CN117207237A - 关节系统及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种关节系统及机器人。包括：支架关节和关节驱动系统。关节驱动系统与支架关节相连接，且用于驱动所述支架关节。关节驱动系统包括驱动系统与调压系统。驱动系统包括活塞杆与活塞筒。活塞杆包括活塞部与连杆部。连杆部的直径小于活塞部的直径。活塞部以能移动的方式位于活塞筒内。连杆部的一端延伸进活塞部内，另一端延伸出活塞筒，且连杆部以能移动的方式与活塞部连接。支架关节包括至少两个互相铰接的子支架关节。驱动系统分别连接至两个子支架关节。活塞杆内设有调节容腔。连杆部延伸出活塞筒的一端设有调节口。调节容腔从调节口开始，延伸进活塞部内。调节容腔通过所述调节口与调压系统连通，且所述调节容腔用于容纳压力介质。

Description

关节系统及机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种关节系统及机器人。

背景技术

在相关技术中，随着机器人技术的不断发展，机器人越来越多地应用于各行各业的生产生活中。其中，人们对于采用肢体关节模式驱动的机器人也提出了越来越多的要求。

在采用肢体关节模式驱动的机器人的运动过程中，由于其肢体与外界环境接触，常承受冲击载荷。当冲击力过大时，易造成结构损坏或系统失效。因此，如何在减小关节冲击载荷的同时，避免对机器人的运动控制带来不利影响就成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

根据本申请实施例的第一方面，提供一种关节系统，包括：支架关节和关节驱动系统；

所述关节驱动系统与所述支架关节相连接，且用于驱动所述支架关节；

所述关节驱动系统包括驱动系统与调压系统；所述驱动系统包括活塞杆与活塞筒；所述活塞杆包括活塞部与连杆部；所述连杆部的直径小于所述活塞部的直径；所述活塞部以能在所述活塞筒的长度方向上移动的方式位于所述活塞筒内；所述连杆部的一端延伸进所述活塞部内，另一端延伸出所述活塞筒，且所述连杆部以能在其延伸方向移动的方式与所述活塞部连接；

所述支架关节包括至少两个子支架关节，至少两个所述支架关节的一端互相铰接；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端，以及所述活塞筒背向所述连杆部的一端分别连接至两个所述子支架关节；

所述活塞部将所述活塞筒内的空间分为位于其两侧的两个驱动容腔，所述调压系统分别与所述两个所述驱动容腔连通，且所述驱动容腔用于容纳压力介质；

所述活塞杆内设有调节容腔；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端设有调节口；所述调节容腔从所述调节口开始，延伸进所述活塞部内；所述调节容腔通过所述调节口与所述调压系统连通，且所述调节容腔用于容纳压力介质。

在一些实施例中，所述调节容腔内设有可沿所述调节容腔的延伸方向移动的调节活塞；所述调节活塞将所述调节容腔分为第一调节容腔与第二调节容腔；所述第一调节容腔通过所述调节口与所述调压系统连接；所述第一调节容腔与所述第二调节容腔用于填充压力介质，且所述第一调节容腔填充的压力介质的可压缩度低于所述第二调节容腔填充的压力介质。

在一些实施例中，所述调节容腔包括互相连通的活塞容腔与连杆容腔；所述活塞部包括活塞容腔口，所述活塞容腔从所述活塞容腔口开始，延伸进所述活塞部内；所述连杆部通过所述活塞容腔口延伸进所述活塞容腔内；且所述连杆容腔沿所述连杆部的延伸方向贯穿所述连杆部；

所述调节活塞位于所述连杆容腔或者所述活塞容腔内。

在一些实施例中，所述关节驱动系统还包括：第一转轴与第二转轴；所述支架关节包括互相铰接的第一子关节支架与第二子关节支架；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端连接至所述第一转轴，且通过所述第一转轴连接至所述第一子关节支架；所述活塞筒背离所述连杆部的一端连接至所述第二转轴，且通过所述第二转轴连接至所述第二子关节支架；所述活塞杆能围绕所述第一转轴相对所述第一子关节支架转动，且所述活塞筒能围绕所述第二转轴相对所述第二子关节支架转动；

所述第一转轴内设有通过所述调节口与所述调节容腔连通的第一径向流道，所述第一径向流道沿所述第一转轴的延伸方向延伸；所述第一转轴的两端还设有与所述第一径向流道连通的第一径向口；所述调压系统通过所述第一径向口与所述调节容腔连通；

所述第二转轴内设有分别与两个所述驱动容腔连通的第二径向流道，所述第二径向流道沿所述第二转轴的延伸方向延伸；所述第二转轴的两端还设有与所述第二径向流道连通的第二径向口；所述调压系统通过所述第二径向口与所述驱动容腔连通。

在一些实施例中，所述调压系统还包括换向阀；所述换向阀固定于所述活塞筒上，且与两个所述驱动容腔连通；所述第二径向流道包括互相独立的第一子径向流道与第二子径向流道；所述第一子径向流道与所述第二子径向流道连通至所述换向阀；且所述第一子径向流道用于容纳流入所述换向阀的所述压力介质，所述第二子径向流道用于容纳流出所述换向阀的所述压力介质。

在一些实施例中，所述调压系统还包括：第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管与源介质箱；

所述第一连接管与所述第四连接管固定于所述第二子关节支架；所述第二连接管与所述第三连接管固定于所述第一子关节支架；

所述第一连接管与所述源介质箱连通，且通过所述第二径向口与所述第一子径向流道连通，且还通过所述第二径向口在所述第一子关节支架与所述第二子关节支架的铰接处与所述第二连接管连通；所述第二连接管通过所述第一径向口与所述第一径向流道连通；所述第一径向流道通过另一所述第一径向口与所述第三连接管连通；所述第三连接管在所述第一子关节支架与所述第二子关节支架的铰接处与所述第四连接管连通；所述第四连接管通过所述第二径向口与所述第二子径向流道连通；所述源介质箱用于储存高压力状态下的压力介质。

在一些实施例中，所述第一子关节支架用于与所述第二子关节支架铰接的一端还设有铰接转轴；所述第二子关节支架用于与所述第一子关节支架铰接的一端还设有铰接孔；所述铰接转轴与所述铰接孔对应配合；所述铰接转轴内设有互相独立的第三径向流道与第四径向流道；所述第三径向流道与所述第四径向流道的延伸方向与所述铰接转轴的延伸方向相同；

所述第一连接管通过所述第三径向流道与所述第二连接管连通；所述第三连接管通过所述第四径向流道与所述第四连接管连通。

在一些实施例中，所述第二子关节支架用于与所述第一子关节支架铰接的一端还设有铰接转轴；所述第一子关节支架用于与所述第二子关节支架铰接的一端还设有铰接孔；所述铰接转轴与所述铰接孔对应配合；所述铰接转轴内设有互相独立的第三径向流道与第四径向流道；所述第三径向流道与所述第四径向流道的延伸方向与所述铰接转轴的延伸方向相同；

所述第一连接管通过所述第三径向流道与所述第二连接管连通；所述第三连接管通过所述第四径向流道与所述第四连接管连通。

在一些实施例中，所述调压系统还包括：节流阀与压力控制阀；所述第二连接管通过所述节流阀与所述第一径向口连通；所述第三连接管通过压力控制阀与所述第一径向口连通。

根据本申请的第二方面，提供一种机器人，包括上述任一种关节系统。

根据上述实施例可知，通过设置可相对移动的活塞部与连杆部，以及对应位于活塞杆内的杆调节容腔，可以在吸收冲击力的同时，提升对机器人的运动状态控制的准确度。

并且，本申请中吸收冲击力的结构集成于活塞杆内，能够降低压力介质吸收能量时的损耗，从而，相对于通过驱动系统外的结构吸收冲击力的方案，可以通过位于调节容腔内的压力介质提升吸收冲击力的效率。而将吸收冲击力的结构集成于活塞杆内也可以提升驱动系统整体的集成度，降低其复杂程度，从而，可以提升其可靠性，并降低其制备成本。

因此，可以同时实现在通过压力介质吸收冲击力的同时，提升对机器人的运动状态控制的准确度，提升驱动系统吸收冲击力的效率，并提升驱动系统的可靠性，并降低其制备成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据本申请实施例示出的关节系统的结构示意图。

图2是根据本申请实施例示出的图1示出内容的左视图。

图3是根据本申请实施例示出的图1示出内容的右视图。

图4是根据本申请实施例示出的驱动系统的结构示意图。

图5是根据本申请实施例示出的驱动系统的俯视图。

图6是根据本申请实施例示出的图5沿剖面线AA的剖视图。

图7是根据本申请实施例示出的图4沿剖面线BB的剖视图。

图8是根据本申请实施例示出的换向阀的阀口示意图。

图9是根据本申请实施例示出的图5沿剖面线CC的剖视图。

图10是根据本申请实施例示出的图2沿剖面线DD的剖视图。

图11是根据本申请实施例示出的调压系统的部分结构的示意图。

图12是根据本申请实施例示出的调压系统的另外部分结构的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

现有的采用关节模式驱动的机器人在运动的过程中，由于机器人的肢体用于承载机器人的躯体，且驱动整个机器人的行进。因此，机器人的肢体需要与外界环境直接接触，也因此使得机器人的肢体常常需要承受冲击载荷，例如，当机器人处于下坠状态，而其肢体在接触到地面后，由于机器人的肢体就将在短时间内承担极大的载荷，也就是冲击载荷。

如果机器人的肢体刚度过大，那么承受冲击载荷时，大量的能量将直接传递至机器人肢体的结构上，就容易造成机器人的肢体寿命的减少，甚至使机器人的肢体直接损坏。而如果在机器人肢体上串联弹性材料结构或柔性材料机构，但由于弹性或柔性材料对各个方向上的冲击载荷的吸收能力不一。因此，串联弹性或柔性材料机构的机器人肢体即使在承受相同大小的冲击载荷的情况下，也容易产生不同的反应表现，也就极大的影响到了对机器人运动状态的控制。

本申请提供一种关节系统10，即集成有驱动系统的关节。图1示出的是该关节系统10的结构示意图，图2示出的是图1示出内容的左视图，图3示出的是图1示出内容的右视图。如图1、图2与图3所示，该关节系统10，包括：支架关节11与关节驱动系统12。

关节驱动系统12与支架关节11相连接，且用于驱动支架关节11。

关节驱动系统12包括驱动系统101与调压系统102。参考图4示出的驱动系统101的结构示意图，以及图5示出的驱动系统101的俯视图，驱动系统101包括活塞杆110与活塞筒120。活塞杆110包括活塞部111与连杆部112。连杆部112的直径小于活塞部111的内径。活塞部111以能在活塞筒120的长度方向移动的方式位于活塞筒120内。连杆部112的一端延伸进活塞部111内，另一端延伸出活塞筒120，且连杆部112以能沿其延伸方向移动的方式与活塞部111连接。

具体的，图6示出的是图5沿剖面线AA的剖视图，图7示出的是图4沿剖面线BB的剖视图。如图6与所示，活塞筒120的长度方向即为图1与图2中示出的第一方向X，活塞部111以能在活塞筒120的长度方向移动的方式位于活塞筒120内，即活塞部111能在活塞筒120内在第一方向X上移动，也即活塞部111能朝第一方向X移动，也能朝第一方向X的反方向移动。连杆部112以能在其延伸方向移动的方式与活塞部111连接，也即连杆部112以能在第一方向X上移动的方式与活塞部111连接，也即连杆部112能朝第一方向X移动，也能朝第一方向X的反方向移动。

活塞部111将活塞筒120内的空间分为位于其两侧的两个驱动容腔121，调压系统102分别与两个驱动容腔121连通，且驱动容腔121用于容纳压力介质。

具体的，通过调压系统102可以调节两个驱动容腔121内的压力介质的压力，通过两个驱动容腔121内的压力介质的压力差可以推动活塞部111沿第一方向X移动，或者，沿第一方向X的反方向移动。而活塞部111的移动可以进一步带动与其相连接的连杆部112的移动，以实现驱动系统101对外输出动力。

两个驱动容腔121内的压力介质可以为液压油或者压缩气体流体状态的压力介质，但不限于此。

活塞杆110内设有调节容腔113。连杆部112延伸出活塞筒120的一端设有调节口1131。调节容腔113从调节口1131开始，延伸进活塞部111内。调节容腔113通过调节口1131与调压系统102连通，且调节容腔113用于容纳压力介质。

具体的，调节容腔113内容纳的压力介质可以为液压油或者压缩气体流体状态的压力介质，但不限于此。较为优选的，压力介质可以为压缩气体。

由于连杆部112的一端延伸进活塞部111内，且以可在第一方向X上移动的方式与活塞部111连接。因此，当支架关节11承受冲击力时，冲击力会由支架关节11的结构转移至驱动系统101，而由驱动系统101承受冲击力。此时，连杆部112便会沿第一方向X的反方向移动，也即连杆部112会朝向活塞部111内移动。又由于调节容腔113内容纳有压力介质，因此，当连杆部112朝向活塞部111内移动时，调节容腔113的空间缩小，调节容腔113容纳的压力介质受到压缩，产生与连杆部112移动方向相反的作用力并吸收冲击力的能量。在冲击力耗尽后，连杆部112在压力介质产生的与连杆部112移动方向相反的作用力的作用下复位。

并且，由于调节口1131与调压系统102连接，因此，可以通过调压系统改变调节容腔113容纳的压力介质的压力。当调节容腔113容纳的压力介质的压力升高时，在大小方向均相同的冲击力的作用下，调节容腔113容纳的压力介质产生的压缩量变小，连杆部112朝向活塞部111内移动的距离减少，从而，可以实现驱动系统101刚度的提升。而当调节容腔113容纳的压力介质的压力降低时，在大小方向均相同的冲击力的作用下，调节容腔113的压力介质产生的压缩量变大，连杆部112朝向活塞部111内移动的距离增加，从而，可以实现驱动系统101刚度的降低。

通过设置可相对移动的活塞部111与连杆部112，以及对应位于活塞杆110内的杆调节容腔113，可以将支架关节11冲击力转移至驱动系统101，并由调节容腔113容纳的压力介质进行吸收，压缩介质的压缩状态也可根据相关的流体理论得到较好的预测，因此，这样设置就可以在吸收冲击力的同时，提升对机器人的运动状态控制的准确度。

并且，本申请中吸收冲击力的结构集成于活塞杆110内，能够在驱动系统101接受到冲击力后，使尽可能多的冲击力的能量直接被压力介质所吸收，降低压力介质吸收能量时的损耗，从而，相对于通过驱动系统101外的结构吸收冲击力的方案，可以通过位于调节容腔113内的压力介质提升吸收冲击力的效率。而将吸收冲击力的结构集成于活塞杆110内也可以提升驱动系统101整体的集成度，降低其复杂程度，从而，可以提升其可靠性，并降低其制备成本。

因此，这样设置，可以同时实现在通过压力介质吸收冲击力的同时，提升对机器人的运动状态控制的准确度，提升驱动系统101吸收冲击力的效率，并提升驱动系统101的可靠性，并降低其制备成本。

在一些实施例中，如图6与图7所示，调节容腔113内设有可沿调节容腔113的延伸方向移动的调节活塞114。调节活塞114将调节容腔113分为第一调节容腔1132与第二调节容腔1133。第一调节容腔1132通过调节口1131与调压系统102连接。第一调节容腔1132与第二调节容腔1133用于填充压力介质，且第一调节容腔1132填充的压力介质的可压缩度低于第二调节容腔1133填充的压力介质。

具体的，调节容腔113内设有可沿调节容腔113的延伸方向移动的调节活塞114，即调节活塞114可在调节容腔113内沿第一方向X移动，也即调节活塞114可以朝第一方向X移动，也可以朝第一方向X的反方向移动。

而第一调节容腔1132填充的压力介质的可压缩度低于第二调节容腔1133填充的压力介质，即第一调节容腔1132内可填充液压油，第二调节容腔1133内可填充压缩气体，但不限于此。

当支架关节11承受冲击力时，支架关节11的冲击力就会通过结构转移至驱动系统101。此时，连杆部112便会沿第一方向X的反方向移动，也即连杆部112会朝向活塞部111内移动。又由于第二调节容腔1133内的压力介质的可压缩度高于第一调节容腔1132内的压力介质。因此，当连杆部112朝向活塞部111内移动时，调节容腔113的空间缩小，第二调节容腔1133容纳的压力介质受到压缩，产生与连杆部112移动方向相反的作用力并吸收冲击力的能量。在冲击力耗尽后，连杆部112在第二调节容腔1133内的压力介质的作用下复位。

而调节驱动系统101的刚度过程中。以提高驱动系统101的刚度为例，调压系统102通过调节口1131提高第一调节容腔1132内的压力介质的压力。在提高第一调节容腔1132内的低压缩度的压力介质的压力后，第一调节容腔1132内的压力升高。又由于第二调节容腔1133内的压力介质的可压缩度更高，因此，第一调节容腔1132内的压力介质的压缩量就通过调节活塞114传递至第二调节容腔1133，即第二调节容腔1133的空间受到调节活塞114的压缩而缩小。由于第一调节容腔1132内的压力介质的可压缩度低于第二调节容腔1133内的压力介质，从而，使得提高的第一调节容腔1132内的压力基本上都转化为了第二调节容腔1133内的压力。而第二调节容腔1133内的压力提高即减小了第二调节容腔1133内的压力介质的可压缩度，相应的提高了驱动系统101的刚度。

通过第二调节容腔1133内可压缩度更高的压力介质可以对第二调节容腔1133施加更高的压力，从而，可以扩大驱动系统101的刚度调节范围。因此，这样设置可以同时实现在通过压力介质吸收冲击力的同时，提升对机器人的运动状态控制的准确度，提升驱动系统101吸收冲击力的效率，并提升驱动系统101的可靠性，并降低其制备成本。

在一些实施例中，如图6与图7所示，调节容腔113包括互相连通的活塞容腔1134与连杆容腔1135。活塞部111包括活塞容腔口1111，活塞容腔1134从活塞容腔口1111开始，延伸进活塞部111内。连杆部112通过活塞容腔口1111延伸进活塞容腔1134内。且连杆容腔1135沿连杆部112的延伸方向贯穿连杆部112。

调节活塞114位于连杆容腔1135或者活塞容腔1134内。

具体的，调节活塞114可以位于活塞容腔1134内，或者，调节活塞可以位于连杆容腔1135内。其中，优选的，调节活塞114位于活塞容腔1134内。相对于调节活塞114位于连杆容腔1135内的实施例，由于活塞容腔1134的直径一般相较于连杆容腔1135的直径更大，从而，可以使调节活塞114的直径更大，更容易制作。且由于调节活塞114的直径更大，可以使第一调节容腔1132内的压力介质的压力更为均匀的施加给调节活塞114，并进而使第一调节容腔1132内的压力介质的压力更为均匀的施加给第二调节容腔1133内的压力介质。同时，也可以使第二调节容腔1133内的压力介质的各处更为均匀的接受作用力或者冲击力，从而，可以提升第一调节容腔1132内的压力介质吸收冲击力的效率。

这样设置，可以具体实现通过第二调节容腔1133内的压力介质吸收冲击力，并具体实现扩大驱动系统101的刚度调节范围。因此，这样设置可以同时实现通过压力介质吸收冲击力，提升对机器人的运动状态控制的准确度，提升驱动系统101吸收冲击力的效率，并提升驱动系统101的可靠性，并降低其制备成本。

需要说明的是，虽然图6与图7示出的调节活塞114位于活塞容腔1134内，但是调节活塞114位于连杆容腔1135内的方案仍然能够参考图6与图7所示出的结构。

在一些实施例中，如图1、图4、图5、图6与图7所示，关节驱动系统12还包括：第一转轴103与第二转轴104。支架关节11包括互相铰接的第一子关节支架1101与第二子关节支架1102。连杆部112延伸出活塞筒120的一端连接至第一转轴103，且通过第一转轴103连接至第一子关节支架1101。活塞筒120背离连杆部112的一端连接至第二转轴104，且通过第二转轴104连接至第二子关节支架1102。活塞杆110能围绕第一转轴103相对第一子关节支架1101转动，且活塞筒120能围绕第二转轴104相对第二子关节支架1102转动。

第一转轴103内设有通过调节口1131与调节容腔113连通的第一径向流道131，第一径向流道131沿第一转轴103的延伸方向延伸。第一转轴103的两端还设有与第一径向流道131连通的第一径向口133。调压系统102通过第一径向口133与调节容腔113连通。

具体的，图7中还示出了第二方向Y，第一径向流道131沿第一转轴103的延伸方向延伸，即第一径向流道131沿第二方向Y延伸。

第二转轴104内设有分别与两个驱动容腔121连通的第二径向流道132，第二径向流道132沿第二转轴104的延伸方向延伸。第二转轴104的两端还设有与第二径向流道132连通的第二径向口134。调压系统102通过第二径向口134与驱动容腔121连通。

具体的，第二径向流道132沿第二转轴104的延伸方向延伸，即第二径向流道132沿第二方向Y延伸。

并且，由于第一转轴103与第二转轴104为可旋转的转轴。因此，第一径向流道131与第一径向口133一起相对第一子关节支架1101转动，并且，第一径向流道131的一端可以与多个第一径向口133连通，多个第一径向口133以第一径向流道131的横截面为中心向四周辐射状延伸。调压系统102与第一子关节支架1101固定。当第一转轴103相对第一子关节支架1101转动时，前一个第一径向口133与调压系统102的连通关系在旋转断开后，后一个第一径向口133旋转后与调压系统102连通，以保持第一径向流道131与调压系统102的连通。第二径向流道132同理。并且，后文中涉及旋转部件内的流道的连通方式也可参照此处。

需要说明的是，以上仅是一种较为可行的第一径向流道131、第二径向流道132、第一径向口133与第二径向口134的设置方式，但在其他实施例中不限于此。

驱动系统101通过第一转轴103与第二转轴104实现与支架关节11的连接，以实现驱动系统101对支架关节11的驱动。并且，通过设置在第一转轴103内的第一径向流道131，以及设置在第二转轴104内的第二径向流道132，可以在实现将驱动系统101与支架关节11连接的同时，实现调压系统102与驱动系统101的连通，而无需额外增设管路设备，从而，可以提升关节驱动系统12的集成度，减少关节驱动系统12占用的关节系统10的空间，进而，可以为关节系统10安装其他设备留出冗余，或者，可以提升关节系统10的轻量化与小型话能力。

在一些实施例中，如图1、图4、图5与图6所示，调压系统102还包括换向阀140。换向阀140固定于活塞筒120上，且与两个驱动容腔121连通。第二径向流道132包括互相独立的第一子径向流道1321与第二子径向流道1322。第一子径向流道1321与第二子径向流道1322连通至换向阀140。且第一子径向流道1321用于容纳流入换向阀140的压力介质，第二子径向流道1322用于容纳流出换向阀140的压力介质。

具体的，参考图8示出的换向阀140的阀口示意图。如图8所示，换向阀包括第一阀口141、第二阀口142、第三阀口143与第四阀口144。其中，第一阀口141与第二阀口142分别通过设置在活塞筒120的筒壁内的一个驱动流道122与一个驱动容腔121连通，从而，实现换向阀140与驱动容腔121的连通。

并且，参考图9示出的图5沿剖面线CC的剖视图，第一子径向流道1321远离第二径向口134的一端与设置在活塞筒120的筒壁上的第一换向流道123连通。第一子径向流道1321通过第一换向流道123与第三阀口143连通。第二子径向流道1322远离第二径向口134的一端与设置在活塞筒120的筒壁上的第二换向流道124连通。第二子径向流道1322通过第二换向流道124与第四阀口144连通。

其中，该换向阀140优选为三位四通阀。

这样设置，可以通过第一子径向流道1321、第二子径向流道1322、第一换向流道123与第二换向流道124实现调压系统102与换向阀140的连通，并通过换向阀140实现调压系统102对活塞杆110相对活塞筒120的伸缩状态的控制。并且，由于驱动流道122、第一换向流道123与第二换向流道124均设置于活塞筒120的筒壁内或筒壁上，从而，可以进一步提升关节驱动系统12的集成度，减少关节驱动系统12占用的关节系统10的空间，进而，可以为关节系统10安装其他设备留出冗余，或者，可以提升关节系统10的轻量化与小型话能力。

在一些实施例中，如图1、图4、图5与图6所示，调压系统102还包括压力传感器180。压力传感器180固定于活塞筒120上，且用于测量驱动流道122内的压力。

在一些实施例中，如图6与图7所示，活塞筒120还包括导向套125。导向套125位于活塞筒120内，且位于连杆部112延伸出活塞筒120的一端。导向套125用于限定活塞杆110的伸缩方向。

在一些实施例中，如图1、图2与图3所示，调压系统102还包括：第一连接管210、第二连接管220、第三连接管230、第四连接管240与源介质箱250。

第一连接管210与第四连接管240固定于第二子关节支架1102。第二连接管220与第三连接管230固定于第一子关节支架1101。

具体的，第一连接管210与第四连接管240的延伸方向可以与第二子关节支架1102的延伸方向相同，但不限于此。第二连接管220与第三连接管230的延伸方向可以与第一子关节支架1101的延伸方向相同，但不限于此。

第一连接管210与源介质箱250连通，且通过第二径向口134与第一子径向流道1321连通，且还通过第二径向口134在第一子关节支架1101与第二子关节支架1102的铰接处与第二连接管220连通。第二连接管220通过第一径向口133与第一径向流道131连通。第一径向流道131通过另一第一径向口133与第三连接管230连通。第三连接管230在第一子关节支架1101与第二子关节支架1102的铰接处与第四连接管240连通。第四连接管240通过第二径向口134与第二子径向流道1322连通。源介质箱250用于储存高压力状态下的压力介质。

具体的，第一连接管210被第二转轴104分为位于其两侧的两部，第一连接管210位于第二转轴104两侧的两部通过第二径向口134互相连通，即一部第一连接管210与第二径向口134连通，并通过第二径向口134与另一部第一连接管210连通。同样，第四连接管240也被第二转轴104分为位于其两侧的两部，第四连接管240位于第二转轴104两侧的两部通过第二径向口134互相连通，即一部第四连接管240与第二径向口134连通，并通过第二径向口134与另一部第四连接管240连通。

这样设置，可以使源介质箱250储存的压力介质通过第一连接管210、第二连接管220、第三连接管230与第四连接管240流动至驱动系统101内的各部分，从而实现活塞杆110相对活塞筒120的伸缩以及通过改变调节容腔113内的压力介质的压力，实现对驱动系统101的刚度的调节。并且，第一连接管210、第二连接管220、第三连接管230与第四连接管240固定于支架关节11上，可以进一步提升关节驱动系统12的集成度，减少关节驱动系统12占用的关节系统10的空间，从而，可以为关节系统10安装其他设备留出冗余，或者，可以提升关节系统10的轻量化与小型话能力。

在一些实施例中，图10是图2沿剖面线DD的剖视图。如图10所示并参考图1、图2与图3示出的内容，第一子关节支架1101用于与第二子关节支架1102铰接的一端还设有铰接转轴151。第二子关节支架1102用于与第一子关节支架1101铰接的一端还设有铰接孔152。铰接转轴151与铰接孔152对应配合。铰接转轴151内设有互相独立的第三径向流道135与第四径向流道136。第三径向流道135与第四径向流道136的延伸方向与铰接转轴151的延伸方向相同。

第一连接管210通过第三径向流道135与第二连接管220连通。第三连接管230通过第四径向流道136与第四连接管240连通。

具体的，铰接转轴151设置于第一子关节支架1101上，则第二连接管220与第三径向流道135互相固定连通，第三连接管230与第四径向流道136互相固定连通。

这样设置，可以在通过铰接转轴151与铰接孔152连接第一子关节支架1101与第二子关节支架1102的同时，通过第三径向流道135连通第一连接管210与第二连接管220，以及通过第四径向流道136连通第三连接管230与第四连接管240，且第三径向流道135与第四径向流道136均集成于对应的铰接转轴151内，从而，可以进一步提升关节驱动系统12的集成度，减少关节驱动系统12占用的关节系统10的空间，进而，可以为关节系统10安装其他设备留出冗余，或者，可以提升关节系统10的轻量化与小型话能力。

在一些实施例中，参考图1、图2、图3与图10示出的内容，第二子关节支架1102用于与第一子关节支架1101铰接的一端还设有铰接转轴151。第一子关节支架1101用于与第二子关节支架1102铰接的一端还设有铰接孔152。铰接转轴151与铰接孔152对应配合。铰接转轴151内设有互相独立的第三径向流道135与第四径向流道136。第三径向流道135与第四径向流道136的延伸方向与铰接转轴151的延伸方向相同。

第一连接管210通过第三径向流道135与第二连接管220连通。第三连接管230通过第四径向流道136与第四连接管240连通。

具体的，铰接转轴151设置于第二子关节支架1102上，则第一连接管210与第三径向流道135互相固定连通，第四连接管240与第四径向流道136互相固定连通。

这样设置，可以在通过铰接转轴151与铰接孔152连接第一子关节支架1101与第二子关节支架1102的同时，通过第三径向流道135连通第一连接管210与第二连接管220，以及通过第四径向流道136连通第三连接管230与第四连接管240，且第三径向流道135与第四径向流道136均集成于对应的铰接转轴151内，从而，可以进一步提升关节驱动系统12的集成度，减少关节驱动系统12占用的关节系统10的空间，进而，可以为关节系统10安装其他设备留出冗余，或者，可以提升关节系统10的轻量化与小型话能力。

在一些实施例中，图11示出的是调压系统102的部分结构的示意图。图12示出的是调压系统102的另外部分结构的示意图。如图11与图12所示，调压系统102还包括：节流阀160与压力控制阀170。第二连接管220通过节流阀160与第一径向口133连通。第三连接管230通过压力控制阀170与第一径向口133连通。

具体的，当节流阀160打开时，高压力状态下的压力介质通过节流阀160流动至第一径向口133，并通过第一径向口133流入调节容腔113内，并提升调节容腔113内的压力介质的压力，从而，提升驱动系统101的刚度。此时，压力控制阀170的设定压力与调节容腔113内的压力介质的压力预设值相同。当调节容腔113内的压力介质的压力达到预设值后，多余的压力介质即迫使压力控制阀170打开并流出，以使调节容腔113内的压力介质的压力符合预设值。这样，驱动系统101的刚度得到提升。

当节流阀160关闭，压力控制阀170的设定压力为安全压力时，驱动系统101的刚度保持不变。其中，安全压力可以远高于此时调节容腔113内的压力介质的压力，且小于活塞杆110所能承受的调节容腔113内的压力介质的压力的极限值。

当节流阀160关闭，压力控制阀170的设定压力为更小的压力预设值时，驱动系统101的刚度减小。调节容腔113内的压力介质迫使压力控制阀170打开并流出，并使调节容腔113内的压力介质的压力下降，直到符合压力控制阀170的设定压力为更小的压力预设值。

这样设置，可以通过节流阀160与压力控制阀170具体控制调节容腔113内的压力介质的压力，从而，可以具体实现对驱动系统101的刚度的控制。

在一些实施例中，调压系统102还包括介质储存箱。介质储存箱用于接受驱动系统101排出的压力介质。

具体的，介质储存箱可以与第四连接管240连通，以接受驱动系统101排出的压力介质。

通过介质储存箱可以对驱动系统101流出的压力介质进行收集，从而，可以使压力介质循环使用，降低成本。

本申请还提供一种机器人，包括上述任一种关节系统10。

本申请的上述实施例，在不产生冲突的情况下，可互为补充。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种关节系统，其特征在于，包括：支架关节和关节驱动系统；

所述关节驱动系统与所述支架关节相连接，且用于驱动所述支架关节；

所述关节驱动系统包括驱动系统与调压系统；所述驱动系统包括活塞杆与活塞筒；所述活塞杆包括活塞部与连杆部；所述连杆部的直径小于所述活塞部的直径；所述活塞部以能在所述活塞筒的长度方向上移动的方式位于所述活塞筒内；所述连杆部的一端延伸进所述活塞部内，另一端延伸出所述活塞筒，且所述连杆部以能在其延伸方向移动的方式与所述活塞部连接；

所述支架关节包括至少两个子支架关节，至少两个所述支架关节的一端互相铰接；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端，以及所述活塞筒背向所述连杆部的一端分别连接至两个所述子支架关节；

所述活塞部将所述活塞筒内的空间分为位于其两侧的两个驱动容腔，所述调压系统分别与所述两个所述驱动容腔连通，且所述驱动容腔用于容纳压力介质；

所述活塞杆内设有调节容腔；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端设有调节口；所述调节容腔从所述调节口开始，延伸进所述活塞部内；所述调节容腔通过所述调节口与所述调压系统连通，且所述调节容腔用于容纳压力介质。

2.根据权利要求1所述的关节系统，其特征在于，所述调节容腔内设有可沿所述调节容腔的延伸方向移动的调节活塞；所述调节活塞将所述调节容腔分为第一调节容腔与第二调节容腔；所述第一调节容腔通过所述调节口与所述调压系统连接；所述第一调节容腔与所述第二调节容腔用于填充压力介质，且所述第一调节容腔填充的压力介质的可压缩度低于所述第二调节容腔填充的压力介质。

3.根据权利要求2所述的关节系统，其特征在于，所述调节容腔包括互相连通的活塞容腔与连杆容腔；所述活塞部包括活塞容腔口，所述活塞容腔从所述活塞容腔口开始，延伸进所述活塞部内；所述连杆部通过所述活塞容腔口延伸进所述活塞容腔内；且所述连杆容腔沿所述连杆部的延伸方向贯穿所述连杆部；

所述调节活塞位于所述连杆容腔或者所述活塞容腔内。

4.根据权利要求1所述的关节系统，其特征在于，所述关节驱动系统还包括：第一转轴与第二转轴；所述支架关节包括互相铰接的第一子关节支架与第二子关节支架；所述连杆部延伸出所述活塞筒的一端连接至所述第一转轴，且通过所述第一转轴连接至所述第一子关节支架；所述活塞筒背离所述连杆部的一端连接至所述第二转轴，且通过所述第二转轴连接至所述第二子关节支架；所述活塞杆能围绕所述第一转轴相对所述第一子关节支架转动，且所述活塞筒能围绕所述第二转轴相对所述第二子关节支架转动；

所述第一转轴内设有通过所述调节口与所述调节容腔连通的第一径向流道，所述第一径向流道沿所述第一转轴的延伸方向延伸；所述第一转轴的两端还设有与所述第一径向流道连通的第一径向口；所述调压系统通过所述第一径向口与所述调节容腔连通；

所述第二转轴内设有分别与两个所述驱动容腔连通的第二径向流道，所述第二径向流道沿所述第二转轴的延伸方向延伸；所述第二转轴的两端还设有与所述第二径向流道连通的第二径向口；所述调压系统通过所述第二径向口与所述驱动容腔连通。

5.根据权利要求4所述的关节系统，其特征在于，所述调压系统还包括换向阀；所述换向阀固定于所述活塞筒上，且与两个所述驱动容腔连通；所述第二径向流道包括互相独立的第一子径向流道与第二子径向流道；所述第一子径向流道与所述第二子径向流道连通至所述换向阀；且所述第一子径向流道用于容纳流入所述换向阀的所述压力介质，所述第二子径向流道用于容纳流出所述换向阀的所述压力介质。

6.根据权利要求5所述的关节系统，其特征在于，所述调压系统还包括：第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管与源介质箱；

所述第一连接管与所述第四连接管固定于所述第二子关节支架；所述第二连接管与所述第三连接管固定于所述第一子关节支架；

所述第一连接管与所述源介质箱连通，且通过所述第二径向口与所述第一子径向流道连通，且还通过所述第二径向口在所述第一子关节支架与所述第二子关节支架的铰接处与所述第二连接管连通；所述第二连接管通过所述第一径向口与所述第一径向流道连通；所述第一径向流道通过另一所述第一径向口与所述第三连接管连通；所述第三连接管在所述第一子关节支架与所述第二子关节支架的铰接处与所述第四连接管连通；所述第四连接管通过所述第二径向口与所述第二子径向流道连通；所述源介质箱用于储存高压力状态下的压力介质。

7.根据权利要求6所述的关节系统，其特征在于，所述第一子关节支架用于与所述第二子关节支架铰接的一端还设有铰接转轴；所述第二子关节支架用于与所述第一子关节支架铰接的一端还设有铰接孔；所述铰接转轴与所述铰接孔对应配合；所述铰接转轴内设有互相独立的第三径向流道与第四径向流道；所述第三径向流道与所述第四径向流道的延伸方向与所述铰接转轴的延伸方向相同；

所述第一连接管通过所述第三径向流道与所述第二连接管连通；所述第三连接管通过所述第四径向流道与所述第四连接管连通。

8.根据权利要求6所述的关节系统，其特征在于，所述第二子关节支架用于与所述第一子关节支架铰接的一端还设有铰接转轴；所述第一子关节支架用于与所述第二子关节支架铰接的一端还设有铰接孔；所述铰接转轴与所述铰接孔对应配合；所述铰接转轴内设有互相独立的第三径向流道与第四径向流道；所述第三径向流道与所述第四径向流道的延伸方向与所述铰接转轴的延伸方向相同；

所述第一连接管通过所述第三径向流道与所述第二连接管连通；所述第三连接管通过所述第四径向流道与所述第四连接管连通。

9.根据权利要求6所述的关节系统，其特征在于，所述调压系统还包括：节流阀与压力控制阀；所述第二连接管通过所述节流阀与所述第一径向口连通；所述第三连接管通过压力控制阀与所述第一径向口连通。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的关节系统。