CN207290151U - 一种三自由度中空柔性手腕 - Google Patents

Abstract

一种三自由度中空柔性手腕，包括前后贯通共同形成手腕的中空通道的：基座组件、第一关节机构、第二关节机构、第三关节机构和第四关节机构，基座组件的后端口通过螺钉连接在机器人的前臂上，第一关节机构的后端口能够旋转的连接在基座组件的前端口内，第一关节机构的前端口通过位于前端的弯管状第一关节件能够旋转的连接第二关节机构的后端口，第二关节机构的前端口通过位于前端的弯管状的第二关节件能够旋转的连接第三关节机构的后端口，第三关节机构的前端口通过位于前端的弯管状的第三节件能够旋转的连接第四关节机构的后端口，第四关节机构的前端口用于连接末端执行机构。本实用新型具有很好的运动灵活性，使内部管线不易磨损、运动精度高、结构紧凑。

Description

一种三自由度中空柔性手腕

技术领域

本实用新型涉及一种工业机器人手腕。特别是涉及一种涂装机器人使用的三自由度中空柔性手腕。

背景技术

在工业机器人整机设计研发中，手腕的设计是关键的技术核心之一，手腕的性能也很大程度上决定了机器人整机的性能。特别，随着工业机器人在汽车喷涂、涂胶等行业中的应用，对机器人手腕设计提出了更高的要求，例如：手腕具有中空结构，使油漆管、气管等各种管线可以直接通过手腕中空结构连接到末端执行器；手腕具有高的运动灵活性，允许进入狭小空间完成喷涂等作业；手腕具有较高运动精度，保证机器人精准运动；手腕结构紧凑，具有很好的加工、装配工艺性，降低手腕制作成本。

专利CN 201863207U描述了一种三自由度空心手腕，手腕包括基座和三个关节总成，三个关节总成分别绕第一转动轴线、第二转动轴线和第三转动轴线转动。所述基座和三个关节总成都设有中空结构，并构成手腕内部中空通道。上述机器人手腕具有一定的运动灵活性和中空结构，但当要求手腕具有较大的弯曲角时，手腕相邻关节轴线夹角较大，手腕内部管线弯曲严重容易损坏；另外，手腕内部管线的设置受到有限的中空通道直径的限制。题为“机器人构件”的专利CN 1842399A公开了一种用于工业机器人的手腕，手腕具有多个布置成互相串联的可旋转手腕部件。其中，每个手腕部件都装有一个或多个齿轮件，以驱动所述手腕部件相对于另一手腕部件做旋转运动。所述齿轮件至少有一个被设置成具有负斜角的凹斜齿轮或内斜齿轮，有效增大了手腕内部中空通道的直径。并且，所述手腕设置了改进的内部保护软管，降低了手腕内部管线的磨损，增加了可由机器人实现操作的数量和范围。但是，具有负斜角的凹斜齿轮的引入加大了手腕的加工难度，增加了手腕的制作成本；并且，具有凹斜齿轮的齿轮副传动比不等于1：1，当手腕运动时，手腕内部管线或内部保护软管会与凹斜齿轮产生相对摩擦，增加内部管线或内部保护软管的磨损。另外，由于手腕内部结构限制，上述机器人手腕第二部件由两个分开的部件装配组成，增加了额外的连接结构，加大了手腕加工和装配难度，也影响了手腕的运动精度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种具有很好的运动灵活性、内部管线不易磨损、运动精度高、结构紧凑、加工和装配简单、制作成本低的三自由度中空柔性手腕。

本实用新型所采用的技术方案是：一种三自由度中空柔性手腕，包括均为前后贯通共同形成手腕的中空通道的：基座组件、第一关节机构、第二关节机构、第三关节机构和第四关节机构，所述基座组件的后端口通过螺钉连接在机器人的前臂上，所述第一关节机构的后端口能够旋转的连接在所述基座组件的前端口内，第一关节机构的前端口通过位于前端的弯管状第一关节件能够旋转的连接所述第二关节机构的后端口，所述第二关节机构的前端口通过位于前端的弯管状的第二关节件能够旋转的连接所述第三关节机构的后端口，所述第三关节机构的前端口通过位于前端的弯管状的第三节件能够旋转的连接所述第四关节机构的后端口，所述第四关节机构的前端口用于连接末端执行机构。

所述的基座组件包括有基座主体，嵌入在所述基座主体后端口内的基座套管，通过螺钉依次固定连接在所述基座主体前端口上的用于支撑和固定第一轴承的轴承支撑环和第一轴承端盖，所述基座主体的后端口通过螺钉连接机器人的前臂。

所述的第一关节机构包括有分别通过轴承设置在基座组件的基座主体上的第一输入齿轮轴、第二输入齿轮轴和第三输入齿轮轴，所述第一输入齿轮轴、第二输入齿轮轴和第三输入齿轮轴的旋转轴部分位于基座主体的外侧用于连接外部驱动件，驱动齿轮部分位于基座主体的内侧，其中，所述第一输入齿轮轴的驱动齿轮部分与第一旋转机构相连接，用于驱动第一旋转机构绕第一关节轴线旋转，所述第二输入齿轮轴的驱动齿轮部分与第二旋转机构相连接，用于驱动第二旋转机构绕第一关节轴线旋转，所述第三输入齿轮轴的驱动齿轮部分与第三旋转机构相连接，用于驱动第三旋转机构绕第一关节轴线旋转。

所述的第一旋转机构包括有与第一输入齿轮轴的驱动齿轮部分相啮合的第一齿轮，以及一端与所述第一齿轮通过螺钉固定连接的第一关节件，所述第一关节件的另一端通过第一套筒件固定连接第一锥齿轮，所述第一齿轮和第一关节件通过基座组件中的第一轴承支撑旋转，所述第一锥齿轮连接第三关节机构。

所述的第二旋转机构包括有与第二输入齿轮轴的驱动齿轮部分相啮合的第二齿轮，所述第二齿轮、第一连接件、第二连接件和第二锥齿轮依次通过螺钉固定连接，所述第一连接件和第二连接件分别通过第二轴承和第四轴承支撑旋转，所述第二锥齿轮连接第二关节机构。

所述的第三旋转机构包括有与第三输入齿轮轴的驱动齿轮部分相啮合的第三齿轮，所述第三齿轮、第三连接件和第三锥齿轮依次通过螺钉固定连接，所述第三齿轮、第三连接件和第三锥齿轮分别通过第三轴承和第五轴承支撑旋转，所述第三锥齿轮连接第二关节机构。

所述的第二关节机构包括有对应与第一关节机构中的第二锥齿轮和第三锥齿轮相啮合的第五锥齿轮和第四锥齿轮，所述第四锥齿轮通过螺钉固定连接第六锥齿轮，所述第五锥齿轮通过螺钉固定连接第二关节件的后端，所述第六锥齿轮与第七锥齿轮相啮合，所述第二关节件的前端通过螺钉分别固定连接第四连接件和第二轴承端盖，所述第七锥齿轮通过螺钉固定连接第八锥齿轮，所述第八锥齿轮连接第四关节机构。

所述的第五锥齿轮在所述第二锥齿轮的驱动下带动所述第二关节件、第四连接件和第二轴承端盖在轴承的支撑下绕第二关节轴线旋转；所述第四锥齿轮在第三锥齿轮的驱动下带动所述第六锥齿轮在轴承的支撑下绕第二关节轴线旋转；所述第七锥齿轮在第六锥齿轮的驱动下带动所述第八锥齿轮在轴承的支撑下绕第三关节轴线旋转；所述第二关节轴线分别与第三关节轴线以及第一关节机构中的第一关节轴线斜交。

所述的第三关节机构包括与第一关节机构中的第一锥齿轮相啮合的第九锥齿轮，所述第九锥齿轮通过螺钉依次固定连接第二套筒件和所述的第三关节件的后端，所述第三关节件的前端通过螺钉依次固定连接用于定位第六轴承和第七轴承的第三套筒件和第三轴承端盖，所述第九锥齿轮在第一锥齿轮的驱动下带动第二套筒件、第三关节件、第三套筒件和第三轴承端盖在轴承的支撑下绕第三关节轴线旋转。

所述的第四关节机构包括有第十锥齿轮和第四关节件，所述第十锥齿轮的后端与第二关节机构中的第八锥齿轮相啮合，所述第十锥齿轮的前端通过螺钉固定连接第四关节件，所述第十锥齿轮在第八锥齿轮的驱动下以及在第三关节机构中的第六轴承和第七轴承的支撑下带动所述第四关节件一起绕第四关节轴线旋转，所述第四关节轴线与第三关节机构中的第三关节轴线斜交。

第一关节机构中的第一关节轴线与第二关节机构中第二关节轴线的夹角α和第三关节机构中的第三关节轴线与第四关节机构中的第四关节轴线的夹角β相等，均为30°～35°。

由基座组件、第一关节机构、第二关节机构、第三关节机构和第四关节机构形成的手腕的中空通道直径为75mm～85mm。

第一关节机构中的第一锥齿轮与第三关节机构4中的第九锥齿轮相啮合构成锥齿轮副，第一关节机构中的第二锥齿轮和第三锥齿轮对应与第二关节机构中的第五锥齿轮和第四锥齿轮相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构中的第六锥齿轮与第七锥齿轮相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构中的第八锥齿轮与第四关节机构中的第十锥齿轮相啮合构成锥齿轮副，各所述锥齿轮副的传动比都为1:1。

本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕，具有中空结构、具有很好的运动灵活性、可以减小手腕内部管线的局部弯曲，使内部管线不易磨损、运动精度高、结构紧凑、加工和装配简单、制作成本低。具有的优点和积极效果如下：

1.集成了四个关节，四个关节轴线相互斜交；当关节轴线夹角较小，为30°～35°时，机器人手腕运动灵活，可以实现较大的弯曲，为120°～140°。

2.手腕具有中空结构，所有管线可以通过手腕内部中空通道连接到末端执行器；手腕第一关节件、第二关节件和第三关节件都由单个中空弯管构成，与现有技术相比，避免了额外的连接结构，减小了手腕加工和装配难度，降低了加工和装配误差对手腕运动精度的影响。

3.手腕内锥齿轮副传动比为1:1，降低了齿轮加工的难度和加工成本，同时可以保证手腕运动时，齿轮与管线同步转动，减少了内部管线的磨损。

附图说明

图1为本实用新型一种三自由度中空柔性手腕的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本实用新型一种三自由度中空柔性手腕处于伸直状态的内部结构示意图；

图5为本实用新型一种三自由度中空柔性手腕处于弯曲状态的内部结构示意图。

图中

1：基座组件 1-1：基座主体

1-2：基座套管 1-3：支撑环

1-4：第一轴承端盖 1-5：第一轴承

2：第一关节机构 2-1：第一关节件

2-2：第一输入齿轮轴 2-3：第二输入齿轮轴

2-4：第三输入齿轮轴 2-5：第一齿轮

2-6：第二齿轮 2-7：第三齿轮

2-8：第一套筒件 2-9：第一锥齿轮

2-10：第一连接件 2-11：第二连接件

2-12：第二锥齿轮 2-13：第二轴承

2-14：第三连接件 2-15：第三锥齿轮

2-16：第三轴承 2-17：第四轴承

2-18：第五轴承 3：第二关节机构

3-1：第二关节件 3-2：第四锥齿轮

3-3：第五锥齿轮 3-4：第六锥齿轮

3-5：第四连接件 3-6：第二轴承端盖

3-7：第七锥齿轮 3-8：第八锥齿轮

4：第三关节机构 4-1：第三关节件

4-2：第二套筒件 4-3：第九锥齿轮

4-4：第三套筒件 4-5：第三轴承端盖

4-6：第六轴承 4-7：第七轴承

5：第四关节机构 5-1：第十锥齿轮

5-2：第四关节件

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕做出详细说明。

如图1、图2、图4所示，本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕，包括均为前后贯通共同形成手腕的中空通道的：基座组件1、第一关节机构2、第二关节机构3、第三关节机构4和第四关节机构5，由基座组件1、第一关节机构2、第二关节机构3、第三关节机构4和第四关节机构5形成的手腕的中空通道直径为75mm～85mm。所述基座组件1的后端口通过螺钉连接在机器人的前臂上，所述第一关节机构2的后端口能够旋转的连接在所述基座组件1的前端口内，第一关节机构2的前端口通过位于前端的弯管状第一关节件2-1能够旋转的连接所述第二关节机构3的后端口，所述第二关节机构3的前端口通过位于前端的弯管状的第二关节件3-1能够旋转的连接所述第三关节机构4的后端口，所述第三关节机构4的前端口通过位于前端的弯管状的第三关节件4-1能够旋转的连接所述第四关节机构5的后端口，所述第四关节机构5的前端口用于连接末端执行机构。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的基座组件1包括有基座主体1-1，嵌入在所述基座主体1-1后端口内的基座套管1-2，通过螺钉依次固定连接在所述基座主体1-1前端口上的用于支撑和固定第一轴承1-5的轴承支撑环1-3和第一轴承端盖1-4，所述基座主体1-1的后端口通过螺钉连接机器人的前臂。

如图2、图3、图4、图5所示，所述的第一关节机构2包括有分别通过轴承设置在基座组件1的基座主体1-1上的第一输入齿轮轴2-2、第二输入齿轮轴2-3和第三输入齿轮轴2-4，所述第一输入齿轮轴2-2、第二输入齿轮轴2-3和第三输入齿轮轴2-4的旋转轴部分位于基座主体1-1的外侧用于连接外部驱动件，驱动齿轮部分位于基座主体1-1的内侧，其中，所述第一输入齿轮轴2-2的驱动齿轮与第一旋转机构相连接，用于驱动第一旋转机构绕第一关节轴线B-B旋转，所述第二输入齿轮轴2-3的驱动齿轮与第二旋转机构相连接，用于驱动第二旋转机构绕第一关节轴线B-B旋转，所述第三输入齿轮轴2-4的驱动齿轮与第三旋转机构相连接，用于驱动第三旋转机构绕第一关节轴线B-B旋转。

所述的第一旋转机构包括有与第一输入齿轮轴2-2的驱动齿轮部分相啮合的第一齿轮2-5，以及一端与所述第一齿轮2-5通过螺钉固定连接的第一关节件2-1，所述第一关节件2-1的另一端通过螺钉依次固定连接第一套筒件2-8和第一锥齿轮2-9，所述第一齿轮2-5和第一关节件2-1通过基座组件1中的第一轴承1-5支撑旋转，所述第一锥齿轮2-9连接第三关节机构4。

所述的第二旋转机构包括有与第二输入齿轮轴2-3的驱动齿轮部分相啮合的第二齿轮2-6，所述第二齿轮2-6、第一连接件2-10、第二连接件2-11和第二锥齿轮2-12依次通过螺钉固定连接，所述第一连接件2-10和第二连接件2-11分别通过第二轴承2-13和第四轴承2-17支撑旋转，所述第二锥齿轮2-12连接第二关节机构3。

所述的第三旋转机构包括有与第三输入齿轮轴2-4的驱动齿轮部分相啮合的第三齿轮2-7，所述第三齿轮2-7、第三连接件2-14和第三锥齿轮2-15依次通过螺钉固定连接，所述第三齿轮2-7、第三连接件2-14和第三锥齿轮2-15分别通过第三轴承2-16和第五轴承2-18支撑旋转，所述第三锥齿轮2-15连接第二关节机构3。

如图4、图5所示，所述的第二关节机构3包括有对应与第一关节机构2中的第二锥齿轮2-12和第三锥齿轮2-15相啮合的第五锥齿轮3-3和第四锥齿轮3-2，所述第四锥齿轮3-2通过螺钉固定连接第六锥齿轮3-4，所述第五锥齿轮3-3通过螺钉固定连接第二关节件3-1的后端，所述第六锥齿轮3-4与第七锥齿轮3-7相啮合，所述第二关节件3-1的前端通过螺钉分别固定连接第四连接件3-5和第二轴承端盖3-6，所述第七锥齿轮3-7通过螺钉固定连接第八锥齿轮3-8，所述第八锥齿轮3-8连接第四关节机构5。

所述的第五锥齿轮3-3在所述第二锥齿轮2-12的驱动下带动所述第二关节件3-1、第四连接件3-5和第二轴承端盖3-6在轴承的支撑下绕第二关节轴线C-C旋转；所述第四锥齿轮3-2在第三锥齿轮2-15的驱动下带动所述第六锥齿轮3-4在轴承的支撑下绕第二关节轴线C-C旋转；所述第七锥齿轮3-7在第六锥齿轮3-4的驱动下带动所述第八锥齿轮3-8在轴承的支撑下绕第三关节轴线D-D旋转；所述第二关节轴线C-C分别与第三关节轴线D-D以及第一关节机构2中的第一关节轴线B-B斜交。

如图4、图5所示，所述的第三关节机构4包括与第一关节机构2中的第一锥齿轮2-9相啮合的第九锥齿轮4-3，所述第九锥齿轮4-3通过螺钉依次固定连接第二套筒件4-2和所述的第三关节件4-1的后端，所述第三关节件4-1的前端通过螺钉依次固定连接用于定位第六轴承4-6和第七轴承4-7的第三套筒件4-4和第三轴承端盖4-5，所述第九锥齿轮4-3在所述第一关节机构2中的第一锥齿轮2-9的驱动下带动第二套筒件4-2、第三关节件4-1、第三套筒件4-4和第三轴承端盖4-5在轴承的支撑下绕第三关节轴线D-D旋转。

如图4、图5所示，所述的第四关节机构5包括有第十锥齿轮5-1和第四关节件5-2，所述第十锥齿轮5-1的后端与第二关节机构3中的第八锥齿轮3-8相啮合，所述第十锥齿轮5-1的前端通过螺钉固定连接第四关节件5-2，所述第十锥齿轮5-1在第八锥齿轮3-8的驱动下以及在第三关节机构4中的第六轴承4-6和第七轴承4-7的支撑下带动所述第四关节件5-2一起绕第四关节轴线E-E旋转，所述第四关节轴线E-E与第三关节机构4中的第三关节轴线D-D斜交。

本实用新型中上述的第一关节机构2中的第一锥齿轮2-9与第三关节机构4中的第九锥齿轮4-3相啮合构成锥齿轮副，第一关节机构2中的第二锥齿轮2-12和第三锥齿轮2-15对应与第二关节机构3中的第五锥齿轮3-3和第四锥齿轮3-2相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构3中的第六锥齿轮3-4与第七锥齿轮3-7相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构3中的第八锥齿轮3-8与第四关节机构5中的第十锥齿轮5-1相啮合构成锥齿轮副，各所述锥齿轮副的传动比都为1:1。

第一关节机构2中的第一关节轴线B-B与第二关节机构3中第二关节轴线C-C的夹角α和第三关节机构4中的第三关节轴线D-D与第四关节机构5中的第四关节轴线E-E的夹角β相等，均为30°～35°。

在本实用新型的实施例中，所述第一关节轴线B-B与所述第二关节轴线C-C的夹角α和所述第三关节轴线D-D与所述第四关节轴线E-E的夹角β相等，均取35°。

本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕，所述基座主体1-1作为整体机器人手腕的基础，同时是所述手腕动力输入端；所述第一输入齿轮轴2-2、第二输入齿轮轴2-3和第三输入齿轮轴2-4是动力输入部件，由三个电机驱动，并带动所述第一关节机构2、第二关节机构3、第三关节机构4和第四关节机构5旋转。相比现有专利CN 201863207U的有益效果是，在不增加手腕驱动电机数量的情况下，增加了一个回转关节。如图5所示，当所述的第一关节轴线B-B与所述第二关节轴线C-C的夹角α和所述第三关节轴线D-D与所述第四关节轴线E-E的夹角β相等，均为35°时，手腕最大弯曲角为140°；而现有专利CN 201863207U手腕实现同样弯曲，要求相邻手腕关节轴线夹角为70°。所以本实用新型所述手腕具有更好运动灵活性，可以减小手腕内部管线的局部弯曲。

本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕，所述基座组件1、第一关节机构2、第二关节机构3、第三关节机构4和第四关节机构5都为中空结构，并由基座套管1-2和第三齿轮2-7、第三连接件2-14、第三锥齿轮2-15、第四锥齿轮3-2、第六锥齿轮3-4、第七锥齿轮3-7、第八锥齿轮3-8、第十锥齿轮5-1和第四关节件5-2构成所述手腕的中空通道，在本实用新型的实施例中，手腕中空通道直径为75mm，实际以75mm～85mm为宜。各种管线可以通过中空通道连接到机器人末端执行器，保护各管线不受损坏，保持机器人工作单元干净整洁。

如图1、图4、图5所示，所述第一关节件2-1、第二关节件3-1、第三关节件4-1均由单个中空弯管构成。相比现有专利CN 1842399A手腕第二部件由两个分开的部件装配组成，本实用新型所述手腕避免了额外的连接结构，减小了手腕加工和装配难度，降低了加工和装配误差对手腕运动精度的影响。

本实用新型的一种三自由度中空柔性手腕，所述各锥齿轮间相互啮合构成锥齿轮副，所述锥齿轮副的传动比都为1:1。相比现有专利CN 1842399A手腕内齿轮件至少有一个被设置成具有负斜角的凹斜齿轮或内斜齿轮，本实用新型中的锥齿轮均为具有正斜角的凸斜齿轮，所述具有正斜角的凸斜齿轮是指分锥角小于90°的锥齿轮。其有益效果是，减小了手腕齿轮加工难度，降低手腕制作成本。另外，构成手腕中空通道的第三锥齿轮2-15、第四锥齿轮3-2、第六锥齿轮3-4、第七锥齿轮3-7、第八锥齿轮3-8、第十锥齿轮5-1所构成锥齿轮副的传动比为1:1，保证手腕运动过程中，上述齿轮与手腕内部管线同步转动，避免了内部管线或内部保护软管与齿轮的相对摩擦，减小内部管线或内部保护软管的磨损。

Claims (13)

1.一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，包括均为前后贯通共同形成手腕的中空通道的：基座组件(1)、第一关节机构(2)、第二关节机构(3)、第三关节机构(4)和第四关节机构(5)，所述基座组件(1)的后端口通过螺钉连接在机器人的前臂上，所述第一关节机构(2)的后端口能够旋转的连接在所述基座组件(1)的前端口内，第一关节机构(2)的前端口通过位于前端的弯管状第一关节件(2-1)能够旋转的连接所述第二关节机构(3)的后端口，所述第二关节机构(3)的前端口通过位于前端的弯管状的第二关节件(3-1)能够旋转的连接所述第三关节机构(4)的后端口，所述第三关节机构(4)的前端口通过位于前端的弯管状的第三节件(4-1)能够旋转的连接所述第四关节机构(5)的后端口，所述第四关节机构(5)的前端口用于连接末端执行机构。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的基座组件(1)包括有基座主体(1-1)，嵌入在所述基座主体(1-1)后端口内的基座套管(1-2)，通过螺钉依次固定连接在所述基座主体(1-1)前端口上的用于支撑和固定第一轴承(1-5)的轴承支撑环(1-3)和第一轴承端盖(1-4)，所述基座主体(1-1)的后端口通过螺钉连接机器人的前臂。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第一关节机构(2)包括有分别通过轴承设置在基座组件(1)的基座主体(1-1)上的第一输入齿轮轴(2-2)、第二输入齿轮轴(2-3)和第三输入齿轮轴(2-4)，所述第一输入齿轮轴(2-2)、第二输入齿轮轴(2-3)和第三输入齿轮轴(2-4)的旋转轴部分位于基座主体(1-1)的外侧用于连接外部驱动件，驱动齿轮部分位于基座主体(1-1)的内侧，其中，所述第一输入齿轮轴(2-2)的驱动齿轮部分与第一旋转机构相连接，用于驱动第一旋转机构绕第一关节轴线(B-B)旋转，所述第二输入齿轮轴(2-3)的驱动齿轮部分与第二旋转机构相连接，用于驱动第二旋转机构绕第一关节轴线(B-B)旋转，所述第三输入齿轮轴(2-4)的驱动齿轮部分与第三旋转机构相连接，用于驱动第三旋转机构绕第一关节轴线(B-B)旋转。

4.根据权利要求3所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第一旋转机构包括有与第一输入齿轮轴(2-2)的驱动齿轮部分相啮合的第一齿轮(2-5)，以及一端与所述第一齿轮(2-5)通过螺钉固定连接的第一关节件(2-1)，所述第一关节件(2-1)的另一端通过第一套筒件(2-8)固定连接第一锥齿轮(2-9)，所述第一齿轮(2-5)和第一关节件(2-1)通过基座组件(1)中的第一轴承(1-5)支撑旋转，所述第一锥齿轮(2-9)连接第三关节机构(4)。

5.根据权利要求3所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第二旋转机构包括有与第二输入齿轮轴(2-3)的驱动齿轮部分相啮合的第二齿轮(2-6)，所述第二齿轮(2-6)、第一连接件(2-10)、第二连接件(2-11)和第二锥齿轮(2-12)依次通过螺钉固定连接，所述第一连接件(2-10)和第二连接件(2-11)分别通过第二轴承(2-13)和第四轴承(2-17)支撑旋转，所述第二锥齿轮(2-12)连接第二关节机构(3)。

6.根据权利要求3所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第三旋转机构包括有与第三输入齿轮轴(2-4)的驱动齿轮部分相啮合的第三齿轮(2-7)，所述第三齿轮(2-7)、第三连接件(2-14)和第三锥齿轮(2-15)依次通过螺钉固定连接，所述第三齿轮(2-7)、第三连接件(2-14)和第三锥齿轮(2-15)分别通过第三轴承(2-16)和第五轴承(2-18)支撑旋转，所述第三锥齿轮(2-15)连接第二关节机构(3)。

7.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第二关节机构(3)包括有对应与第一关节机构(2)中的第二锥齿轮(2-12)和第三锥齿轮(2-15)相啮合的第五锥齿轮(3-3)和第四锥齿轮(3-2)，所述第四锥齿轮(3-2)通过螺钉固定连接第六锥齿轮(3-4)，所述第五锥齿轮(3-3)通过螺钉固定连接第二关节件(3-1)的后端，所述第六锥齿轮(3-4)与第七锥齿轮(3-7)相啮合，所述第二关节件(3-1)的前端通过螺钉分别固定连接第四连接件(3-5)和第二轴承端盖(3-6)，所述第七锥齿轮(3-7)通过螺钉固定连接第八锥齿轮(3-8)，所述第八锥齿轮(3-8)连接第四关节机构(5)。

8.根据权利要求7所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第五锥齿轮(3-3)在所述第二锥齿轮(2-12)的驱动下带动所述第二关节件(3-1)、第四连接件(3-5)和第二轴承端盖(3-6)在轴承的支撑下绕第二关节轴线(C-C)旋转；所述第四锥齿轮(3-2)在第三锥齿轮(2-15)的驱动下带动所述第六锥齿轮(3-4)在轴承的支撑下绕第二关节轴线(C-C)旋转；所述第七锥齿轮(3-7)在第六锥齿轮(3-4)的驱动下带动所述第八锥齿轮(3-8)在轴承的支撑下绕第三关节轴线(D-D)旋转；所述第二关节轴线(C-C)分别与第三关节轴线(D-D)以及第一关节机构(2)中的第一关节轴线(B-B)斜交。

9.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第三关节机构(4)包括与第一关节机构(2)中的第一锥齿轮(2-9)相啮合的第九锥齿轮(4-3)，所述第九锥齿轮(4-3)通过螺钉依次固定连接第二套筒件(4-2)和所述的第三关节件(4-1)的后端，所述第三关节件(4-1)的前端通过螺钉依次固定连接用于定位第六轴承(4-6)和第七轴承(4-7)的第三套筒件(4-4)和第三轴承端盖(4-5)，所述第九锥齿轮(4-3)在第一锥齿轮(2-9)的驱动下带动第二套筒件(4-2)、第三关节件(4-1)、第三套筒件(4-4)和第三轴承端盖(4-5)在轴承的支撑下绕第三关节轴线(D-D)旋转。

10.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，所述的第四关节机构(5)包括有第十锥齿轮(5-1)和第四关节件(5-2)，所述第十锥齿轮(5-1)的后端与第二关节机构(3)中的第八锥齿轮(3-8)相啮合，所述第十锥齿轮(5-1)的前端通过螺钉固定连接第四关节件(5-2)，所述第十锥齿轮(5-1)在第八锥齿轮(3-8)的驱动下以及在第三关节机构(4)中的第六轴承(4-6)和第七轴承(4-7)的支撑下带动所述第四关节件(5-2)一起绕第四关节轴线(E-E)旋转，所述第四关节轴线(E-E)与第三关节机构(4)中的第三关节轴线(D-D)斜交。

11.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，第一关节机构(2)中的第一关节轴线(B-B)与第二关节机构(3)中第二关节轴线(C-C)的夹角α和第三关节机构(4)中的第三关节轴线(D-D)与第四关节机构(5)中的第四关节轴线(E-E)的夹角β相等，均为30°～35°。

12.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，由基座组件(1)、第一关节机构(2)、第二关节机构(3)、第三关节机构(4)和第四关节机构(5)形成的手腕的中空通道直径为75mm～85mm。

13.根据权利要求1所述的一种三自由度中空柔性手腕，其特征在于，第一关节机构(2)中的第一锥齿轮(2-9)与第三关节机构4中的第九锥齿轮(4-3)相啮合构成锥齿轮副，第一关节机构(2)中的第二锥齿轮(2-12)和第三锥齿轮(2-15)对应与第二关节机构(3)中的第五锥齿轮(3-3)和第四锥齿轮(3-2)相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构(3)中的第六锥齿轮(3-4)与第七锥齿轮(3-7)相啮合构成锥齿轮副，第二关节机构(3)中的第八锥齿轮(3-8)与第四关节机构(5)中的第十锥齿轮(5-1)相啮合构成锥齿轮副，各所述锥齿轮副的传动比都为1:1。