CN112476474A - 机器人关节组件及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人关节组件及机器人，包括第一关节和第二关节，第一关节包括第一壳体和减速机，第一壳体具有第一容置腔，第一容置腔具有出口端面，第二关节包括第二壳体，第二壳体具有第三容置腔，第三容置腔具有入口端面，减速机设置在第一容置腔内且具有钢轮和柔轮，第一关节与第二关节通过连接组件相连，第一容置腔与第三容置腔相对，连接组件的转动连接部分与柔轮的端部固定连接并延伸至第三容置腔内与第二壳体相固定，连接组件的固定连接部分与钢轮的端部固定连接，且固定连接部分具有设置在出口端面与入口端面之间密封第一容置腔和第三容置腔的外环连接部。本发明不但关节组件表面无螺钉，且密封效果好，能够做到无菌环境。

Description

机器人关节组件及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种机器人关节组件及包含该机器人关节组件的机器人。

背景技术

在机器人领域，机械臂(或者叫机械手)是工业领域最常用到的一种多轴机器人(或称为多关节机器人)，其主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业，例如制药领域、食品领域等。

以机器人在制药领域的应用为例，要求做到无菌环境，而且需要用药液或者清水等液体清洗机器人外表面。然而，由于目前大多数机械臂的关节与关节之间的连接大多如图1所示，连接组件包括：第一关节1、第二关节2、连接法兰3、外螺纹连接套4和锁紧螺钉5，第一关节1开设有安装槽，连接法兰3固设于第二关节2，连接法兰3插装于安装槽内，外螺纹连接套4套装于第二关节2，外螺纹连接套4与第一关节1螺纹连接，并将连接法兰3压紧于安装槽的槽底，外螺纹连接套4开设有径向切口404，以形成第一切分部402和第二切分部403，锁紧螺钉5的螺杆贯穿第二切分部403，并与第一切分部402螺纹连接；第一切分部402和第二切分部403均与第一关节1螺纹连接，外螺纹连接套4通过中心孔401套装于第二关节2，外螺纹连接套4开设有安装孔405。该种连接组件虽然能起到连接第一关节1与第二关节2的作用，但是由于连接处未做密封处理，不能有效密封，且锁紧螺钉5处仍然会残留清洗的液体，从而滋生细菌。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明首先提供一种机器人关节组件。

本发明提供的机器人关节组件，包括第一关节和第二关节，所述第一关节包括第一壳体和减速机，所述第一壳体具有第一容置腔，所述第一容置腔具有出口端面，所述第二关节包括第二壳体，所述第二壳体具有第三容置腔，所述第三容置腔具有入口端面，所述减速机设置在所述第一容置腔内且具有钢轮和柔轮，所述第一关节与所述第二关节通过连接组件相连，所述第一容置腔与所述第三容置腔相对，所述连接组件包括转动连接部分和固定连接部分，所述转动连接部分与所述柔轮的端部固定连接并延伸至所述第三容置腔内与所述第二壳体相固定，所述固定连接部分与所述钢轮的端部固定连接，且所述固定连接部分具有设置在所述出口端面与所述入口端面之间密封所述第一容置腔和所述第三容置腔的外环连接部。

上述的机器人关节组件，第一关节与第二关节通过连接组件相连，由于连接组件的转动连接部分与柔轮的端部固定连接并延伸至第三容置腔内、固定连接部分与钢轮的端部固定连接，且固定连接部分具有设置在出口端面与入口端面之间密封第一容置腔和第三容置腔的外环连接部，从而使得机器人关节组件表面无螺钉，不易滋生细菌；且第一关节与第二关节之间的连接处无缝衔接，密封效果好，从而能够做到真正的无菌。

示例性地，所述固定连接部分包括第一转接件，所述第一转接件具有内环连接部，所述内环连接部固定连接在所述钢轮的一端上，所述外环连接部环状围设在所述内环连接部的外缘。

示例性地，所述转动连接部分包括第二转接件和第三转接件，所述第二转接件具有内环转接部和外环密封部，所述内环转接部固定连接在所述柔轮的一端上，所述外环密封部与所述第一转接件相对；所述第三转接件具有法兰部和延伸板部，所述法兰部与所述内环转接部固定连接，所述延伸板部从所述法兰部上延伸至所述第三容置腔内并与所述第二壳体固定连接。

示例性地，所述外环连接部上形成有环状槽，所述外环密封部上具有与所述环状槽相对的台阶，所述环状槽与所述台阶形成弯折的密封腔。

示例性地，所述第一转接件与所述第二转接件之间具有密封结构，所述内环转接部上延伸出有套设在所述柔轮外侧的延伸部，所述密封结构包括不锈钢油封和迷宫式油封，所述不锈钢油封设置在所述延伸部的外侧与所述外环连接部的内侧之间，所述迷宫式油封设置在所述外环连接部与所述入口端面之间。

示例性地，所述外环连接部具有与所述入口端面相对的外环远端面，所述外环远端面上延伸出有凸出部，所述第二壳体具有内侧面，所述迷宫式油封包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙形成在所述外环远端面与所述入口端面之间，所述第二缝隙形成在所述内侧面与所述凸出部之间，所述第三缝隙形成在所述凸出部与所述外环密封部之间。

示例性地，所述第一壳体远离所述出口端面的一端上设置有第二容置腔，所述第二容置腔具有开口，所述第一壳体在所述开口位置通过连接结构连接有完全遮挡住所述开口的盖体，所述连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构包括具有配合孔的安装板；所述第二连接结构包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性插接件，所述弹性插接件具有在正常状态下能卡掣在所述配合孔内的插接头部，且所述盖体盖合至所述第一壳体时，所述弹性插接件从所述压缩状态切换至所述正常状态；其中，所述盖体具有朝向所述第二容置腔的内壁面，所述弹性插接件设置在所述内壁面上，所述安装板设置在所述第二容置腔内；或所述安装板设置在所述内壁面上，所述弹性插接件设置在所述第二容置腔内。

示例性地，所述盖体相对所述第一壳体具有盖合方向，所述安装板上沿着所述盖合方向设置有斜面导向部。

示例性地，所述配合孔位于所述斜面导向部的下方，所述配合孔的中心线与所述盖合方向垂直，且所述配合孔为具有孔口和孔底的锥形孔，所述锥形孔的直径从所述孔口朝所述孔底方向逐渐减小。

示例性地，所述第二连接结构包括第一滚珠安装座，所述第一滚珠安装座上设置有安装孔；所述弹性插接件包括滚珠、滚珠保持架和弹簧，所述滚珠作为所述插接头部通过所述弹簧设置在所述滚珠保持架上，所述滚珠保持架设置在所述安装孔内。

示例性地，所述滚珠保持架上具有盲孔，所述滚珠与所述盲孔过盈配合，所述弹簧一端设置在盲孔内、一端与所述滚珠连接。

示例性地，所述第一滚珠安装座上并排设置有两个所述安装孔，每一所述安装孔内设置有所述滚珠保持架，且两个所述安装孔之间设置有连接孔，所述连接孔的中心线与所述安装孔的中心线垂直。

示例性地，所述第一连接结构为n个，所述第二连接结构为n个，n为大于等于1的正整数，所述n个第一连接结构呈环形分布，所述n个第二连接结构呈环形分布，且所述n个第二连接结构与所述n个第一连接结构分别一一对应。

示例性地，所述连接结构还包括第三连接结构和第四连接结构，所述第三连接结构包括具有卡掣孔的安装块；所述第四连接结构包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性卡掣件，所述弹性卡掣件具有在正常状态下能卡掣在所述卡掣孔内的卡掣头部，且所述盖体盖合至所述壳体时，所述弹性卡掣件从所述压缩状态切换至所述正常状态；所述弹性卡掣件设置在所述内壁面上，所述安装块设置在所述第二容置腔与所述第一容置腔之间；或所述安装块设置在所述内壁面上，所述弹性卡掣件设置在所述第二容置腔与所述第一容置腔之间。

示例性地，所述第四连接结构包括第二滚珠安装座，所述第二滚珠安装座上设置有安装孔；所述弹性卡掣件包括滚珠、滚珠保持架和弹簧，所述滚珠作为所述卡掣头部通过所述弹簧设置在所述滚珠保持架上，所述滚珠保持架设置在所述安装孔内。

示例性地，所述第二滚珠安装座的远离所述安装孔的一端上并排形成有缺口部和安装部，所述安装部上具有连通所述缺口部的连接孔，所述连接孔的中心线与所述安装孔的中心线垂直。

示例性地，所述连接结构还包括第五连接结构和第六连接结构，所述第五连接结构包括定位孔，所述第六连接结构包括定位销柱孔和定位销，所述定位销具有第一连接段和第二连接段，所述盖体盖合至所述壳体时，所述第一连接段插设于所述定位销柱孔内，所述第二连接段插设于所述定位孔内。

示例性地，所述定位孔设置在所述内壁面上，所述定位销柱孔设置在所述第二容置腔内；或所述定位销柱孔设置在所述内壁面上，所述定位孔设置在所述第二容置腔内。

示例性地，所述盖体上具有拆卸孔和拆卸用螺钉，所述第一壳体内具有与所述拆卸孔相对的内表面，所述拆卸用螺钉具有表面端和推顶端，且所述拆卸用螺钉具有正常状态和千斤顶状态，所述拆卸用螺钉处于正常状态时，与所述拆卸孔螺纹连接，且所述表面端通过胶层封闭在所述拆卸孔内，所述推顶端相对所述盖体悬空；所述拆卸用螺钉处于千斤顶状态时，所述推顶端顶在所述内表面上。

本发明进一步提供一种机器人，包括机器人关节组件，所述机器人关节组件为如上述的机器人关节组件。由于上述的机器人关节组件具有上述的有益效果，包括上述的机器人关节组件的机器人也必然具有上述的有益效果。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据现有技术的机器人关节的连接组件的剖视结构示意图；

图2为根据本发明一示例性实施例的机器人的局部示意图；

图3为根据本发明一示例性实施例的机器人关节组件的内部结构图；

图4为图3中的A部放大图；

图5为图3中的连接组件与减速机相连接的结构图；

图6为图5的爆炸图；

图7为根据本发明一示例性实施例的第一关节的结构示意图；

图8为图7中的第一关节的内部结构图；

图9为图7中的第一壳体的结构图；

图10为图7中的盖体的结构图；

图11为图7中的第一关节的第二连接结构的分解图；

图12为图11中的第二连接结构的弹性插接件的分解图；

图13为图7中的第一关节的第四连接结构的结构图；

图14为图13中的第四连接结构的分解图；

图15为图14中的第四连接结构的弹性卡掣件的分解图；

图16为图7中的第一关节的局部示意图；

图17为第一连接结构与第二连接结构的连接示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

现有技术

1—第一关节

2—第二关节

3—连接法兰

4—外螺纹连接套

401—中心孔

402—第一切分部

403—第二切分部

404—径向切口

405—安装孔

5—锁紧螺钉

本发明

10—关节

20—关节

30—关节

40—关节

50—关节

60—关节

70—关节

100—第一关节

110—第一壳体

1110—第一容置腔

1111—出口端面

1120—第二容置腔

1121—开口

1122—第一安装壁

120—盖体

121—拆卸孔

1201—内表面

12011—第二安装壁

120111—孔

100’—第二关节

110’—第二壳体

1101’—内侧面

1110’—第三容置腔

1111’—入口端面

130—减速机

131—钢轮

132—柔轮

140—连接结构

1410—第一连接结构

1411—安装板

14111—配合孔

14112—斜面导向部

1420—第二连接结构

14210—弹性插接件

14211—插接头部

14212—弹簧

14213—滚珠保持架

142131—盲孔

14220—第一滚珠安装座

14221—安装孔

14222—连接孔

1430—第三连接结构

1431—安装块

14311—卡掣孔

1440—第四连接结构

14410—弹性卡掣件

14411—卡掣头部

14412—弹簧

14413—滚珠保持架

14420—第二滚珠安装座

14421—安装孔

14423—缺口部

14424—安装部

144241—连接孔

1450—第五连接结构

1451—定位孔

1460—第六连接结构

1461—定位销柱孔

200—连接组件

210—转动连接部分

2110—第二转接件

21110—内环转接部

21111—延伸部

21120—外环密封部

21121—台阶

2120—第三转接件

21210—法兰部

21220—延伸板部

220—固定连接部分

2210—外环连接部

22101—外环远端面

2211—环状槽

2212—凸出部

2220—内环连接部

230—密封结构

231—不锈钢油封

232—迷宫式油封

2321—第一缝隙

2322—第二缝隙

2323—第三缝隙

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

如图2所示，根据本发明实施例的机器人关节组件，用于机器人上。以七轴机器人为例，包括关节10、关节20、关节30、关节40、关节50、关节60和关节70，关节10与关节20相互连接形成机器人关节组件、关节20与关节30相互连接形成机器人关节组件、关节30与关节40相互连接形成机器人关节组件、关节40与关节50相互连接形成机器人关节组件、关节50与关节60相互连接形成机器人关节组件、关节60与关节70相互连接形成机器人关节组件，每一关节具有大致相同的结构。以关节30与关节40相互连接形成的机器人关节组件为例，为了以示区别，关节30在后文中称为第一关节100，关节40在后文中称为第二关节100’，机器人关节组件包括第一关节100和第二关节100’。

如图3所示，第一关节100包括第一壳体110和减速机130，第一壳体具有第一容置腔1110，第一容置腔1110具有出口端面1111(此处的“出口”是相对动力传递而言的，也就是说，出口端面1111作为第一关节100的动力输出端面)。第二关节100’包括第二壳体110’，第二壳体110’具有第三容置腔1110’，第三容置腔1110’具有入口端面1111’(此处的“入口”也是相对动力传递而言的，也就是说，入口端面1111’作为第二关节100’的动力输入端面)，减速机130设置在第一容置腔1110内且具有钢轮131和柔轮132，应当能理解地，减速机130可以采用常见的谐波减速器，谐波减速器具有转动轴，柔轮132由转动轴带动可以随转动轴转动，谐波减速器自身采用骨架密封，防止谐波减速器中的油脂外泄，造成污染，谐波减速器自身的骨架密封属于现有技术，在此就不对其多做赘述。

第一关节100与第二关节100’通过连接组件200相连，第一容置腔1110与第三容置腔1110’相对，连接组件200包括转动连接部分210和固定连接部分220，转动连接部分210与柔轮132的端部固定连接并延伸至第三容置腔1110’内与第二壳体110’相固定，固定连接部分220与钢轮131的端部固定连接，且固定连接部分220具有设置在出口端面1111与入口端面1111’之间密封第一容置腔1110和第三容置腔1110’的外环连接部2210。

上述的机器人关节组件，第一关节100与第二关节100’通过连接组件200相连，由于连接组件200的转动连接部分210与柔轮132的端部固定连接并延伸至第三容置腔1110’内、固定连接部分220与钢轮131的端部固定连接，且固定连接部分220具有设置在出口端面1111与入口端面1111’之间密封第一容置腔1110和第三容置腔1110’的外环连接部2210，从而使得机器人关节组件表面无螺钉，不易滋生细菌；且第一关节100与第二关节100’之间的连接处无缝衔接，密封效果好，从而能够做到真正的无菌。

结合参阅图3至图6，固定连接部分220包括第一转接件，第一转接件具有内环连接部2220，内环连接部2220例如通过螺钉固定连接在钢轮131的一端上，外环连接部2210环状围设在内环连接部2220的外缘，也就是说，内环连接部2220和外环连接部2210构成了作为固定连接部分220的第一转接件，后文中也称第一转接件为第一转接件220。如此，第一转接件220与位于第一容置腔1110内的钢轮131固定，同时，也相对第一壳体110固定。

转动连接部分210包括第二转接件2110和第三转接件2120，第二转接件2110具有内环转接部21110和外环密封部21120，内环转接部21110例如通过螺钉固定连接在柔轮132的一端上，外环密封部21120与第一转接件220相对，为了方便将内环转接部21110与柔轮132固定连接，内环转接部21110相对外环密封部21120而言向内凹；第三转接件2120具有法兰部21210和延伸板部21220，法兰部21210与内环转接部21110固定连接(需要说明的是，在内环转接部21110相对外环密封部21120向内凹情况下，法兰部21210实际是位于第二转接件2110内的，当然，法兰部21210也可以是部分位于第二转接件2110内，部分凸出在第二转接件2110外，法兰部21210的凸出在第二转接件2110外的部分在组装完成后位于第三容置腔1110’)，延伸板部21220从法兰部21210上延伸至第三容置腔1110’内并与第二壳体110’固定连接。如此，当位于第一容置腔1110内的减速机130的柔轮132转动时，通过第二转接件2110和第三转接件2120能够带动第二关节100’转动。

外环连接部2210上形成有环状槽2211，外环密封部21120上具有与环状槽2211相对的台阶21121，环状槽2211与台阶21121形成弯折的密封腔。如此，既可以防止减速机130内的油脂外泄，又可以防止外部的灰尘进入减速机130内部。

进一步地，第一转接件220与第二转接件2110之间具有密封结构230，内环转接部21110上延伸出有套设在柔轮132外侧的延伸部21111，密封结构230包括不锈钢油封231和迷宫式油封232，不锈钢油封231设置在延伸部21111的外侧与外环连接部2210的内侧之间，不锈钢油封231例如为常用的四氟不锈钢油封，如此，既可以防止减速机130内的油脂外泄，又可以防止外部的灰尘进入减速机130内部。迷宫式油封232设置在外环连接部2210与入口端面1111’之间，需要说明地是，迷宫式油封是指转动零件和固定零件之间有许多曲折的小室使泄漏减小的密封，基于迷宫式油封设计，拐弯的路径增多，就不会有液体渗入到减速机130内，达到更好的密封效果。

再一次参阅图4，作为一种示例性实施例，外环连接部2210具有与入口端面1111’相对的外环远端面22101，外环远端面22101上延伸出有凸出部2212，第二壳体110’具有内侧面1101’，迷宫式油封232包括第一缝隙2321、第二缝隙2322和第三缝隙2323，第一缝隙2321形成在外环远端面22101与入口端面1111’之间，第二缝隙2322形成在内侧面1101’与凸出部2212之间，第三缝隙2323形成在凸出部2212与外环密封部21120之间。如此，第一缝隙2321、第二缝隙2322和第三缝隙2323形成曲折的小室，拐弯的路径增多，达到更好的密封效果。

如图7和图8所示，第一关节100的第一壳体110远离出口端面1111的一端上设置有第二容置腔1120，第二容置腔1120具有开口1121，第一壳体110在开口位置通过连接结构140连接有完全遮挡住开口1121的盖体120。基于图7和图8所示的结构而言，第一容置腔1110相对位于第一壳体110的上部分内，第二容置腔1120相对位于第一壳体110的下部分内，减速机130设置在第一容置腔1110内，第二容置腔1120具有开口1121，盖体120通过连接结构140盖合在第一壳体110上，并完全遮挡住开口1121。

结合参阅图9、图10、图11、图12和图16，连接结构140包括第一连接结构1410和第二连接结构1420，第一连接结构1410包括具有配合孔14111的安装板1411，安装板1411设置在第二容置腔1120内，具体地，第二容置腔1120内具有第一安装壁1122，安装板1411设置在第一安装壁1122上。第二连接结构1420包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性插接件14210，弹性插接件14210具有在正常状态下能卡掣在配合孔14111内的插接头部14211，且盖体120盖合至第一壳体110时，弹性插接件14210从压缩状态切换至正常状态。盖体120具有朝向第二容置腔1120的内壁面1201，弹性插接件14210设置在内壁面1201上。需要说明的是，此处的“内壁面”是指盖体120盖合至第一壳体110后，从外部看不见的壁面。

应当能理解地，作为等效变换的实施例，也可以是安装板1411设置在内壁面1201上，弹性插接件14210设置在第二容置腔1120内。

结合参阅图16，基于第一连接结构1410和第二连接结构1420的设置，将盖体120盖合至第一壳体110时，盖体120朝第一壳体110方向运动(即，图17中的箭头A所指的方向，该方向也是后面所说的盖合方向)，弹性插接件14210受安装板1411的阻挡从而受挤压力作用被压缩，当盖体120运动至弹性插接件14210与配合孔14111相对应时，安装板1411的阻挡解除，弹性插接件14210在自身弹力作用下恢复至正常状态，弹性插接件14210的插接头部14211卡掣在配合孔14111内，完成盖体120与第一壳体110的安装，由于起连接作用的弹性插接件14210和安装板1411皆位于关节内，安装完成后，使得整个安装机器人关节表面无螺钉，方便清洗，在关节表面不会有液体残留，不会滋生细菌，从而能够做到无菌环境。

为了在盖体120盖合至第一壳体110时，顺利地使插接头部14211卡掣至配合孔14111内，盖体120相对第一壳体110具有盖合方向(即，图17中的箭头A所指的方向)，安装板1411上沿着盖合方向A设置有斜面导向部14112。另外，配合孔14111位于斜面导向部14112的下方(此处的“下”是相对盖合方向而言)，配合孔14111的中心线与盖合方向A垂直，且配合孔14111为具有孔口和孔底的锥形孔(此处的孔口是指在插接头部14211卡掣至配合孔14111过程中，配合孔14111的先与插接头部14211接触的一端，孔底是指在插接头部14211卡掣至配合孔14111过程中，配合孔14111的后与插接头部14211接触的一端)，锥形孔的直径从孔口朝孔底方向逐渐减小，这样，在插接头部14211与锥形孔卡掣过程中，锥形孔还能提供导向作用。

作为一种示例性实施例，第二连接结构1420包括第一滚珠安装座14220，第一滚珠安装座14220上设置有安装孔14221。弹性插接件14210包括滚珠、滚珠保持架14213和弹簧14212，滚珠作为插接头部14211通过弹簧14212设置在滚珠保持架14213上，滚珠保持架14213设置在安装孔14211内。第一滚珠安装座14220上还设置有连接孔14222，通过连接孔14222，能将第一滚珠安装座14220固定在盖体120的内壁面1201上，从而使弹性插接件14210固定在盖体120的内壁面1201上，具体地，如图10所示，内壁面1201上具有第二安装壁12011，第一滚珠安装座14220固定在第二安装壁12011上。基于这样的第二连接结构1420，能在盖体120盖合至第一壳体110时，顺利地将盖体120固定在第一壳体110上。

如图17所示，为了将滚珠保持在滚珠保持架14213上，且能随弹簧14212伸缩相对滚珠保持架14213运动，滚珠保持架14213上具有盲孔142131，滚珠(即插接头部14211，以下称为滚珠14211)与盲孔142131过盈配合，弹簧14212一端设置在盲孔142131内、一端与滚珠14211连接，这样，滚珠14211可以通过过盈压装的方式安装在盲孔142131内。

为了能够简化结构，第一滚珠安装座14220上并排设置有两个安装孔14221，每一安装孔14221内设置有一个弹性插接件14210，即，每一安装孔14221内设置有滚珠保持架14213，且两个安装孔14221之间设置有连接孔14222，连接孔14222的中心线与安装孔14221的中心线垂直。通过连接孔14222能将第一滚珠安装座14220上固定在第二安装壁12011上，例如，第二安装壁12011上可以具有与连接孔14222相对应的孔120111，安装第一滚珠安装座14220时，螺钉先后穿过连接孔14222和孔120111并拧紧即可，孔120111为螺纹孔，且孔120111的中心线与盖合方向平行。这样，第二连接结构1420安装在第二安装壁12011上后，安装孔14221的中心线与盖合方向垂直，从而在滚珠14211与配合孔14111卡掣时，能很好地将盖体120固定在第一壳体110上。

应当能理解地，弹性插接件14210并不局限于上述的滚珠弹簧结构，只要是具有弹性，在受挤压力作用下能压缩，挤压力撤销后能在自身弹力作用下复位以便卡掣在配合孔14111内即可。

再一次参阅图16，第一连接结构为7个，第二连接结构为7个，7个第一连接结构1410呈环形分布，7个第二连接结构1420呈环形分布，且7个第二连接结构1420与7个第一连接结构1410分别一一对应。如此，通过多个第一连接结构1410与多个第二连接结构1420的对应连接，更能很好地将盖体120固定在第一壳体110上。虽然图16所示的实施例中，第一连接结构为7个，第二连接结构为7个，但在未示出的实施例中，定义第一连接结构为n个，第二连接结构为n个，n为大于等于1的正整数皆可。为了能在盖合过程中，n个第二连接结构1420的弹性插接件14210同时对应卡掣至n个第一连接结构1410的配合孔14111内，n个第一连接结构1410的安装板1411较佳地呈环状分布在第一安装壁1122上。

为了更好地达到固定连接效果，连接结构140还可以包括第三连接结构1430和第四连接结构1440，第三连接结构1430包括具有卡掣孔14311的安装块1431，如图16所示，安装块1431设置在第二容置腔1120与第一容置腔1110之间，例如，第一壳体110在第二容置腔1120与第一容置腔1110之间的内壁上延伸出安装块1431。如图13、图14和图15，第四连接结构1440包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性卡掣件14410，弹性卡掣件14410具有在正常状态下能卡掣在卡掣孔14311内的卡掣头部14411，且盖体120盖合至第一壳体110时，弹性卡掣件14410从压缩状态切换至正常状态，弹性卡掣件14410设置在内壁面1201上。在未示出的实施例中，也可以是安装块1431设置在内壁面1201上，弹性卡掣件14410设置在第二容置腔1120与第一容置腔1110之间。

作为一种示例性地实施例，第四连接结构1440包括第二滚珠安装座14420，第二滚珠安装座14420上设置有安装孔14421。弹性卡掣件14410包括滚珠、滚珠保持架14413和弹簧14412，滚珠作为卡掣头部14411(以下称为滚珠14411)通过弹簧14412设置在滚珠保持架14413上，滚珠保持架14413设置在安装孔14421内，弹性卡掣件14410的结构与弹性插接件14210的结构相同，在此就不对其再做赘述。不同的是：第二滚珠安装座14420的远离安装孔14421的一端上并排形成有缺口部14423和安装部14424，安装部14424上具有连通缺口部14423的连接孔144241，连接孔144241的中心线与安装孔14421的中心线垂直。这样，第四连接结构1440安装在内壁面1201上后，安装孔14421的中心线垂直与盖合方向垂直，从而在滚珠14411与配合孔14311卡掣时，能很好地将盖体120固定在第一壳体110上。

为了在盒盖过程中，起到导向连接效果，连接结构140还包括第五连接结构1450和第六连接结构1460，如图9所示，第五连接结构1450包括定位孔1451，如图10所示，第六连接结构1460包括定位销柱孔1461和定位销(定位销图图中未标记出)，定位销具有第一连接段和第二连接段，盖体120盖合至110壳体时，第一连接段插设于定位销柱孔1461内，第二连接段插设于定位孔1451内。图9和图10所示实施例中，定位销柱孔1461设置在内壁面1201上，定位孔1451设置在第二容置腔1120内，具体地，设置在第二容置腔1120内的第一安装壁1122上。在未示出的实施例中，也可以是，定位孔1451设置在内壁面1201上，定位销柱孔1461设置在第二容置腔1120内的第一安装壁1122上。

需要说明的是，虽然图9和图10所示实施例中第五连接结构1450和第六连接结构1460皆是4个，4个第五连接结构1450较佳地呈环状分布在第一安装壁1122上。但在未示出的实施例中，定义第五连接结构1450为n个，第六连接结构1460为n个，n为大于等于1的正整数皆可。

为了方便盖体120从第一壳体110上拆卸，如图10所示，盖体120上具有拆卸孔121和拆卸用螺钉(拆卸用螺钉图中未示出)，第一壳体110内具有与拆卸孔121相对的内表面(如，第一安装壁1122可作为此处的内表面)，拆卸用螺钉具有表面端和推顶端，拆卸用螺钉具有正常状态和千斤顶状态，拆卸用螺钉处于正常状态时，与拆卸孔121螺纹连接，且表面端通过胶层封闭在拆卸孔121内，推顶端相对盖体120悬空；拆卸用螺钉处于千斤顶状态时，推顶端顶在内表面上(如，顶在第一安装壁1122上)。

机器人关节100在组装时，先将定位销插入到盖体120的定位销柱孔1461中，并将第二连接结构1420通过螺钉与盖体120上的第二安装壁12011固定(螺钉先后穿过第二连接结构1420上的连接孔14222和第二安装壁12011上的孔120111)，然后在定位销的定位作用下，与盖体120固定的第二连接结构1420滑过第一壳体110上的第一连接结构1410的斜面导向部14112使得滚珠14211通过过盈配合与安装板1411上的配合孔14111配合；同时，第四连接结构1440的滚珠14411通过过盈配合与第三连接结构1430的安装块1431上的配合孔14311配合；从而完成第一壳体110与盖体120的安装(如图7所示)。由于弹性插接件14210中设置有弹簧14212，过盈配合后弹簧14212被压缩；弹性卡掣件14410中设置有弹簧14412，过盈配合后弹簧14412被压缩，便于在需要拆卸时拆卸。如此结构的关节机器人，由于所有连接结构皆位于关节内，使得安装连接后，关节表面无螺钉，方便清洗，在关节表面不会有液体残留，不会滋生细菌，从而能够做到无菌环境。

当然，为了提高密封等级，保证无菌环境，当将盖体120和第一壳体110通过连接结构140安装之后，盖体120与第一壳体110的对接处可以通过胶进一步密封。

考虑到第一壳体110和盖体120安装后表面无螺钉，有可能导致拆卸不方便，所以在盖体120上设置一个拆卸用螺钉，正常情况下，拆卸用螺钉旋紧到盖体120上，但处于悬空状态，并且拆卸用螺钉在关节表面通过胶封闭，当需要将第一壳体110和盖体120拆开时，将封装在拆卸用螺钉表面的胶去除，然后旋紧拆卸用螺钉，使得拆卸用螺钉顶住第一壳体110内的第一安装壁1122，类似千斤顶的作用，当旋紧到一定程度时，第一壳体110和盖体120之间就会出现一个小缝隙，这样就可以便于将第一壳体110和盖体120拆卸。

第二关节100’具有与第一关节100大致相同的结构，在此就不对其多做赘述。

综合上述可以看出，本发明的机器人关节组件具有如下优点：

1、第一关节100与第二关节100’通过连接组件200相连，基于连接组件200的特殊结构使得机器人关节组件表面无螺钉，且连接处无缝衔接，密封效果好，从而能够做到真正的无菌。

2、就单个关节而言，壳体与盖体之间通过连接结构140相连，基于连接结构140的特殊结构使得关节表面无螺钉，从而能够做到真正的无菌。

根据本发明的机器人，如图2所示，包括多个上述的机器人关节组件，多个机器人关节组件相互连接形成机器人的机械臂，仍以图2所示七轴机器人来说，关节10可以旋转，关节10内具有电机和减速机，关节20的下端与关节10内的减速机连接，电机带动减速机转动，减速机带动关节20转动；同样地，关节20的上端具有电机和减速机，关节30的下端与关节20内的减速机连接，关节20的电机带动减速机转动，减速机带动关节30转动；……依次类推。对于机器人的其他部件可以采用现有的或者未来可能出现的各种结构。本发明并不意图对它们进行限制。因此，本文不再对这些部件进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上”、“下”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发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词在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发明保护范围的限制；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，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。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。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

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、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (20)

1.一种机器人关节组件，包括第一关节和第二关节，所述第一关节包括第一壳体和减速机，所述第一壳体具有第一容置腔，所述第一容置腔具有出口端面，所述第二关节包括第二壳体，所述第二壳体具有第三容置腔，所述第三容置腔具有入口端面，所述减速机设置在所述第一容置腔内且具有钢轮和柔轮，所述第一关节与所述第二关节通过连接组件相连，其特征在于，所述第一容置腔与所述第三容置腔相对，所述连接组件包括转动连接部分和固定连接部分，所述转动连接部分与所述柔轮的端部固定连接并延伸至所述第三容置腔内与所述第二壳体相固定，所述固定连接部分与所述钢轮的端部固定连接，且所述固定连接部分具有设置在所述出口端面与所述入口端面之间密封所述第一容置腔和所述第三容置腔的外环连接部。

2.根据权利要求1所述的机器人关节组件，其特征在于，所述固定连接部分包括第一转接件，所述第一转接件具有内环连接部，所述内环连接部固定连接在所述钢轮的一端上，所述外环连接部环状围设在所述内环连接部的外缘。

3.根据权利要求2所述的机器人关节组件，其特征在于，所述转动连接部分包括第二转接件和第三转接件，所述第二转接件具有内环转接部和外环密封部，所述内环转接部固定连接在所述柔轮的一端上，所述外环密封部与所述第一转接件相对；所述第三转接件具有法兰部和延伸板部，所述法兰部与所述内环转接部固定连接，所述延伸板部从所述法兰部上延伸至所述第三容置腔内并与所述第二壳体固定连接。

4.根据权利要求3所述的机器人关节组件，其特征在于，所述外环连接部上形成有环状槽，所述外环密封部上具有与所述环状槽相对的台阶，所述环状槽与所述台阶形成弯折的密封腔。

5.根据权利要求3所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第一转接件与所述第二转接件之间具有密封结构，所述内环转接部上延伸出有套设在所述柔轮外侧的延伸部，所述密封结构包括不锈钢油封和迷宫式油封，所述不锈钢油封设置在所述延伸部的外侧与所述外环连接部的内侧之间，所述迷宫式油封设置在所述外环连接部与所述入口端面之间。

6.根据权利要求5所述的机器人关节组件，其特征在于，所述外环连接部具有与所述入口端面相对的外环远端面，所述外环远端面上延伸出有凸出部，所述第二壳体具有内侧面，所述迷宫式油封包括第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙，所述第一缝隙形成在所述外环远端面与所述入口端面之间，所述第二缝隙形成在所述内侧面与所述凸出部之间，所述第三缝隙形成在所述凸出部与所述外环密封部之间。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第一壳体远离所述出口端面的一端上设置有第二容置腔，所述第二容置腔具有开口，所述第一壳体在所述开口位置通过连接结构连接有完全遮挡住所述开口的盖体，所述连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构包括具有配合孔的安装板；所述第二连接结构包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性插接件，所述弹性插接件具有在正常状态下能卡掣在所述配合孔内的插接头部，且所述盖体盖合至所述第一壳体时，所述弹性插接件从所述压缩状态切换至所述正常状态；其中，所述盖体具有朝向所述第二容置腔的内壁面，所述弹性插接件设置在所述内壁面上，所述安装板设置在所述第二容置腔内；或所述安装板设置在所述内壁面上，所述弹性插接件设置在所述第二容置腔内。

8.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述盖体相对所述第一壳体具有盖合方向，所述安装板上沿着所述盖合方向设置有斜面导向部。

9.根据权利要求8所述的机器人关节组件，其特征在于，所述配合孔位于所述斜面导向部的下方，所述配合孔的中心线与所述盖合方向垂直，且所述配合孔为具有孔口和孔底的锥形孔，所述锥形孔的直径从所述孔口朝所述孔底方向逐渐减小。

10.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第二连接结构包括第一滚珠安装座，所述第一滚珠安装座上设置有安装孔；所述弹性插接件包括滚珠、滚珠保持架和弹簧，所述滚珠作为所述插接头部通过所述弹簧设置在所述滚珠保持架上，所述滚珠保持架设置在所述安装孔内。

11.根据权利要求10所述的机器人关节组件，其特征在于，所述滚珠保持架上具有盲孔，所述滚珠与所述盲孔过盈配合，所述弹簧一端设置在盲孔内、一端与所述滚珠连接。

12.根据权利要求10所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第一滚珠安装座上并排设置有两个所述安装孔，每一所述安装孔内设置有所述滚珠保持架，且两个所述安装孔之间设置有连接孔，所述连接孔的中心线与所述安装孔的中心线垂直。

13.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第一连接结构为n个，所述第二连接结构为n个，n为大于等于1的正整数，所述n个第一连接结构呈环形分布，所述n个第二连接结构呈环形分布，且所述n个第二连接结构与所述n个第一连接结构分别一一对应。

14.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述连接结构还包括第三连接结构和第四连接结构，所述第三连接结构包括具有卡掣孔的安装块；所述第四连接结构包括在受挤压力时处于压缩状态、在自身弹力作用下恢复至正常状态的弹性卡掣件，所述弹性卡掣件具有在正常状态下能卡掣在所述卡掣孔内的卡掣头部，且所述盖体盖合至所述壳体时，所述弹性卡掣件从所述压缩状态切换至所述正常状态；所述弹性卡掣件设置在所述内壁面上，所述安装块设置在所述第二容置腔与所述第一容置腔之间；或所述安装块设置在所述内壁面上，所述弹性卡掣件设置在所述第二容置腔与所述第一容置腔之间。

15.根据权利要求14所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第四连接结构包括第二滚珠安装座，所述第二滚珠安装座上设置有安装孔；所述弹性卡掣件包括滚珠、滚珠保持架和弹簧，所述滚珠作为所述卡掣头部通过所述弹簧设置在所述滚珠保持架上，所述滚珠保持架设置在所述安装孔内。

16.根据权利要求15所述的机器人关节组件，其特征在于，所述第二滚珠安装座的远离所述安装孔的一端上并排形成有缺口部和安装部，所述安装部上具有连通所述缺口部的连接孔，所述连接孔的中心线与所述安装孔的中心线垂直。

17.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述连接结构还包括第五连接结构和第六连接结构，所述第五连接结构包括定位孔，所述第六连接结构包括定位销柱孔和定位销，所述定位销具有第一连接段和第二连接段，所述盖体盖合至所述壳体时，所述第一连接段插设于所述定位销柱孔内，所述第二连接段插设于所述定位孔内。

18.根据权利要求17所述的机器人关节组件，其特征在于，所述定位孔设置在所述内壁面上，所述定位销柱孔设置在所述第二容置腔内；或所述定位销柱孔设置在所述内壁面上，所述定位孔设置在所述第二容置腔内。

19.根据权利要求7所述的机器人关节组件，其特征在于，所述盖体上具有拆卸孔和拆卸用螺钉，所述第一壳体内具有与所述拆卸孔相对的内表面，所述拆卸用螺钉具有表面端和推顶端，且所述拆卸用螺钉具有正常状态和千斤顶状态，所述拆卸用螺钉处于正常状态时，与所述拆卸孔螺纹连接，且所述表面端通过胶层封闭在所述拆卸孔内，所述推顶端相对所述盖体悬空；所述拆卸用螺钉处于千斤顶状态时，所述推顶端顶在所述内表面上。

20.一种机器人，包括机器人关节组件，其特征在于，所述机器人关节组件为如权利要求1-19中任意一项所述的机器人关节组件。

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