CN216372194U - 一种机器人手臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人手臂及机器人，涉及工业设备技术领域，包括：小臂、摆动臂和腕部；摆动臂设置在小臂的前端，连接小臂和腕部；小臂的内部腔体中设有电机部、第一传动部和第二传动部；电机部设置在内部腔体中的后端；第一传动部包括：第一准双曲面齿轮组件，包括第一大准双曲面齿轮和第一小准双曲面齿轮；第一大准双曲面齿轮和第一小准双曲面齿轮啮合；第二传动部包括：第二准双曲面齿轮组件，包括第二大准双曲面齿轮和第二小准双曲面齿轮；第二大准双曲面齿轮和第二小准双曲面齿轮啮合；第一大准双曲面齿轮与第二大准双曲面齿轮的轴心在安装平面上重叠；第一小准双曲面齿轮与第二小准双曲面齿轮之间具有夹角。

Description

一种机器人手臂及机器人

技术领域

本申请涉及工业设备技术领域，具体而言，涉及一种机器人手臂及机器人。

背景技术

在现有的工业用机器人的机械臂结构中，一般包括：小臂，可以旋转支撑在小臂顶端部的摆动臂以及可以旋转支撑在摆动臂顶端部的腕部，该手臂构造将设于小臂中的摆动臂用电机以及腕部用电机的动力借助齿轮组件分别传递到摆动臂和腕部。

现有技术中，各个齿轮组件在将摆动臂用电机以及腕部用电机的动力传递到摆动臂和腕部时，为了得到充分的减速比，需设置多级传动或者使用结构复杂的减速器，但这样会使得传动结构复杂化，造成机器人手臂体积及质量增大，机器人手臂兼容性较差且不易于实现机器人手臂的小型化，导致机器人手臂的工作效率较低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种机器人手臂及机器人，以改善现有技术中存在的机器人手臂工作效率较低的问题。

为了解决上述问题，第一方面，本申请提供了一种机器人手臂，包括：小臂、摆动臂和腕部；

所述摆动臂设置在所述小臂的前端，所述摆动臂连接所述腕部与所述小臂；

所述小臂的内部腔体中设有电机部、将所述电机部的动力传递到所述摆动臂的第一传动部和将所述电机部的动力传递到所述腕部的第二传动部；

所述电机部设置在所述内部腔体中的后端，所述电机部与所述第一传动部和所述第二传动部连接，所述后端为所述小臂远离所述前端的另一端；

所述第一传动部包括：第一准双曲面齿轮组件，所述第一准双曲面齿轮组件中包括第一大准双曲面齿轮和第一小准双曲面齿轮；

所述第一大准双曲面齿轮和所述第一小准双曲面齿轮啮合；

所述第二传动部包括：第二准双曲面齿轮组件，所述第二准双曲面齿轮组件中包括第二大准双曲面齿轮和第二小准双曲面齿轮；

所述第二大准双曲面齿轮和所述第二小准双曲面齿轮啮合；

其中，所述第一大准双曲面齿轮与所述第二大准双曲面齿轮的轴心在安装平面上重叠，所述第一小准双曲面齿轮与所述第二小准双曲面齿轮之间具有夹角。

在上述实现方式中，通过将电机部设置在小臂的内部腔体中远离腕部与摆动臂的后端，能够让小臂的重心后移，减小3轴电机转动的转动惯量，提高机器人手臂控制的响应速度；通过第一传动部与第二传动部，将电机部的动力分别传递到摆动臂和腕部中。采用准双曲面齿轮组件作为传动结构，可以在保证空间结构较为紧凑的情况下，得到较大的减速比。同时该传动结构布置灵活，通过在安装平面中将第一大准双曲面齿轮与第二大准双曲面齿轮的轴心设置在同一位置，将第一小准双曲面齿轮与第二小准双曲面齿轮呈夹角设置，能够有效地增加第一传动部与第二传动部中各个结构的紧凑性，减小准双曲面齿轮组件在小臂内部前端中所占的空间，并增加小臂内部后端的空间，使电机部的结构布置更加灵活，适用于多种大功率电机型号，提高机器人手臂动力的承重能力、兼容性和使用范围。机器人手臂中灵活的结构布置能够减小机器人手臂的体积和质量，实现机器人手臂的小型化，使机器人手臂能够在有限作业空间中正常运行。

可选地，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈倾斜布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈平行布置，形成所述夹角；

或，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈平行布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈倾斜布置，形成所述夹角。

在上述实现方式中，可以对两个小准双曲面齿轮灵活布置，将小准双曲面齿轮的轴线与小臂的第一轴线呈倾斜或平行布置，通过一倾斜一平行的结构，能够形成两个小准双曲面齿轮间的夹角。

可选地，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈倾斜布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈倾斜布置，形成所述夹角。

在上述实现方式中，还可以将两个小准双曲面齿轮的轴线都设置为与第一轴线呈倾斜状态的结构，能够形成不同角度的夹角，由用户根据实际情况对倾斜程度和夹角进行选择。

可选地，所述电机部包括第一电机；

所述第一传动部中设置有第一联轴器；

所述第一电机与所述第一联轴器连接。

在上述实现方式中，电机部中包括第一电机，第一电机与第一传动部中的第一联轴器连接，第一电机通过第一传动部中的第一联轴器将第一电机中的动力传递到第一传动部中，为摆动臂提供动力。

可选地，所述第一传动部包括第一齿轮组件，所述第一齿轮组件包括第一小齿轮和第一大齿轮；

所述第一小齿轮与所述第一联轴器连接；

所述第一小齿轮与所述第一大齿轮啮合；

所述第一大齿轮驱动所述第一小准双曲面齿轮旋转。

在上述实现方式中，通过第一小齿轮与第一联轴器之间的连接，将第一电机中的动力传递到第一齿轮组件中，通过第一小齿轮与第一大齿轮之间的啮合，实现第一小齿轮与第一大齿轮之间的动力传递。在第一小齿轮将动力传递到第一大齿轮后，由第一大齿轮驱动第一小准双曲面齿轮旋转，实现第一齿轮组件与第一准双曲面齿轮组件之间的动力传递，以进行二级减速。其中，第一小齿轮和第一大齿轮可以根据设置的角度选择对应的小锥齿轮、大锥齿轮或者小直齿轮、大直齿轮。

可选地，所述电机部包括第二电机；

在第一方向上，所述第二电机与所述第一电机平行设置；

所述第二传动部中设置有第二联轴器；

所述第二电机与所述第二联轴器连接。

在上述实现方式中，电机部中还包括第二电机，第二电机与第一电机安装于同一个平面上，且第二电机与第一电机在安装平面的第一方向上平行设置，使两个电机呈大致对称设置。第二电机与第二传动部中的第二联轴器连接，通过第二联轴器将第二电机中的动力传递到第二传动部中，为腕部提供动力。

可选地，所述第二传动部包括第二齿轮组件，所述第二齿轮组件包括第二小齿轮和第二大齿轮；

所述第二小齿轮与所述第二联轴器连接；

所述第二小齿轮与所述第二大齿轮啮合；

所述第二大齿轮驱动所述第二小准双曲面齿轮旋转。

在上述实现方式中，通过第二小齿轮与第二联轴器之间的连接，将第二电机中的动力传递到第二齿轮组件中，通过第二小齿轮与第二大齿轮之间的啮合，实现第二小齿轮与第二大齿轮之间的动力传递。在第二小齿轮将动力传递到第二大齿轮后，由第二大齿轮驱动第二小准双曲面齿轮旋转，实现第二齿轮组件与第二准双曲面齿轮组件之间的动力传递，以进行二级减速。其中，第二小齿轮和第二大齿轮可以根据设置的角度选择对应的小锥齿轮、大锥齿轮或者小直齿轮、大直齿轮。

可选地，所述内部腔体包括动力腔体、第一齿轮腔体和第二齿轮腔体；

所述动力腔体设置在所述小臂内的后端，所述动力腔体用于放置所述第一电机和所述第二电机；

所述第一齿轮腔体设置在所述小臂内的前端，所述第一齿轮腔体用于支撑所述第一准双曲面齿轮组件和所述第二准双曲面齿轮组件；

所述第二齿轮腔体设置在所述动力腔体与所述第一齿轮腔体之间，所述第二齿轮腔体用于支撑所述第一齿轮组件和所述第二齿轮组件。

在上述实现方式中，小臂的内部腔体包括动力腔体、第一齿轮腔体和第二齿轮腔体，动力腔体设置在小臂内部中的后端，第一齿轮腔体设置在小臂内部中的前端，第二齿轮腔体设置在动力腔体与第一齿轮腔体之间。动力腔体用于放置电机部中的第一电机与第二电机，第一齿轮腔体用于支撑第一传动部中的第一准双曲面齿轮组件和第二传动部中的第二准双曲面齿轮组件，第二齿轮腔体用于支撑第一齿轮组件和第二齿轮组件。通过将内部腔体分为三个部分，分别对两个传动部中的齿轮组件和电机部分别进行放置，将第一电机与第二电机设置在小臂远离腕部与摆动臂的一端，能够让小臂的重心后移，减小电机的转动惯量，提高机器人手臂控制的响应速度，还能够减小机器人手臂组装或拆卸的难度，便于用户对手臂中的零件、结构进行替换等操作。

可选地，所述摆动臂上设置有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮通过轴承支撑在所述第一大准双曲面齿轮的内侧，所述第二大准双曲面齿轮通过键连接到所述第一伞齿轮的轴端部，所述第二大准双曲面齿轮与所述第一伞齿轮一体地旋转；

所述腕部上设有第二伞齿轮，所述第二伞齿轮与所述第一伞齿轮啮合，由所述第一伞齿轮驱动所述第二伞齿轮旋转。

在上述实现方式中，摆动臂与腕部中分别设置有第一伞齿轮和第二伞齿轮。第一伞齿轮的轴部通过轴承，可旋转地支撑在第一大准双曲面齿轮的内侧，第一伞齿轮的轴端部与第二大准双曲面齿轮的内周面键连接，以使第二大准双曲面齿轮与第一伞齿轮以同一轴线为中心实现一体地旋转。第二伞齿轮与第一伞齿轮啮合，在第二大准双曲面齿轮的旋转基础上，由第一伞齿轮带动第二伞齿轮旋转，将第二大准双曲面齿轮传递来的动力传递给第二伞齿轮，实现动力传递。

第二方面，本申请还提供了一种机器人，包括上述第一方面中任意一项所述的机器人手臂。

综上所述，本申请提供了一种机器人手臂及机器人，将电机部设置在小臂中远离腕部与摆动臂的一端，能够让小臂的重心后移，减小电机的转动惯量，提高机器人手臂控制的响应速度；采用准双曲面齿轮组件作为传动结构，可以在保证空间结构较为紧凑的情况下，得到较大的减速比。同时该传动结构布置灵活，能够有效地增加传动部中各个结构的紧凑性，减小准双曲面齿轮组件在小臂内部前端中所占的空间，并增加小臂内部后端的空间，使电机部的结构布置更加灵活，适用于多种大功率电机型号。本申请通过对结构进行改进，增大后端的电机部的空间，提高机器人手臂的兼容性和使用范围，同时该结构能够减小机器人手臂的体积及质量，有利于实现机器人手臂的小型化，使机器人能够在有限作业空间内正常运行，并通过增加机器人数量，从而提高生产效率，提高机器人手臂的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的一种机器人的局部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种机器人手臂100的内部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种机器人手臂100的剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种机器人手臂100的内部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种机器人手臂100的剖面示意图；

图6为本申请实施例提供的一种小臂10的立体示意图。

图标：1-基座；2-驱动臂；3-肘部；4-线条体；5-工具管理中继装置；100-机器人手臂；10-小臂；10a-动力腔体；10b-第二齿轮腔体；10c-第一齿轮腔体；11-摆动臂；12-腕部；13-第一电机；14-第二电机；15-第一联轴器；16-第一齿轮组件；16a-第一小齿轮；16b-第一大齿轮；17-第一轴承组件；17a-第一轴承座；17b-第一轴承；17c-第一螺母；18-第一准双曲面齿轮组件；18a-第一小准双曲面齿轮；18b-第一大准双曲面齿轮；19-第一支撑组件；19a-第二轴承；19b-第三轴承；19c-第一轴承隔套；19d-第二螺母；20-第二联轴器；21-第二齿轮组件；21a-第二小齿轮；21b-第二大齿轮；22-第二轴承组件；22a-第二轴承座；22b-第四轴承；22c-第三螺母；23-第二准双曲面齿轮组件；23a-第二小准双曲面齿轮；23b-第二大准双曲面齿轮；24-第二支撑组件；24a-第五轴承；24b-第六轴承；24c-第二轴承隔套；24d-第四螺母；25-第七轴承；26-第一伞齿轮；27a-第八轴承；27b-第九轴承；27c-第五螺母；28-第二伞齿轮；29-第三齿轮组件；29a-第三小齿轮；29b-第三大齿轮；30-第四齿轮组件；30a-第四小齿轮；30b-第四大齿轮；50-第一传动部；51-第二传动部；L1-第一轴线；L2-第二轴线；L3-第三轴线；L13-第十三轴线；L14-第十四轴线；L15-第十五轴线；L16-第十六轴线；L17-第十七轴线；L18-第十八轴线；13a-第一输出轴；14a-第二输出轴；FM-第一安装面；FL1-第二安装面；FL2-第三安装面；DP1-第一垫片；DP2-第二垫片；DP3-第三垫片；DP4-第四垫片；DP5-第五垫片；AT-配件；QG1-第一盖板；QG2-第二盖板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

本申请实施例提供了一种机器人手臂，应用于机器人，机器人可以为具有正交六轴自由度的机器人，通过对手臂的结构进行改进，以提高手臂的响应速度及兼容性。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种机器人的局部结构示意图，包括机器人手臂100，其中包括：小臂10、摆动臂11和腕部12，该机器人手臂100可以具有3转动轴方向的自由度。

可选地，图1中还包括：基座1、驱动臂2，肘部3、线条体4和工具管理中继装置5，以及被抓取的配件AT。

其中，小臂10安装在肘部3的前端，能够绕第一轴线L1旋转。摆动臂11连接小臂10与腕部12，摆动臂11安装在小臂10的前端，能绕第二轴线L2旋转，第一轴线L1与第二轴线L2垂直相交于一点。腕部12也安装在小臂10的前端，能绕第三轴线L3旋转，第三轴线L3与第二轴线L2相交垂直于一点，腕部12的前端形成第一安装面FM，第一安装面FM上能装卸或安装与作业内容相应的配件AT。

由于本申请实施例中提供的机器人手臂100具有三转动轴方向的自由度，因此，能自如地改变配件AT的位置及姿势。在对配件AT进行抓取时，摆动臂11中的第二轴线L2到配件AT的中心的距离为第一距离，腕部12中的第三轴线L3到配件AT的中心的距离为第二距离，第一距离大于第二距离，因此，驱动摆动臂11的驱动转矩要比驱动腕部12的驱动转矩更大，需要在摆动臂动力传动部中设置较大的减速比或者增大电机输出转矩。

值得说明的是，图1中所示的机器人手臂100中的第一轴线L1、第二轴线L2和第三轴线L3在一点相交，可以构成串联手臂构造。第一轴线L1与第三轴线L3共线，能够在小臂10旋转时，有效减小摆动臂11以及腕部12的干涉半径，提高机器人手臂100的转动平衡性和控制性能。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种机器人手臂100的内部结构示意图，小臂10的内部腔体中设有电机部、第一传动部50和第二传动部51。

其中，小臂10的前端为靠近配件AT的一端，后端为远离前端和配件AT的一端。电机部设置在内部腔体中后端的位置，能够将小臂10的重心后移。第一传动部50用于将电机部的动力传递到摆动臂11中，第二传动部51用于将电机部的动力传递到腕部12中。

可选地，小臂10的内部腔体可以包括动力腔体10a、第一齿轮腔体10c和第二齿轮腔体10b，动力腔体10a与第二齿轮腔体10b通过沿与第一轴线L1垂直的第三安装面FL2进行连接，第一齿轮腔体10c和第二齿轮腔体10b通过沿与第一轴线L1垂直的第二安装面FL1进行连接。动力腔体10a设置在小臂10内部的后端，第一齿轮腔体10c设置在小臂10内部的前端，第二齿轮腔体10b设置在动力腔体10a和第一齿轮腔体10c之间。动力腔体用于放置电机部，以将电机部固定在小臂10的后端，减小电机驱动时的转动惯量，提高机器人手臂100的响应速度；第一齿轮腔体10c和第二齿轮腔体10b用于支撑第一传动部50以及第二传动部51中的部分组件。

值得说明的是，通过设置三个腔体，对各个组件进行分别放置，降低了小臂内部10的结构复杂度，从而减小机器人手臂100的结构成本。还能够有效地减小用户对机器人手臂100进行组装或拆卸的难度，便于用户对小臂10中的零件、结构进行替换等操作，提高小臂10中各个零件的可替换性。

可选地，电机部中可以包括第一电机13和第二电机14，第一电机13的第一输出轴13a为第十三轴线L13，第二电机14的第二输出轴14a为第十四轴线L14。其中，第十三轴线L13与第一轴线L1平行，第十三轴线L13位于第一轴线L1的第一侧，第十四轴线L14与第一轴线L1平行，第十四轴线L14位于第一轴线L1的第二侧。第一侧与第二侧可以根据小臂的具体摆放状态进行选择，例如，在图2所示的实施例中，第十三轴线L13位于第一轴线L1的左侧，第十四轴线L14位于第一轴线L1的右侧。第一电机13与第二电机14安装在动力腔体10a的同一平面上，在平行于第十三轴线L13和第十四轴线L14的第一方向上，第一电机13与第二电机14呈平行设置，即第一电机13与第二电机14的第一输出轴13a和第二输出轴14a在包含第一轴线L1和第二轴线L2的平面中，以大致对称的方式进行放置。第一传动部50通过第一传动部50中的第一联轴器15将第一电机13中的动力传递到第一传动部50中；第二传动部51通过第二传动部51中的第二联轴器20将第二电机14中的动力传递到第二传动部51中。

第一传动部50中包括第一准双曲面齿轮组件18和第一联轴器15，第一准双曲面齿轮组件18中包括：第一小准双曲面齿轮18a和与之啮合的第一大准双曲面齿轮18b。其中，第一小准双曲面齿轮18a设置在小臂10的第一齿轮腔体10c中，能够以与第一轴线L1倾斜的第十五轴线L15为中心旋转。第一大准双曲面齿轮18b设置在小臂10的第一齿轮腔体10c中，能够以与第一轴线L1垂直的第二轴线L2为中心旋转。第一联轴器15以第十三轴线L13为中心旋转，将动力传递到第一准双曲面齿轮组件18中，第一小准双曲面齿轮18a通过啮合将动力按照一定比例传递给第一大准双曲面齿轮18b。

第二传动部51中包括第二准双曲面齿轮组件23和第二联轴器20，第二准双曲面齿轮组件23中包括：第二小准双曲面齿轮23a和与之啮合的第二大准双曲面齿轮23b。其中，第二小准双曲面齿轮23a设置在小臂10的第一齿轮腔体10c中，能够以与第一轴线L1平行的第十六轴线L16为中心旋转。第二大准双曲面齿轮23b设置在小臂10的第一齿轮腔体10c中，能够以与第一轴线L1垂直的第二轴线L2为中心旋转。第二联轴器20以第十四轴线L14为中心旋转，将动力传递到第二准双曲面齿轮组件23中，第二小准双曲面齿轮23a通过啮合将动力按照一定比例传递给第二大准双曲面齿轮23b。

其中，采用准双曲面齿轮作为两个传动部中的传动结构，与采用非准双曲面齿轮进行传动的结构相比，能够有效地提高减速比。例如，与传统的直齿轮结构相比，准双曲面齿轮结构更加紧凑，且能获得较大的减速比。同时，准双曲面齿轮组件的传动结构布置灵活，能够将两个大准双曲面齿轮的轴心设置在同一位置，将两个小准双曲面齿轮呈夹角设置，以增加第一传动部50与第二传动部51中各个结构的紧凑性，减小准双曲面齿轮组件在小臂10内部前端的第一齿轮腔体10c中所占的空间，并增加小臂内部后端的动力腔体10a的空间，使电机部的结构布置更加灵活，适用于多种大功率电机型号，提高机器人手臂100的兼容性和使用范围。并且，在准双曲面齿轮的基础上，结合其他齿轮组件进行多级传动，实现多组齿轮之间的啮合传动，能够有效地增加减速比，通过对减速比的分配，增加动力的传动效率。

值得说明的是，小臂10内部中灵活的结构布置还能够减小机器人手臂100的体积和质量，实现机器人手臂100的小型化，使机器人手臂100能够在有限作业空间中正常运行。由于机器人手臂100能够实现小型化，因此在设置有机器人手臂100的机器人的空间范围内，还可以设置更多的机器人手臂100，从而提高生产效率。

值得说明的是，在第一齿轮腔体10c中，第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b都为沿第二轴线L2为中心旋转的齿轮，两个大准双曲面齿轮叠加布置且独立旋转。能够有效地减小准双曲面齿轮结构所占的空间。第一大准双曲面齿轮18b一体地连接在摆动臂11上，通过第七轴承25能旋转地支撑在小臂10内，从而通过第一大准双曲面齿轮18b的旋转，带动摆动臂以第二轴线L2为中心进行旋转。

值得说明的是，第一小准双曲面齿轮18a的轴线第十五轴线L15和第二小准双曲面齿轮23a的轴线第十六轴线L16与小臂的第一轴线L1之间的角度可以根据用户的实际需求和情况进行设置。小准双曲面齿轮相对于第一轴线L1倾斜设置，能够增加第一传动50与第二传动部51中各个结构的紧凑性，在一定程度上缩小了准双曲面齿轮组件的空间尺寸，以减小在第一齿轮腔体10c中所占的空间，为动力腔体10a预留更多空间，还能使机器人手臂100构造整体轻量化。图2中仅示出一种第十五轴线L15与第一轴线L1呈倾斜布置，第十六轴线L16与第一轴线L1呈平行布置的情况，由此形成第一小准双曲面齿轮18a与第二小准双曲面齿轮23a之间的夹角。可选地，还可以为一种第十五轴线L15与第一轴线L1呈平行布置，第十六轴线L16与第一轴线L1呈倾斜布置的情况，或者第十五轴线L15和第十六轴线L16都与第一轴线L1呈倾斜布置的情况，以此形成第一小准双曲面齿轮18a与第二小准双曲面齿轮23a之间的夹角，有效地增加后端的电机部的空间，使电机部的结构布置更加灵活，适用于多种电机型号，提高机器人手臂100的兼容性和使用范围。

可选地，第一小准双曲面齿轮18a通过设在第一齿轮腔体10c后端的第一支撑组件19，以及安装在第一支撑组件19之间的第一轴承隔套19c，能够以第十五轴线L15为中心旋转，支撑在第一齿轮腔体10c中。第二小准双曲面齿轮23a通过设在第一齿轮腔体10c后端的第二支撑组件24，以及安装在第二支撑组件24之间的第二轴承隔套24c，能以第十六轴线L16为中心旋转，支撑在第一齿轮腔体10c中。

示例地，第一支撑组件19中可以包括第二轴承19a和第三轴承19b，第二支撑组件24中可以包括第五轴承24a和第六轴承24b。

示例地，第二轴承19a、第三轴承19b、第五轴承24a和第六轴承24b可以为圆锥滚子轴承。

其中，通过第一支撑组件19中的第二螺母19d沿轴向对第二轴承19a和第三轴承19b施加预压，能够有效地提高第一小准双曲面齿轮18a的旋转精度，使第一小准双曲面齿轮18a以旋转精度较高的最佳状态在第一齿轮腔体10c中进行旋转。通过第二支撑组件24中的第四螺母24d沿轴向对第五轴承24a和第六轴承24b施加预压，能够有效地提高第二小准双曲面齿轮23a的旋转精度，使第二小准双曲面齿轮23a以旋转精度较高的最佳在第一齿轮腔体10c中进行旋转。

示例地，第二螺母19d和第四螺母24d可以为精密U型螺母等其他型号的精密螺母，以提高齿轮的旋转精度。

值得说明的是，由于准双曲面齿轮组件的减速比较大，而较大的减速比会使传递效率下降，为了提高传递效率，可以在第一准双曲面组件18和第二准双曲面齿轮组件23之后分别设置第一齿轮组件16和第二齿轮组件21，以用于二级减速，分担传动比，能够有效地提高机器人手臂100整体的动力的传递效率。

示例地，腕部12的驱动转矩比摆动臂11的驱动转矩小，可以根据实际情况和需求，对摆动臂11的减速比和腕部12的减速比进行适当调整或降低。

可选地，动力腔体10a的后端具有沿第一轴线L1形成的中空部，肘部3与小臂10连接处具有沿第一轴线L1形成的中空部，工具管理中继装置5的线条体4位于机器人手臂100的内部，用于穿过中空部传输至配件AT处。能够降低来自线条体4的重力负荷，使重力负荷最小限度地作用于机器人手臂100的两个轴中，提高机器人手臂100的承重能力。

可选地，第一传动部50中还包括第一齿轮组件16，其中，第一齿轮组件16包括第一小齿轮16a和与之啮合的第一大齿轮16b。第一小齿轮16a通过设在第二齿轮腔体10b后端的第一轴承组件17中的第一轴承座17a和第一轴承17b，能够以第十三轴线L13为中心旋转，支撑在第二齿轮腔体10b中。第一大齿轮16b设置在第二齿轮腔体10b中，用于驱动第一小准双曲面齿轮18a。第一小齿轮16a与第一联轴器15连接，通过第一小齿轮16a与第一大齿轮16b之间的啮合，将第一联轴器15中传递过来的动力传递到第一大齿轮16b中，实现第一齿轮组件16内部的动力传递，进而实现第一齿轮组件16与第一准双曲面齿轮组件18之间的动力传递，以进行二级减速。

第二传动部51中还包括第二齿轮组件21。其中，第二齿轮组件21包括第二小齿轮21a和与之啮合的第二大齿轮21b。第二小齿轮21a通过设在第二齿轮腔体10b后端的第二轴承组件22中的第二轴承座22a以及第四轴承22b，能够以第十四轴线L14为中心旋转，支撑在第二齿轮腔体10b中。第二大齿轮21b设置在第二齿轮腔体10b中，用于驱动第二小准双曲面齿轮23a。第二小齿轮21a与第二联轴器20连接，通过第二小齿轮21a与第二大齿轮21b之间的啮合，将第二联轴器20中传递过来的动力传递到第二大齿轮21b中，实现第二齿轮组件21内部的动力传递，进而实现第二齿轮组件21与第二准双曲面齿轮组件23之间的动力传递，以进行二级减速。

值得说明的是，第一小齿轮16a和第一大齿轮16b，以及第二小齿轮21a和第二大齿轮21b可以根据设置的角度选择对应的小锥齿轮、大锥齿轮或者小直齿轮、大直齿轮。在图2所示的实施例中，由于第一齿轮组件16连接的第一准双曲面齿轮组件18与第一轴线L1不平行，具有倾角，而第二齿轮组件21连接的第二准双曲面齿轮组件23与第一轴线L1平行，因此第一齿轮组件16为锥齿轮组件，第一小齿轮16a和第一大齿轮16b为对应的小锥齿轮和大锥齿轮，第二齿轮组件21为直齿轮组件，及第二小齿轮21a和第二大齿轮21b为对应的小直齿轮和大直齿轮，其他情况不在说明。

值得说明的是，在第一传动部50中只包括第一齿轮组件16和第一准双曲面齿轮组件18进行二级减速时，第一大齿轮16b与第一小准双曲面齿轮18a的轴端部键连接，第一大齿轮16b可以与第一小准双曲面齿轮18a以同一轴线为中心实现一体地旋转。由第一齿轮组件16实现将第一电机13的动力传递到第一准双曲面齿轮组件18中，实现一级减速，由第一小准双曲面齿轮18a与第一大准双曲面齿轮18b之间的啮合，将动力按照一定的减速比传递给第一大准双曲面齿轮18b，实现二级减速，可以适当降低第一准双曲面齿轮组件的减速比，防止传递效率下降。

在第二传动部51中只包括第二齿轮组件21和第二准双曲面齿轮组件23进行二级减速时，第二大齿轮21b与第二小准双曲面齿轮23a的轴端部键连接，第二大齿轮21b可以与第二小准双曲面齿轮23a以同一轴线为中心实现一体地旋转。由第二齿轮组件21实现将第二电机14的动力传递到第二准双曲面齿轮组件23中，实现一级减速，由第二小准双曲面齿轮23a与第二大准双曲面齿轮23b之间的啮合，将动力按照一定的减速比传递给第二大准双曲面齿轮23b，实现二级减速，可以适当降低第二准双曲面齿轮组件的减速比，防止传递效率下降。

可选地，通过第一轴承组件17中的第一螺母17c沿轴向对第一轴承17b施加预压，能够有效地提高第一小齿轮16a的旋转精度，使第一小齿轮16a以旋转精度较高的最佳状态在第二齿轮腔体10b中进行旋转。通过第二轴承组件22中的第三螺母22c沿轴向对第四轴承22b施加预压，能够有效地提高第二小齿轮21a的旋转精度，使第二小齿轮21a以旋转精度较高的最佳状态在第二齿轮腔体10b中进行旋转。

示例地，第一螺母17c和第三螺母22c可以为精密U型螺母等其他型号的精密螺母，以提高齿轮的旋转精度。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种机器人手臂100的剖面示意图。其中，图3为在图2的基础上，以第一轴线L1为中线，从第二传动部51至线条体4的剖面示意图。

可选地，摆动臂11上还可以设置第一伞齿轮26，第一伞齿轮26以第二轴线L2为旋转中心。第一伞齿轮26的轴部通过第八轴承27a和第九轴承27b支撑在第一大准双曲面齿轮18b的内侧，第二大准双曲面齿轮23b通过花键连接的方式键连接到第一伞齿轮26的轴端部，以使第二大准双曲面齿轮23b与第一伞齿轮26以同一轴线为中心实现一体地同步旋转。腕部12上还可以设置第二伞齿轮28，第二伞齿轮28以第三轴线L3为中心旋转。第二伞齿轮28与第一伞齿轮26啮合，在第二大准双曲面齿轮23b的旋转基础上，由第一伞齿轮26带动第二伞齿轮28旋转，将第二大准双曲面齿轮23b传递来的动力传递给第二伞齿轮28。

其中，通过第五螺母27c沿轴向对第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b施加预压，能够有效地提高第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b的旋转精度，使第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b以旋转精度较高的最佳状态在第二齿轮腔体10b中进行旋转。

示例地，第五螺母27c可以为精密U型螺母等其他型号的精密螺母，以提高齿轮的旋转精度。

可选地，还可以通过调整垫片对第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b，以及第一小准双曲面齿轮18a和第二小准双曲面齿轮23a之间的位置关系进行调整。通过配置在第二轴承19a和第五轴承24a前侧的第一垫片DP1调整第一小准双曲面齿轮18a和第二小准双曲面齿轮23a的前后方向位置，通过配置在第一大准双曲面齿轮18b下方的第二垫片DP2调整第一大准双曲面齿轮18b的上下方位置，通过配置在第二大准双曲面齿轮23b下方的第三垫片DP3调整第二大准双曲面齿轮23b的上下方向的位置。还可以通过第四垫片DP4和第五垫片DP5对最后一级的锥齿轮的传动齿隙进行调整。能够有效地调整第一大准双曲面齿轮18b和第二大准双曲面齿轮23b，第一小准双曲面齿轮18a和第二小准双曲面齿轮23a以及锥齿轮之间的齿隙及齿接触。

请参阅图4和图5，图4为本申请实施例提供的另一种机器人手臂100的内部结构示意图，图5为本申请实施例提供的另一种机器人手臂100的剖面示意图，图4在图2的基础上，在第一传动部50中还可以包括第三齿轮组件29，第二传动部51中还可以包括第四齿轮组件30，图5为在图4的基础上，机器人手臂100中第一传动部50的剖面示意图。其中，第三齿轮组件29和第四齿轮组件30设置在第一齿轮腔体10c中。

需要说明的是，图2中仅示出了一种第十五轴线L15与第一轴线L1呈倾斜布置，第十六轴线L16与第一轴线L1呈平行布置的情况，而第十五轴线L15、第十六轴线L16与第一轴线L1的夹角可以根据用户需求和实际情况进行选择和调整，图4的实施例为一种第一小准双曲面齿轮18a的第十五轴线L15与第一轴线L1呈平行布置，第二小准双曲面齿轮23a的第十六轴线L16与第一轴线L1呈倾斜布置的情况。

其中，第三齿轮组件29中包括第三小齿轮29a和与之啮合的第三大齿轮29b，通过第三小齿轮29a与第三大齿轮29b之间的啮合实现第三齿轮组件29的转动。将第一齿轮组件16中传递过来的动力按照一定的减速比传递给第一准双曲面齿轮组件18。

值得说明的是，在第一传动部50中包括第一齿轮组件16、第三齿轮组件29和第一准双曲面齿轮组件18进行三级减速时，第三小齿轮29a与第一齿轮组件16中的第一大齿轮16b的轴端部键连接，以使第三小齿轮29a与第一大齿轮16b能够以同一轴线第十七轴线L17为中心实现一体地旋转。第三大齿轮29b与第一小准双曲面齿轮18a的轴端部键连接，第三大齿轮29b固定在第一小准双曲面齿轮18a的轴端部上，以使第三大齿轮29b与第一小准双曲面齿轮18a以同一轴线第十五轴线L15为中心实现一体地旋转。由第一齿轮组件16实现将第一电机13的动力传递到第三齿轮组件29的一级减速，由第三小齿轮29a与第三大齿轮29b之间的啮合，将第三小齿轮29a传递来的动力传递到第一小准双曲面齿轮18a中实现二级减速由第一小准双曲面齿轮18a与第一大准双曲面齿轮18b之间的啮合，将动力按照一定得减速比传递给第一大准双曲面齿轮18b，实现三级减速。由于具有三级减速，因此可适当降低第一准双曲面齿轮的减速比，防止传递效率下降。

其中，第四齿轮组件30中包括第四小齿轮30a和与之啮合的第四大齿轮30b，通过第四小齿轮30a与第四大齿轮30b之间的啮合实现第四齿轮组件30的转动。将第二齿轮组件21中传递过来的动力按照一定的减速比传递给第二准双曲面齿轮组件23。

值得说明的是，在第二传动部51中包括第二齿轮组件21、第四齿轮组件30和第二准双曲面齿轮组件23进行三级减速时，第四小齿轮30a与第二齿轮组件21中的第二大齿轮21b的轴端部键连接，以使第四小齿轮30a与第二大齿轮21b能够以同一轴线第十八轴线L18为中心实现一体地旋转。第四大齿轮30b与第二小准双曲面齿轮23a的轴端部键连接，第四大齿轮30b固定在第二小准双曲面齿轮23a的轴端部上，以使第四大齿轮30b与第二小准双曲面齿轮23a以同一轴线第十六轴线L16为中心实现一体地旋转，由第二齿轮组件21实现将第二电机14的动力传递到第四齿轮组件30的一级减速，由第四小齿轮30a与第四大齿轮30b之间的啮合，将第四小齿轮30a传递来的动力传递到第二小准双曲面齿轮23a中，实现二级减速，由第二小准双曲面齿轮23a与第二大准双曲面齿轮23b之间的啮合，将动力按照一定得减速比传递给第二大准双曲面齿轮23b，实现三级减速。由于具有三级减速，因此可适当降低第二准双曲面齿轮组件的减速比，防止传递效率下降。

可选地，第三小齿轮29a和第三大齿轮29b，以及第四小齿轮30a和第四大齿轮30b可以选择对应的小锥齿轮、大锥齿轮或者小直齿轮、大直齿轮。在锥齿轮组件中，还能够对小锥齿轮和大锥齿轮的轴交角进行设置，例如，在图4所示的实施例中，第一齿轮组件16、第二齿轮组件21、第三齿轮组件29和第四齿轮组件30都可以为锥齿轮组件，第一小齿轮16a、第一大齿轮16b、第二小齿轮21a、第二大齿轮21b、第三小齿轮29a、第三大齿轮29b、第四小齿轮30a、第四大齿轮30b为对应的小锥齿轮和大锥齿轮，且多个小锥齿轮和大锥齿轮都为轴交角为90°的常规布置。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种小臂10的立体示意图，其中，小臂的动力腔体10a、第一齿轮腔体10c和第二齿轮腔体10b的位置如图中所示，小臂10的动力腔体10a的后端具有沿第一轴线L1设置的贯通孔，在贯通孔的后方可以配置有作用于小臂10的减速机构。在减速机构的输出部形成空心孔，通过空心孔连接第一电机13和第二电机14的控制电缆。能够通过空心孔，降低小臂10在以第一轴线L1为中心旋转时电缆的扭转，有效防止电缆断线等损伤。

其中，在小臂10上还可以设置有可拆卸的第一盖板QG1和第二盖板QG2。通过第一盖板QG1和第二盖板QG2，能够降低对第一电机13、第二电机14、其他组件和控制电缆进行拆卸的难度，便于用户对机器人手臂100进行组装，提高机器人手臂100的组装和拆卸效率。

综上所述，本申请实施例提供了一种机器人手臂及机器人，将电机部设置在小臂中远离腕部与摆动臂的一端，能够让小臂的重心后移，减小电机的转动惯量，提高机器人手臂控制的响应速度；采用准双曲面齿轮组件作为传动结构，可以在保证空间结构较为紧凑的情况下，得到较大的减速比。同时该传动结构布置灵活，能够有效地增加传动部中各个结构的紧凑性，减小准双曲面齿轮组件在小臂内部前端中所占的空间，并增加小臂内部后端的空间，使电机部的结构布置更加灵活，适用于多种大功率电机型号。本申请通过对结构进行改进，增大后端的电机部的空间，提高机器人手臂的兼容性和使用范围，机器人手臂中灵活的结构布置能够减小机器人手臂的体积和质量，实现机器人手臂的小型化，使机器人手臂能够在有限作业空间中正常运行，并通过增加机器人数量，进而提高生产效率。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种机器人手臂，其特征在于，包括：小臂、摆动臂和腕部；

所述摆动臂设置在所述小臂的前端，所述摆动臂连接所述腕部与所述小臂；

所述小臂的内部腔体中设有电机部、将所述电机部的动力传递到所述摆动臂的第一传动部和将所述电机部的动力传递到所述腕部的第二传动部；

所述电机部设置在所述内部腔体中的后端，所述电机部与所述第一传动部和所述第二传动部连接，所述后端为所述小臂远离所述前端的另一端；

所述第一传动部包括：第一准双曲面齿轮组件，所述第一准双曲面齿轮组件中包括第一大准双曲面齿轮和第一小准双曲面齿轮；

所述第一大准双曲面齿轮和所述第一小准双曲面齿轮啮合；

所述第二传动部包括：第二准双曲面齿轮组件，所述第二准双曲面齿轮组件中包括第二大准双曲面齿轮和第二小准双曲面齿轮；

所述第二大准双曲面齿轮和所述第二小准双曲面齿轮啮合；

其中，所述第一大准双曲面齿轮与所述第二大准双曲面齿轮的轴心在安装平面上重叠，所述第一小准双曲面齿轮与所述第二小准双曲面齿轮之间具有夹角。

2.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈倾斜布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈平行布置，形成所述夹角；

或，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈平行布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈倾斜布置，形成所述夹角。

3.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于，所述第一小准双曲面齿轮的轴线与所述小臂中的第一轴线呈倾斜布置，所述第二小准双曲面齿轮的轴线与所述第一轴线呈倾斜布置，形成所述夹角。

4.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于，所述电机部包括第一电机；

所述第一传动部中设置有第一联轴器；

所述第一电机与所述第一联轴器连接。

5.根据权利要求4所述的机器人手臂，其特征在于，所述第一传动部包括第一齿轮组件，所述第一齿轮组件包括第一小齿轮和第一大齿轮；

所述第一小齿轮与所述第一联轴器连接；

所述第一小齿轮与所述第一大齿轮啮合；

所述第一大齿轮驱动所述第一小准双曲面齿轮旋转。

6.根据权利要求5所述的机器人手臂，其特征在于，所述电机部包括第二电机；

在第一方向上，所述第二电机与所述第一电机平行设置；

所述第二传动部中设置有第二联轴器；

所述第二电机与所述第二联轴器连接。

7.根据权利要求6所述的机器人手臂，其特征在于，所述第二传动部包括第二齿轮组件，所述第二齿轮组件包括第二小齿轮和第二大齿轮；

所述第二小齿轮与所述第二联轴器连接；

所述第二小齿轮与所述第二大齿轮啮合；

所述第二大齿轮驱动所述第二小准双曲面齿轮旋转。

8.根据权利要求7所述的机器人手臂，其特征在于，所述内部腔体包括动力腔体、第一齿轮腔体和第二齿轮腔体；

所述动力腔体设置在所述小臂内的后端，所述动力腔体用于放置所述第一电机和所述第二电机；

所述第一齿轮腔体设置在所述小臂内的前端，所述第一齿轮腔体用于支撑所述第一准双曲面齿轮组件和所述第二准双曲面齿轮组件；

所述第二齿轮腔体设置在所述动力腔体与所述第一齿轮腔体之间，所述第二齿轮腔体用于支撑所述第一齿轮组件和所述第二齿轮组件。

9.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于，所述摆动臂上设置有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮通过轴承支撑在所述第一大准双曲面齿轮的内侧，所述第二大准双曲面齿轮通过键连接到所述第一伞齿轮的轴端部，所述第二大准双曲面齿轮与所述第一伞齿轮一体地旋转；

所述腕部上设有第二伞齿轮，所述第二伞齿轮与所述第一伞齿轮啮合，由所述第一伞齿轮驱动所述第二伞齿轮旋转。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的机器人手臂。

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