CN113771085B - 一种工业机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人关节结构，包括绕关节回转轴转动的关节本体和线缆；关节本体位于上一关节与下一关节之间，关节本体内设有线束过线通道，线束过线通道设有入口与出口，线束过线通道的轴线与关节回转轴平行；线缆从上一关节弯曲进入线束过线通道并形成第一弯曲圆弧，弯曲进入下一关节并形成第二弯曲圆弧；在靠近入口一侧设有起点固线件以及在靠近出口一侧设有终点固线件，线缆分别固定在起点固线件和终点固线件并满足0≦偏心距e≦(实际过线直径D/2*安全系数K)‑线缆直径d/2，偏心距e为线缆的中心线到关节回转轴的最小距离，实际过线直径D为线束过线通道的直径。与现有技术相比较，本发明的工业机器人关节结构能提高布线效率。

Description

一种工业机器人关节结构

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种工业机器人关节结构。

背景技术

工业机器人因其能适应高强度的工作、动作精度高而日益成为现代社会中不可缺少的一部分。现有的工业机器人大多数具有多个关节且各个关节采用电力进行驱动，因此用于供电和控制的线缆分布在机器人的各个关节，而线缆设置更成为工业机器人设计中一个重要的课题。

现有技术中，工业机器人的关节与关节之间的线缆设置大多数凭经验，根据其他机型的走线以及机器人结构设计走线路径。主要考虑是否有足够空间让线缆通过、工作过程中线缆是否会与其他零部件发生磨损等问题，通过设置固线件对线缆进行固定。固定线缆后运行工业机器人一段时间并检查线缆是否发生磨损，若无磨损，则线缆设置完成；若出现磨损，则查找磨损的原因、重新进行走线设计并拆除线缆和固线件，重新进行布线。

从上述可以看出，现有技术的线缆设置方法主要采用静态布线的方式进行，即在关节不运动的状态下进行预布线，然后在关节运动的状态下进行确认，从而导致需要反复切换工业机器人的状态才能进行调试并获得最终走线方案。因此线缆设置耗时长、效率低。特别是现有工业机器人大多数采用内部走线的前提下，反复调试过程中不可避免地多次装拆机器人，为调试带来难度。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种工业机器人关节结构以减少布线的反复调试，从而提高布线效率。

本发明采取的技术方案如下：

一种工业机器人关节结构，包括绕关节回转轴转动的关节本体和线缆；所述关节本体位于上一关节与下一关节之间，所述关节本体内部设有线束过线通道，所述线束过线通道靠近所述上一关节的开口为入口，靠近所述下一关节的开口为出口，所述线束过线通道的轴线与所述关节回转轴平行；所述线缆从所述上一关节弯曲进入所述线束过线通道并形成第一弯曲圆弧，弯曲进入所述下一关节并形成第二弯曲圆弧；还包括在靠近所述入口一侧的起点固线件以及在靠近所述出口一侧的终点固线件，所述线缆分别固定在所述起点固线件和所述终点固线件上，使得满足0≦偏心距e≦(实际过线直径D/2*安全系数K)-线缆直径d/2，所述偏心距e为所述线缆在所述线束过线通道内的中心线到所述关节回转轴的最小距离，所述实际过线直径D为所述线束过线通道的直径。

与现有技术相比较，本发明的工业机器人关节结构根据工业机器人的空间结构以及过线通道和关节回转轴之间位置关系设置线缆，为线缆回转运动预留出空间，减少动态运动时因线束发生磨损而重新布线的情况，提高布线效率。

进一步，所述安全系数K与所述线缆直径d成正比，大小为1.1以上且2以下，以确保线缆可顺利通过该关节又不占用过大的空间。

进一步，所述线缆还要满足转角半径预留系数k1*所述线缆直径d≦线缆弯折半径r≦实际运行最大转弯高度h；所述转角半径预留系数k1为1.1以上；所述线缆弯折半径r为所述第二弯曲圆弧轴线的弯曲半径；所述线束过线通道的横截面为圆形，所述实际运行最大转弯高度h为所述线束过线通道横截面的最大直径，以确保不因线缆弯折半径r过大或过小与过线通道发生接触。

进一步，工业机器人的臂展为1米以下时，所述转角半径预留系数k1为2；工业机器人的臂展为2米以下时所述转角半径预留系数k1为4；工业机器人的臂展为大于2米时所述转角半径预留系数k1为6，以满足不同工业机器人的走线要求。

进一步，所述线缆在所述起点固线件上的固定位置为固线起点，在所述终点固线件上的固定位置为固线终点；在与所述关节回转轴平行的方向上，所述固线起点到所述固线终点的距离L＝r′sinβ1+l′+rsinβ2-l"cosβ2，r′为所述第一弯曲圆弧的轴线弯曲半径，r为所述第二弯曲圆弧的轴线弯曲半径；l′为位于所述第一弯曲圆弧与所述第二弯曲圆弧之间直线段在与所述关节回转轴平行方向上投影所得的长度，l″为所述第二弯曲圆弧轴线终点到所述固线终点的距离；β1为所述第一弯曲圆弧的转弯角，β2为所述第二弯曲圆弧的转弯角，从而确定线缆在关节中的固定位置。

进一步，当所述偏心距e等于0时，所述第二弯曲圆弧的长度为

所述偏心距e不等于0时，所述第二弯曲圆弧的长度为

θ为实际工作中所述关节本体绕所述关节回转轴旋转的最大回转角，使得线缆在运动过程中不容易脱落。

进一步，所述工业机器人关节结构在工作时，所述线缆的相对扭转角度α小于所述线缆扭转的极限值，以防止线束超出其旋转的极限范围。

进一步，所述线缆的相对扭转角度

L为所述固线起点到所述固线终点的距离，M为带动所述工业机器人关节结构回转的电机的最大速度启停时的许用转矩，μ为泊松比，E为弹性模量，相对扭转角度α与运动时的许用转矩相关，符合关节动态运动过程的要求。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明中工业机器人关节间内部布线方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例中工业机器人关节的结构示意图；

图3为图2中线束在关节时的简略安装示意图；

图4为图2中线束的结构示意图；

图5为一个实施例中通过本发明的工业机器人关节间内部布线方法安装得到的关节结构示意图。

具体实施方式

由于工业机器人各个关节的实际使用环境为动态，且各个关节之间相对运动，因此本发明的工业机器人关节间内部布线方法预先对各个关节的动态参数进行分析，并据此进行内部布线，从而减少布线的调整次数。

具体地，请结合参阅图1到图4，线缆内走线时，由多个线缆组成的线束4从上一关节弯曲转入某一关节，又从某一关节弯曲转出到下一关节，所述线束4弯曲贯穿整个工业机器人。对于某一关节内，一般采用在该关节入口与出口处设置固线件对所述线束4进行定位。

设置时，将所述线束4一端通过固线件固设在关节内过线通道2入口附近，然后将所述线束4沿所述过线通道2拉至下一关节一侧并穿过后，其另一端通过固线件固设在所述过线通道2出口附近，两固线件共同将所述线束4限定在该关节内。因此，沿所述线束4的走向，将同一关节内所述过线通道2入口附近的固线点作为该关节内的固线起点，所述过线通道2出口附近的固线点作为固线终点，而所述固线终点作为下一关节的固线起点，依次类推固定所述线束4。也就是说，除底座和末端外，其他关节的固线起点可在其上一关节设置线束时计算得出，即所述固线起点对某一关节而言是已知的，并且通过本发明的工业机器人关节间内部线缆设置方法可确定所述关节的固线终点。

具体地，在本实施例中，如图2所示的关节，包括本体1、过线通道2、电机3以及线束4。其中所述过线通道2设置在所述本体1内且延伸方向垂直于水平面。所述线束4由多根供电线缆和控制线缆捆扎而成。所述过线通道2设有与上一关节连通的入口21以及通向下一关节的过线通道(图未示)的出口22。所述线束4水平通过所述入口21并弯曲进入所述过线通道2内，根据结构设置第一固线件(图未示)将所述线束固设到所述入口11附近。所述线束4通过第二固线件5支撑并在扎带捆扎下固设在所述出口12附近。

其中，请参阅图3，通过投影，使得所述线束4的轴线位于同一平面内。从所述入口21到所述出口22的方向上，设所述线束4弯曲进入所述过线通道2并形成第一弯曲圆弧C1，扎带设置在所述第一固线件上且在所述第一弯曲圆弧C1起点处捆扎所述线束4，设所述第一弯曲圆弧C1轴线起点为固线起点J。所述第一弯曲圆弧C1的半径为r″，调整r″大小，使得所述线束4轴线与所述过线通道2的中心线A基本重合。所述第一弯曲圆弧C1的转角为第一夹角β1。

所述线束4弯曲离开所述过线通道2以进入下一关节从而形成的圆弧为第二弯曲圆弧C2，扎带设置在所述第二固线件5上且捆扎所述线束4，其固定位置与所述第二弯曲圆弧C2终端具有一定的距离。设位于所述第二弯曲圆弧C2轴线且扎带所述线束4的固定位置为固线终点K。由于所述固线起点J的位置在上一关节布线时已计算确定，因此为已知点，现通过本发明的工业机器人关节间内部布线方法确定所述固线终点K位置以将所述线缆4固定在该关节内，包括以下步骤：

S10：获取工业机器人的结构并设置线缆总体走线方案。

所述结构包括构成的关节数量、各个关节的运动方式、各个关节的组成零部件以及结构、各个关节过线通道的形状、各个零部件的形状以及连接关系等。

所述总体走线方案包括线缆的走向以及所经过的零部件等。

S20：在所述入口21旁设置第一固线件并将通过第一扎带6将所述线束4捆扎在所述第一固线件后弯曲所述线束4使其进入所述过线通道2内，从而形成所述第一弯曲圆弧C1并以所述第一弯曲圆弧C1轴线的起点为固线起点J。所述第一扎带6环绕在所述线束4外侧，沿所述第一扎带形成的带环径向投影，所述固线起点J与所述第一扎带6形成的带环重合。分别测量获取所述线束4的直径d、实际过线直径D以及带动该关节转动的电机最大速度启停时的许用转矩M′。

所述线束直径d为通过该关节内所述线束4的最大直径。

所述实际旋转轴直径D为所述过线通道2的直径；若过线通道内设有过线管，则为过线管的直径。

所述许用转矩M′根据工业机器人实际工作需要设计而定，为工业机器人以最大速度启停时的转矩。

在本实施例中，所述线束直径d＝18mm，所述实际过线直径D＝27mm，最大速度启停时的许用转矩M′＝234Nm。

S30：计算获取偏心距e取值范围，其中所述偏心距e的取值范围应满足(所述线束直径d/2+e)*安全系数K≦所述实际过线直径D/2，整理得到：0≦e≦(实际过线直径D/2*安全系数K)-所述线束直径d/2。

其中，所述偏心距e为位于所述过线通道2中心线A到该关节回转轴B之间的最小距离。

理想状态下，所述线束4的轴线与所述过线通道2延伸方向平行且所述过线通道2的中心线A与该关节回转轴B相互重合，所述线束4固定后其轴线与所述关节回转轴B相互重合。但是实际工作中，受到结构空间的限制，所述过线通道2的中心线A与所述关节回转轴B经常不重合，所述关节回转轴B与所述线束中心线A之间的最小距离为所述偏心距e。

将所述偏心距e控制在合理的范围内，能使得该关节结构紧凑，并减少回转过程中，离心力对所述线束4的影响。

从图3可以看出，所述偏心距e以及所述线束直径d受到所述实际过线直径D，即所述线束直径d/2受到所述实际过线直径D/2制约。这是因为设计时一方面要确保有足够的过线空间，即便所述线束4在该关节回转过程中即使受到离心力的作用而晃动，也不与所述过线通道2内壁发生接触，从而降低所述线束4的磨损，因此所述线束直径d/2与所述偏心距e之和相对于所述实际过线直径D不能过大；另一方面又要确保该关节结构不能过大，因此所述线束直径d/2与所述偏心距e之和相对于所述实际过线直径D不能过小。为此要使得(d/2+e)*安全系数K≦实际过线直径D/2。

所述安全系数K为经验值，与所述线束直径d成正比，取值范围为1.1到2之间。优选地，所述安全系数K为1.2，以确保所述线束4可顺利通过该关节又不占用过大的空间。

在本实施例中，由于所述线束直径d＝18mm，所述实际过线直径D＝27mm，所述安全系数K取值＝1.2，即(18/2+e)*1.2≦13.5，整理得到所述偏心距e取值范围为0≦e≦2.25mm。

S40：获取线缆弯折半径r的取值范围，其中所述线缆弯折半径r的取值范围应满足转角半径预留系数k1*所述线束直径d≦线缆弯折半径r≦实际运行最大转弯高度h。

其中，所述线缆弯折半径r为所述线束4进入下一关节时所形成的第二弯曲圆弧C2轴线的弯曲半径。

设置所述转角半径预留系数k1的目的在于确保具有足够的空间通过所述线束4，所述转角半径预留系数k1一般为1.1以上。而且由于机器人的臂展越大，所需动力越大，所需线缆就越多且单根线缆的直径越大，使得所述线束4的直径越大，因而所需空间越大，所述转角半径预留系数k1与布线空间成正比，以确保为弯折圆弧提供足够的空间。优选地，所述转角半径预留系数k1为2以上；对于臂展为1米以下的小型机器人k1为2；臂展为2米以下的中型机器人k1为4；臂展大于2米的大型机器人k1为6。特别说明的是，如果受到结构空间的限制，所述转角半径预留系数k1不能满足1.1以上时，可根据过线空间的横截面形状调节线束横截面形状等方式以满足过线空间的要求，例如若弯曲处过线通道横截面长宽比较大时，可将组成所述线束4各根线缆调整为沿其径向依次紧密排列的平铺方式组成所述线束4，此时线缆弯折半径r的取值范围应满足所述线束直径d≦线缆弯折半径r≦实际运行最大转弯高度h。

沿所述线束4延伸方向，在所述过线通道2分为多个与所述线束4轴线垂直的横截面。所述实际运行最大转弯高度h为组成所述过线通道2的各个横截面中的最大宽度，可通过测量关节结构获取。例如，若所述过线通道2的横截面为直径不同的圆形，则所述实际运行最大转弯高度h为各个横截面中面积最大的圆的直径。若所述过线通道2的横截面为形状不同的矩形，则所述实际运行最大转弯高度h为各个矩形中最长的长边值。

通过确定所述第二弯曲圆弧C2的线缆弯折半径r的取值范围防止所述线束4因所述线缆弯折半径r过大或过小而造成与关节本体的接触而导致磨损。

在本实施例中，所述线束直径d＝18mm，所述转角半径预留系数k1＝1.1，所述过线通道2的横截面为圆形，且所述实际运行最大转弯高度h为35mm。因此1.1*18≦r≦35，即20mm≦r≦35mm。

S50：根据步骤S30与S40计算的取值范围选取所述偏心距e以及所述线缆弯折半径r，并弯曲所述线束4从而形成所述第二弯曲圆弧C2。

在本实施例中，所选取的偏心距e＝0、线缆弯折半径r＝20mm，在该关节的出口22设置所述第二固线件。

S60：设置所述第二固线件，确定所述固线终点K的位置并设置第二扎带7以备将所述线束4固定在所述第二固线件上。

在离开所述出口22的方向上，设置与所述第二弯曲圆弧C2轴线相切的切线，所述线束4沿所述切线延伸至下一关节。所述切线与所述过线通道2的轴线夹角为第二夹角β2，调整所述第二夹角β2保证所述线束4外侧与其他零部件之间的具有一定间隙。优选地，所述间隙为所述线束直径d/2或3到5mm；若所述线束直径d/2大于5mm，则所述间隙为所述线束直径d/2；若所述线束直径d/2小于3mm，则所述间隙为3到5mm中的任意值。所述切线与所述第二弯曲圆弧C2轴线的切点为所述第二弯曲圆弧C2终点。沿所述切线，所述固线终点k与所述第二弯曲圆弧C2终点之间的距离为10到15mm，以便于扎带的捆扎。

在本实施例中，所述第二弯曲圆弧C2终点到所述固线终点K的距离l″＝15mm。

至此，所述线束4两端的固定点位置已确定。一端的固定点为所述固线起点J，另一端的固定点为所述固线终点K。同时所述固线终点K为已知点并作为下一关节的固线起点。

S70：根据所述固线起点J与所述固线终点K的位置计算获取扭转长度L。所述扭转长度L为在所述关节回转轴B方向上，所述固线起点J到所述固线终点K的距离。

由于所述线束4在随该关节绕所述关节回转轴B回转而发生扭转，因此其扭转方向与所述关节回转轴B平行，即所述扭转长度L为在所述关节回转轴B方向上，所述固线起点J到所述固线终点K的距离。

如图3所示，将所述线束4放置到直交坐标系中，其中以所述过线通道2的中心轴A为Y轴。测量获取所述线束4上所述固线起点J到所述固线终点K距离L＝r′sinβ1+l′+rsinβ2-l"cosβ2，分别测量l′、l″、β1和β2的大小即可获得所述扭转长度L的大小。

在本实施例中，计算所得的扭转长度L为200mm。

S80：根据所述偏心距e、所述线缆弯折半径r、所述扭转长度L以及该关节旋转角度θ计算获取线缆在所述第二弯曲圆弧C2的预留线缆长度余量a。其中旋转角度θ为该关节在实际工作中绕所述回转轴B旋转的最大回转角，根据工业机器人实际工作状态设计得到。当θ大于等于180°时，按180°计算，小于180°时按实际回转的角度计算。计算时根据线缆转动时所述线束中心线、该关节回转轴以及所述线缆横截面之间的位置几何关系，分以下两种情况：

1、当所述线束4的中心线A与该关节的回转轴B重合，即所述偏心距e等于0时：

a)所述线束4的第二弯曲圆弧C2处所需长度1₀＝所述线缆弯折半径r；

b)位于线束最外侧处的线缆所需长度1₁为：

如图4所示，在静态状态下固定线缆一般以所述第二弯曲圆弧C2轴线长度1₀为标准进行固定，因而导致所述线束4最外侧线缆处于绷紧状态，使得在动态时容易出现外侧线缆被拉扯而松脱的情况，因此所述第二弯曲圆弧C2的长度取值应为l₁，即应预留出预留线缆长度余量a＝1₁-1₀。

在本实施例中，所述偏心距e等于0，所述线缆弯折半径r为20mm，所述线束直径d为18mm，所述旋转角度θ＝340°>180°故取θ＝180°。

则1₀＝r＝20mm，

所述预留线缆长度余量a＝22-20＝2mm

2、当所述线束4的中心线A与所述关节回转轴B不重合、所述偏心距e不等于0时：

a)位于所述第二弯曲圆弧C2轴线长度1₂为：

b)位于所述第二弯曲圆弧C2最外侧处的所需长度1₃为：

此时，所述第二弯曲圆弧C2的预留线缆长度余量a＝1₃-1₂。

S90：获取线缆相对扭转角度α并判断所述线缆相对扭转角度α是否小于安全角度值，若小于所述安全角度值则进行下一步；若不小于安全角度值，则重新选择线缆材料。

所述相对扭转角度α为动态时，所述线束4随关节扭转的实际角度。

所述安全角度值为所述线束4扭转的极限值，与线缆材质、横截面形状相关，由线缆生产厂家提供。

根据力学理论公式计算线缆所受扭转力矩M，其中所受扭转力矩M的最大值为该关节转动的电机最大速度启停时的许用转矩M′，因此计算时采用许用转矩M′进行计算：

M＝αGI_p/L

其中α为相对扭转角度，单位为rad。G为线缆剪切模量。I_p为线缆极惯性矩。L为扭转长度。

所述线缆剪切模量G可由以下公式计算获得：

其中，E为弹性模量，μ为泊松比，两者与线缆材质相关，可根据材质查手册获得。

将所述线束4视作实心圆截面I_p，根据理论力学中计算极惯性矩的公式计算可得：

将所述线缆剪切模量G和所述线缆极惯性矩I_p计算公式代入所述线缆所受扭转力矩M计算公式并整理可得到线缆理论相对转动角度α：

在本实施例中，所述扭转长度L＝200mm；所述扭转力矩M＝所述许用转矩M′，且所述许用转矩M′＝234Nm；线缆采用六芯线带有不锈钢屏蔽网的铜芯线材，查表得到所述弹性模量E为117GPA，所述泊松比μ为0.34，所述线束直径d＝18mm，厂家提供的安全角度值＝10°，则

符合要求，可以进行下一步。

S100：所述线束4按照所述预留出预留线缆长度余量a后拉紧所述第二扎带7进行固定，然后进行下一关节的线束固定，接着依次将所述线束4固定到该工业机器人的其他关节后，试运行一段时间。

优选地，运行时间为连续工作3天。

S110：检测所述线束4是否出现故障，若无，则所述线束4设置完毕；若有，则重复步骤S20到S90，重新选取所述线束直径d、所述线束4的材质、所述线束4的横截面形状、电机的许用转矩M′等参数并重新进行计算评估，直到无故障出现。

通过上述步骤可以获得一种机器人关节，如图5所示，包括关节本体10、驱动电机20、减速器30、起点固线件40、终点固线件50以及线缆60。所述电机驱动20带动所述减速器30转动，所述关节本体10随所述减速器30输出轴同轴转动，所述关节本体10内设有线束过线通道110，所述线束过线通道110为管状通道，且分别与上一关节(图未示)的过线通道、下一关节100的过线通道连通，其靠近所述上一关节一端的开口为所述线束过线通道110的入口，靠近所述下一关节100一端的开口为所述线束过线通道110的出口。所述起点固线件40与所述关节本体10固定并靠近所述线束过线通道110的入口，所述终点固线件50与所述下一关节固定靠近所述线束过线通道110的出口。所述线缆60可由多根线缆捆扎而成，或是由单根线缆组成，所述线缆60弯曲穿过所述线束过线通道110的出口并进入所述下一关节11，所述线缆60的中心线与所述关节本体10回转轴之间的最小距离为偏心距e。所述线缆60弯曲穿出所述线束过线通道110的出口时的弯折半径为线缆弯折半径r，所述过线通道110的管径为D。所述起点固线件40支撑所述线束60，所述终点固线件50支撑所述线缆60，并使得0≦e≦(实际过线直径D/2*安全系数K)-d/2，并且转角半径预留系数k1*关节线束直径d≦线缆弯折半径r≦实际运行最大转弯高度h。

进一步，所述线缆60在所述起点固线件40上的固定点为固线起点J，在所述终点固线件50上的固定点为固线终点K，在与所述关节回转轴B的平行方向上，所述固线起点J到所述固线终点K距离L＝r′sinβ1+l′+rsinβ2-l"cosβ2，r′为所述第一弯曲圆弧C1轴线的弯曲半径，r为所述第二弯曲圆弧C2轴线的弯曲半径；l′为位于所述第一弯曲圆弧C1与所述第二弯曲圆弧C2之间直线段在与所述关节回转轴B平行方向上投影所得的长度，l″为所述第二弯曲圆弧C2轴线终点到所述固线终点K的距离；β1为所述第一弯曲圆弧C1的转弯角，β2为所述第二弯曲圆弧C2的转弯角。

进一步，为保证线缆不松脱，在所述终点固线件50支撑下，所述线缆60弯曲穿出所述过线通道110出口的弯曲段中心线应满足：所述偏心距e等于0，所述第二弯曲圆弧C2的长度为

所述偏心距e不等于0时，所述第二弯曲圆弧C2的长度为

θ为实际工作中该关节绕所述回转轴B旋转的最大回转角。

进一步，选取所述线缆60的线缆材料，使得所述相对扭转角度α小于所述安全角度值，其中所述相对扭转角度α根据以下公式计算：

其中，L为所述固线起点到所述固线终点的距离，M′为带动所述工业机器人关节结构回转的电机的最大速度启停时的许用转矩，μ为泊松比，E为弹性模量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种工业机器人关节结构，包括绕关节回转轴转动的关节本体和线缆；所述关节本体位于上一关节与下一关节之间，所述关节本体内部设有线束过线通道，所述线束过线通道靠近所述上一关节的开口为入口，靠近所述下一关节的开口为出口，所述线束过线通道的轴线与所述关节回转轴平行；所述线缆从所述上一关节弯曲进入所述线束过线通道并形成第一弯曲圆弧，弯曲进入所述下一关节并形成第二弯曲圆弧；其特征在于：还包括在靠近所述入口一侧的起点固线件以及在靠近所述出口一侧的终点固线件，所述线缆分别固定在所述起点固线件和所述终点固线件上，使得满足0≦e≦K*D/2-d/2，其中，e为偏心距，D为实际过线直径，d为线缆直径，K为安全系数；所述偏心距e为所述线缆在所述线束过线通道内的中心线到所述关节回转轴的最小距离，所述实际过线直径D为所述线束过线通道的直径；

所述线缆还要满足转角半径预留系数k1*所述线缆直径d≦线缆弯折半径r≦实际运行最大转弯高度h；所述转角半径预留系数k1为1.1以上；所述线缆弯折半径r为所述第二弯曲圆弧的弯曲半径；所述线束过线通道的横截面为圆形，所述实际运行最大转弯高度h为所述线束过线通道横截面的最大直径；

所述线缆在所述起点固线件上的固定位置为固线起点，在所述终点固线件上的固定位置为固线终点；在与所述关节回转轴平行的方向上，所述固线起点到所述固线终点的距离L＝r′sinβ1+l′+rsinβ2-l"cosβ2，r′为所述第一弯曲圆弧的弯曲半径，r为所述第二弯曲圆弧的弯曲半径；l′为位于所述第一弯曲圆弧与所述第二弯曲圆弧之间直线段在与所述关节回转轴平行方向上投影所得的长度，l″为所述第二弯曲圆弧终点到所述固线终点的距离；β1为所述第一弯曲圆弧的转弯角，β2为所述第二弯曲圆弧的转弯角。

2.根据权利要求1所述的工业机器人关节结构，其特征在于：所述安全系数K与所述线缆直径d成正比，大小为1.1以上且2以下。

3.根据权利要求1所述的工业机器人关节结构，其特征在于：工业机器人的臂展为1米以下时，所述转角半径预留系数k1为2；工业机器人的臂展为2米以下时所述转角半径预留系数k1为4；工业机器人的臂展为大于2米时所述转角半径预留系数k1为6。

4.根据权利要求1所述的工业机器人关节结构，其特征在于：当所述偏心距e等于0时，所述第二弯曲圆弧的长度为

所述偏心距e不等于0时，所述第二弯曲圆弧的长度为

θ为实际工作中所述关节本体绕所述关节回转轴旋转的最大回转角。

5.根据权利要求1所述的工业机器人关节结构，其特征在于：所述工业机器人关节结构在工作时，所述线缆的相对扭转角度α小于所述线缆扭转的极限值。

6.根据权利要求5所述的工业机器人关节结构，其特征在于：所述线缆的相对扭转角度

L为所述固线起点到所述固线终点的距离，M′为带动所述工业机器人关节结构回转的电机的最大速度启停时的许用转矩，μ为泊松比，E为弹性模量。

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