CN111791264A - 关节模组及机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种关节模组及机械臂，关节模组包括第一关节组件和转动连接于第一关节组件的第二关节组件，第一关节组件包括第一壳体以及用于驱动第二关节组件相对第一关节组件旋转的第一舵机，第二关节组件包括第二壳体以及驱动外部结构旋转的第二舵机，第一舵机和第二舵机的旋转输出轴的轴线呈夹角设置；第一壳体或者第二壳体的端部呈U形。本发明提供的关节模组及机械臂，第二关节组件能够向第一关节组件折叠，减小关节模组占用的空间，第二壳体或者第一壳体一端呈U形，使得第一壳体和第二壳体的结合处不突兀，更加拟人化，进一步减小关节模组折叠后占用的空间。

Description

关节模组及机械臂

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种关节模组及机械臂。

背景技术

随着机器人的不断发展，机器人越来越拟人化，机械臂的关节也越来越接近人的关节。在机械臂领域，传统的机械臂关节模组为单个舵机模组，一般都是相互拼接在一起，在机械臂需要折叠的情况下，机械臂末端的关节通常采用的是传统的UR机器人的末端关节，折叠后占用的空间仍然较大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种关节模组及机械臂，以解决现有技术中存在的机器臂末端关节占用的空间较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种关节模组，包括第一关节组件和转动连接于所述第一关节组件的第二关节组件，所述第一关节组件包括第一壳体以及用于驱动所述第二关节组件相对所述第一关节组件旋转的第一舵机，所述第二关节组件包括第二壳体以及驱动外部结构旋转的第二舵机，所述第一舵机和所述第二舵机的旋转输出轴的轴线呈夹角设置；所述第二壳体靠近所述第一壳体的一端呈U形，所述第一壳体的端部伸入所述第二壳体的U形空间内且与所述第二壳体转动连接，或者，所述第一壳体靠近所述第二壳体的一端呈U形，所述第二壳体的端部伸入所述第一壳体的U形空间内且与所述第一壳体转动连接。

在一个实施例中，所述第一舵机和所述第二舵机的旋转输出轴的轴线方向垂直设置。

在一个实施例中，所述第二壳体靠近所述第一壳体的一端呈U形，所述第一壳体的端部伸入所述第二壳体的U形空间内且与所述第二壳体转动连接，所述第一舵机的旋转输出轴连接于所述第二壳体的U形处。

在一个实施例中，所述第一关节组件还包括固定于所述第一壳体的转动臂，所述转动臂上设有用于检测物体的第一电子皮肤组件，且所述第一壳体内设有与所述第一电子皮肤组件电性连接的第一皮肤控制板。

在一个实施例中，所述第一电子皮肤组件包括固定于所述转动臂表面的第一皮肤固定座、设于所述第一皮肤固定座上的第一皮肤传感器以及覆盖于所述第一皮肤传感器表面的第一皮肤表层，所述第一皮肤传感器伸入所述转动臂内且电性连接于所述第一皮肤控制板。

在一个实施例中，所述第二壳体上设有用于检测物体的第二电子皮肤组件，且所述第二壳体内设有与所述第二电子皮肤组件电性连接的第二皮肤控制板。

在一个实施例中，所述第二电子皮肤组件包括固定于所述第二壳体表面的第二皮肤固定座、设于所述第二皮肤固定座上的第二皮肤传感器以及覆盖于所述第二皮肤传感器表面的第二皮肤表层，所述第二皮肤传感器伸入所述第二壳体内且电性连接于所述第二皮肤控制板。

在一个实施例中，所述第二壳体包括U形壳体以及关节壳体，所述U形壳体包括与所述关节壳体连接的底壳部以及分别连接于所述底壳部两端的两个侧壳部，所述第一舵机的旋转输出轴的两端分别连接于两个所述侧壳部，所述第二舵机固定于所述关节壳体内；两个所述侧壳部和所述关节壳体上均设有所述第二电子皮肤组件。

在一个实施例中，所述第二皮肤控制板设于所述关节壳体内，所述侧壳部内设有与所述第二皮肤控制板电性连接的电子皮肤转接板，所述侧壳部上的所述第二电子皮肤传感器电性连接于所述电子皮肤转接板。

在一个实施例中，所述第一壳体靠近所述第二壳体的一端呈U形，所述第二壳体的端部伸入所述第一壳体的U形空间内且与所述第一壳体转动连接，所述第一舵机包括驱动电机以及连接于所述驱动电机的传动组件，所述传动组件具有连接于所述驱动电机的旋转输出端的第一旋转轴以及连接于所述第二壳体的第二旋转轴，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴平行设置，且所述第二旋转轴穿过所述第一壳体的U形处且固定连接于所述第二壳体。

在一个实施例中，所述第一壳体上设有第三电子皮肤组件，所述第一壳体内设有与所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板；或者，

所述第二壳体上设有第三电子皮肤组件，所述第二壳体内设有与所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板；或者，

所述第一壳体和所述第二壳体上均设有第三电子皮肤组件，所述第一壳体和所述第二壳体内相应设有与对应的所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板。

在一个实施例中，所述传动组件为带轮组件、链轮组件或齿轮组件。

本发明还提供一种机械臂，包括上述的关节模组。

本发明提供的关节模组及机械臂的有益效果在于：与现有技术相比，本发明关节模组包括转动连接的第一关节组件和第二关节组件，第一关节组件包括第一壳体和第一舵机，第二关节组件包括第二壳体和第二舵机，第一舵机和第二舵机的旋转方向呈夹角设置，使得第二关节组件能够向第一关节组件折叠，减小关节模组占用的空间。而且第二壳体或者第一壳体一端呈U形，使第一壳体的端部能够插接入第二壳体的U形空间内，或者第二壳体的端部能够插入第一壳体的U形空间内，使得第一壳体和第二壳体的结合处不突兀，更加拟人化，进一步减小关节模组折叠后占用的空间。

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第一种关节模组的立体结构图；

图2为图1中第一关节的剖视图；

图3为图1中第一壳体及第一电子皮肤组件的爆炸结构图；

图4为图1中第二关节的剖视图；

图5为本发明实施例提供的第二种关节模组的立体结构图；

图6为图4中第一关节的剖视图；

图7为图4中第二关节的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1a-第一关节组件；11a-第一壳体；12a-第一舵机；121-第一电机；122-第一刹车组件；123-第一编码器组件；124-第一谐波减速组件；125-第一旋转输出轴；1250-第一中空孔；1251-第一转盘；1252-第一转轴；126-第一控制器组件；13-第一关节挡线板；130-第一走线孔；131-第二密封圈；14-第一密封圈；2a-第二关节组件；201-护线圈；21a-第二壳体；211-U形壳体；2111-内U形壳；2112-侧贴壳；2113-侧壳部；2114-底壳部；2115-第三密封圈；2116-第四密封圈；2117-压线块；212-关节壳体；213-第一轴承；22a-第二舵机；225-第二旋转输出轴；2250-第二中空孔；2251-第二转盘；2252-第二转轴；226-第二控制器组件；2260-第二走线孔；23-第二电子皮肤组件；231-第二皮肤固定座；232-第二皮肤传感器；233-第二皮肤表层；24-第二皮肤控制板；241-电子皮肤转接板；3-转动臂；301-容纳槽；302-卡孔；303-第二传感器避让孔；31-第一电子皮肤组件；311-第一皮肤固定座；3111-延伸部；3112-第一传感器避让孔；312-第一皮肤传感器；313-第一皮肤表层；32-第一皮肤控制板；33-装饰环；4-六维力传感器。

1b-第一关节组件；11b-第一壳体；111-U形壳体；1111-底壳部；1112-侧壳部；112-关节壳体；113-第二关节挡线板；1130-第四走线孔；114-第二轴承；115-第三轴承；116-第二编码器组件；15-第二谐波减速组件；16-输出轴转接件；12b-第一舵机；127-驱动电机；128-传动组件；1281-第一旋转轴；1282-第二旋转轴；2b-第二关节组件；21b-第二壳体；210-第五走线孔；22b-第二舵机；221-第三电机；222-第三刹车组件；223-第三编码器组件；224-第三谐波减速组件；227-第三控制器组件；228-第二旋转输出轴。

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关节模组进行说明。

实施例一：

请参阅图1，在本发明的实施例一中，关节模组包括第一关节组件1a和第二关节组件2a，第一关节组件1a和第二关节组件2a转动连接。第一关节组件1a包括第一壳体11a和设于第一壳体11a内的第一舵机12a，第一舵机12a用于驱使第二关节组件2a相对第一关节组件1a转动，第一舵机12a的旋转方向和第二舵机22a的旋转方向呈夹角设置，使第二关节组件2a能够朝向第一关节组件1a折叠，从而可以使第二关节组件2a与机械臂的其他部位占用的长度空间重叠，缩小整个机械臂占用的空间。而且，第二壳体21a靠近第一壳体11a的一端呈U形，第一壳体11a的端部伸入第二壳体21a的该U形空间内，第一舵机12a的输出端连接于第二壳体21a的U形空间处的内壁，使得第二壳体21a能够相对第一壳体11a转动。第二壳体21a的一端呈U形设置，而U形部分的厚度较小，使得第一壳体11a和第二壳体21a的结合处更加平滑，不突兀，更加拟人化，更能减小关节模组折叠后占用的空间。

上述实施例中，关节模组包括转动连接的第一关节组件1a和第二关节组件2a，第一关节组件1a包括第一壳体11a和第一舵机12a，第二关节组件2a包括第二壳体21a和第二舵机22a，第一舵机12a和第二舵机22a的旋转方向呈夹角设置，使得第二关节组件2a能够向第一关节组件1a折叠，减小关节模组占用的空间。而且第二壳体21a靠近第一壳体11a一端呈U形，使第一壳体11a的端部能够容纳在第一壳体11a的U形空间内，使得第一壳体11a和第二壳体21a的结合处不突兀，更加拟人化，进一步减小关节模组折叠后占用的空间。

可选地，第一舵机12a输出端的旋转方向和第二舵机22a的输出端的旋转方向垂直设置，使第二关节组件2a能够垂直向第一关节组件1a折叠，当该关节模组应用在机械臂中时，第二关节组件2a折叠后可与机械臂的其他部分重叠设置，尽可能地减小了机械臂折叠后所占用的体积，使机械臂更加小型化和拟人化。在其他实施例中，第一舵机12a输出端的旋转方向和第二舵机22a的输出端的旋转方向接近垂直设置，如第一舵机12a输出端的旋转方向和第二舵机22a的输出端的旋转方向夹角为80°至90°。

请参阅图1及图2，第一关节组件1a还包括固定于第一壳体11a的转动臂3。转动臂3远离第二关节组件2a一端可设置第三舵机，该第三舵机可用于驱动转动臂3以其轴线为旋转轴线旋转，从而带动第一关节组件1a和第二关节组件2a以转动臂3的轴线为旋转轴线旋转。第一壳体11a和转动臂3可通过螺钉、销钉的紧固件固定连接，第一壳体11a和转动臂3的连接处设置有装饰环33，装饰环33用于遮挡紧固件的外露头部，使机械臂的外观更加整洁和拟人化。

可选地，转动臂3的表面设置有至少一个第一电子皮肤组件31，第一壳体11a内设有第一皮肤控制板32，使得第一皮肤控制板32靠近第一舵机12a内的第一控制器组件126，将各个电路板集成于第一舵机12a内。第一电子皮肤组件31用于检测是否有物体接近、是否与物体发生碰撞，通过第一电子皮肤组件31的设置，可以防止转动臂3与外界物体或者人员发生碰撞，或者在转动臂3与外界物体和人员发生碰撞后，立即停止运动，防止碰伤外界物体、人员，还可以避免第一关节组件1a和转动臂3受损。

可选地，请参阅图3，第一电子皮肤组件31包括依次层叠设置的第一皮肤固定座311、第一皮肤传感器312和第一皮肤表层313，第一皮肤固定座311固定在转动臂3的表面，第一皮肤表层313外露设置。第一皮肤固定座311的侧面延伸形成有延伸部3111，转动臂3的表面相应具有容纳第一皮肤固定座311的容纳槽301，容纳槽301的侧壁开设有供延伸部3111伸入的卡孔302，使第一皮肤固定座311卡接于转动臂3上。第一皮肤传感器312可为压力传感器、红外传感器等，一个第一皮肤固定座311上可对应设置一个或者多个第一皮肤传感器312。第一皮肤表层313可选为硅胶、橡胶等软性材质，使得第一皮肤表层313更加拟人化。其中，第一皮肤固定座311第一皮肤传感器312和第一皮肤表层313可通过胶水等相互粘贴固定。第一皮肤固定座311上开设有第一传感器避让孔3112，第一壳体11a上开设有第二传感器避让孔303，使得第一皮肤传感器312能够穿过第一传感器避让孔3112和第二传感器避让孔303进入转动臂3的内部，并电性连接于第一皮肤控制板32。当第一皮肤传感器312的引脚端距离第一皮肤控制板32较远时，可在转动臂3或者第一壳体11a内固定设置电子皮肤转接板241，使得第一皮肤传感器312的引脚端直接或者通过导线间接连接于电子皮肤转接板241，电子皮肤转接板241通过导线连接于第一皮肤控制板32。

其中，第一舵机12a包括第一电机121、连接于第一电机121的第一谐波减速组件124、用于制动的第一刹车组件122、用于记录角位移的第一编码器组件123、第一谐波减速组件124、第一旋转输出轴125以及第一控制器组件126，第一电机121、第一谐波减速组件124、第一刹车组件122和第一编码器组件123和第一旋转输出轴均集成于舵机壳体内，第一控制器组件126可设于舵机壳体的外部，固定于第一壳体11a中。第一控制器组件126包括至少一个电路板，电路板和第一皮肤控制板32可通过螺柱等连接件固定连接，且电路板和电路板之间、电路板和第一皮肤控制板32之间通过BTB连接器电性连接。

请参阅图4，第二壳体21a上设有用于检测物体的第二电子皮肤组件23，第二壳体21a内设有第二皮肤控制板24。第二电子皮肤组件23可选为与第一电子皮肤组件31的结构相同，第二电子皮肤组件23的大小可根据第二壳体21a的大小和形状选择。具体地，第二电子皮肤组件23相应包括层叠设置的第二皮肤固定座231、第二皮肤传感器232和第二皮肤表层233，第二皮肤固定座231固定于第二壳体21a的表面。

可选地，第二壳体21a包括固定连接的U形壳体211和关节壳体212，U形壳体211包括底壳部2114和两个侧壳部2113，两个侧壳部2113面向底壳部2114的一侧相互平行，其中一个侧壳部2113、底壳部2114和另一个侧壳部2113依次连接，第一舵机12a的第一旋转输出轴125的一端连接于其中一个侧壳部2113，第一舵机12a的舵机壳体被夹设于两个侧壳部2113。两个侧壳部2113和关节壳体212上均设有第二电子皮肤组件23，使得U形壳体211和关节壳体212均具有防碰撞的功能，U形壳体211上的第二皮肤传感器232穿过U形壳体211与第二皮肤控制板24电性连接，关节壳体212上的第二皮肤传感器232穿过关节壳体212与第二皮肤控制板24电性连接。第二皮肤控制板24的数量为一个，可设置于U形壳体211内，或者设置于关节壳体212内。第二皮肤控制板24设置于关节壳体212内时，可固定于第二舵机22a的第二控制器组件226中，并与第二舵机22a的第二控制器组件226电性连接。可选地，U形壳体211内设置有电子皮肤转接板241，U形壳体211上的第二皮肤传感器232通过线缆或者直接连接于电子皮肤转接板241，电子皮肤转接板241通过线缆电性连接于第二皮肤控制板24，电子皮肤转接板241的设置可以解决第二皮肤传感器232和第二皮肤控制板24之间的距离过远的问题。

请参阅图2，第一壳体11a用于固定第一舵机12a处呈筒状，第一舵机12a的第一旋转输出轴125包括第一转盘1251以及连接于第一转盘1251的第二转轴1252，第一转盘1251设于第一舵机12a的输出端，第二转轴1252贯穿出第一舵机12a，使第一舵机12a中空设置，第二转轴1252也中空设置，第二转轴1252具有第一中空孔1250。第一转盘1251和U形壳体211的其中一个侧壳部2113固定连接，使得第一舵机12a能够驱动第二关节组件2a旋转，第一转盘1251和U形壳体211之间设置有第一密封圈14，用于密封第一转盘1251和U形壳体211之间的间隙。第一舵机12a的背向第一转盘1251一端设有第一关节挡线板13，第一关节挡线板13固定于第一壳体11a上，在第一舵机12a驱动第二关节组件2a转动时，第一关节挡线板13固定不动。第一关节挡线板13和第一舵机12a之间设有第二密封圈131，用于密封第一关节挡线板13和第一舵机12a之间的间隙。第一关节挡线板13上开设有走线穿过的第一走线孔130，部分线缆自第一舵机12a的第一控制器组件126穿过第一壳体11a内部并穿过第一走线孔130，然后延伸至U形壳体211内。靠近第一关节挡线板13的侧壳部2113上设有第一轴承213，第一轴承213的内圈与第一关节挡线板13固定设置，第一轴承213的外圈与侧壳部2113固定设置，因此，在第一舵机12a驱动第二关节组件2a旋转时，第一关节挡线板13和第一轴承213的内圈保持不动，使得穿设于第一关节挡线板13的走线也保持不动，因此不会出现走线扭曲的情况。

请参阅图4，U形壳体211包括内U形壳2111和两个侧贴壳2112，内U形壳2111的侧部和侧贴壳2112组合形成侧壳部2113，内U形壳2111和侧贴壳2112之间可通过螺钉等紧固件固定连接。内U形壳2111和侧贴壳2112之间设有第三密封圈2115，用于密封内U形壳2111和侧贴壳2112之间的间隙，内U形壳2111与关节壳体212之间设有第四密封圈2116，用于密封内U形壳2111与关节壳体212之间的间隙。第一转盘1251固定于内U形壳2111的其中一侧，第一关节挡线板13通过第一轴承213连接于内U形壳2111的另一侧。

请参阅图4，第二舵机22a固定于第二壳体21a内，第二舵机22a的结构可选为与第一舵机12a的结构相同。第二舵机22a的第二旋转输出轴225包括相互连接的第二转盘2251和第二转轴2252，第二转盘2251和第二转轴2252同轴设置，第二转盘2251设于第二壳体21a的远离第一壳体11a一侧，使得第二转盘2251能够与外部结构固定连接，从而驱动外部结构的旋转。第二转轴2252贯穿第二舵机22a设置，使第二舵机22a呈中空状设置，第二转轴2252呈中空状设置，且具有第二中空孔2250。第二舵机22a的第二控制器组件226设于舵机壳体的端部，且第二舵机22a的第二控制器组件226和第二转盘2251分别设于舵机壳体的两端，即第二舵机22a的第二控制器组件226靠近第一壳体11a设置，使得从U形壳体211内部穿过的部分线缆可以转接至第二舵机22a的第二控制器组件226，缩短第一舵机12a的第一控制器组件126和第二舵机22a的第二控制器组件226之间的线缆的长度。其中，当关节模组或者机械臂上设置有摄像头时，视频传输线可贯穿关节模组设置，第二舵机22a的第二控制器组件226上开设有第二走线孔2260，视频传输线自摄像头进入关节壳体212、穿过第二舵机22a的第二中空孔2250，穿过第二走线孔2260进入U形壳体211、然后穿过第一走线孔130，使视频传输线能够贯穿关节模组，而且，各个关节组件的转动不会使视频传输线扭曲。可选地，第一走线孔130和第二走线孔2260处均设有护线圈201，防止信号线、电源线、视频传输线等线缆与孔壁摩擦。可选地，侧壳部2113内设有压线块2117，压线块2117的数量此处不作限定，压线块2117可设于线缆转弯处，可以防止线缆脱离预定的走线路径。

请参阅图1，第二关节组件2a远离第一关节组件1a一端连接有六维力传感器4，六维力传感器4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。

实施例二：

在本发明的实施例二中，请参阅图5，关节模组包括第一关节组件1b和第二关节组件2b，第一关节组件1b和第二关节组件2b转动连接。第一关节组件1b包括第一壳体11b和第一舵机12b，第一舵机12b用于驱使第二关节组件2b相对第一关节组件1b转动，第一舵机12b的旋转方向和第二舵机22b的旋转方向呈夹角设置，使第二关节组件2b能够朝向第一关节组件1b折叠，缩小整个机械臂占用的空间。第一壳体11b靠近第二壳体21b的一端呈U形，第二壳体21b的端部伸入第一壳体11b的U形空间内且与第一壳体11b转动连接。第一舵机12b包括驱动电机127和连接于驱动电机127的传动组件128，传动组件128的作用在于将第一舵机12b的旋转输出轴的动力传动至第一壳体11b的U形处，从而驱动第二关节组件2b旋转。更具体地，传动组件128具有相互平行的第一旋转轴1281和第二旋转轴1282，传动组件128的第一旋转轴1281连接于第一舵机12b的旋转输出轴，第二旋转轴1282穿过第一壳体11b的U形处与第二壳体21b固定连接。可选地，传动组件128为带轮组件、链轮组件或齿轮组件等，具有两个平行设置的旋转轴均在本实施例的适用范围之内。以传动组件128为带轮组件为例，带轮组件的其中一个带轮固定于第一舵机12b的旋转输出端，带轮组件的另一个带轮穿过第一壳体11b的U形处且固定连接于第二壳体21b，使第一舵机12b通过带轮组件驱动第二壳体21b组件旋转。

可选地，第一舵机12b输出端的旋转方向和第二舵机22b的输出端的旋转方向垂直设置，使第二关节组件2b能够垂直向第一关节组件1b折叠，当该关节模组应用在机械臂中时，第二关节组件2b折叠后可与机械臂的其他部分重叠设置，尽可能地减小了机械臂折叠后所占用的体积，使机械臂更加小型化和拟人化。在其他实施例中，第一舵机12b输出端的旋转方向和第二舵机22b的输出端的旋转方向接近垂直设置，如第一舵机12b输出端的旋转方向和第二舵机22b的输出端的旋转方向夹角为80°至90°。

可选地，第一壳体11b上设有第三电子皮肤组件，第一壳体11b内设有第三皮肤控制板；或者，第二壳体21b上设有第三电子皮肤组件，第二壳体21b内设有与第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板；或者，第一壳体11b和第二壳体21b上均设有第三电子皮肤组件，第一壳体11b和第二壳体21b内相应设有与对应的第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板。第三电子皮肤组件可选为与第一电子皮肤组件的结构相同，其具体结构此处不再赘述。

请参阅图6，第一壳体11b包括关节壳体112和U形壳体111，驱动电机127设于关节壳体112内，第二壳体21b通过传动组件128的第二旋转轴42连接于U形壳体111。驱动电机127的结构此处不作限定。U形壳体111包括两个侧壳部1112和底壳部1111，其中一个侧壳部1112内设有两个第二轴承114，分别用于支撑传动组件128的第二旋转轴42的两端，且该侧壳部1112内设有第二谐波减速组件15，该侧壳部1112面向第二关节组件2b的内壁设有输出轴转接件16，第二谐波减速组件15固定于第二旋转轴42上，输出轴转接件16固定于第二谐波减速组件15上，使得第二旋转轴42的运动通过第二谐波减速组件15和输出轴转接件16传递至第二关节组件2b。可选地，输出轴转接件16具有伸入第二壳体21b中的方形部，从而能够带动第二壳体21b旋转。另一个侧壳部1112内设有第三轴承115，且该侧壳部1112上固定有第二关节挡线板113，用于遮挡第三轴承115，第二关节挡线板113上开设有第四走线孔1130，结合图7，第二壳体21b上开设有与第四走线孔1130相正对的第五走线孔210，使得线缆能够从第四走线孔1130、第三轴承115的中心及第五走线孔210进入第二壳体21b。可选地，第三轴承115的内圈上固定有第二编码器组件116，用于记录第二关节组件2b的角位移。

请参阅图7，第二舵机22b包括第三电机221、用于减速的第三谐波减速组件224、用于制动的第三刹车组件222、用于记录角位移的第三编码器组件223、第二旋转输出轴228以及第三控制器组件，第三电机221、第三谐波减速组件224、第三刹车组件222和第三编码器组件223可均集成于舵机壳体内。第二舵机22b的第三控制器组件227可设于第二壳体21b的靠近底壳部1111的一侧，不会与视频传输线等线缆干涉。在本实施例中，第二舵机22b的第二旋转输出轴228与实施例一中的第二舵机22a的第二旋转输出轴225结构相同，此处不作赘述。第二旋转输出轴225中空设置，进入第二壳体21b的线缆可穿过第二旋转输出轴设置。第二舵机22b的第二旋转输出轴228可连接六维力传感器，六维力传感器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。

现对本发明实施例提供的机械臂进行说明。

本发明实施例提供的机械臂包括上述任一实施例中的关节模组，还包括连接于关节模组末端的机械夹爪。

可选地，机械臂包括实施例一中的关节模组，还包括依次连接的关节一二组件、长臂组件、关节三四组件，以及连接于第二关节组件2a的机械夹爪。在需要折叠机械臂时，关节三四组件使关节模组和机械夹爪转动至第一舵机12a的旋转输出轴竖直设置，然后第一舵机12a工作，使第二关节组件2a和机械爪朝向关节一二组件弯折，因此可以减小机械臂占用的空间，使机械臂更加地拟人化。

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)

1.一种关节模组，其特征在于，包括第一关节组件和转动连接于所述第一关节组件的第二关节组件，所述第一关节组件包括第一壳体以及用于驱动所述第二关节组件相对所述第一关节组件旋转的第一舵机，所述第二关节组件包括第二壳体以及驱动外部结构旋转的第二舵机，所述第一舵机和所述第二舵机的旋转输出轴的轴线呈夹角设置；所述第二壳体靠近所述第一壳体的一端呈U形，所述第一壳体的端部伸入所述第二壳体的U形空间内且与所述第二壳体转动连接，或者，所述第一壳体靠近所述第二壳体的一端呈U形，所述第二壳体的端部伸入所述第一壳体的U形空间内且与所述第一壳体转动连接。

2.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于：所述第一舵机和所述第二舵机的旋转输出轴的轴线方向垂直设置。

3.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于：所述第二壳体靠近所述第一壳体的一端呈U形，所述第一壳体的端部伸入所述第二壳体的U形空间内且与所述第二壳体转动连接，所述第一舵机的旋转输出轴连接于所述第二壳体的U形处。

4.如权利要求3所述的关节模组，其特征在于：所述第一关节组件还包括固定于所述第一壳体的转动臂，所述转动臂上设有用于检测物体的第一电子皮肤组件，且所述第一壳体内设有与所述第一电子皮肤组件电性连接的第一皮肤控制板。

5.如权利要求4所述的关节模组，其特征在于：所述第一电子皮肤组件包括固定于所述转动臂表面的第一皮肤固定座、设于所述第一皮肤固定座上的第一皮肤传感器以及覆盖于所述第一皮肤传感器表面的第一皮肤表层，所述第一皮肤传感器伸入所述转动臂内且电性连接于所述第一皮肤控制板。

6.如权利要求3所述的关节模组，其特征在于：所述第二壳体上设有用于检测物体的第二电子皮肤组件，且所述第二壳体内设有与所述第二电子皮肤组件电性连接的第二皮肤控制板。

7.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于：所述第二电子皮肤组件包括固定于所述第二壳体表面的第二皮肤固定座、设于所述第二皮肤固定座上的第二皮肤传感器以及覆盖于所述第二皮肤传感器表面的第二皮肤表层，所述第二皮肤传感器伸入所述第二壳体内且电性连接于所述第二皮肤控制板。

8.如权利要求7所述的关节模组，其特征在于：所述第二壳体包括U形壳体以及关节壳体，所述U形壳体包括与所述关节壳体连接的底壳部以及分别连接于所述底壳部两端的两个侧壳部，所述第一舵机的旋转输出轴的两端分别连接于两个所述侧壳部，所述第二舵机固定于所述关节壳体内；两个所述侧壳部和所述关节壳体上均设有所述第二电子皮肤组件。

9.如权利要求8所述的关节模组，其特征在于：所述第二皮肤控制板设于所述关节壳体内，所述侧壳部内设有与所述第二皮肤控制板电性连接的电子皮肤转接板，所述侧壳部上的所述第二电子皮肤传感器电性连接于所述电子皮肤转接板。

10.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于：所述第一壳体靠近所述第二壳体的一端呈U形，所述第二壳体的端部伸入所述第一壳体的U形空间内且与所述第一壳体转动连接，所述第一舵机包括驱动电机以及连接于所述驱动电机的传动组件，所述传动组件具有连接于所述驱动电机的旋转输出端的第一旋转轴以及连接于所述第二壳体的第二旋转轴，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴平行设置，且所述第二旋转轴穿过所述第一壳体的U形处且固定连接于所述第二壳体。

11.如权利要求10所述的关节模组，其特征在于：所述第一壳体上设有第三电子皮肤组件，所述第一壳体内设有与所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板；或者，

所述第二壳体上设有第三电子皮肤组件，所述第二壳体内设有与所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板；或者，

所述第一壳体和所述第二壳体上均设有第三电子皮肤组件，所述第一壳体和所述第二壳体内相应设有与对应的所述第三电子皮肤组件电性连接的第三皮肤控制板。

12.如权利要求10所述的关节模组，其特征在于：所述传动组件为带轮组件、链轮组件或齿轮组件。

13.机械臂，其特征在于：包括权利要求1-12任一项所述的关节模组。

Images