CN219095171U - 关节模组和腕掌关节 - 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，所述第二本体与第一本体铰接；所述第二本体上固联有第一腱传动元件；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；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，部分绕在第一腱传动元件上；所述第二本体受第一传动腱驱动可相对于所述第一本体绕第一轴线转动。本申请提供的腱传动方式关节模组，可实现远距离的动力传递，有利于在相对较小的空间内进行布局，同时，腱传动方式有利于实现灵活、可靠的驱动及控制。本申请还提供了一种包括上述关节模组的一种腕掌关节。

Description

关节模组和腕掌关节

技术领域

本申请属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及关节模组和腕掌关节。

背景技术

机器人的手部要想实现更加灵活和复杂的自由度，以便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，且能够实现对相应关节的灵活、可靠的驱动及控制。

机械手一般具有多个手指单元，手指单元通过掌指关节铰接于掌指节，相应手指单元的掌指节分别通过腕掌关节铰接于腕掌基座。在机械手相应手指单元的腕掌关节处需要具有屈伸自由度，但是机械手手指的腕掌关节处通常空间较小。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一种腕掌关节。

本申请提供了一种关节模组，包括第一本体和第二本体，所述第二本体与第一本体铰接；所述第二本体上固联有第一腱传动元件；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；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，部分绕在第一腱传动元件上；所述第二本体受第一传动腱驱动可相对于所述第一本体绕第一轴线转动。

在一个实施例中，所述第二本体连接有掌指节，或者，所述第二本体包括掌指节的至少一部分。

在一个实施例中，所述掌指节具有中空结构的驱动器收容部，所述掌指节的一端部具有驱动器定位部。

在一个实施例中，所述具有中空结构的驱动器收容部具有加强结构。

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，所述第一腱传动元件上具有容纳槽，所述第一角度传感器被设置在容纳槽处。

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以可拆卸地设置在第二本体或者第一腱传动元件上。当所述第二本体连接有掌指节或者所述第二本体包括掌指节的至少一部分时，所述第一固定元件也可以可拆卸地设置在掌指节上。

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。

本申请还提供了一种腕掌关节，包括如上所述的关节模组。腕掌关节具有一自由度，所述第二本体可相对于第一本体绕第一轴线转动，形成腕掌关节的屈伸转动副。

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。本申请提供的腱传动方式关节模组，可实现远距离的动力传递，有利于在相对较小的空间内进行布局，同时，腱传动方式有利于实现灵活、可靠的驱动及控制。

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为本申请实施例三提供的一种关节模组的结构示意图；

图2为本申请实施例三提供的一种关节模组在另一视角的结构示意图；

图3为本申请实施例三提供的一种关节模组的局部爆炸示意图。

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、腱鞘一180、第一角度传感器190、传感器盖191、掌指节240、驱动器收容部241、驱动器定位部242、弧形内壁243。

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3，现对本申请提供的一种关节模组和腕掌关节的结构进行说明。

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与第一本体110铰接，所述第二本体120可相对于所第一本体110绕第一轴线转动。所述第二本体120上固联有第一腱传动元件130，第一腱传动元件130绕第一轴线设置。所述第二本体120上设置有用于固定第一传动腱的第一固定元件140。所述第一传动腱(图中未示出)与第一固定元件140固联后，部分绕在第一腱传动元件130上。所述第二本体120受第一传动腱驱动可相对于所第一本体110绕第一轴线转动。第一传动腱的另一端或者第一传动腱上至少另一部分与相对应的驱动器连接。

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130绕第一轴线转动，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。本申请提供的腱传动方式关节模组，与常规的驱动方式如齿轮驱动方式相比较，可实现远距离的动力传递，有利于在相对较小的空间内进行布局，同时，腱传动方式有利于实现灵活、可靠的驱动及控制。

上述的传动腱，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。

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。可以理解的，图1、图2所示的一种关节模组，第一本体110的具体形状仅为示意。

在一个实施例中，关节模组可用于机器手手指单元处的腕掌关节。其中，第一本体110包括但不限于腕掌关节的关节座，第二本体120包括但不限于腕掌关节的转动端。

第二本体120可相对于第一本体110绕第一轴线转动，形成腕掌关节的屈伸转动副。第一本体110可固联在腕掌基座处，或者，第一本体110可包括腕掌基座的至少一部分。如图1、图2所示，所述第二本体连接有掌指节。或者，第二本体120可包括掌指节240的至少一部分。掌指节240在第二本体120的带动下可相对于第一本体110绕第一轴线转动。

在一个实施例中，掌指节240具有中空结构的驱动器收容部241，该驱动器收容部241可容纳用于驱动机械手其它关节的驱动器。掌指节240的一端部具有驱动器定位部242。在一个实施例中，驱动器定位部242例如为安装孔，驱动器可通过紧固件固联在安装孔处。由于手部整体空间比较紧凑，在掌指节240处设置驱动器收容部241有利于充分利用空间。

驱动器收容部241上可设置加强结构，以避免中空结构的驱动器收容部241变形。加强结构可以是加强筋、仿形加强等。在一个实施例中，如图1、图2所示，驱动器收容部241的弧形内壁243作为仿形加强的加强结构，可使掌指节240不容易变形。

所述第二本体120与第一本体110铰接的方式可以有多种；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。

在一个实施例中，所述第一腱传动元件130上具有容纳槽，所述第一角度传感器191被设置在容纳槽处。如图3所示，可在第一腱传动元件130的中间位置形成有容纳槽，第一角度传感器191位于容纳槽内。第一腱传动元件130可通过紧固件与第二本体或者掌指节固联。传感器盖191可固定在第一腱传动元件130上。由于相应手指单元的腕掌关节处空间较小，将第一角度传感器191设置在第一腱传动元件130的容纳槽处，有利于节省空间。

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,第一传动腱可在第一腱导向部131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，第一腱传动元件130与第一轴线同轴。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。

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。传动槽的横截面形状可以为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，绕在第一腱传动元件130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1、图3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与传动槽相切，这有利于避免第一传动腱受到切向力，能提高第一传动腱的可靠性。

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。在对第一传动腱进行固定或者更换时，可先将第一传动腱的一端或者第一传动腱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。当所述第二本体120包括掌指节240的至少一部分时，所述第一固定元件140也可以可拆卸地设置在掌指节240上。

在第一传动腱的延伸部分可设置腱鞘一180进行保护，腱鞘一180使第一传动腱不易损伤，关节模组的性能更加可靠。且腱鞘一180的设置有利于实现远距离的动力传递。

本申请还提供了一种腕掌关节，包括如上所述的关节模组。腕掌关节具有一自由度，所述第二本体可相对于第一本体绕第一轴线转动，形成腕掌关节的屈伸转动副。

第一本体110包括但不限于腕掌关节的关节座，第二本体120包括但不限于腕掌关节的转动端。

第二本体120可相对于第一本体110绕第一轴线转动，形成腕掌关节的屈伸转动副。第一本体110可固联在腕掌基座处，或者，第一本体110可包括腕掌基座的至少一部分。如图1、图2所示，所述第二本体连接有掌指节。或者，第二本体120可包括掌指节240的至少一部分。掌指节240在第二本体120的带动下可相对于第一本体110绕第一轴线转动。

可以理解的是，本申请所提出的上述关节模组，不仅可以用于机器人的关节如手指单元处的腕掌关节，还可以应用于包括一自由度的其它关节位置处。例如用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，所述第二本体与第一本体铰接；其特征在于，所述第二本体上固联有第一腱传动元件；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；所述第一传动腱与第一固定元件固联后，部分绕在第一腱传动元件上；所述第二本体受第一传动腱驱动可相对于所述第一本体绕第一轴线转动。

2.如权利要求1所述的一种关节模组，其特征在于，所述第二本体连接有掌指节，或者，所述第二本体包括掌指节的至少一部分。

3.如权利要求2所述的一种关节模组，其特征在于，所述掌指节具有中空结构的驱动器收容部，所述掌指节的一端部具有驱动器定位部。

4.如权利要求3所述的一种关节模组，其特征在于，所述具有中空结构的驱动器收容部具有加强结构。

5.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。

6.如权利要求5所述的一种关节模组，其特征在于，所述第一腱传动元件上具有容纳槽，所述第一角度传感器被设置在容纳槽处。

7.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；

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。

8.如权利要求1或2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、第一腱传动元件、或者掌指节上。

9.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。

10.一种腕掌关节，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的关节模组。

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