CN111791262B - 中空机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中空机械臂，包括多个依次转动连接的关节组件以及穿过各个所述关节组件设置的线缆，相邻的两个所述关节组件中的至少一个所述关节组件包括关节壳体以及设于所述关节壳体内的舵机模组以及用于控制所述舵机模组的控制器组件，所述舵机模组具有轴向贯穿其设置的旋转输出轴，旋转输出轴中空设置使其具有供线缆穿过的中空孔。本发明提供的中空机械臂，电源线、通信线、数据传输线等线缆能够从机械臂的首端依次穿过各个舵机模组的中心至机械臂的末端，在各个舵机模组旋转时，线缆不会发生扭曲，数据传输线也可以设置在机械臂的内部。

Description

中空机械臂

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种中空机械臂。

背景技术

机械臂在机器人中是不可或缺的一部分，机械臂通常由几个伺服驱动舵机连接而成，伺服驱动舵机之间通过电源线、通信线等线缆连接，但是机械臂的舵机在转动时，其内部的线缆容易绕线，导致线缆的寿命较短。而且，目前的部分机械臂的末端设置有摄像机，为了保证摄像机视频信号的传输效果，视频数据传输线需要直接延伸至视频数据接收端，通常裸露设置在机械臂的外侧，需要预留很长的一段来配合机械臂的运动，增加导线成本，增加绕线风险，而且视频数据传输线容易碰到外物。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种中空机械臂，以解决现有技术中存在的机械臂内部的线缆容易绕线且视频数据传输线裸露设置的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种中空机械臂，包括多个依次转动连接的关节组件以及穿过各个所述关节组件设置的线缆，相邻的两个所述关节组件中的至少一个所述关节组件包括关节壳体、设于所述关节壳体内的舵机模组以及用于控制所述舵机模组的控制器组件，所述舵机模组具有轴向贯穿其设置的旋转输出轴，旋转输出轴中空设置使其具有供线缆穿过的中空孔。

在一个实施例中，所述舵机模组的至少一端设置有用于保护线缆的护线圈。

在一个实施例中，所述关节壳体于所述线缆的拐弯处设有用于定位所述线缆的压线块。

在一个实施例中，所述旋转输出轴包括转轴本体以及由所述转轴本体的一端径向延伸而成且用于与相邻的所述关节组件连接的转盘。

在一个实施例中，每个所述关节组件均包括一个关节壳体、一个舵机模组和一个用于控制所述舵机模组的控制器组件；或者，

相邻两个所述关节组件中，其中一个关节组件包括一个关节壳体、两个舵机模组和一个用于控制两个所述舵机模组的控制器组件，另一个所述关节组件包括由其中一个所述舵机模组驱动的转动臂壳体。

在一个实施例中，所述线缆包括多段电源通信线和依次贯穿各个所述关节组件的数据传输线，相邻所述关节组件通过所述电源通信线电性连接，相邻所述关节组件之间的所述电源通信线的两端分别连接于对应的所述关节组件的所述控制器组件。

在一个实施例中，其中一个关节组件为关节一二组件，所述关节一二组件包括关节一二壳体、设于所述关节一二壳体内的第一舵机模组、第二舵机模组和用于控制所述第一舵机模组和所述第二舵机模组的关节一二控制器组件；其中一段所述电源通信线穿过所述第一舵机模组的第一中空孔设置并连接于所述关节一二控制器组件，另一段所述电源通信线的一端连接于所述关节一二控制器组件，另一端穿过所述第二舵机模组的第二中空孔并穿出所述关节一二壳体设置；所述数据传输线依次穿过所述第一中空孔和所述第二中空孔并穿出所述关节一二壳体设置。

在一个实施例中，所述第一舵机模组的旋转轴线和所述第二舵机模组的旋转轴线垂直设置，且所述关节一二控制器组件设于所述第一舵机模组的旋转轴线和所述第二舵机模组的旋转轴线的交叉处。

在一个实施例中，其中一个所述关节组件为第一转动臂组件，所述第一转动臂组件由所述第二舵机模组驱动旋转，所述第一转动臂组件包括第一转动臂壳体以及设于所述第一转动臂壳体内的线缆转接板，穿过所述关节一二壳体的电源通信线进入所述第一转动臂壳体并连接于所述线缆转接板，所述线缆转接板上还连接有用于延伸并穿出所述第一转动臂壳体的另一电源通信线，所述数据传输线穿出所述关节一二壳体、从所述第一转动臂壳体的一端进入并从所述第一转动臂壳体的另一端穿出。

在一个实施例中，其中一个关节组件为关节三四组件，所述关节三四组件和所述关节一二组件分别连接于所述第一转动臂组件的两端，所述关节三四组件的结构与所述关节一二组件的结构相同。

在一个实施例中，其中一个所述关节组件为关节五组件，所述关节五组件包括关节五壳体、设于所述关节五壳体内的第五舵机模组以及用于控制所述第五舵机模组的关节五控制器组件，所述关节五控制器组件设于所述第五舵机模组的侧面，所述关节五控制器组件的法线方向与所述第五舵机模组的旋转轴线相互垂直，其中一段所述电源通信线的一端连接于所述关节五控制器组件且沿所述第五舵机模组的外侧延伸至穿出所述关节五壳体，所述数据传输线沿所述第五舵机模组的外侧延伸至穿出所述关节五壳体。

在一个实施例中，其中一个关节组件为关节六组件，所述关节六组件包括关节六壳体、设于所述关节六壳体内的第六舵机模组以及用于控制所述第六舵机模组的关节六控制器组件，所述第六舵机模组的旋转轴线和第五舵机模组的旋转轴线相互垂直，所述关节六控制器组件设于所述第六舵机模组的靠近所述关节五组件的一端。

在一个实施例中，所述关节六壳体包括U形壳体和连接于所述U形壳体的关节六壳本体，所述U形壳体的两侧分别设于所述第五舵机模组的两端，使所述关节五壳体部分伸入所述U形壳体的U形空间内设置，所述第六舵机模组固定于所述关节六壳本体内。

在一个实施例中，所述U形壳体的面向所述第五舵机模组的一侧设置有关节六轴承，其中一段所述电源通信线穿过所述关节六轴承的中心穿入所述U形壳体并沿所述U形壳体的内壁延伸至与所述关节六控制器组件连接，另一段电源通信线的一端连接于所述关节六控制器组件，另一端穿过所述第六舵机模组设置；所述关节六控制器组件上开设有关节六控制器走线孔，所述数据传输线通过所述关节六轴承的中心进入所述U形壳体、沿所述U形壳体的内壁延伸至穿过所述关节六控制器走线孔、然后穿过所述第六舵机模组设置。

在一个实施例中，所述关节组件的数量为六个，且分别为依次连接的关节一二组件、第一转动臂组件、关节三四组件、第二转动臂组件、关节五组件和关节六组件。

在一个实施例中，所述关节一二组件包括关节一二壳体、设于所述关节一二壳体内的第一舵机模组、第二舵机模组和用于控制所述第一舵机模组和所述第二舵机模组的关节一二控制器组件；所述第一转动臂组件包括第一转动臂壳体以及设于所述第一转动臂壳体内的线缆转接板；所述关节三四组件包括关节三四壳体、设于所述关节三四壳体内的第三舵机模组、第四舵机模组和用于控制所述第三舵机模组和所述第四舵机模组的关节三四控制器组件；所述关节五组件包括关节五壳体、设于所述关节五壳体内的第五舵机模组以及用于控制所述第五舵机模组的关节五控制器组件；所述关节六壳体包括关节六壳体、设于所述关节六壳体内的第六舵机模组以及用于控制所述第六舵机模组的关节六控制器组件；

所述电源通信线的数量为六段，分别为第一电源通信线、第二电源通信线、第三电源通信线、第四电源通信线、第五电源通信线和第六电源通信线；

所述第一电源通信线的一端穿过第一舵机模组，另一端连接于关节一二控制器组件，第二电源通信线的一端连接于关节一二控制器组件，另一端连接于线缆转接板，第三电源通信线的一端连接于线缆转接板，另一端连接于关节三四控制器组件，第四电源通信线的一端连接于关节三四控制器组件，另一端连接于关节五控制器组件，第五电源通信线的一端连接于关节五控制器组件，另一端连接于关节六控制器组件，第六电源通信线的一端连接于关节六控制器组件，另一端穿过第六舵机模组；

所述数据传输线依次穿过第一舵机模组、第二舵机模组、第一转动臂组件、第三舵机模组、第四舵机模组、关节六控制器组件及第六舵机模组。

本发明提供的中空机械臂的有益效果在于：与现有技术相比，本发明中空机械臂包括多个依次连接的关节组件，两个相邻的关节组件中至少有一个关节组件包括关节壳体、舵机模组和控制器组件，舵机模组内部具有中空设置的旋转输出轴，使线缆能够从舵机模组内部的旋转输出轴穿过。如此，在中空机械臂的内部形成一个完整的走线通道，电源线、通信线、数据传输线等线缆能够从机械臂的首端依次穿过各个舵机模组的中心至机械臂的末端，在各个舵机模组旋转时，线缆不会发生扭曲，数据传输线也可以设置在机械臂的内部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的关节一二组件的剖视图；

图2为本发明实施例提供的中空机械臂的剖视图；

图3为本发明实施例提供的关节三四组件的剖视图；

图4为本发明实施例提供的关节五组件和关节六组件的剖视图；

图5为本发明实施例提供的第二转动臂组件和关节五组件的剖视图；

图6为本发明实施例提供的关节六组件的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-底座；2-关节一二组件；21-关节一二壳体；22-第一舵机模组；221-电机；222-刹车组件；223-编码器组件；224-谐波减速组件；225-第一旋转输出轴；2250-第一中空孔；2251-第一转轴本体；2252-第一转盘；226-舵机过线孔；23-第二舵机模组；235-第二旋转输出轴；2350-第二中空孔；24-关节一二控制器组件；3-第一转动臂组件；31-第一转动臂壳体；310-第一转动臂走线孔；32-线缆转接板；33-固线圈；4-关节三四组件；41-关节三四壳体；42-第三舵机模组；425-第三旋转输出轴；4250-第三中空孔；43-第四舵机模组；435-第四旋转输出轴；4350-第四中空孔；44-关节三四控制器组件；5-第二转动臂组件；6-关节五组件；61-关节五壳体；62-第五舵机模组；625-第五旋转输出轴；6250-第五中空孔；6251-第五转轴本体；6252-第五转盘；63-关机五控制器组件；64-挡线板；7-关节六组件；71-关节六壳体；711-U形壳体；712-关节六壳本体；713-关节六轴承；714-压线块；72-第六舵机模组；725-第六旋转输出轴；7250-第六中空孔；73-关节六控制器组件；730-关节六控制器走线孔；8-六维力组件。

101-第一电源通信线；102-第二电源通信线；103-第三电源通信线；104-第四电源通信线；105-第五电源通信线；106-第六电源通信线；200-数据传输线；300-护线圈。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本发明实施例提供的中空机械臂进行说明。

请参阅图1及图2，在本发明的其中一个实施例中，中空机械臂包括多个依次连接的关节组件和穿过各个关节组件的线缆。其中，线缆可包括电源线、通信线、用于传输视频信号的数据传输线200等，电源线和通信线以下简称为电源通信线，数据传输线200可用于传输视频信号，可选为USB3.0传输线。在相邻的两个关节组件中，至少一个关节组件包括关节壳体、舵机模组和控制器组件，舵机模组和控制器组件均设于关节壳体内，控制器组件用于控制舵机模组。控制器组件包括至少一个电路板，电路板的数量为多个时，多个电路板层叠设置，并通过螺柱固定连接，相邻的电路板之间通过BTB连接器电性连接。舵机模组具有旋转输出轴，旋转输出轴轴向贯穿舵机模组设置，旋转输出轴中空设置，其具有中空孔，使得舵机模组中空设置，而线缆可以穿过该中空孔，即线缆可以直接穿过舵机模组的中心。在舵机模组工作时，旋转输出轴旋转从而带动其他关节模组旋转，而线缆设于旋转输出轴内部的中空孔处，所以不会随着旋转输出轴的转动而出现扭曲状态。而且，旋转输出轴中空设置，使得多个关节组件可以形成一个线缆通道，使得数据传输线200等线缆能够从机械臂的首端直接依次穿过各个关节组件至机械臂的末端，从而使数据传输线200能够设置于机械臂的内部。

上述实施例中的中空机械臂，包括多个依次连接的关节组件，两个相邻的关节组件中至少有一个关节组件包括关节壳体、舵机模组和控制器组件，舵机模组内部具有中空设置的旋转输出轴，使线缆能够从舵机模组内部的旋转输出轴穿过。如此，在中空机械臂的内部形成一个完整的走线通道，电源线、通信线、数据传输线200等线缆能够从机械臂的首端依次穿过各个舵机模组的中心至机械臂的末端，在各个舵机模组旋转时，线缆不会发生扭曲，数据传输线200也可以设置在机械臂的内部。

可选地，舵机模组的至少一端设置有用于保护线缆的护线圈300，可以防止线缆与舵机模组的开孔处直接摩擦，从而可以延长线缆的使用寿命。关节壳体在线缆的拐弯处还可以设置压线块714，使线缆按照预定的走线路径分布。

可选地，旋转输出轴包括转轴本体和转盘，转盘固定于转轴本体的一端且与转轴本体同轴设置，转盘由转轴本体的的一端径向延伸而成。转盘的设置使得其他关节组件可通过转盘与旋转输出轴固定连接。舵机模组的其中一端的护线圈300可设于转轴本体的中空孔内且设于转轴本体的靠近转盘一侧，舵机模组的另外一端的护线圈300也可设于转轴本体内，也可以设置在舵机模组远离转盘一端的壳体上，护线圈300的具体位置此处不作限定。

在其中一个实施例中，每个关节组件均包括关节壳体、一个舵机模组和一个控制器组件，其中一个关节组件中的舵机模组用于驱动下一个关节组件转动。

在另一个实施例中，在相邻的两个关节组件中，其中一个关节组件包括关节壳体、两个舵机模组以及一个控制器组件，两个舵机模组分别用于驱动该关节组件旋转和另一个关节组件旋转，另一个关节组件包括转动臂壳体，转动臂壳体由与其相邻的舵机模组驱动旋转。

需要说明的是，电源通信线具有多段，分别连接在各个相邻的关节组件的控制器组件之间，而为了保证视频信号的传输质量，数据传输线200的数量为一根，从机械臂的首端依次贯穿各个关节组件至机械臂的末端。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图1，其中一个关节组件为关节一二组件2，关节一二组件2包括关节一二壳体21、第一舵机模组22、第二舵机模组23和关节一二控制器组件24，第一舵机模组22、第二舵机模组23和关节一二控制器组件24均设于关节一二壳体21内，关节一二控制器组件24可以同时控制第一舵机模组22和第二舵机模组23，第一舵机模组22用于驱动关节一二组件2转动，第二舵机模组23用于驱动另一个关节组件转动，如驱动下述的第一转动臂组件3转动。第一舵机模组22内具有第一旋转输出轴225，第一旋转输出轴225具有第一中空孔2250，第二舵机模组23内具有第二旋转输出轴235，第二旋转输出轴235具有第二中空孔2350。关节一二组件2中需要穿过两段电源通信线和数据传输线200。两段电源通信线分别为第一电源通信线101和第二电源通信线102，第一电源通信线101的一端从外部穿过第一中空孔2250，另一端连接至关节一二控制器组件24，第二电源通信线102的一端连接于关节一二控制器组件24，另一端穿过第二中空孔2350并伸出关节一二壳体21。数据传输线200自外部穿过第一中空孔2250、穿过第二中空孔2350、然后伸出关节一二壳体21至下一个关节组件。

可选地，第一舵机模组22的旋转轴线和第二舵机模组23的旋转轴线垂直设置，关节一二控制器组件24设于第一舵机模组22的旋转轴线和第二舵机模组23的旋转轴线的交叉处。相应地，关节一二壳体21呈L形，第一舵机模组22设于关节一二壳体21的其中一段，第二舵机模组23设于关节一二壳体21的另外一段，关节一二控制器组件24设于关节一二壳体21的拐角处，以免干涉数据传输线200的布线。或者，第一舵机模组22的旋转轴线和第二舵机模组23的旋转轴线同轴设置，关节一二控制器组件24设于第一舵机模组22和第二舵机模组23之间，关节一二控制器组件24上可开设有供数据传输线200穿过的通孔。

可选地，第一舵机模组22包括电机221、用于制动的刹车组件222、用于减速的谐波减速组件224、用于记录角位移的编码器223以及第一旋转输出轴225。电机221、刹车组件222、谐波减速组件224、编码器223均设于第一旋转输出轴225的外周，第一旋转输出轴225包括第一转轴本体2251以及连接于第一转轴本体2251一端的第一转盘2252，第一舵机模组22的背向第一转盘2252的一端开设有舵机过线孔226，舵机过线孔226及第一转盘2252的中心处均设置有护线圈300，用于保护穿过第一中空孔2250的线缆。第二舵机模组23和第一舵机模组22的结构可选为相同，此处不作赘述。

在本发明其中一个实施例中，请参阅图2，其中一个关节组件为第一转动臂组件3，第一转动臂组件3可连接于关节一二组件2，由第二舵机模组23驱动旋转。第一转动臂组件3包括第一转动臂壳体31和设于第一转动臂壳体31内部的线缆转接板32，线缆转接板32具有转接电源通信线的作用，防止其中一段电源通信线的长度过长，而容易发生绕圈。更具体地，第一转动臂组件3中穿设有第二电源通信线102、第三电源通信线103和数据传输线200，第二电源通信线102的一端连接于关节一二控制器组件24，然后穿过第二舵机模组23并进入第一转动臂壳体31，使另一端连接于线缆转接板32，第三电源通信线103的一端连接于线缆转接板32，然后穿过第一转动臂壳体31并伸出第一转动臂壳体31。数据传输线200从第二舵机模组23伸出至第一转动臂壳体31、并沿第一转动臂壳体31的方向延伸至伸出第一转动臂壳体31。

可选地，第一转动臂壳体31的两端分别开设有第一转动臂走线孔310，第一转动臂走线孔301内固定有固线圈33，穿过固线圈33的线缆均被固线圈33固定。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图3，其中一个关节组件为关节三四组件4，第一转动臂组件3的两端可分别连接关节一二组件2和关节三四组件4。关节三四组件4的结构可选为与关节一二组件2的结构相同。可选地，关节三四组件4包括关节三四壳体41、第三舵机模组42、第四舵机模组43和关节三四控制器组件44，第三舵机模组42、第四舵机模组43和关节三四控制器组件44均设于关节三四壳体41内，关节三四控制器组件44可以同时控制第三舵机模组42和第四舵机模组43，第三舵机模组42用于驱动关节三四组件4转动，第四舵机模组43用于驱动另一个关节组件转动。第三舵机模组42内具有第三旋转输出轴425，第三旋转输出轴425具有第三中空孔4250，第四舵机模组43内具有第四旋转输出轴435，第四旋转输出轴435具有第四中空孔4350。关节一二组件2中需要穿过两段电源通信线和数据传输线200，两段电源通信线分别为第三电源通信线103和第四电源通信线104。第三电源通信线103的一端可连接于线缆转接板32，从第一转动臂壳体31进入关节三四壳体41并穿过第三中空孔4250，另一端连接至关节三四控制器组件44，第四电源通信线104的一端连接于关节三四控制器组件44，另一端穿过第四中空孔4350并伸出关节三四壳体41。数据传输线200自第一转动臂组件3穿过第三中空孔4250、穿过第四中空孔4350、然后伸出关节三四壳体41至下一个关节组件。

可选地，第三舵机模组42的旋转轴线和第四舵机模组43的旋转轴线垂直设置，关节三四控制器组件44设于第三舵机模组42的旋转轴线和第四舵机模组43的旋转轴线的交叉处。相应地，关节三四壳体41呈L形，第三舵机模组42设于关节三四壳体41的其中一段，第四舵机模组43设于关节三四壳体41的另外一段，关节三四控制器组件44设于关节三四壳体41的拐角处，以免干涉数据传输线200的布线。其中，第三舵机模组42和第四舵机模组43可选为与第一舵机模组22的结构相同，此处不作赘述。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图4及图5，其中一个关节组件为第二转动臂组件5，第二转动臂组件5可连接于关节三四组件4，由第四舵机模组43驱动旋转。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图4及图5，其中一个关节组件为关节五组件6，关节五组件6包括关节五壳体61、第五舵机模组62和关节五控制器组件63。关节五壳体61可与第二转动臂组件5固定连接，第五舵机模组62和关节五控制器组件63均设于关节五壳体61内，第五舵机模组62用于驱动下一个关节组件转动。关节五控制器组件63设于第五舵机模组62的侧面，垂直于关节五控制器组件63中的电路板的垂线称为关节五控制器组件63的法线，关节五控制器组件63的法线方向与第五舵机模组62的旋转轴线相互垂直。第四舵机模组43的旋转轴线也与第五舵机模组62的旋转轴线相互垂直，使得关节五组件6和由第五舵机模组62驱动的关节组件的旋转轴线垂直，正交设置，从而能够使机械臂的末端折叠后占用的空间更小。

可选地，一端连接于关节三四控制器组件44的第四电源通信线104，其另一端连接于关节五控制器组件63，关节五组件6内穿设有第五电源通信线105，第五电源通信线105的其中一端连接于关节五控制器组件63，另一端沿第五舵机模组62的外侧延伸至第五舵机模组62的端部，并穿出关节五壳体61。数据传输线200沿第五舵机模组62的侧面延伸至第五舵机模组62的端部并穿出关节五壳体61。

可选地，第五舵机模组62的结构与第一舵机模组22的结构相同，第五舵机模组62包括第五旋转输出轴625，第五旋转输出轴625包括第五转轴本体6251和第五转盘6252，第五转轴本体6251具有第五中空孔6250，第五电源通信线105和数据传输线200从远离第五旋转输出轴625的第五转盘6252的一侧穿出，避免影响第五转盘6252和下述关节六壳体71的连接。

可选地，关节五壳体61上固定有挡线板64，挡线板64固定于远离第五转盘6252的一侧，挡线板64上开设有供线缆穿过的通孔，且通孔内设置有护线圈300，防止线缆与通孔的内壁摩擦。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图4及图6，其中一个关节组件为关节六组件7，关节六组件7包括关节六壳体71、第六舵机模组72和关节六控制器组件73，第六舵机模组72和关节六控制器组件73均设于关节六壳体71内，第六舵机模组72可用于驱动下述的机械爪9旋转，第六舵机模组72的旋转轴线和第五舵机模组62的旋转轴线相互垂直，关节六控制器组件73设于第六舵机模组72的靠近关节五组件6的一端，能够缩短第五电源通信线105的长度。

更具体地，关节六壳体71包括固定连接的U形壳体711和关节六壳本体712，U形壳体711的两侧分别设置在第五舵机模组62的两端，使关节五壳体61部分(设置有第五舵机模组62的部分)伸入U形壳体711的U形空间内设置，从而使得关节五组件6和关节六组件7之间的连接不突兀，更加拟人化，占用的空间更小。第六舵机模组72固定于关节六壳本体712内。

其中，第五旋转输出轴625的第五转盘6252面向U形壳体711的其中一个内壁设置，U形壳体711的另一个内壁面向关节五组件6的线缆穿出的位置设置，且该侧设置有关节六轴承713，穿出关节五组件6的第五电源通信线105和数据传输线200均穿过关节六轴承713的中心进入U形壳体711中。关节六轴承713的设置使得关节六组件7在相对关节五组件6旋转时，关节六轴承713的内圈及其内的线缆不会随关节六转动，减小了线缆扭曲绕线的可能性。更具体地，关节六组件7内穿设有第五电源通信线105、第六电源通信线106和数据传输线200，进入U形壳体711的第五电源通信线105沿U形壳体711的内壁延伸至关节六壳本体712内，并连接于关节六控制器组件73，第六电源通信线106的一端连接于关节六控制器组件73，另一端穿过第六旋转输出轴725的第六过中空孔7250并延伸至机械臂的末端。关节六控制器组件73上开设有关节六控制器走线孔730，关节六控制器走线孔730内可设置护线圈300数据传输线200进入U形壳体711后，沿所述U形壳体711的内壁延伸至穿过关节六控制器走线孔730、然后穿过第六中空孔7250设置。

可选地，U形壳体711内设置有压线块714，压线块714可以对第五电源通信线105和数据传输线200进行定位。压线块714可设置于线缆的拐弯处，防止线缆向中心移动，而与U形壳体711的内部结构干涉。

在本发明的其中一个实施例中，关节组件的数量为六个，且六个关节组件分别为依次连接的关节一二组件2、第一转动臂组件3、关节三四组件4、第二转动臂组件5、关节五组件6和关节六组件7。关节一二组件2、第一转动臂组件3、关节三四组件4、第二转动臂组件5、关节五组件6和关节六组件7可选为与上述实施例中对应的关节组件结构相同，此处不再赘述。其中，第一电源通信线101的一端从外部进入关节一二组件2，另一端连接于关节一二控制器组件24，第二电源通信线102的一端连接于关节一二控制器组件24，另一端连接于线缆转接板32，第三电源通信线103的一端连接于线缆转接板32，另一端连接于关节三四控制器组件44，第四电源通信线104的一端连接于关节三四控制器组件44，另一端连接于关节五控制器组件63，第五电源通信线105的一端连接于关节五控制器组件63，另一端连接于关节六控制器组件73，第六电源通信线106的一端连接于关节六控制器组件73，另一端延伸至机械手的末端。数据传输线200从外部进入关节一二组件2、依次穿过第一舵机模组22、第二舵机模组23、第一转动臂组件3、第三舵机模组42、第四舵机模组43、关节六控制器组件73及第六舵机模组72并延伸至与摄像头连接。如此，电源通信线设置在机械臂的内部，在机械臂的各个关节组件转动时，不会产生绕线现象，数据传输线200可以设置于机械臂的内部，也不会发生绕线现象。

可选地，机械臂还包括用于支撑关节一二组件2的底座1、六维力组件8以及机械爪。六维力组件8连接于关节六组件7，机械爪连接于六维力组件8，六维力组件8能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器，适用于机械臂的末端。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种中空机械臂，其特征在于，包括多个依次转动连接的关节组件以及穿过各个所述关节组件设置的线缆，相邻的两个所述关节组件中的至少一个所述关节组件包括关节壳体、设于所述关节壳体内的舵机模组以及用于控制所述舵机模组的控制器组件，所述舵机模组具有轴向贯穿其设置的旋转输出轴，旋转输出轴中空设置使其具有供线缆穿过的中空孔，其中一个关节组件为关节一二组件，所述关节一二组件包括关节一二壳体、设于所述关节一二壳体内的第一舵机模组、第二舵机模组和用于控制所述第一舵机模组和所述第二舵机模组的关节一二控制器组件；其中一段电源通信线穿过所述第一舵机模组的第一中空孔设置并连接于所述关节一二控制器组件，另一段电源通信线的一端连接于所述关节一二控制器组件，另一端穿过所述第二舵机模组的第二中空孔并穿出所述关节一二壳体设置；数据传输线依次穿过所述第一中空孔和所述第二中空孔并穿出所述关节一二壳体设置；关节一二壳体呈L形，第一舵机模组设于关节一二壳体的其中一段，第二舵机模组设于关节一二壳体的另外一段，关节一二控制器组件设于关节一二壳体的拐角处，所述第一舵机模组的旋转轴线和所述第二舵机模组的旋转轴线垂直设置，且所述关节一二控制器组件设于所述第一舵机模组的旋转轴线和所述第二舵机模组的旋转轴线的交叉处；其中一个关节组件为关节三四组件，所述关节三四组件和所述关节一二组件分别连接于第一转动臂组件的两端，所述关节三四组件的结构与所述关节一二组件的结构相同。

2.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：所述舵机模组的至少一端设置有用于保护线缆的护线圈。

3.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：所述关节壳体于所述线缆的拐弯处设有用于定位所述线缆的压线块。

4.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：所述旋转输出轴包括转轴本体以及由所述转轴本体的一端径向延伸而成且用于与相邻的所述关节组件连接的转盘。

5.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：每个所述关节组件均包括一个关节壳体、一个舵机模组和一个用于控制所述舵机模组的控制器组件；或者，

相邻两个所述关节组件中，其中一个关节组件包括一个关节壳体、两个舵机模组和一个用于控制两个所述舵机模组的控制器组件，另一个所述关节组件包括由其中一个所述舵机模组驱动的转动臂壳体。

6.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：所述线缆包括多段电源通信线和依次贯穿各个所述关节组件的数据传输线，相邻所述关节组件通过所述电源通信线电性连接，相邻所述关节组件之间的所述电源通信线的两端分别连接于对应的所述关节组件的所述控制器组件。

7.如权利要求1所述的中空机械臂，其特征在于：其中一个所述关节组件为第一转动臂组件，所述第一转动臂组件由所述第二舵机模组驱动旋转，所述第一转动臂组件包括第一转动臂壳体以及设于所述第一转动臂壳体内的线缆转接板，穿过所述关节一二壳体的电源通信线进入所述第一转动臂壳体并连接于所述线缆转接板，所述线缆转接板上还连接有用于延伸并穿出所述第一转动臂壳体的另一电源通信线，所述数据传输线穿出所述关节一二壳体、从所述第一转动臂壳体的一端进入并从所述第一转动臂壳体的另一端穿出。

8.如权利要求6所述的中空机械臂，其特征在于：其中一个所述关节组件为关节五组件，所述关节五组件包括关节五壳体、设于所述关节五壳体内的第五舵机模组以及用于控制所述第五舵机模组的关节五控制器组件，所述关节五控制器组件设于所述第五舵机模组的侧面，所述关节五控制器组件的法线方向与所述第五舵机模组的旋转轴线相互垂直，其中一段所述电源通信线的一端连接于所述关节五控制器组件且沿所述第五舵机模组的外侧延伸至穿出所述关节五壳体，所述数据传输线沿所述第五舵机模组的外侧延伸至穿出所述关节五壳体。

9.如权利要求8所述的中空机械臂，其特征在于：其中一个关节组件为关节六组件，所述关节六组件包括关节六壳体、设于所述关节六壳体内的第六舵机模组以及用于控制所述第六舵机模组的关节六控制器组件，所述第六舵机模组的旋转轴线和第五舵机模组的旋转轴线相互垂直，所述关节六控制器组件设于所述第六舵机模组的靠近所述关节五组件的一端。

10.如权利要求9所述的中空机械臂，其特征在于：所述关节六壳体包括U形壳体和连接于所述U形壳体的关节六壳本体，所述U形壳体的两侧分别设于所述第五舵机模组的两端，使所述关节五壳体部分伸入所述U形壳体的U形空间内设置，所述第六舵机模组固定于所述关节六壳本体内。

11.如权利要求10所述的中空机械臂，其特征在于：所述U形壳体的面向所述第五舵机模组的一侧设置有关节六轴承，其中一段所述电源通信线穿过所述关节六轴承的中心穿入所述U形壳体并沿所述U形壳体的内壁延伸至与所述关节六控制器组件连接，另一段电源通信线的一端连接于所述关节六控制器组件，另一端穿过所述第六舵机模组设置；所述关节六控制器组件上开设有关节六控制器走线孔，所述数据传输线通过所述关节六轴承的中心进入所述U形壳体、沿所述U形壳体的内壁延伸至穿过所述关节六控制器走线孔、然后穿过所述第六舵机模组设置。

12.如权利要求6所述的中空机械臂，其特征在于：所述关节组件的数量为六个，且分别为依次连接的所述关节一二组件、所述第一转动臂组件、关节三四组件、第二转动臂组件、关节五组件和关节六组件。

13.如权利要求12所述的中空机械臂，其特征在于：所述第一转动臂组件包括第一转动臂壳体以及设于所述第一转动臂壳体内的线缆转接板；所述关节三四组件包括关节三四壳体、设于所述关节三四壳体内的第三舵机模组、第四舵机模组和用于控制所述第三舵机模组和所述第四舵机模组的关节三四控制器组件；所述关节五组件包括关节五壳体、设于所述关节五壳体内的第五舵机模组以及用于控制所述第五舵机模组的关节五控制器组件；所述关节六壳体包括关节六壳体、设于所述关节六壳体内的第六舵机模组以及用于控制所述第六舵机模组的关节六控制器组件；

所述电源通信线的数量为六段，分别为第一电源通信线、第二电源通信线、第三电源通信线、第四电源通信线、第五电源通信线和第六电源通信线；

所述第一电源通信线的一端穿过第一舵机模组，另一端连接于关节一二控制器组件，第二电源通信线的一端连接于关节一二控制器组件，另一端连接于线缆转接板，第三电源通信线的一端连接于线缆转接板，另一端连接于关节三四控制器组件，第四电源通信线的一端连接于关节三四控制器组件，另一端连接于关节五控制器组件，第五电源通信线的一端连接于关节五控制器组件，另一端连接于关节六控制器组件，第六电源通信线的一端连接于关节六控制器组件，另一端穿过第六舵机模组；

所述数据传输线依次穿过第一舵机模组、第二舵机模组、第一转动臂组件、第三舵机模组、第四舵机模组、关节六控制器组件及第六舵机模组。

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