CN112873269B - 一种腕部结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种腕部结构及机器人，腕部结构包括手部肢干和掌部，所述手部肢干和掌部内分别设置有第一定位板和第二定位板，所述第一定位板上设置有接驳板，所述第二定位板上设置有弹簧板，所述手部肢干内设置有连接轴，所述连接轴首端贯穿接驳板，所述连接轴首端设置有连接圆柱，所述弹簧板上设置有与连接圆柱相配对的转孔和矩形连接槽，所述手部肢干内设置有蜗轮蜗杆减速电机，所述蜗轮蜗杆减速电机的输出端设定有接驳轴，所述接驳轴末端设置有与矩形连接槽相配对的插入部，所述第一定位板上设置有用于将弹簧板拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板拉成向下弯曲状态的第二拉力装置；该腕部结构简洁且可活动性极高。

Description

一种腕部结构及机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体是一种腕部结构及机器人。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

关节是机器人中重要的机构之一，目前机器人手腕部分的结构可活动性一般，同时结构较为复杂，因此，有必要进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简洁且可活动性极高的腕部结构及机器人。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种腕部结构，包括手部肢干和掌部，所述手部肢干和掌部均为中空设置，所述手部肢干和掌部内分别设置有第一定位板和第二定位板，所述第一定位板上设置有接驳板，所述第二定位板上设置有弹簧板，所述弹簧板与第二定位板固定连接，所述手部肢干内设置有连接轴，所述连接轴首端贯穿接驳板，所述连接轴与接驳板固定连接，所述连接轴末端与手部肢干固定连接，所述连接轴首端设置有连接圆柱，所述弹簧板上设置有与连接圆柱相配对的转孔和矩形连接槽，所述转孔位于矩形连接槽中间，所述手部肢干内设置有蜗轮蜗杆减速电机，所述蜗轮蜗杆减速电机的输出端设定有接驳轴，所述接驳轴末端设置有与矩形连接槽相配对的插入部，所述弹簧板通过连接轴和接驳轴被夹在手部肢干内，所述第一定位板上设置有用于将弹簧板拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板拉成向下弯曲状态的第二拉力装置。

作为优选，所述第一拉力装置和第二拉力装置均包含电动收线器和连接机构，所述连接结构包含有第一连接座、第二连接座和连接环，所述第一连接座和第二连接座均与第二定位板固定连接，所述连接环上穿入有第一拉绳，所述第一拉绳两端分别与第一连接座和第二连接座固定连接，所述电动收线器上设置有第二拉绳，所述第二拉绳末端与连接环固定连接，所述第一拉绳和第二拉绳构成人字状设置，采用了电动收线器对第一拉绳和第二拉绳进行收线和放线，可控制性高。

作为优选，所述蜗轮蜗杆减速电机和连接轴两侧均设置有隔离支撑杆，所述隔离支撑杆一端与接驳板固定连接，所述隔离支撑杆另一端与手部肢干固定连接，所述隔离支撑杆上设置有可沿着其上下活动的直线轴承，所述隔离支撑杆穿过直线轴承设置，所述直线轴承外表面套有轮体，所述轮体与直线轴承的外圈固定连接，所述轮体上设置有绳槽，所述轮体上设置有限位条，所述限位条与轮体转动连接，所述第一拉绳通过限位条卡在绳槽内，所述第一拉绳通过隔离支撑杆与蜗轮蜗杆减速电机和连接轴形成有间隙，通过配置有隔离支撑杆，不仅可以提升手部肢干的稳定性，同时又能避免拉绳在蜗轮蜗杆减速电机和连接轴接触而造成较大的摩擦磨损，同时由于第一拉绳通过限位条卡在绳槽内，第一拉绳获得了良好的稳定性，而且能够满足上下移动的活动需求，工作时直线轴承还能沿着隔离支撑杆转动，从而避免第一拉绳因工作时具有较大的摩擦而导致磨损严重的情况。

作为优选，所述手部肢干和掌部之间通过弹簧板形成有间隙，所述手部肢干和掌部之间设置有用于包裹住间隙的仿生皮层，所述手部肢干和掌部均与仿生皮层粘合，由于形成有间隙，能够有利于掌部活动，而且设置有仿生皮层包裹住间隙，能够有效的避免异物从间隙进入到手部肢干和掌部内。

作为优选，所述弹簧板的正面和反面均设置有弧形槽，通过配置有弧形槽，能够有利于上下弯曲变形，起到一定的活动导向效果。

作为优选，所述电动收线器的转轴上连有编码器，所述编码器与手部肢干固定连接，通过配置有编码器，可以方便工作人员将整个手腕结构接入机器人的主控系统中，为后续的数控控制提供控制依据。

作为优选，所述电动收线器上设置有用于夹住第二拉绳的电动线夹，所述电动线夹包含有底座，所述底座上设置有穿线孔，所述穿线孔两侧均设置有电动气缸，所述底座上设置有立板，所述立板与电动气缸固定连接，所述立板与底座为一体式设置，所述底座与电动收线器为固定连接，所述电动气缸的驱动端均连接有夹板，两个夹板在穿线孔的两侧对称设置，两个夹板相对的表面上均设置有防滑凸起，通过配置有电动线夹，第二拉绳将掌部拉动到设定的位置后，可以采用电动线夹将第二拉绳夹住，使得掌部能够保持住设定的位置。

作为优选，所述第一连接座和第二连接座均与掌部固定连接，所述弹簧板位于接驳板和手部肢干的手背之间，由于弹簧板位于接驳板和手部肢干的手背之间，使得整个结构向下弯曲具有更大的活动空间，而向上弯曲则活动空间变小，掌部向下弯曲幅度比向上弯曲幅度大，有利于运用到抓取方面的工作中。

作为优选，所述手部肢干和掌部上分别设置有第一螺孔和第二螺孔，所述第一螺孔内设置有可拧入第二螺孔内的定位螺杆，所述手部肢干上设置有与第一螺孔相连通的安装孔，所述安装孔内设置有与定位螺杆啮合的从动齿轮，所述从动齿轮与手部肢干转动连接，所述手部肢干内设置有伺服电机，所述伺服电机与手部肢干固定连接，所述伺服电机上连有与从动齿轮相啮合的主动齿轮，所述定位螺杆通过从动齿轮和主动齿轮与伺服电机联动，通过设置有定位螺杆，在掌部不需要活动时可以通过伺服电机将定位螺杆转入到第二螺孔中，从而实现对手部肢干和掌部固定连接在一起，提升稳定性和连接可靠性，减少弹簧板的负担。

本发明还提供一种机器人，包括上述的腕部结构。

本发明的有益效果为：通过在第一定位板上设置有用于将弹簧板拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板拉成向下弯曲状态的第二拉力装置，能够实现驱动掌部向上活动和向下活动，而且而手掌的左右活动又能通过蜗轮蜗杆减速电动驱动掌部左右转动，驱动掌部左右转动和上下活动的两个传动机构相互造成的干扰较少，结构大部分相互独立，整个传动结构与传统的相比更加简洁而且又具有出色的可活动性。

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为本发明一种腕部结构的结构示意图。

图2为本发明一种腕部结构的连接轴的局部结构示意图。

图3为本发明一种腕部结构的弹簧板的局部结构示意图。

图4为本发明一种腕部结构的隔离支撑杆的立体图。

图5为本发明一种腕部结构的电动线夹的结构示意图。

图中：

1、手部肢干；2、掌部；3、第一定位板；4、第二定位板；5、接驳板；6、弹簧板；8、连接轴；11、连接圆柱；12、转孔；13、矩形连接槽；14、蜗轮蜗杆减速电机； 19、电动收线器；20、第一连接座；21、连接环；22、第一拉绳；23、第二拉绳；24、隔离支撑杆；25、直线轴承；26、轮体；27、绳槽；28、限位条；29、仿生皮层；30、编码器；31、电动线夹；32、底座；33、穿线孔；34、电动气缸；35、立板；36、防滑凸起；37、第一螺孔；38、第二螺孔；39、定位螺杆；40、从动齿轮；41、伺服电机；42、主动齿轮。

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。

在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、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，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。

另外，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定，或钉销固定，或销轴连接，或粘合固定，或铆接固定等常规方式，因此，在实施例中不在详述。

实施例1

如图1-3所示，一种腕部结构，包括手部肢干1和掌部2，所述手部肢干1和掌部2均为中空设置，所述手部肢干1和掌部2内分别设置有第一定位板3和第二定位板4，所述第一定位板3上设置有接驳板5，所述第二定位板4上设置有弹簧板6，所述弹簧板6与第二定位板4固定连接，所述手部肢干1内设置有连接轴8，所述连接轴8首端贯穿接驳板5，所述连接轴8与接驳板5固定连接，所述连接轴8末端与手部肢干1固定连接，所述连接轴8首端设置有连接圆柱11，所述弹簧板6上设置有与连接圆柱11相配对的转孔12和矩形连接槽13，所述转孔12位于矩形连接槽13中间，所述手部肢干1内设置有蜗轮蜗杆减速电机14，所述蜗轮蜗杆减速电机14的输出端设定有接驳轴（未图示），所述接驳轴末端设置有与矩形连接槽13相配对的插入部（未图示），所述弹簧板6通过连接轴8和接驳轴被夹在手部肢干1内，所述第一定位板3上设置有用于将弹簧板6拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板6拉成向下弯曲状态的第二拉力装置。

实施例2

如图1-5所示，一种腕部结构，包括手部肢干1和掌部2，所述手部肢干1和掌部2均为中空设置，所述手部肢干1和掌部2内分别设置有第一定位板3和第二定位板4，所述第一定位板3上设置有接驳板5，所述第二定位板4上设置有弹簧板6，所述弹簧板6与第二定位板4固定连接，所述手部肢干1内设置有连接轴8，所述连接轴8首端贯穿接驳板，所述连接轴8与接驳板固定连接，所述连接轴8末端与手部肢干固定连接，所述连接轴8首端设置有连接圆柱11，所述弹簧板6上设置有与连接圆柱11相配对的转孔12和矩形连接槽13，所述转孔12位于矩形连接槽13中间，所述手部肢干1内设置有蜗轮蜗杆减速电机14，所述蜗轮蜗杆减速电机14的输出端设定有接驳轴，所述接驳轴末端设置有与矩形连接槽13相配对的插入部（未图示），所述弹簧板6通过连接轴8和接驳轴被夹在手部肢干1内，所述第一定位板3上设置有用于将弹簧板6拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板6拉成向下弯曲状态的第二拉力装置。

在本实施例中，所述第一拉力装置和第二拉力装置均包含电动收线器19和连接机构，所述连接结构包含有第一连接座20、第二连接座（未图示）和连接环21，所述第一连接座20和第二连接座呈左右对称分布，所述第一连接座20和第二连接座均与第二定位板4固定连接，所述连接环21上穿入有第一拉绳22，所述第一拉绳22两端分别与第一连接座20和第二连接座固定连接，所述电动收线器19上设置有第二拉绳23，所述第二拉绳23末端与连接环21固定连接，所述第一拉绳22和第二拉绳23构成人字状设置，采用了电动收线器19对第一拉绳和第二拉绳进行收线和放线，可控制性高。

在本实施例中，所述蜗轮蜗杆减速电机14和连接轴8两侧均设置有隔离支撑杆24，所述隔离支撑杆24一端与接驳板5固定连接，所述隔离支撑杆24另一端与手部肢干1固定连接，所述隔离支撑杆24上设置有可沿着其上下活动的直线轴承25，所述隔离支撑杆24穿过直线轴承25设置，所述直线轴承25外表面套有轮体26，所述轮体26与直线轴承25的外圈固定连接，所述轮体26上设置有绳槽27，所述轮体26上设置有限位条28，所述限位条28与轮体26转动连接，所述第一拉绳22通过限位条28卡在绳槽27内，所述第一拉绳22通过隔离支撑杆24与蜗轮蜗杆减速电机14和连接轴8形成有间隙，通过配置有隔离支撑杆24，不仅可以提升手部肢干1的稳定性，同时又能避免拉绳在蜗轮蜗杆减速电机14和连接轴8接触而造成较大的摩擦磨损，同时由于第一拉绳22通过限位条28卡在绳槽27内，第一拉绳22获得了良好的稳定性，而且能够满足上下移动的活动需求，工作时直线轴承25还能沿着隔离支撑杆24转动，从而避免第一拉绳22因工作时具有较大的摩擦而导致磨损严重的情况。

在本实施例中，所述手部肢干1和掌部2之间通过弹簧板6形成有间隙，所述手部肢干1和掌部2之间设置有用于包裹住间隙的仿生皮层29，所述手部肢干1和掌部2均与仿生皮层29粘合，由于形成有间隙，能够有利于掌部活动，而且设置有仿生皮层29包裹住间隙，能够有效的避免异物从间隙进入到手部肢干1和掌部2内。

在本实施例中，所述弹簧板6的正面和反面均设置有弧形槽（未图示），通过配置有弧形槽，能够有利于上下弯曲变形，起到一定的活动导向效果。

在本实施例中，所述电动收线器19的转轴上连有编码器30，所述编码器30与手部肢干1固定连接，通过配置有编码器30，可以方便工作人员将整个手腕结构接入机器人的主控系统中，为后续的数控控制提供控制依据。

在本实施例中，所述电动收线器19上设置有用于夹住第二拉绳23的电动线夹31，所述电动线夹31包含有底座32，所述底座32上设置有穿线孔33，所述穿线孔33两侧均设置有电动气缸34，所述底座32上设置有立板35，所述立板35与电动气缸34固定连接，所述立板35与底座32为一体式设置，所述底座32与电动收线器19为固定连接，所述电动气缸34的驱动端均连接有夹板，两个夹板在穿线孔33的两侧对称设置，两个夹板相对的表面上均设置有防滑凸起36，通过配置有电动线夹31，第二拉绳23将掌部2拉动到设定的位置后，可以采用电动线夹31将第二拉绳23夹住，使得掌部能够保持住设定的位置。

在本实施例中，所述第一连接座20和第二连接座均与掌部2固定连接，所述弹簧板6位于接驳板5和手部肢干1的手背之间，由于弹簧板6位于接驳板5和手部肢干1的手背之间，使得整个结构向下弯曲具有更大的活动空间，而向上弯曲则活动空间变小，掌部向下弯曲幅度比向上弯曲幅度大，有利于运用到抓取方面的工作中。

在本实施例中，所述手部肢干1和掌部2上分别设置有第一螺孔37和第二螺孔38，所述第一螺孔37内设置有可拧入第二螺孔内的定位螺杆39，所述手部肢干1上设置有与第一螺孔37相连通的安装孔，所述安装孔内设置有与定位螺杆39啮合的从动齿轮40，所述从动齿轮40与手部肢干1转动连接，所述手部肢干1内设置有伺服电机41，所述伺服电机41与手部肢干1固定连接，所述伺服电机41上连有与从动齿轮40相啮合的主动齿轮42，所述定位螺杆39通过从动齿轮40和主动齿轮42与伺服电机41联动，通过设置有定位螺杆39，在掌部不需要活动时可以通过伺服电机41将定位螺杆39转入到第二螺孔38中，从而实现对手部肢干1和掌部2固定连接在一起，提升稳定性和连接可靠性，减少弹簧板的负担。

本发明还提供一种机器人，包括上述的腕部结构。

本发明的有益效果为：通过在第一定位板上设置有用于将弹簧板拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板拉成向下弯曲状态的第二拉力装置，能够实现驱动掌部向上活动和向下活动，而且而手掌的左右活动又能通过蜗轮蜗杆减速电动驱动掌部左右转动，驱动掌部左右转动和上下活动的两个传动机构相互造成的干扰较少，结构大部分相互独立，整个传动结构与传统的相比更加简洁而且又具有出色的可活动性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腕部结构，其特征在于：包括手部肢干和掌部，所述手部肢干和掌部均为中空设置，所述手部肢干和掌部内分别设置有第一定位板和第二定位板，所述第一定位板上设置有接驳板，所述第二定位板上设置有弹簧板，所述弹簧板与第二定位板固定连接，所述手部肢干内设置有连接轴，所述连接轴首端贯穿接驳板，所述连接轴与接驳板固定连接，所述连接轴末端与手部肢干固定连接，所述连接轴首端设置有连接圆柱，所述弹簧板上设置有与连接圆柱相配对的转孔和矩形连接槽，所述转孔位于矩形连接槽中间，所述手部肢干内设置有蜗轮蜗杆减速电机，所述蜗轮蜗杆减速电机的输出端设定有接驳轴，所述接驳轴末端设置有与矩形连接槽相配对的插入部，所述弹簧板通过连接轴和接驳轴被夹在手部肢干内，所述第一定位板上设置有用于将弹簧板拉成向上弯曲状态的第一拉力装置和用于将弹簧板拉成向下弯曲状态的第二拉力装置。

2.根据权利要求1所述的一种腕部结构，其特征在于：所述第一拉力装置和第二拉力装置均包含电动收线器和连接机构，所述连接机 构包含有第一连接座、第二连接座和连接环，所述第一连接座和第二连接座均与第二定位板固定连接，所述连接环上穿入有第一拉绳，所述第一拉绳两端分别与第一连接座和第二连接座固定连接，所述电动收线器上设置有第二拉绳，所述第二拉绳末端与连接环固定连接，所述第一拉绳和第二拉绳构成人字状设置。

3.根据权利要求2所述的一种腕部结构，其特征在于：所述蜗轮蜗杆减速电机和连接轴两侧均设置有隔离支撑杆，所述隔离支撑杆一端与接驳板固定连接，所述隔离支撑杆另一端与手部肢干固定连接，所述隔离支撑杆上设置有可沿着其上下活动的直线轴承，所述隔离支撑杆穿过直线轴承设置，所述直线轴承外表面套有轮体，所述轮体与直线轴承的外圈固定连接，所述轮体上设置有绳槽，所述轮体上设置有限位条，所述限位条与轮体转动连接，所述第一拉绳通过限位条卡在绳槽内，所述第一拉绳通过隔离支撑杆与蜗轮蜗杆减速电机和连接轴形成有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种腕部结构，其特征在于：所述手部肢干和掌部之间通过弹簧板形成有间隙，所述手部肢干和掌部之间设置有用于包裹住间隙的仿生皮层，所述手部肢干和掌部均与仿生皮层粘合。

5.根据权利要求4所述的一种腕部结构，其特征在于：所述弹簧板的正面和反面均设置有弧形槽。

6.根据权利要求5所述的一种腕部结构，其特征在于：所述电动收线器的转轴上连有编码器，所述编码器与手部肢干固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种腕部结构，其特征在于：所述电动收线器上设置有用于夹住第二拉绳的电动线夹，所述电动线夹包含有底座，所述底座上设置有穿线孔，所述穿线孔两侧均设置有电动气缸，所述底座上设置有立板，所述立板与电动气缸固定连接，所述立板与底座为一体式设置，所述底座与电动收线器为固定连接，所述电动气缸的驱动端均连接有夹板，两个夹板在穿线孔的两侧对称设置，两个夹板相对的表面上均设置有防滑凸起。

8.根据权利要求7所述的一种腕部结构，其特征在于：所述第一连接座和第二连接座均与掌部固定连接，所述弹簧板位于接驳板和手部肢干的手背之间。

9.根据权利要求8所述的一种腕部结构，其特征在于：所述手部肢干和掌部上分别设置有第一螺孔和第二螺孔，所述第一螺孔内设置有可拧入第二螺孔内的定位螺杆，所述手部肢干上设置有与第一螺孔相连通的安装孔，所述安装孔内设置有与定位螺杆啮合的从动齿轮，所述从动齿轮与手部肢干转动连接，所述手部肢干内设置有伺服电机，所述伺服电机与手部肢干固定连接，所述伺服电机上连有与从动齿轮相啮合的主动齿轮，所述定位螺杆通过从动齿轮和主动齿轮与伺服电机联动。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的腕部结构。

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