CN219006086U - 关节模组和手指关节 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种关节模组,包括第一本体和第二本体，所述第二本体可相对于所述第一本体绕第一轴线转动；所述第二本体上固联有与第一轴线同轴的第一腱传动元件；所述第二本体或第一腱传动元件上设置有用于固定第一传动腱的第一固定元件；所述第一本体上设置有第一腱鞘安装部,腱鞘一的一端设置在第一腱鞘安装部；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，经第一腱传动元件后穿过腱鞘一。本申请提供的腱传动方式关节模组，有利于在相对较小的空间内进行布局，同时，有利于实现远距离的动力传递，且传动腱不易损伤，关节模组的性能更加可靠；尤其适用于机械手的手指关节。本申请还提供了包括上述关节模组的一种手指关节。

Description

关节模组和手指关节

技术领域

本申请属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及关节模组和手指关节。

背景技术

现有机器人的手部，要想实现像人手一样更加灵活和复杂的自由度，能灵活精细地操作物体，在相应位置的关节需要有具备一定自由度。机械手的手指关节需要具有屈伸自由度，而机械手的手指位置处通常空间较小。如何在较小的空间内实现上述关节是本领域技术人员所要考虑的技术问题。

发明内容

为了解决上述之一或部分或全部技术问题或是其他技术问题，本申请提供了一种关节模组和手指关节。

本申请提供了一种关节模组,包括第一本体和第二本体，所述第二本体可相对于所述第一本体绕第一轴线转动；其特征在于，所述第二本体上固联有与第一轴线同轴的第一腱传动元件；所述第二本体或第一腱传动元件上设置有用于固定第一传动腱的第一固定元件；所述第一本体上设置有第一腱鞘安装部,腱鞘一的一端设置在第一腱鞘安装部；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，经第一腱传动元件后穿过腱鞘一。

在一个实施例中，所述第一腱传动元件具有第一腱导向部，所述第一传动腱部分绕在第一腱导向部处。

在一个实施例中，所述第一固定元件位于第一腱导向部处；或者，所述第一固定元件位于第一腱导向部外侧且靠近第一腱导向部设置。

在一个实施例中，所述第一固定元件可拆卸地设置在第二本体或第一腱传动元件上。

在一个实施例中，在所述第二本体与第一本体的铰接位置处设置有第一轴承。

在一个实施例中，所述关节模组包括第一角度传感器，所述角度传感器处设置有传感器盖。

在一个实施例中，所述关节模组具有腱鞘引导元件，所述腱鞘引导元件具有腱鞘约束部，所述腱鞘引导元件用于引导途径所述关节模组的第二腱鞘在所述腱鞘约束部中滑动。

在一个实施例中，所述腱鞘引导元件包括自由滑轮，所述自由滑轮可绕第一轴线转动；所述自由滑轮具有环形滑槽。

在一个实施例中，所述自由滑轮和第一铰接轴之间设置有第二轴承；在第一本体上或第二本体上与腱鞘引导元件相对应的位置，设置有滑动孔或滑动槽。

本申请还提供了一种手指关节，包括如上所述的关节模组；所述第一本体和/或第二本体上具有可连接手指指节的连接部。

本申请的有益效果在于：

本申请提供的关节模组，可通过驱动器牵拉第一传动腱来驱动第一腱传动元件转动，并由第一腱传动元件带动第二本体相对于所述第一本体绕第一轴线转动。该腱传动方式关节模组，有利于在相对较小的空间内进行布局；另外，在第一本体上设置有第一腱鞘安装部对腱鞘一的一端进行固定，腱鞘一可对第一传动腱进行保护，有利于实现远距离的动力传递，且第一传动腱不易损伤，关节模组的性能更加可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种关节模组的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种关节模组的部分结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的一种关节模组的腱传动驱动的结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的一种关节模组的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

第一本体110、第二本体120、第一腱传动元件130、第一腱导向部131、第一固定元件140、第一腱鞘安装部150、第一铰接轴160、第一传动腱170、腱鞘一180、第一角度传感器190、传感器盖191、腱鞘引导元件200、腱鞘约束部210、滑动孔220、滑动槽230。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图4，现对本申请提供的一种关节模组的结构进行说明。

实施例一

本申请实施例提供的一种关节模组，如图1至图3所示。

关节模组包括第一本体110和第二本体120，所述第二本体120可相对于所述第一本体110绕第一轴线转动。所述第二本体120上固联有与第一轴线同轴的第一腱传动元件130。所述第二本体120上设置有用于固定第一传动腱170的第一固定元件140。所述第一本体110上可设置第一腱鞘安装部150，第一腱鞘安装部150用于固定设置腱鞘一180的一端。第一传动腱170与第二本体120上的第一固定元件140固联后，经第一腱传动元件130后穿过腱鞘一180。

本申请提供的关节模组，可通过驱动器牵拉第一传动腱170来驱动第一腱传动元件130转动，其可采用拮抗式驱动结构，并由第一腱传动元件130带动第二本体120相对于所述第一本体110绕第一轴线转动。该腱传动方式关节模组，有利于在相对较小的空间内进行布局；另外，在第一本体110上设置有第一腱鞘安装部150对腱鞘一180的一端进行固定，腱鞘一180可对第一传动腱170的延伸部分进行保护，有利于实现远距离的动力传递，且第一传动腱170不易损伤，关节模组的性能更加可靠。

通过第一固定元件140可将第一传动腱170的一端或者第一传动腱170上至少一部分固定。第一传动腱170的另一端或者第一传动腱170上至少另一部分与相对应的驱动器连接。在第一传动腱170的中间的延伸部分，通过腱鞘一180进行保护。

由于第二本体120与第一腱传动元件130相对固定，第一固定元件140除了可以设置在第二本体120上，还可以设置在第一腱传动元件130上，或者设置在第二本体120和第一腱传动元件130上。第一固定元件140可以是单独的零件；作为替代的方案，也可以为第二本体120或者第一腱传动元件130上的一部分。

在一个实施例中，所述第一腱传动元件130具有第一腱导向部131，所述第一传动腱170部分绕在第一腱导向部131处。所述第一腱传动元件130可以是单独的零件；也可以为第一腱传动部，即所述第二本体120上的一部分。

第一腱传动元件130的形状可以是圆形、椭圆形、或者异形。第一腱导向部31的外形可以为圆形、椭圆形、或者具有光顺过渡面的其它形状,第一传动腱170可在第一腱导向部131上顺滑地滑动。

一个实施例中，第一腱传动元件130如图1所示只具有部分圆周，第一腱导向部31如图1所示的只具有部分圆的圆弧面。在其它实施例中，第一腱传动元件130可以具有完整的圆周，第一腱导向部31具有整圆的圆弧面。

一个实施例中，第一腱导向部31的外形为如图2所示的圆形，第一腱传动元件130具有完整的圆周。第一腱导向部31可以是如图2所示的具有整圆的圆弧面，也可以是只具有部分圆的圆弧面。

或者，第一腱传动元件130只具有部分圆周。

在一个实施例中，第一腱导向部131可以为第一腱传动元件130上的传动槽。第一腱导向部31的传动槽横截面形状可以为U型、矩形、半圆形或者其它形状。

第一固定元件140的位置设置可以有多个方案。例如，可以设置在第一腱传动元件130上且位于第一腱导向部131内侧；第一传动腱170固定在第一固定元件140上后，经第一腱传动元件130的引出孔导向后引出，并绕在第一腱导向部131上。

作为本申请的一个优选的方案，所述第一固定元件140位于第一腱导向部131处，如图2所示，所述第一固定元件140位于作为第一腱导向部131的传动槽的缺口处；或者，所述第一固定元件140位于第一腱导向部131外侧且靠近第一腱导向部131设置。第一传动腱170与第一固定元件140固联后，进入第一腱传动元件130上的传动槽。通过将第一固定元件140设置在第一腱导向部131处或者设置在第一腱导向部131外侧且靠近第一腱导向部131处，可以使第一固定元件140和传动槽之间的第一传动腱170与传动槽相切，这有利于避免第一传动腱170受到切向力，能提高第一传动腱170的可靠性。

优选的，所述第一固定元件140可拆卸地设置在第二本体120或第一腱传动元件130上。在对第一传动腱170进行固定或者更换时，可先将第一传动腱170的一端或者第一传动腱170上至少一部分固定在第一固定元件140上，再将第一固定元件140安装固定在第二本体120或第一腱传动元件130上。

所述第二本体120可相对于所述第一本体110绕第一轴线转动的实现方式可以有多种。在一个实施例中，第二本体120与第一本体110可通过轴孔配合进行铰接。例如，所述关节模组具有第一铰接轴160，第二本体120与第一本体110上具有第一铰接孔，第一铰接轴160可穿过第二本体120与第一本体110，所述第二本体120可相对于所述第一本体110绕第一铰接轴160的第一轴线转动；或者，在一个实施例中，第二本体120上具有第一铰接轴，第一本体110上具有第一铰接孔。在一个实施例中，第二本体120和第一本体110之间还可以通过铰接球的方式进行连接。可以理解的，所述第二本体与第一本体之间的铰接连接方式不限于此。

在一个实施例中，在所述第二本体120与第一本体110的铰接位置处设置有第一轴承。

所述关节模组包括第一角度传感器190，第一角度传感器190可用于测量所述第二本体120相对于所述第一本体110绕第一轴线转动的旋转角度和/或角速度。第一角度传感器190处可设置传感器盖191。传感器盖191起到固定相应传感器，引导和保护传感器出线的作用。这个传感器盖191可以是全封闭式的，也可以是半包围式的；前者能够把传感器封闭，防尘效果更好。

第一本体110、第二本体120可以为一个零件或部件，也可以由多个零件和/或部件组成。

本申请实施例提供的关节模组，可应用于机器人关节，尤其适用于机械手的手指关节。

本申请还提供了一种手指关节，包括如上所述的关节模组。机械手的手指单元通常包括多个手指指节和一至多个手指关节。其中，所述第一本体110可以包括手指关节的关节座；所述第二本体120包括手指关节的转动端。第二本体120上具有连接部，可连接手指指节。手指指节的转动端可相对于手指指节的关节座绕第一轴线转动，形成屈伸转动副。第一本体110上也可设置连接部，用于连接另一手指指节。

机器手的手指关节可包括远指关节、近指关节。在一个更具体的应用实施例中，如图1至图3所示的关节模组，可用于机器人的手指位置的远指关节。其中，第一本体110可以包括远指关节的关节座；第二本体120包括远指关节的转动端。第二本体120上具有连接部，可连接远指节。远指关节的转动端可相对于远指关节的关节座绕第一轴线转动，形成屈伸转动副。

可以理解的，本申请实施例提供的关节模组，不仅可灵活应用于机器人关节，还可以应用于包括一自由度的其它关节位置处。

实施例二

本实施例二提供的关节模组是实施例一的一种改进方案。

本申请实施例提供的一种关节模组，如图4所示。

与实施例一不同的是，在实施例一的基础上，本申请实施例的关节模组还包括腱鞘引导元件200。所述腱鞘引导元件200具有腱鞘约束部210。

由于机器人或者机械手通常具有多个关节，因此其它关节的第二腱鞘可能需要途径所述关节模组。腱鞘引导元件200的腱鞘约束部210可引导途径所述关节模组的第二腱鞘在所述腱鞘约束部210中滑动。

腱鞘约束部210可以为设置在腱鞘引导元件200上的引导槽或者引导孔。

在一个优选的实施例中，所述腱鞘引导元件200包括自由滑轮，所述自由滑轮可设置在第一铰接轴160上，绕第一轴线自由转动。当第二腱鞘在腱鞘约束部210中滑动时，会产生摩擦力，该摩擦力可促使自由滑轮绕第一轴线转动，从而能够减少第二腱鞘与腱鞘约束部210的相对运动，这不仅有利于减少第二腱鞘在腱鞘约束部210中滑动时产生的力对关节模组的自身运动产生影响，还有利于避免第二腱鞘受到损伤。自由滑轮具有环形滑槽，环形滑槽作为自由滑轮上的腱鞘约束部210。自由滑轮和第一铰接轴160之间可设置第二轴承。

如图4所示，在第一本体110上与腱鞘引导元件200相对应的位置，可设置滑动孔220或滑动槽。在第二本体120上与腱鞘引导元件200相对应的位置，可设置滑动槽230或滑动孔。

在一个具体的应用实施例中，本实施例提供的一种关节模组，可用于机器人手指位置的近指关节。

本申请还提供了一种手指关节，手指关节为近指关节。手指关节包括如上所述的关节模组。第一本体110可以包括近指关节的关节座；第二本体120包括近指关节的转动端；近指关节的转动端可相对于近指关节的关节座绕第一轴线转动，形成屈伸转动副。多个手指指节包括近指节、中指节、远指节。其中第二本体120可依次连接中指节、远指关节、远指节。第一本体110可连接近指节。驱动远指关节运动的传动腱在经过近指关节时，传动腱包覆有所述第二腱鞘。近指关节处的腱鞘引导元件200可引导途径近指关节的第二腱鞘在所述腱鞘引导元件200中滑动。

上述的传动腱，包括第一传动腱170可选用在受力时不可被拉伸或者被拉伸后变化量极小的细长物体,包括但不限于钢丝线、大力马线或者碳素线等。

可以理解的，本申请实施例一、实施例二所提供的关节模组，不仅可灵活应用于机器人关节，如应用于机器人手指位置的手指关节；还可以应用于包括一自由度的其它关节位置处；例如包括但不限于其它类别多关节机器的关节驱动，其它类别多关节机器可以是具有多个关节的机器动物或者机器昆虫等，甚至可用于设备中的广义运动副。

本申请的有益效果在于：

本申请提供的关节模组，可通过驱动器牵拉第一传动腱来驱动第一腱传动元件转动，并由第一腱传动元件带动第二本体相对于所述第一本体绕第一轴线转动。该腱传动方式关节模组，有利于在相对较小的空间内进行布局；另外，在第一本体上设置有第一腱鞘安装部对腱鞘一的一端进行固定，腱鞘一可对第一传动腱的延伸部分进行保护，有利于实现远距离的动力传递，且第一传动腱不易损伤，关节模组的性能更加可靠。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种关节模组,包括第一本体和第二本体，所述第二本体可相对于所述第一本体绕第一轴线转动；其特征在于，所述第二本体上固联有与第一轴线同轴的第一腱传动元件；所述第二本体或第一腱传动元件上设置有用于固定第一传动腱的第一固定元件；所述第一本体上设置有第一腱鞘安装部,腱鞘一的一端设置在第一腱鞘安装部；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，经第一腱传动元件后穿过腱鞘一。

2.如权利要求1所述的一种关节模组，其特征在于，所述第一腱传动元件具有第一腱导向部，所述第一传动腱部分绕在第一腱导向部处。

3.如权利要求2所述的一种关节模组，其特征在于，所述第一固定元件位于第一腱导向部处；或者，所述第一固定元件位于第一腱导向部外侧且靠近第一腱导向部设置。

4.如权利要求1所述的一种关节模组，其特征在于，所述第一固定元件可拆卸地设置在第二本体或第一腱传动元件上。

5.如权利要求1所述的一种关节模组，其特征在于，在所述第二本体与第一本体的铰接位置处设置有第一轴承。

6.如权利要求1所述的一种关节模组，其特征在于，所述关节模组包括第一角度传感器，所述角度传感器处设置有传感器盖。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种关节模组，其特征在于，所述关节模组具有腱鞘引导元件，所述腱鞘引导元件具有腱鞘约束部，所述腱鞘引导元件用于引导途径所述关节模组的第二腱鞘在所述腱鞘约束部中滑动。

8.如权利要求7所述的一种关节模组，其特征在于，所述腱鞘引导元件包括自由滑轮，所述自由滑轮可绕第一轴线转动；所述自由滑轮具有环形滑槽。

9.如权利要求8所述的一种关节模组，其特征在于，所述自由滑轮和第一铰接轴之间设置有第二轴承；在第一本体上或第二本体上与腱鞘引导元件相对应的位置，设置有滑动孔或滑动槽。

10.一种手指关节，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的关节模组；所述第一本体和/或第二本体上具有可连接手指指节的连接部。

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