CN110154013A - 一种转动连接结构、运动单元模块及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械连接结构技术领域，具体涉及一种转动连接结构、运动单元模块及机器人。转动连接结构包括第一安装架、第二安装架、滚珠和传动组件，第一安装架其上设置有环形的第一安装部；第二安装架其上设置有环形的第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部对应设置；滚珠设置在所述第一安装部和所述第二安装部之间，所述第一安装架通过所述滚珠与所述第二安装架连接和相对转动；传动组件设置在所述第一安装架或所述第二安装架上，受驱动机构的驱动带动所述第一安装架或所述第二安装架转动。本发明的转动连接结构具有结构简单，摩擦力小，噪音小，体积小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机械连接结构技术领域，具体涉及一种转动连接结构、运动单元模块及机器人。
背景技术
机械结构间的相对运动，通常使用传动结构来实现，如球状结构的两个半球之间的相对转动。球状结构是较为密闭的结构，为了保持球状结构的外观美观和对传动结构的保护，需要将传动结构设置在球状结构的内部，而球状结构的内部空间有限，尤其是较小的球状结构中。
现有技术如中国专利文献CN108361272A公开了一种无轴式铰接结构，包括第一旋转体和第二旋转体，第一旋转体包括第一外壳和内环，第二旋转体包括第二外壳和外环，内环中设有通孔，内环的外壁与外环的内壁面面接触，内环与外环之间设有油槽，在油槽中加入润滑脂或石墨以减小内环与外环在相对旋转运动时的摩擦力，在外环上设置有至少一个轴承安装柱或至少一个滚珠安装柱，在轴承安装柱或滚珠安装柱中设有小轴承或小滚珠。该现有技术提供了一种无中轴的铰接结构，解决了在铰接结构内部设置尺寸比较大的器件时受到旋转结构的中轴阻碍的问题，但是由于内环与外环为面面接触，内外环相对旋转运动时两者为滑动摩擦，摩擦力较大，导致内环与外环相对转动时会产生较大的噪音，同时也增大了对内外环之间运动角度的控制难度。类似的现有技术还有中国专利CN207983353U公开的一种用于构建模块化机器人的子单元模块，其中圈组件夹在多级轴承件内圈和多级轴承件外圈中间，中圈组件能相对多级轴承件外圈和多级轴承件内圈转动，通过在中圈组件上设置轴承，轴承的外圈和所述多级轴承件内圈的凸轮、多级轴承件外圈至少之一滚动接触，实现了无中轴的铰接结构，但是该现有技术的轴承的外圈与所述多级轴承件内圈的凸轮和/或多级轴承件外圈的接触属于面与面的接触，同样存在摩擦力较大、内圈与外圈相对转动时会产生较大噪音的问题。此外，CN108361272A、CN207983353U采用的轴承安装柱，但是该种轴承安装柱组件结构复杂，占用空间较大，导致旋转结构整体体积较大，安装也更复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无轴式铰接结构摩擦力大，噪音大的缺陷，从而提供一种摩擦力小，噪音小，结构简单，体积小的转动连接结构，设置有该转动连接结构的运动单元模块，以及设置有运动单元模块的机器人。
为解决上述问题，本发明的转动连接结构，包括第一安装架、第二安装架、滚珠和传动组件，第一安装架其上设置有环形的第一安装部；第二安装架其上设置有环形的第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部对应设置；滚珠设置在所述第一安装部和所述第二安装部之间，所述第一安装架通过所述滚珠与所述第二安装架连接和相对转动；传动组件设置在所述第一安装架或所述第二安装架上，受驱动机构的驱动带动所述第一安装架或所述第二安装架转动。
所述第一安装部为向所述第一安装架的内侧凹陷的第一弧形槽，所述滚珠伸入所述第一弧形槽内，和/或所述第二安装部为向所述第二安装架的内侧凹陷的第二弧形槽，所述滚珠伸入所述第二弧形槽内。
所述第一安装部的远离所述第二安装架的一端在水平面的投影，位于所述第一安装部的靠近所述第二安装架的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠的外壁在水平面的投影范围内。
所述第二安装部的靠近所述第一安装架的一端在水平面的投影，位于所述第二安装部的远离所述第一安装架的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠的外壁在水平面的投影范围内。
还包括与所述第一安装部或所述第二安装部连接的阻挡部，所述第一安装部和所述第二安装部位于所述阻挡部的一侧，且所述第一安装部的两端在水平面的投影，和所述第二安装部的两端在水平面的投影位于所述阻挡部在水平面的投影范围内。
还包括设置在所述第一安装架和所述第二安装架之间的保持架，所述保持架上均布设置有安装槽，所述滚珠安装在所述安装槽内。
所述传动组件包括第一传动件，和设置在所述第一安装架或所述第二安装架内侧的与所述第一传动件传动连接的第二传动件，所述第一传动件竖直设置在所述第二传动件的上方。
所述第一传动件为第一锥齿轮，所述第二传动件为设置在所述第二安装架上的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的尺寸小于所述第二锥齿轮的尺寸。
所述驱动机构为设置在所述第一安装架上的驱动电机，所述驱动电机位于所述第一安装架的中心孔内。
所述第一安装架位于所述第二安装架的内侧，所述第一安装架上连接有保护罩，所述第二安装架位于所述第一安装架和所述保护罩之间。
所述保护罩具有保护部，所述传动组件和所述驱动机构位于所述保护部内。
本发明的运动单元模块，包括，上述的转动连接结构；第一壳体与转动连接结构的保护罩连接；第二壳体与转动连接结构的第二安装架连接；所述第二安装架上设置有传动组件，所述转动连接结构的第一安装架上设置有驱动机构，所述驱动机构驱动所述传动组件转动带动所述第二安装架转动，使所述第一壳体相对所述第二壳体转动。
所述第一壳体和所述第二壳体连接后呈球体。
本发明的机器人，具有上述的运动单元模块。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明的转动连接结构，所述第一安装架通过所述滚珠与所述第二安装架连接和相对转动，传动组件设置在所述第一安装架或所述第二安装架上，驱动机构的驱动传动组件运动时，传动组件带动所述第一安装架或所述第二安装架转动，使得第一安装架和所述第二安装架之间发生相对转动。转动连接结构包括的部件较少，结构简单，及连接结构简单，方便组装，生产成本低。所述第一安装架和所述第二安装架之间发生相对转动时，需要克服的阻力是滚珠的滚动摩擦，滚珠的滚动摩擦力小，使得转动连接结构转动时需要克服的阻力小，转动连接机构转动时噪音小；而且，阻力小，需要的驱动机构的功率小，相应的驱动机构的尺寸较小，能够相应的减小转动连接机构的体积，且减少对所述第一安装架和所述第二安装架转动角度的控制难度，转动角度更加的精确。
2.本发明的转动连接结构，第一弧形槽和/或第二弧形槽的设置，方便对滚珠的固定和安装，并防止第一安装架和第二安装架发生轴向运动。
3.本发明的转动连接结构，所述第一安装部的远离所述第二安装架的一端在水平面的投影，位于所述第一安装部的靠近所述第二安装架的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠的外壁在水平面的投影范围内；所述第二安装部的靠近所述第一安装架的一端在水平面的投影，位于所述第二安装部的远离所述第一安装架的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠的外壁在水平面的投影范围内。组装转动连接结构时，将滚珠安装在第一安装部上，第二安装架6的第二安装部朝向第一安装部下压，将滚珠压在第一安装部和第二安装部之间，此时，第二安装架不与第一安装架接触，仅通过滚珠与第一安装架连接，能够减少第一安装架和第二安装架相对转动时的阻力，减少转动时的噪音。
4.本发明的转动连接结构，阻挡部的设置，阻挡第二安装架从阻挡部的一侧与第一安装架脱开，可以防止滚珠及其内部的细小部件脱落可能对儿童造成的危害。
5.本发明的转动连接结构，保持架的设置，方便滚珠的安装，并使得滚珠相对位置稳定，第一安装架和第二安装架可以稳定转动，第一安装架和第二安装架转动的更加流畅。
6.本发明的转动连接结构，第二传动件设置在所述第一安装架或所述第二安装架的内侧，且第一传动件竖直设置在第二传动件的上方，这样的设置方式使得传动组件不占用横向的空间，也即，横向空间的最大尺寸可以为第二传动架的尺寸，能够节约转动连接结构的体积。
7.本发明的转动连接结构，保护罩的设置，一是连接固定第一安装架，并将第二安装架保护在第一安装架和保护罩之间，二是，防护传动组件和驱动机构，防止传动组件和驱动机构受到外界的影响，或是对外界造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为转动连接结构的分解示意图；
图2为转动连接结构的过驱动电机轴线和第一保持架中心的面为剖面的剖视示意图；
图3为图2中A部分的放大图；
附图标记说明：
1－第一锥齿轮；2－驱动电机；3－第二锥齿轮；4－第一安装架；41－第一安装部；5－滚珠；6－第二安装架；61－第二安装部；7－保持架；8－安装槽；9－保护罩；10－阻挡部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。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。
实施例一；
本实施例的转动连接结构，包括第一安装架4、第二安装架6、滚珠5、保持架7、传动组件和保护罩9。
第一安装架4其上设置有环形的第一安装部41；所述第一安装部41为向所述第一安装架4的内侧凹陷的第一弧形槽，第一弧形槽与第一安装架4的外壁平滑连接。
第二安装架6其上设置有环形的第二安装部61，所述第二安装部61与所述第一安装部41对应设置，所述第二安装部61为向所述第二安装架6的内侧凹陷的第二弧形槽，第二弧形槽与第二安装架6的外壁平滑连接。
滚珠5设置在所述第一安装部41和所述第二安装部61之间，所述第一安装架4通过所述滚珠5与所述第二安装架6连接和相对转动。如图3所示，所述滚珠5伸入所述第一弧形槽内和第二弧形槽内。且所述第一安装部41的远离所述第二安装架6的一端在水平面的投影，位于所述第一安装部41的靠近所述第二安装架6的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠5的外壁在水平面的投影范围内，该投影范围内是指朝向第一安装件4的内侧为内的方向；所述第二安装部61的靠近所述第一安装架4的一端在水平面的投影，位于所述第二安装部61的远离所述第一安装架4的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠5的外壁在水平面的投影范围内，该投影范围内是指朝向第二安装架6的内侧为内的方向。
保持架7设置在所述第一安装架4和所述第二安装架6之间，所述保持架7上均布设置有安装槽8，所述滚珠5安装在所述安装槽8内。保持架7用于限制滚珠5的位置，使得第一安装架4和所述第二安装架6相对转动时更加的平稳。
本实施例中，第一安装架4位于第二安装架6的内侧。在第一安装架4上设置有与第一安装部41连接的阻挡部10，所述第一安装部41和所述第二安装部61位于所述阻挡部10的一侧，且所述第一安装部41的两端在水平面的投影，和所述第二安装部61的两端在水平面的投影位于所述阻挡部10在水平面的投影范围内。阻挡部10的设置可以阻挡第二安装架6从阻挡部10处移出第一安装架4。
如图2所示，保护罩位于所述第一安装架4和第二安装架6的上侧，与第一安装架4固定连接，所述第二安装架6位于所述第一安装架4和所述保护罩9之间。所述保护罩9具有保护部，所述传动组件和所述驱动机构位于所述保护部内。
传动组件设置在所述第二安装架6上，受驱动机构的驱动带动所述第二安装架6转动，使得第一安装架4和第二安装架6发生相对转动。所述传动组件包括第一传动件，和设置在所述第二安装架6上的与所述第一传动件传动连接的第二传动件，所述第一传动件竖直设置在所述第二传动件的上方，以最大范围的节约转动连接结构的横向尺寸，以减少转动连接机构的体积。本实施例中，所述第一传动件采用第一锥齿轮1，所述第二传动件采用设置在所述第二安装架6内侧上的第二锥齿轮3，所述第一锥齿轮1的尺寸小于所述第二锥齿轮3的尺寸。第二锥齿轮3可以为与第二安装架6一体成型。
所述驱动机构为设置在所述第一安装架4上的驱动电机2，所述驱动电机2位于所述第一安装架4的中心孔内，所述驱动电机2的输出轴与第一锥齿轮1连接。
转动连接结构在安装时，先将滚珠5安装于安装槽8内，然后将滚珠5和保持架7同时安装在第一安装架4的第一安装部41处，如图3所示，将第二安装架6朝向第一安装架4用力下压，使得滚珠5进入到第二安装部61内；安装驱动电机2和第一锥齿轮1，最后将保护罩9安装在第一安装架4上，即完成转动连接结构的安装。如图3所示，第一安装部41和第二安装部61为相互套合环形结构，因此，当第一安装架4和第二安装架6相向移动时，要克服第一安装部41的位于所述滚珠5上半部分的变形，和第二安装部61的位于滚珠5下半部分的变形，第一安装架4和第二安装架6不能够相向移动；当第一安装架4和第二安装架6向分离方向移动时，要克服第一安装部41的位于所述滚珠5下半部分的变形，和第二安装部61的位于滚珠5上半部分的变形，第一安装架4和第二安装架6也不容易向分离方向移动，所以，第一安装架4和第二安装架6连接后的结构相对稳定。
转动连接结构包括的部件较少，结构简单，连接结构简单，方便组装，生产成本低。所述第一安装架4和所述第二安装架6之间发生相对转动时，需要克服的阻力是滚珠5的滚动摩擦，滚珠的滚动摩擦力小，使得转动连接结构转动时需要克服的摩擦力小，转动连接机构转动时噪音小；而且，阻力小，需要的驱动机构的功率小，相应的驱动机构的尺寸较小，能够减小转动连接机构的体积，且减少对所述第一安装架4和所述第二安装架6转动角度的控制难度，转动角度更加的精确。
实施例二：
本实施例的运动单元模块，包括实施例一中的转动连接结构，与转动连接结构的保护罩9的外端连接的第一壳体，和与转动连接结构的第二安装架6的外端连接的第二壳体。第一安装架4和第二安装架6都为环形结构，所述第一壳体和所述第二壳体连接后呈球体。所述第二安装架6上设置有传动组件，所述转动连接结构的第一安装架4上设置有驱动机构，所述驱动机构驱动所述传动组件转动带动所述第二安装架6转动，使所述第一壳体相对所述第二壳体转动。
将转动连接结构与第一壳体和第二壳体连接后，参阅图2所示，第一壳体位于上侧，第二壳体位于下侧，第二安装架6不与保护罩9和第一安装架4接触，仅通过滚珠5与第一安装架4连接，即，第一壳体和第二壳体为通过滚珠5连接和相对转动，滚珠5转动时的摩擦力小，使得第一壳体和第二壳体相对转动时克服的摩擦力小，转动需要的驱动电机2的功率较小，相应的驱动电机2的尺寸较小，第一壳体和第二壳体的体积可以设置的较小；而且，第一壳体和第二壳体相对转动时的阻力小，第一壳体和第二壳体相对转动时的角度控制更加的准确。
将转动连接结构与第一壳体和第二壳体连接后，分开第一壳体和第二壳体时，由于位于滚珠5上半部的第二安装部61的阻挡，第二安装架6不能够脱开滚珠5和第一安装架4，第一壳体和第二壳体不能够分开；将第一壳体和第二壳体相向压时，由位于滚珠5下半部的第一安装部41的阻挡，第一壳体和第二壳体不能够相向移动。也即，第一壳体和第二壳体分别与第一安装架4和第二安装架6连接后的状态比较稳定。对运动单元模块进行拆卸时，需要先将第一壳体和第二壳体拆卸下来，在拆卸转动连接结构。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种转动连接结构，其特征在于，包括，
第一安装架(4)，其上设置有环形的第一安装部(41)；
第二安装架(6)，其上设置有环形的第二安装部(61)，所述第二安装部(61)与所述第一安装部(41)对应设置；
滚珠(5)，设置在所述第一安装部(41)和所述第二安装部(61)之间，所述第一安装架(4)通过所述滚珠(5)与所述第二安装架(6)连接和相对转动；
传动组件，设置在所述第一安装架(4)或所述第二安装架(6)上，受驱动机构的驱动带动所述第一安装架(4)或所述第二安装架(6)转动。
2.根据权利要求1所述的转动连接结构，其特征在于，所述第一安装部(41)为向所述第一安装架(4)的内侧凹陷的第一弧形槽，所述滚珠(5)伸入所述第一弧形槽内，和/或所述第二安装部(61)为向所述第二安装架(6)的内侧凹陷的第二弧形槽，所述滚珠(5)伸入所述第二弧形槽内。
3.根据权利要求2所述的转动连接结构，其特征在于，所述第一安装部(41)的远离所述第二安装架(6)的一端在水平面的投影，位于所述第一安装部(41)的靠近所述第二安装架(6)的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠(5)的外壁在水平面的投影范围内。
4.根据权利要求3所述的转动连接结构，其特征在于，所述第二安装部(61)的靠近所述第一安装架(4)的一端在水平面的投影，位于所述第二安装部(61)的远离所述第一安装架(4)的一端在水平面的投影范围内，且位于所述滚珠(5)的外壁在水平面的投影范围内。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的转动连接结构，其特征在于，还包括与所述第一安装部(41)或所述第二安装部(61)连接的阻挡部(10)，所述第一安装部(41)和所述第二安装部(61)位于所述阻挡部(10)的一侧，且所述第一安装部(41)的两端在水平面的投影，和所述第二安装部(61)的两端在水平面的投影位于所述阻挡部(10)在水平面的投影范围内。
6.根据权利要求1－5中任一项所述的转动连接结构，其特征在于，还包括设置在所述第一安装架(4)和所述第二安装架(6)之间的保持架(7)，所述保持架(7)上均布设置有安装槽(8)，所述滚珠(5)安装在所述安装槽(8)内。
7.根据权利要求1－6中任一项所述的转动连接结构，其特征在于，所述传动组件包括第一传动件，和设置在所述第一安装架(4)或所述第二安装架(6)内侧的与所述第一传动件传动连接的第二传动件，所述第一传动件竖直设置在所述第二传动件的上方。
8.根据权利要求7所述的转动连接结构，其特征在于，所述第一传动件为第一锥齿轮(1)，所述第二传动件为设置在所述第二安装架(6)上的第二锥齿轮(3)，所述第一锥齿轮(1)的尺寸小于所述第二锥齿轮(3)的尺寸。
9.根据权利要求1所述的转动连接结构，其特征在于，所述驱动机构为设置在所述第一安装架(4)上的驱动电机(2)，所述驱动电机(2)位于所述第一安装架(4)的中心孔内。
10.根据权利要求1－9中任一项所述的转动连接结构，其特征在于，所述第一安装架(4)位于所述第二安装架(6)的内侧，所述第一安装架(4)上连接有保护罩(9)，所述第二安装架(6)位于所述第一安装架(4)和所述保护罩(9)之间。
11.根据权利要求10所述的转动连接结构，其特征在于，所述保护罩(9)具有保护部，所述传动组件和所述驱动机构位于所述保护部内。
12.一种运动单元模块，其特征在于，包括，
权利要求1－11中任一项所述的转动连接结构；
第一壳体，与转动连接结构的保护罩(9)连接；
第二壳体，与转动连接结构的第二安装架(6)连接；
所述第二安装架(6)上设置有传动组件，所述转动连接结构的第一安装架(4)上设置有驱动机构，所述驱动机构驱动所述传动组件转动带动所述第二安装架(6)转动，使所述第一壳体相对所述第二壳体转动。
13.根据权利要求12所述的运动单元模块，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体连接后呈球体。
14.一种机器人，其特征在于，具有如权利要求12或13所述的运动单元模块。
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