CN210173609U - 机器人手腕 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人手腕，包括基座、第一挠性驱动机构、第二挠性驱动机构与转动关节：基座具有贯穿其中且相互垂直的第一镂空部与第二镂空部；第一挠性驱动机构的两端穿过第一镂空部后分别连接于转动关节，第一挠性驱动机构通过挠性传动关系驱动转动关节绕第一旋转轴往复转动；第二挠性驱动机构的两端穿过第二镂空部后分别连接于转动关节，第二挠性驱动机构通过另一挠性传动关系驱动转动关节绕第二旋转轴往复转动，第一旋转轴与第二旋转轴相互垂直；转动关节铰接于基座，且与基座之间具有至少两个方向的转动自由度。该机器人手腕结构简洁小巧、自重较轻，降低了其他关节的负担、手腕自身的布局制造难度及控制难度。

Description

机器人手腕

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人手腕。

背景技术

机器人手腕是用于连接机器人手臂与末端执行器的部件，属于机器人技术中的关键部件。现有的机器人手腕为了满足传动需要，结构日益复杂、自重日益增加，继而增加了机器人手臂上其他关节的负担。同时，复杂的结构造成结构布局与制造安装的双重困难，活动范围受限、制造成本高昂，且易发运动冲突并增加了控制系统的控制难度。上述问题使机器人手腕的发展受到较大制约。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种机器人手腕，结构简洁小巧、自重较轻，降低了其他关节的负担、手腕自身的布局制造难度及控制难度。

本实用新型提供的机器人手腕，包括基座、第一挠性驱动机构、第二挠性驱动机构与转动关节：

所述基座具有贯穿其中且相互垂直的第一镂空部与第二镂空部；

所述第一挠性驱动机构的两端穿过所述第一镂空部后分别连接于所述转动关节，所述第一挠性驱动机构通过挠性传动关系驱动所述转动关节绕第一旋转轴往复转动；

所述第二挠性驱动机构的两端穿过所述第二镂空部后分别连接于所述转动关节，所述第二挠性驱动机构通过另一挠性传动关系驱动所述转动关节绕第二旋转轴往复转动，所述第一旋转轴与所述第二旋转轴相互垂直；

所述转动关节铰接于所述基座，且与所述基座之间具有至少两个方向的转动自由度。

进一步地，所述第一挠性驱动机构包括第一主动轮、第一从动轮、第一挠性件及第一驱动源，所述第一挠性件张紧连接所述第一主动轮及所述第一从动轮，所述第一挠性件的两端穿过所述第一镂空部后分别固定于所述转动关节上，所述第一挠性件与所述转动关节的连接端分居所述第一旋转轴的两侧，所述第一驱动源设置于所述基座上并用于驱动所述主动轮旋转，所述第一主动轮的旋转轴与所述第一旋转轴平行。

进一步地，所述第一主动轮设置于所述第一镂空部内。

进一步地，所述第一主动轮与所述第一从动轮为链轮、带轮与绳轮中的一者；所述第一挠性件为传动链、传动带与传动绳中的一者。

进一步地，所述第一从动轮成对设置，成对的第一从动轮中的二者分居所述第一主动轮的两侧。

进一步地，所述第二挠性驱动机构包括第二主动轮、第二从动轮、第二挠性件及第二驱动源，所述第二挠性件张紧连接所述第二主动轮及所述第二从动轮，所述第二挠性件的两端穿过所述第二镂空部后分别固定于所述转动关节上，所述第二挠性件与所述转动关节的连接端分居所述第二旋转轴的两侧，所述第二驱动源设置于所述基座上并用于驱动所述第二主动轮旋转，所述第二主动轮的旋转轴与所述第二旋转轴平行。

进一步地，所述第二主动轮设置于所述第二镂空部内。

进一步地，所述第二挠性件的两端自所述第一挠性驱动机构的外侧绕过后者后分别固定于所述转动关节上。

进一步地，所述第二主动轮与所述第二从动轮为链轮、带轮与绳轮中的一者；所述第二挠性件为传动链、传动带与传动绳中的一者。

进一步地，所述第二从动轮成对设置，成对的第二从动轮中的二者分居所述第二主动轮的两侧。

进一步地，所述第一镂空部与所述第二镂空部位于不同的平面内。

进一步地，所述转动关节包括关节座、十字轴承与分布于所述关节座上的复数个连接件，所述关节座通过所述十字轴承铰接于所述基座上，所述第一挠性驱动机构的两端、所述第二挠性驱动机构的两端分别固定于不同的连接件上。

进一步地，所述连接件通过关节轴承与所述关节座连接。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

于基座上设置第一镂空部与第二镂空部，使第一挠性驱动机构得以贯穿设置于第一镂空部、第二挠性驱动机构得以贯穿设置于第二镂空部，有效地压缩了手腕的整体尺寸，提高了结构紧凑性、降低了手腕的自重，使其他关节负担较小而手腕自身布局安装易于实现；

继而第一挠性驱动机构通过挠性传动关系驱动转动关节绕第一旋转轴往复转动，第二挠性驱动机构通过另一挠性传动关系驱动转动关节绕第二旋转轴往复转动，以挠性传动方式实现地转动关节的多自由度转动的驱动，具有传动连接简单可靠、运动控制简单的优点，降低手腕自身的布局制造难度及控制难度，并进一步提升手腕的结构紧凑性。

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为本实用新型实施例提供的机器人手腕的第一轴测结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机器人手腕的第二轴测结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机器人手腕的俯视结构示意图。

主要元件符号说明：

1-基座，11-第一镂空部，12-第二镂空部，13-轴承座，2-第一挠性驱动机构，21-第一主动轮，22-第一从动轮，23-第一挠性件，24-第一驱动源，3-第二挠性驱动机构，31-第二主动轮，32-第二从动轮，33-第二挠性件，34-第二驱动源，4-转动关节，41-关节座，42-十字轴承，43-第一连接件，44-第二连接件，45-关节轴承。

具体实施方式

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。本文中在机器人手腕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“和/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。

请结合参阅图1-3，本实施例公开了机器人手腕的一种具体构造，包括基座1、第一挠性驱动机构2、第二挠性驱动机构3与转动关节4，用于简化结构、降低自重，从而满足关节负担及制造安装的需要，解除机器人手腕的发展制约。

基座1用于承载安装第一挠性驱动机构2、第二挠性驱动机构3与转动关节4，并实现与机器人手臂的连接。其中，基座1具有第一镂空部11与第二镂空部12，使基座1形成镂空构造。第一镂空部11与第二镂空部12分别贯穿基座1而形成贯通孔结构，且第一镂空部11与第二镂空部12相互垂直。

于镂空构造下，基座1具有收容机器人手腕的其他部件的能力，使机器人手腕的外部尺寸压缩至等于或接近基座1，达到压缩外形、减少空间占用的目的，并实现基座1对其他部件的保护作用。此外，机器人手腕的水气管路和/或电气线路亦可于基座1的镂空部穿越，无需暴露于基座1表面，保证线管的布局安全及机器人手腕的表面整洁。

示范性地，第一镂空部11与第二镂空部12位于不同的平面内。换言之，第一镂空部11与第二镂空部12形成交错分布且相互垂直的空间布局，使二者内部分别收容的部件(例如第一挠性驱动机构2与第二挠性驱动机构3)互不干扰。可以理解，第一镂空部11与第二镂空部12之间可保持隔断，亦可相互连通。示范性地，第一镂空部11与第二镂空部12亦可分别为十字贯通孔，仍属相互垂直分布的范围。

第一挠性驱动机构2通过挠性传动关系驱动转动关节4绕第一旋转轴往复转动。其中，挠性传动关系包括绳传动、带传动与链传动等类型。第一挠性驱动机构2的两端穿过第一镂空部11后分别连接于转动关节4，将运动传递予转动关节4。于前述构造下，第一挠性驱动机构2至少部分地位于基座1的内部，使机器人手腕的外部尺寸得以压缩，布局结构比较紧凑。

示范性地，第一挠性驱动机构2包括第一主动轮21、第一从动轮22、第一挠性件23及第一驱动源24。其中，第一挠性件23张紧连接第一主动轮21及第一从动轮22，形成挠性传动关系；第一挠性件23的两端穿过第一镂空部11后分别固定于转动关节4上，且第一挠性件23与转动关节4的连接端分居第一旋转轴的两侧。第一驱动源24设置于基座1上并用于驱动主动轮旋转，第一驱动源24的实现方式包括旋转电机、液压马达等类型。第一主动轮21的旋转轴与第一旋转轴平行，保证传动方向正确。示范性地，第一主动轮21设置于第一镂空部11内。

如前所述，挠性传动关系包括绳传动、带传动与链传动等类型。相应地，第一主动轮21与第一从动轮22的类型一致，可为链轮、带轮与绳轮中的同一种类型；第一挠性件23为传动链、传动带与传动绳中的一者，并与第一主动轮21相匹配。

示范性地，第一从动轮22成对设置。其中，成对的第一从动轮22中的一者位于第一主动轮21的一侧，而另一者位于第一主动轮21的另一侧。进一步地，成对的第一从动轮22中的二者关于第一主动轮21对称分布。

于第一驱动源24的驱动下，第一挠性件23于第一主动轮21与第一从动轮22的表面滑动，使第一挠性件23与转动关节4的连接端同步发生滑动，实现转动关节4绕第一旋转轴的转动目的。示范性地，第一驱动源24的输出端与第一主动轮21之间通过带传动关系(例如同步带)实现连接。

第二挠性驱动机构3通过挠性传动关系驱动转动关节4绕第二旋转轴往复转动，第一旋转轴与第二旋转轴相互垂直。其中，挠性传动关系包括绳传动、带传动与链传动等类型。第二挠性驱动机构3的两端穿过第二镂空部12后分别连接于转动关节4，将运动传递予转动关节4。于前述构造下，第二挠性驱动机构3至少部分地位于基座1的内部，使机器人手腕的外部尺寸得以压缩，布局结构比较紧凑。

示范性地，第二挠性驱动机构3包括第二主动轮31、第二从动轮32、第二挠性件33及第二驱动源34。其中，第二挠性件33张紧连接第二主动轮31及第二从动轮32，形成挠性传动关系；第二挠性件33的两端穿过第二镂空部12后分别固定于转动关节4上，且第二挠性件33与转动关节4的连接端分居第二旋转轴的两侧。第二驱动源34设置于基座1上并用于驱动主动轮旋转，第二驱动源34的实现方式包括旋转电机、液压马达等类型。第二主动轮31的旋转轴与第二旋转轴平行，保证传动方向正确。示范性地，第二主动轮31设置于第二镂空部12内。

如前所述，挠性传动关系包括绳传动、带传动与链传动等类型。相应地，第二主动轮31与第二从动轮32的类型一致，可为链轮、带轮与绳轮中的同一种类型；第二挠性件33为传动链、传动带与传动绳中的一者，并与第二主动轮31相匹配。

示范性地，第二从动轮32成对设置。其中，成对的第二从动轮32中的一者位于第二主动轮31的一侧，而另一者位于第二主动轮31的另一侧。进一步地，成对的第二从动轮32中的二者关于第二主动轮31对称分布。

于第二驱动源34的驱动下，第二挠性件33于第二主动轮31与第二从动轮32的表面滑动，使第二挠性件33与转动关节4的连接端同步发生滑动，实现转动关节4绕第二旋转轴的转动目的。

示范性地，第二挠性件33的两端自第一挠性驱动机构2的外侧绕过第一挠性驱动机构2后分别固定于转动关节4上。由此，第一挠性驱动机构2与第二挠性驱动机构3形成交错叠合式分布，进一步压缩空间尺寸。

转动关节4铰接于基座1，且与基座1之间具有至少两个方向的转动自由度。具体地，转动关节4具有绕第一旋转轴的转动自由度及绕第二旋转轴的转动自由度。

转动关节4可通过不同的具体结构实现。示范性地，转动关节4包括关节座41、十字轴承42与分布于关节座41上的复数个连接件(包括第一连接件43与第二连接件44)。

其中，关节座41通过十字轴承42铰接于基座1上，使关节座41与基座1之间具有两个方向的转动自由度。十字轴承42即十字节，又称万向轴承，可实现两个相交垂直轴的动力传递。具体地，十字轴承42的其中一轴的轴端安装于基座1的轴承座13上，另一轴的轴端安装于关节座41上。

第一挠性驱动机构2的两端(可具体为第一挠性件23的两端)、第二挠性驱动机构3的两端(可具体为第二挠性件33的两端)分别固定于不同的连接件上，以通过连接件驱动关节座41相应发生转动。

示范性地，连接件的数量为四个，并分别与第一挠性件23的两端、第二挠性件33的两端一一对应地连接。例如，第一连接件43的数量为两个，分别与第一挠性件23的两端一一对应连接；第二连接件44的数量为两个，分别与第二挠性件33的两端一一对应连接。示范性地，连接件(包括第一连接件43与第二连接件44)通过关节轴承45与关节座41连接，保证传动灵活、防止卡死。同时，第一挠性驱动机构2与第二挠性驱动机构3运动耦合，达到万向调节的目的。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.机器人手腕，其特征在于，包括基座、第一挠性驱动机构、第二挠性驱动机构与转动关节：

所述基座具有贯穿其中且相互垂直的第一镂空部与第二镂空部；

所述第一挠性驱动机构的两端穿过所述第一镂空部后分别连接于所述转动关节，所述第一挠性驱动机构通过挠性传动关系驱动所述转动关节绕第一旋转轴往复转动；

所述第二挠性驱动机构的两端穿过所述第二镂空部后分别连接于所述转动关节，所述第二挠性驱动机构通过另一挠性传动关系驱动所述转动关节绕第二旋转轴往复转动，所述第一旋转轴与所述第二旋转轴相互垂直；

所述转动关节铰接于所述基座，且与所述基座之间具有至少两个方向的转动自由度。

2.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述第一挠性驱动机构包括主动轮、从动轮、挠性件及驱动源，所述挠性件张紧连接所述主动轮及所述从动轮，所述挠性件的两端穿过所述第一镂空部后分别固定于所述转动关节上，所述挠性件与所述转动关节的连接端分居所述第一旋转轴的两侧，所述驱动源设置于所述基座上并用于驱动所述主动轮旋转，所述主动轮的旋转轴与所述第一旋转轴平行；所述主动轮设置于所述第一镂空部内。

3.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述第二挠性驱动机构包括主动轮、从动轮、挠性件及驱动源，所述挠性件张紧连接所述主动轮及所述从动轮，所述挠性件的两端穿过所述第二镂空部后分别固定于所述转动关节上，所述挠性件与所述转动关节的连接端分居所述第二旋转轴的两侧，所述驱动源设置于所述基座上并用于驱动所述主动轮旋转，所述主动轮的旋转轴与所述第二旋转轴平行；所述主动轮设置于所述第二镂空部内。

4.根据权利要求3所述的机器人手腕，其特征在于，所述挠性件的两端自所述第一挠性驱动机构的外侧绕过后者后分别固定于所述转动关节上。

5.根据权利要求2或3所述的机器人手腕，其特征在于，所述主动轮与所述从动轮为链轮、带轮与绳轮中的一者；所述挠性件为传动链、传动带与传动绳中的一者。

6.根据权利要求2或3所述的机器人手腕，其特征在于，所述从动轮成对设置，成对的从动轮中的二者分居所述主动轮的两侧。

7.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述第一镂空部与所述第二镂空部位于不同的平面内。

8.根据权利要求1所述的机器人手腕，其特征在于，所述转动关节包括关节座、十字轴承与分布于所述关节座上的复数个连接件，所述关节座通过所述十字轴承铰接于所述基座上，所述第一挠性驱动机构的两端、所述第二挠性驱动机构的两端分别固定于不同的连接件上。

9.根据权利要求8所述的机器人手腕，其特征在于，所述连接件通过关节轴承与所述关节座连接。

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