件25的轴线共线，选择第一分座26和第二分座27沿Y轴线或Z轴线对接。

为了便于安装和拆卸，优先选择相邻的两个分座可拆卸地固定相连，例如相邻的两个分座通过螺纹连接件实现可拆卸地固定相连。

为了进一步优化上述技术方案，上述第一直线驱动器4和第二直线驱动器5均集成有用于感知拉力和压力的力传感器。这样，实现了手掌13前后俯仰和左右摇摆两个方向的载荷的感知，进而能够实现手载荷的精准测量。

对于第一直线驱动器4和第二直线驱动器5的类型，根据实际需要进行选择。例如，第一直线驱动器4为气缸、形状记忆合金直线驱动模块、人工肌肉直线驱动模块、或电磁铁直线驱动模块等；第二直线驱动器5为气缸、形状记忆合金直线驱动模块、人工肌肉直线驱动模块、或电磁铁直线驱动模块等。本发明实施例对第一直线驱动器4和第二直线驱动器5的类型不做限定。

基于上述实施例提供的手腕结构，本发明实施例还提供了一种机器人，该机器人包括手腕结构，该手腕结构为上述实施例所述的手腕结构。

由于上述手腕结构具有上述技术效果，上述机器人包括上述手腕结构，则上述机器人也具有相应的技术效果，本文对此不在赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种手腕结构，其特征在于，包括：用于安装手掌(13)的手掌底座(12)，手腕基座(1)，第一直线驱动器(4)，第二直线驱动器(5)，以及设置在所述手掌底座(12)和所述手腕基座(1)上的运动机构；

其中，所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)均绕相交的X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座(1)上，所述第一直线驱动器(4)的第一输出轴(18)和所述第二直线驱动器(5)的第二输出轴(19)均可转动地设置在所述手掌底座(12)上；

所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)驱动所述手掌(13)绕所述运动机构的第一转轴(14)俯仰，所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)驱动所述手掌(13)绕所述运动机构的第二转轴(15)摇摆，其中，所述第二转轴(15)可转动地设置在所述手掌底座(12)内。

2.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，所述第一转轴(14)位于所述手掌底座(12)内。

3.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)相同且等高设置，

当所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)同步运动时驱动所述手掌(13)绕所述第一转轴(14)俯仰，

当所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)不同步运动时驱动所述手掌(13)绕所述第二转轴(15)摇摆。

4.根据权利要求3所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)同步伸出时驱动所述手掌(13)向前俯，所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)同步拉回时驱动所述手掌(13)向后仰。

5.根据权利要求3所述的手腕结构，其特征在于，所述运动机构包括：

呈十字的主轴(11)，所述主轴(11)的一个轴为所述第一转轴(14)，所述主轴(11)的另一个轴为所述第二转轴(15)；

交叉布置的第一摆杆(9)和第二摆杆(10)；

其中，所述第一摆杆(9)和所述第二摆杆(10)的底端均可转动地设置在所述手腕基座(1)上，所述第一摆杆(9)的顶端可转动地设置在第一转轴(14)上，所述第二摆杆(10)的顶端可转动地设置在所述第二转轴(15)上。

6.根据权利要求5所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一摆杆(9)为两个且平行设置，所述第二摆杆(10)为一个，且所述第二摆杆(10)位于两个所述第一摆杆(9)之间；

或，所述第二摆杆(10)为两个且平行设置，所述第一摆杆(9)为一个，且所述第一摆杆(9)位于两个所述第二摆杆(10)之间。

7.根据权利要求5所述的手腕结构，其特征在于，所述手掌底座(12)上设置有连接轴(8)，所述第一输出轴(18)和所述第二输出轴(19)均可转动地设置在所述连接轴(8)上。

8.根据权利要求3所述的手腕结构，其特征在于，所述运动机构包括：固定在所述手腕基座(1)的齿轮座(20)，可转动地设置在所述齿轮座(20)上的第一齿轮(21)，与所述第一齿轮(21)啮合的第二齿轮(23)；

其中，所述第二齿轮(23)可转动地设置在所述第一转轴(14)上，且所述第一转轴(14)通过连杆(22)可转地设置在所述齿轮座(20)上；所述第二转轴(15)固定在所述第二齿轮(23)上。

9.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，所述第一转轴(14)和所述第二转轴(15)中一者的轴线与所述手掌底座(12)的轴线相交。

10.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，所述X轴线和所述Y轴线垂直，所述第一输出轴(18)和所述第二输出轴(19)的转动轴线均平行于所述Y轴线。

11.根据权利要求10所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一直线驱动器(4)通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座(1)上，或所述第一直线驱动器(4)通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座(1)上；

所述第二直线驱动器(5)通过十字轴绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座(1)上，或所述第二直线驱动器(5)通过球铰链绕X轴线和Y轴线可转动地设置在所述手腕基座(1)上。

12.根据权利要求11所述的手腕结构，其特征在于，所述十字轴中的X轴可转动地设置在所述手腕基座(1)，所述X轴上固定有安装座，所述十字轴中的Y轴可转动地设置在所述安装座上；

其中，所述X轴的轴线为所述X轴线，所述Y轴的轴线为所述Y轴线。

13.根据权利要求11所述的手腕结构，其特征在于，所述球铰链包括：固定于所述手腕基座(1)且设置有球形槽的底座，与所述球形槽球面配合且能够绕所述X轴线和所述Y轴线转动的球头(28)，限制所述球头(28)绕Z轴线旋转的限位结构；其中，所述Z轴线与所述球形槽深度方向的中心线共线，所述Z轴线、所述X轴线和所述Y轴线两两垂直相交，且交点过所述球头(28)的球心。

14.根据权利要求13所述的手腕结构，其特征在于，所述限位结构包括：限位件(25)，设置于所述底座且用于限制所述限位件(25)绕所述Z轴线旋转的限位槽；

其中，所述球头(28)可转动地设置在所述限位件(25)上，或所述球头(28)与所述限位件(25)固定相连；

所述限位槽具有供所述限位件(25)绕所述Y轴线旋转的让位空间，所述X轴线和所述限位件(25)的轴线共线。

15.根据权利要求13所述的手腕结构，其特征在于，所述底座包括至少两个固定相连的分座，且所述限位结构中设置于所述底座上的结构由至少两个所述分座对接而成。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的手腕结构，其特征在于，所述第一直线驱动器(4)和所述第二直线驱动器(5)均集成有用于感知拉力和压力的力传感器。

17.一种机器人，包括手腕结构，其特征在于，所述手腕结构为如权利要求1-16中任一项所述的手腕结构。