CN206855479U - 机械关节 - Google Patents

Abstract

一种机械关节，具有：第一端；第二端，其铰接于所述第一端；滑动组，其可滑动地保持于所述第二端上；驱动组，其具有螺旋传动轴与用于驱动所述螺旋传动轴旋转的动力源，所述螺旋传动轴通过传动螺母与所述滑动组连接，所述螺旋传动轴与所述传动螺母以螺旋传动实现连接；传动杆，其两端分别铰接于所述第一端与所述滑动组上。本实用新型提供了一种结构简洁、旋转灵活的机械关节。

Description

机械关节

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，具体地来说，是一种机械关节。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。随着人工智能技术的发展，机器人有了长足的进步，其功能日益丰富。机器人可以协助或取代人类的工作，极大地提高了生活质量和生产效率，避免人工操作的危险，因而越来越多地被应用于各个领域。

其中，关节是机器人的关键部件，直接决定机器人的运动自由度与灵活性。当关节用于智能机器人，特别是四足机器人，例如是机器宠物狗等，要求关节必须具有简洁的结构，纵向与横向的尺寸比例比较理想而保证旋转活动的灵活性。惟其如此，才能保证四足机器人的多足之间的活动平衡。因此，提出一种新的结构简洁、旋转灵活的机械关节，显得十分迫切与必要。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种机械关节，结构简洁、旋转灵活。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种机械关节，具有：

第一端；

第二端，其铰接于所述第一端；

滑动组，其可滑动地保持于所述第二端上；

驱动组，其具有螺旋传动轴与用于驱动所述螺旋传动轴旋转的动力源，所述螺旋传动轴通过传动螺母与所述滑动组连接，所述螺旋传动轴与所述传动螺母以螺旋传动实现连接；

传动杆，其两端分别铰接于所述第一端与所述滑动组上。

作为上述技术方案的改进，所述第一端具有平行布置的第一铰接轴与第二铰接轴，所述第一铰接轴用于铰接所述第二端，所述第二铰接轴用于铰接所述传动杆，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴均位于所述第一端接近所述第二端的一端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二铰接轴位于所述第一铰接轴接近所述第二端的一侧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动组具有滑动座与固连于所述滑动座上的滑块，所述第二端上设有线性导轨，所述滑动座通过所述滑块而可滑动地保持于所述线性导轨上，所述滑动座一端连接所述传动螺母，另一端与所述传动杆铰接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二端为内设第一贯通部的柱状结构，所述滑动座为内设第二贯通部的柱状结构，所述滑动座通过所述滑块而可滑动地保持于所述第一贯通部，所述螺旋传动轴远离所述动力源的一端位于所述第二贯通部内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述螺旋传动轴远离所述动力源的一端为自由端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述线性导轨位于所述第二端远离所述螺旋传动轴的一端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑块位于所述滑动座远离所述螺旋传动轴的一端，并位于所述滑动座上相对的两壁的外表面上，所述第一贯通部相对的两面上分别设有所述线性导轨。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二端接近所述第一端的一端具有相对布置的第一连接臂与第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂通过同一铰接轴铰接于所述第一端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述传动杆位于所述第一连接臂与所述第二连接臂之间。

本实用新型的有益效果是：

在与第一端铰接的第二端上设置滑动组、驱动组与传动杆，滑动组可滑动地保持于第二端上，驱动组具有螺旋传动轴、传动螺母与动力源，传动杆两端分别铰接于第一端与滑动组上，动力源的输出动力通过螺旋传动轴与传动螺母的螺旋传动，而用于驱动滑动组于第二端上滑动，进而压迫传动杆，使两端铰接的传动杆反向驱动滑动组及第二端旋转，实现了动力的纵向输出，简化了关节的横向结构，提供了一种结构简洁、旋转灵活的机械关节。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的机械关节的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的机械关节的分解结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的机械关节的第二端的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的机械关节的滑动组的结构示意图；

图5是本实用新型实施例1提供的机械关节的局部分解结构示意图；

图6是本实用新型实施例1提供的机械关节的半剖结构示意图。

主要元件符号说明：

1000-机械关节，0100-第一端，0110-第一铰接轴，0120-第二铰接轴， 0200-第二端，0210-线性导轨，0220-第一贯通部，0221-第一内表面，0222- 第二内表面，0230-第一连接臂，0240-第二连接臂，0300-滑动组，0310-滑动座，0311-第二贯通部，0312-第一壁，0313-第二壁，0320-滑块，0330- 第三铰接轴，0400-驱动组，0410-螺旋传动轴，0420-传动螺母，0430-动力源，0440-缓冲部，0500-传动杆。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对机械关节进行更全面的描述。附图中给出了机械关节的优选实施例。但是，机械关节可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对机械关节的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在机械关节的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1与图3，本实施例提供的机械关节1000具有第一端0100 与铰接于第一端0100上的第二端0200，第一端0100与第二端0200可旋转张合而实现关节的结构功能。

优选地，第一端0100具有第一铰接轴0110，第一铰接轴0110用于铰接第二端0200。第一铰接轴0110的位置可因应实际需要而决定，在一个示范性的实施例中，第一铰接轴0110位于第一端0100接近第二端0200的一端。

优选地，第二端0200接近第一端0100的一端具有相对布置的第一连接臂0230与第二连接臂0240，第一连接臂0230与第二连接臂0240通过同一铰接轴铰接于第一端0100。具体地，通过第一连接臂0230与第二连接臂 0240的紧固，第一端0100与第二端0200的连接结构更为可靠，并具有更佳的结构刚强度。

请结合参阅图1、图2与图4，机械关节1000还具有滑动组0300与传动杆0500。其中，滑动组0300可滑动地保持于第二端0200，传动杆0500 两端分别铰接于第一端0100与滑动组0300，而使滑动组0300相对于传动杆0500、传动杆0500相对于第一端0100具有旋转功能。传动杆0500的结构形式多种多样，其中优选地，在本实施例中，采用刚性杆形式。

优选地，滑动组0300具有滑动座0310与固连于滑动座0310上的滑块 0320，第二端0200上设有线性导轨，滑动座0310通过滑块0320而可滑动地保持于线性导轨上，滑动座0310接近第一端0100的一端与传动杆0500 铰接。

滑动座0310与第二端0200可具有多种结构构造，二者的布置形式亦各不相同。具体地，在本实施例中，第二端0200为内设第一贯通部0220 的柱状结构，滑动座0310为内设第二贯通部0311的柱状结构，滑动座0310 通过滑块0320而可滑动地保持于第一贯通部0220。

在一个示范性的实施例中，滑动座0310与第二端0200的柱状结构上具有镂空结构，在去除多余材料的同时保证滑动座0310与第二端0200的结构强度，减轻重量而改善运动性能。

其中，线性导轨0210可采用多种结构形式，如滚动导轨、燕尾导轨等。线性导轨0210与滑块0320之间可以是滑动运动，亦可以是滚动运动。

优选地，第一端0100还具有用于铰接传动杆0500的第二铰接轴0120，第二铰接轴0120与第一铰接轴0110平行布置，以保证传动杆0500与第二端0200的旋转方向具有平行关系。第二铰接轴0120的位置可因应实际需要决定，在一个示范性的实施例中，第二铰接轴0120位于第一端0100接近第二端0200的一端，以提供较佳的旋转结构与紧凑的结构尺寸。进一步地，在本实施例中，滑动组0300与传动杆0500通过第三铰接轴0330铰接。

由于滑动组0300于第二端0200上线性移动，亦即滑动组0300与第二端0200之间不具有相对转动。当滑动组0300滑动地压迫传动杆0500时，第二铰接轴0120与第三铰接轴0330分别受力。若第一端0100保持不动，传动杆0500同时受力将绕第二铰接轴0120旋转，进而驱动滑动组0300绕第三铰接轴0330旋转。由于滑动组0300与第二端0200的连接关系，第二端0200同步地绕第一铰接轴0110旋转，从而实现第二端0200相对于第一端0100的旋转张合。

进一步优选，第二铰接轴0120位于第一铰接轴0110接近第二端0200 的一侧。换言之，相较第一铰接轴0110，第二铰接轴0120更为接近第一端 0100接近第二端0200的一端的末端。在此结构下，传动杆0500的传动结构更为理想，避免存在旋转死角或机构相斥。

在一个示范性的实施例中，传动杆0500位于第一连接臂0230与第二连接臂0240之间。进一步地，第一连接臂0230与第二连接臂0240关于传动杆0500对称分布，使第二端0200与传动杆0500的传动结构更为可靠。

请结合参阅图2、图5与图6，机械关节1000还具有驱动组0400，驱动组0400具有螺旋传动轴0410与用于驱动螺旋传动轴0410旋转的动力源 0430，螺旋传动轴0410通过传动螺母0420与滑动组0300连接，螺旋传动轴0410与传动螺母0420以螺旋传动实现连接。

具体地，螺旋传动轴0410外表面具有螺旋槽，传动螺母0420上设有具有螺旋槽的通孔，螺旋传动轴0410与传动螺母0420之间可发生螺旋旋转运动而实现螺旋传动。

在一个示范性的实施例中，螺旋传动轴0410仅具有旋转能力，而通过螺旋传动驱动传动螺母0420。传动螺母0420连接于滑动组0300上，更具体而言，传动螺母0420连接于滑动座0310远离第一端0100的一端，受到滑动组0300的约束而失去旋转自由度，仅能实现线性运动，从而将动力源 0430的动力传递于滑动组0300。结合前述第一端0100、第二端0200与传动杆0500在滑动组0300线性移动下的变化，可知驱动组0400所发挥的驱动作用。

在一个示范性的实施例中，螺旋传动轴0410与传动螺母0420之间还设有滚动体，一般地，滚动体为滚珠，从而使螺旋传动轴0410与传动螺母 0420之间形成滚珠丝杠副，具有较小的摩擦力与精确的传动。

其中，动力源0430可以是电动机、液压马达等可输出原始驱动力的零部件结构形式。

在本实施例中，优选地，螺旋传动轴0410远离动力源0430的一端位于第二贯通部0311内。

进一步优选，螺旋传动轴0410远离动力源0430的一端为自由端。在一个示范性的实施例中，螺旋传动轴0410与滑动座0310的中心轴具有共轴关系。进而，螺旋传动轴0410与第二贯通部0311的中心轴具有共轴关系。

具体地，螺旋传动轴0410一端固定连接于动力源0430的输出轴上，例如，螺旋传动轴0410可以通过联轴器连接到电动机的输出轴上。螺旋传动轴0410远离动力源0430的一端悬空而呈自由状态而成为自由端，螺旋传动轴0410的载荷将由设于螺旋传动轴0410接近动力源0430一端的轴承承受。

在此结构下，一方面，螺旋传动轴0410的安装结构得到简化，避免物料过多而造成的结构臃肿，配合关系的减少有助于降低装配复杂程度与工艺要求，节约成本；另一方面，滑动座0310与螺旋传动轴0410的中心轴具有共轴或接近共轴的关系，消除或减小偏心力矩，提高滑动座0310与螺旋传动轴0410之间的结构强度与使用寿命。

此外，滑动座0310与螺旋传动轴0410的共轴或基本共轴的关系，亦利于压缩第二端0200的径向尺寸，使第二端0200的结构愈加紧凑。

优选地，线性导轨0210位于第二端0200远离螺旋传动轴0410的一端。进一步优选，滑块0320设于滑动座0310远离第三铰接轴0330的一端，以提高结构强度。

同时，对重叠长度加以限制，亦即使线性导轨0210与螺旋传动轴0410 的重叠长度不大于滑块0320的长度，可保证第三铰接轴0330与螺旋传动轴0410的安全距离，避免发生直接碰撞。

在一个示范性的实施例中，驱动组0400还具有缓冲部0440，用于防止滑动座0310过冲而引起结构破坏。具体地，缓冲部0440与传动螺母0420 的距离小于滑块0320于线性导轨0210上的最大行程。

实际应用时，当滑动座0310沿接近动力源0430的方向移动时，传动螺母0420将率先接触缓冲部0440，此时第三铰接轴0330与螺旋传动轴0410 不发生接触，从而避免过冲碰撞。

其中，缓冲部0440的结构与材料可采用多种形式。在一个实际的应用中，缓冲部0440可以采用橡胶或聚氨酯材料制成。

优选地，滑块0320位于滑动座0310远离螺旋传动轴0410的一端，并位于滑动座0310上相对的两壁的外表面上，第一贯通部0220相对的两面上分别设有线性导轨0210。

具体地，滑动座0310至少具有相对的第一壁0312与第二壁0313，第一壁0312与第二壁0313的外表面分别设有滑块0320。相应地，第二壁0313 的第一贯通部0220亦具有相对的第一内表面0221与第二内表面0222，第一内表面0221与第二内表面0222上分别设有线性导轨0210，以供第一壁 0312与第二壁0313的滑块0320滑动。

在一个示范性的实施例中，第一壁0312与第二壁0313、第一内表面 0221与第二内表面0222沿垂直于滑动座0310的滑动方向的方向而分别相对布置，以承受重力引起的载荷，提高承载能力。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机械关节，其特征在于，具有：

第一端；

第二端，其铰接于所述第一端；

滑动组，其可滑动地保持于所述第二端上；

驱动组，其具有螺旋传动轴与用于驱动所述螺旋传动轴旋转的动力源，所述螺旋传动轴通过传动螺母与所述滑动组连接，所述螺旋传动轴与所述传动螺母以螺旋传动实现连接；

传动杆，其两端分别铰接于所述第一端与所述滑动组上。

2.根据权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述第一端具有平行布置的第一铰接轴与第二铰接轴，所述第一铰接轴用于铰接所述第二端，所述第二铰接轴用于铰接所述传动杆，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴均位于所述第一端接近所述第二端的一端。

3.根据权利要求2所述的机械关节，其特征在于，所述第二铰接轴位于所述第一铰接轴接近所述第二端的一侧。

4.根据权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述滑动组具有滑动座与固连于所述滑动座上的滑块，所述第二端上设有线性导轨，所述滑动座通过所述滑块而可滑动地保持于所述线性导轨上，所述滑动座一端连接所述传动螺母，另一端与所述传动杆铰接。

5.根据权利要求4所述的机械关节，其特征在于，所述第二端为内设第一贯通部的柱状结构，所述滑动座为内设第二贯通部的柱状结构，所述滑动座通过所述滑块而可滑动地保持于所述第一贯通部，所述螺旋传动轴远离所述动力源的一端位于所述第二贯通部内。

6.根据权利要求5所述的机械关节，其特征在于，所述螺旋传动轴远离所述动力源的一端为自由端。

7.根据权利要求5所述的机械关节，其特征在于，所述线性导轨位于所述第二端远离所述螺旋传动轴的一端。

8.根据权利要求7所述的机械关节，其特征在于，所述滑块位于所述滑动座远离所述螺旋传动轴的一端，并位于所述滑动座上相对的两壁的外表面上，所述第一贯通部相对的两面上分别设有所述线性导轨。

9.根据权利要求5所述的机械关节，其特征在于，所述第二端接近所述第一端的一端具有相对布置的第一连接臂与第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂通过同一铰接轴铰接于所述第一端。

10.根据权利要求9所述的机械关节，其特征在于，所述传动杆位于所述第一连接臂与所述第二连接臂之间。