CN220516855U - 关节结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种关节结构，关节结构包括小臂、大臂、连接臂以及用于传输数据和/或供电的线缆，连接臂的一端转动连接小臂，另一端转动连接大臂，连接臂内形成容纳腔，容纳腔靠近大臂的一端形成开口，线缆的一端连接小臂，另一端经容纳腔以及开口向外延伸。连接臂连接小臂和大臂，小臂和大臂可相对于连接臂转动设置。线缆的两端可电连接小臂和大臂，线缆经过连接臂的容纳腔内部走线。且当大臂和小臂相对转动过程中，线缆于容纳腔内活动，线缆不会影响大臂和小臂的运动。且线缆内置于容纳腔内，可有利于防护线缆，提高防护等级。本申请还提供一种机器人。

Description

关节结构及机器人

技术领域

本申请涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种关节结构及机器人。

背景技术

随着企业用工成本不断上涨，机器人逐步走进公众的视野。机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，机器人是一种可以自动执行工作，并靠自身动力和控制能力实现各种功能的机器。如今的六轴工业机器由六个关节串联组合控制六个自由度，具有非常大的灵活性以及通用性，能够自由地在三维空间内进行运动，提高生产效率，实现自动化生产。

线缆用于给关节结构进行供电，所以线缆需要连接关节结构的负载。但目前的六轴工业机器人的关节结构需要相对转动，以完成机器人的工作任务，转动过程中可能导致线缆出现缠绕，同时线缆也可能干涉关节结构的转动等，影响机器人的正常运行。

实用新型内容

本申请提供一种关节结构及机器人，以改善上述技术问题。

第一方面，本申请提供一种关节结构，关节结构包括小臂、大臂、连接臂以及用于传输数据和/或供电的线缆，连接臂的一端转动连接小臂，另一端转动连接大臂，连接臂内形成容纳腔，容纳腔靠近大臂的一端形成开口，线缆的一端连接小臂，另一端经容纳腔以及开口向外延伸。

在一种实施方式中，连接臂包括箱体、第一驱动装置以及第一传动装置，箱体围成容纳腔，第一驱动装置和第一传动装置均设置于容纳腔内，第一传动装置连接第一驱动装置和小臂，以在第一驱动装置的驱动下带动连接臂与小臂相对转动，线缆包括第一线缆，第一线缆电连接第一驱动装置。

在一种实施方式中，第一传动装置连接小臂靠近连接臂的一端，第一驱动装置连接于连接臂远离小臂的一端，第一驱动装置与连接臂之间形成第一间隙，线缆至少部分位于第一间隙内。

在一种实施方式中，第一驱动装置与箱体的内壁形成周向间隙，线缆绕设第一驱动装置并沿周向间隙展线。

在一种实施方式中，连接臂还包括第二驱动装置和第二传动装置，第二传动装置连接第二驱动装置和大臂，以在第二驱动装置的驱动下带动连接臂与大臂相对转动，线缆包括第二线缆，第二线缆电连接第二驱动装置。

在一种实施方式中，大臂包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部相对设置，第一连接部和第二连接部之间形成间隔，连接臂靠近大臂的一端装配于间隔内，且开口朝向间隔。

在一种实施方式中，第二驱动装置和第二传动装置位于连接臂靠近大臂的一端，第二传动装置远离第二驱动装置的一端连接于第一连接部。

在一种实施方式中，第二传动装置为谐波减速器。

在一种实施方式中，第二传动装置包括波发生器、柔轮以及刚轮，波发生器连接第二驱动装置，柔轮连接大臂，刚轮连接连接臂。

第二方面，本申请提供一种机器人，机器人包括上述第一方面的关节结构。

本申请提供的关节结构及机器人，连接臂连接小臂和大臂，小臂和大臂可相对于连接臂转动设置。线缆的两端可电连接小臂和大臂，线缆经过连接臂的容纳腔内部走线。且当大臂和小臂相对转动过程中，线缆于容纳腔内活动，线缆不会影响大臂和小臂的运动。且线缆内置于容纳腔内，可有利于防护线缆，提高机器人的防护等级。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1为本申请实施例提出的一种机器人的结构示意图；

图2为本申请实施例提出的另一视角下机器人的结构示意图；

图3为本申请实施例提出的另一种的关节结构的结构示意图；

图4为图2中的C-C的剖视图；

图5为图1中的A-A的剖视图；

图6为图1中的B-B的剖视图；

图7为本申请实施例提出的再一种的关节结构的结构示意图。

附图标记：机器人100、底座10、大臂20、第一连接部21、第二连接部22、连接臂30、容纳腔31、开口32、箱体33、第一驱动装置34、第一传动装置35、第一间隙36、第二驱动装置37、第二传动装置38、壳体391、安装腔392、小臂40、末端执行器50、线缆60、第一线缆61、第二线缆62、第三线缆63、关节结构70、格兰头71、第一格兰头711、第二格兰头712、第一轴线91、第二轴线92。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

机器人是适用于完成工业生产等任务的自动化设备，机器人可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量和一致性。在一种实施方式中，机器人可以由机械臂、末端执行器、传感器、控制系统以及教导器等组成。具体而言，机械臂是用于驱动末端执行等操作，传感器、控制系统和教导器等可以为控制或辅助控制机械臂和末端执行器等结构进行指定操作。

实施例

本申请实施例提供一种机器人100，请参阅图1以及图2，机器人100可包括底座10、大臂20、连接臂30、小臂40以及末端执行器50等，底座10、大臂20、连接臂30、小臂40以及末端执行器50可依次相互连接，可理解的，机器人100可以是四轴机器人、五轴机器人等，其中的底座10、大臂20、连接臂30、小臂40以及末端执行器50中的一者或多者，可根据具体的机器人100应用场景等进行取舍、选型和设计。

通过独立驱动底座10、大臂20、连接臂30、小臂40、末端执行器50等进行活动，机器人100可以进行多自由度工作。示例性的，通过驱使大臂20可相对于底座10转动以使机器人100左右转动，驱使小臂40可相对大臂20转动以使机器人100前后摆动，结合以上两者并同时进行控制，可使机器人100能够完成更为复杂的工作任务。

为保证小臂40、连接臂30和大臂20两两之间的稳定连接，且为方便小臂40、连接臂30和大臂20之间走线，以使机器人100能够稳定控制多个驱动装置，进而保证线缆60的使用安全。请参阅图2以及图3，关节结构70包括小臂40、大臂20、连接臂30以及用于传输数据和/或供电的线缆60，连接臂30的一端连接小臂40，另一端连接大臂20。为实现机器人100多自由度控制，需要大臂20和小臂40相对于连接臂30转动控制，线缆60电连接关节结构70中的驱动装置等，可通过改变驱动装置等的通电状态，以实现机器人100多自由度转动，增大机器人100的活动范围。并且线缆60还可用于传输工作参数等信号，传输信号包括但不限于机器人100的各部件的温度信号、图像信号、位姿信号等，传输信号可供后续的控制装置等获取。

请继续参阅图3，线缆60包括但不限于光纤、金属导线、同轴线缆等中的一种或多种，并且线缆60可由多个不同的线材组合而成。示例性的，光纤可用于传输光信号，金属导线可传输电信号或供电，同轴线缆可用于供电且具备一定的屏蔽效果。线缆60的选型和个数等可根据用电器件种类等进行设置，本申请实施例并不限制。

在另一种实施方式中，机器人100还可以包括温度传感器、摄像头、角速度传感器等，可根据具体的使用需求和应用场景等选择传感器等的类型和个数，本实施例并不进行限制。

具体地，温度传感器可获取到关节结构70的温度，避免机器人100工作过热等异常情况发生，保证机器人100的工作安全。摄像头可实时获取到机器人100的工作图像，以供使用人员进行机器人100异地操控等，以使机器人100的使用更为便捷。角速度传感器可获取到机器人100的各部件的位姿信息，确认关节结构70的转动角度等。

在一种更为具体的实施方式中，请参阅图2以及图4，连接臂30的一端转动连接小臂40，另一端转动连接大臂20，大臂20和小臂40两者沿两个轴线方向发生转动。可理解地，轴线方向包括连接臂30和小臂40之间转动的转动轴线，即为第一轴线91；以及大臂20和连接臂30之间转动的转动轴线，即为第二轴线92。

其中，第一轴线91和第二轴线92的轴线方向可相同或不同。示例性的，且当第一轴线91和第二轴线92的轴线方向不同时，大臂20和连接臂30之间可绕第一轴线91(如图2中的箭头所示)转动，连接臂30和小臂40之间可绕第二轴线92(如图4中的箭头所示)转动，实现关节结构70多自由度或多幅度工作，以提高机器人100的使用范围。

请参阅图3以及图4，连接臂30内形成容纳腔31，容纳腔31靠近大臂20的一端形成开口32，线缆60可由大臂20靠近连接臂30的一端穿入开口32。可根据具体的线缆60尺寸适应性地调整开口32的尺寸，本实施例不进行限制。

线缆60的一端连接小臂40，具体地，线缆60与小臂40之间可进行电连接和/或固定连接。可理解地，线缆60可电连接用于驱动小臂40转动的驱动装置或传感器或设置于小臂40的末端执行器50等。或者，线缆60可用于末端执行器50供电和/或传输信号。线缆60需要经过小臂40，线缆60可固定连接于小臂40。例如，线缆60远离连接臂30的一端通过抱箍等紧固件固定于小臂40，以防止线缆60出现滑动、缠绕等现象。明确线缆60的走线位置，避免线缆60干扰小臂40正常转动。

线缆60的另一端经容纳腔31以及开口32向外延伸，线缆60远离小臂40的一端可电连接电源和/或控制装置，以使线缆60完成电流传输和/或信号传输等任务，进而完成机器人100的工作任务。

在本实施例中，连接臂30包括箱体33、第一驱动装置34以及第一传动装置35，箱体33围成容纳腔31，箱体33可采用金属箱体，金属材质具备一定的强度，可保护容纳腔31内的线缆60的安全性，提高防护等级。金属箱体33的比热容低，可以快速将容纳腔31内的热量传导而出。并且第一驱动装置34和第一传动装置35均设置于容纳腔31内，可以减少第一传动装置35和第一驱动装置34两者之间的传动距离，进而降低传动过程中的损耗，提高传动效率，还可以节省容纳腔31的空间，提升连接臂30内的空间利用率。

示例性的，箱体33可采用包括但不限于铝合金、不锈钢和钢等材料。铝合金具备重量轻、耐腐蚀、易加工等优点。

箱体33也可采用塑料材料制成，塑料材料可被用于制作箱体33的外壳的轻质部件。塑料材料包括有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile–butadiene–styrenecopolymer，ABS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、尼龙等。

箱体33还可采用碳纤维增强复合材料制成，碳纤维增强复合材料具有优秀的强度和刚性，同时具有轻质的特点。采用碳纤维增强复合材料的箱体33可以在保持强度的同时减轻机器人100的整体质量。

箱体33还可采用玻璃纤维增强塑料制成，玻璃纤维增强塑料(fibreglassreinforced plastics，GFRP)可由玻璃纤维和树脂基质组成。玻璃纤维增强塑料可具有良好的强度和刚性，且具备轻质和抗腐蚀等特性。

请参阅图5，第一传动装置35连接第一驱动装置34和小臂40，第一驱动装置34用于驱动小臂40和连接臂30相对转动。第一传动装置35可具备输入端和输出端，第一驱动装置34的输出轴连接第一传动装置35的输入端，第一传动装置35的输出端连接小臂40。以在第一驱动装置34的驱动下带动连接臂30与小臂40相对转动，即当第一驱动装置34驱动第一传动装置35时，第一传动装置35的输出端受驱且带动小臂40发生转动，实现小臂40与连接臂30之间的相对转动。

其中，第一传动装置35的输入端和输出端两者的旋转方向和/或输出转速可相同或不同。示例性地，输入端和输出端的转动方向可以不同，第一传动装置35可改变的第一驱动装置34的传动方向，以使输出端的转动方向满足后续装置的使用需求。输入端的转速大于输出端的转速时，第二传动装置38的传动比大于1，第二传动装置38即为减速器。

请参阅图3以及图5，线缆60可包括第一线缆61，第一线缆61电连接第一驱动装置34。第一线缆61可用于第一驱动装置34的供电和/或信号传输。例如，第一驱动装置34为步进电机，第一线缆61可传输脉冲信号，脉冲信号发送给第一驱动装置34，第一驱动装置34会将接收脉冲信号，且将脉冲信号转换为可以理解的形式来驱动自身旋转。

或者，第一驱动装置34为直流电机，第一线缆61连接直流电机的两端，电流通过第一线缆61进入直流电机，直流电机通电转动。第一线缆61可以由一种或多种类型的线缆组成，本实施例并不对第一线缆61的材质和种类进行限定。

在一种实施方式中，第一驱动装置34包括但不限于是电机、发动机、液压泵以及气泵等。

在一种实施方式中，第一传动装置35包括但不限于是齿轮减速器、行星减速器、谐波减速器等。

在一种实施方式中，请一并参阅图3、图5以及图6，第一传动装置35连接小臂40靠近连接臂30的一端，即第一传动装置35的输出端连接于小臂40，第一驱动装置34连接于连接臂30远离小臂40的一端，第一驱动装置34可驱动第一传动装置35，进而带动小臂40和连接臂30产生相对转动。第一驱动装置34与连接臂30之间形成第一间隙36，第一间隙36可使第一驱动装置34和连接臂30之间产生绝缘保护，避免第一驱动装置34的电流传导至连接臂30上，保证使用人员的安全。

线缆60至少部分位于第一间隙36内。示例性的，第一间隙36可位于第一驱动装置34的一侧，且沿第一驱动装置34的轴线方向延伸。线缆60的至少部分可沿第一间隙36从连接臂30靠近小臂40的一端延伸而出，以使线缆60能够具备明确的安装线路，避免线缆60发生相互缠绕等情况。

或者，第一间隙36可位于第一驱动装置34的周侧，即第一间隙36围绕于第一驱动装置34。第一驱动装置34可与箱体33的内壁形成周向间隙，第一间隙36即为周向间隙，线缆60绕设于第一驱动装置34并沿周向间隙展线。线缆60可围绕第一驱动装置34设置一匝或多匝的结构，第一间隙36内容纳的线缆60长度增加，线缆60的长度大小可冗余设置。例如，第一间隙36的相对两端的间距为50mm，位于第一间隙36内的线缆60的长度大小可以为100mm，以使线缆60能够环绕于第一驱动装置。且当关节结构70相对两端发生转动时，线缆60相对地两端间距变化，线缆60具有足够的长度进行活动，避免线缆60限制关节结构70的活动范围，保证线缆60的使用安全性。并且，绕设于第一驱动装置34的线缆60包括有绝缘保护层，绝缘保护层具有一定的弹性。当连接臂30遭受外界冲击时，绝缘保护层可缓冲或抵消外界冲击，减少外界冲击对第一驱动装置34的影响，进一步提升第一驱动装置34的防护能力。

较佳地，线缆60还可包括屏蔽层。例如，线缆60可以为同轴电缆，屏蔽层可以为金属网状层或箔层。屏蔽层围设于线缆60的导线，屏蔽层可用于防止外部电磁干扰对信号的影响，也可避免线缆60内部的电流对第一驱动装置34产生干扰。并且，外界干扰信号进入连接臂30后，需要先经过线缆60，线缆60的屏蔽层可吸收干扰信号。且当干扰信号再传播至第一驱动装置34时，干扰信号的强度已经衰弱，无法对第一驱动装置34产生影响。提高第一驱动装置34对于电磁干扰的防护能力，保证第一驱动装置的正常工作。

较佳地，第一间隔23可与开口32和容纳腔31连通，线缆60可从开口32和容纳腔31进入第一间隔23，方便进行线缆60的布置，减少连接臂30所需设置的线缆60入口的数量。

在本实施例中，请继续参阅图4以及图5，连接臂30还包括第二驱动装置37和第二传动装置38，第二传动装置38连接第二驱动装置37和大臂20。第二驱动装置37用于驱动大臂20和连接臂30相对转动，即在第二驱动装置37的驱动下带动连接臂30与大臂20相对转动。第二传动装置38可具备输入端和输出端，第二驱动装置37的输出轴连接第二传动装置38的输入端，第二传动装置38的输出端连接大臂20。以在第二驱动装置37的驱动下带动连接臂30与大臂20相对转动，即当第二驱动装置37驱动第二传动装置38时，第二传动装置38的输出端受驱且带动大臂20发生转动，实现大臂20与连接臂30之间的相对转动。

请参阅图3以及图4，线缆60包括第二线缆62，第二线缆62电连接第二驱动装置37。第二线缆62可用于第二驱动装置37的供电和/或信号传输。本实施例并不对第二线缆62的类型和个数进行限制，可根据第二驱动装置37等的种类进行选型和设计。

在一种实施方式中，为保证第二驱动装置37和第二传动装置38的防护等级，连接臂30靠近大臂20的一端设置有壳体391，壳体391内形成安装腔392，第二驱动装置37和第二传动装置38均设置于安装腔392内，可以减少第二传动装置38和第二驱动装置37两者之间的传动距离，可以减少传动过程中的损耗，提高传动效率。

壳体391可采用金属壳体391，金属材质具备一定的强度，可保护安装腔392内的线缆60安全性，提高防护等级。金属箱体33的比热容低，可以快速将容纳腔31内的热量传导而出。

较佳地，壳体391和箱体33相邻设置，安装腔392和容纳腔31相邻设置，且安装腔392可连通容纳腔31，第二线缆62可与第一线缆61从开口32进入容纳腔31内，第一线缆61电连接位于容纳腔31内的第一驱动装置34。第二线缆62可从容纳腔31再进入安装腔392，第二线缆62电连接位于安装腔392内的第二驱动装置37。第一线缆61和第二线缆62可仅从一个开口32进入连接臂30，减少连接臂30的开口32数量，增加连接臂30内部的密封性，提高连接臂30的防护等级。

在一种实施方式中，请参阅图5，连接臂30在与大臂20之间发生相对转动的过程中，可能会出现转动偏移等问题。大臂20包括第一连接部21和第二连接部22，即大臂20靠近连接臂30的一端设置有相对的第一连接部21和第二连接部22，第一连接部21和第二连接部22相对设置，第一连接部21和第二连接部22之间形成间隔23，即第一连接部21、第二连接部22以及大臂20靠近连接臂30的一端之间形成间隔23，连接臂30靠近大臂20的一端装配于间隔23内。具体地，连接臂30靠近大臂20一端可包括有安装部，安装部朝向大臂20设置，且安装部可与间隔23的尺寸相配合，例如，安装部的宽度与间隔23的宽度相同，安装部能够进入间隔23。且第一连接部21、第二连接部22对于安装部具有限位效果，以使避免安装部与间隔23发生宽度方向的偏移。

并且，请参阅图3以及图5，开口32朝向间隔23，线缆60可从间隔23进入开口32。即线缆60可从大臂20靠近连接臂30的一端延伸而出，再从开口32进入容纳腔31，减少线缆60的暴露长度。

连接臂30靠近大臂20的一端可转动地装配于第一连接部21和第二连接部22，第二驱动装置37和第二传动装置38位于连接臂30靠近大臂20的一端，第二传动装置38的输出端可与第一连接部21以及第二连接部22中的一者连接，第一连接部21以及第二连接部22中的剩余一者与连接臂30可通过转轴或轴承等连接件转动连接。示例性的，第二传动装置38固定于连接臂30靠近大臂20的一端，第二传动装置38远离第二驱动装置37的一端连接于第一连接部21，第二连接部22可与连接臂30可通过转轴或轴承等连接件转动连接。且当第二驱动装置37驱动第二传动装置38时，第二传动装置38带动大臂20相对于连接臂30发生转动，保证机器人100的多自由度转动设置。

在一种实施方式中，为进一步缩短第二传动装置38和第二驱动装置37之间的传动距离，节省连接臂30的内部空间。连接臂30内的第二驱动装置37位于间隔23内，第二驱动装置37可直接连接第二传动装置38。相较于第二驱动装置37设置于连接臂30的其他位置而言，缩短第二传动装置38和第二驱动装置37之间的传动距离，减少传动损耗，保证传动稳定性。

在其他一些实施例中，机器人100可能应用于高负载搬运等工作中，第二传动装置38的负载过大，负载传导至第二驱动装置37，可能造成第二驱动装置37的内部电路短路，更有甚者，可能造成第二驱动装置37损坏。关节结构70还可以包括有联轴器，联轴器可设置于第二驱动装置37和第二传动装置38之间，第二驱动装置37的输出轴与第二传动装置38的输出端通过联轴器相互连接，联轴器可防止被连接的第二驱动装置37承受过大的载荷，起到过载保护的作用，进而提升第二驱动装置37的使用安全，避免发生电流短接等情况。并且因连接臂30的内部空间小，第二传动装置38的输出端和第二驱动装置37的输出轴可能出现轴线不重合的情况，联轴器可以连接直径不同的两根轴以及轴线不重合的两根轴，即联轴器可校正第二驱动装置37和第二传动装置38两者的传动方向。减少第二传动装置38的装配要求，提升第二传动装置38的装配速率。

在其他的一些实施例中，第二驱动装置37和连接臂30之间可设置柔性缓冲元件，例如，第二驱动装置37与连接臂30可通过螺栓连接。可于第二驱动装置37与连接臂30之间设置塑料垫片作为柔性缓冲元件，螺栓穿设于塑料垫片，第二驱动装置37开始工作可能产生震动，利用塑料垫片缓冲该震动，避免两者之间发生相对位移，保护第二驱动装置37的正常工作。

请参阅图3以及图5，第二传动装置38包括但不限于是齿轮减速器、行星减速器、谐波减速器等。本实施例中，第二传动装置38包括波发生器、柔轮以及刚轮，波发生器连接第二驱动装置37，刚轮和柔轮中的一者连接于大臂20，另一者连接于连接臂30。示例性的，第二驱动装置37可以为直流电机，第二传动装置38可以为谐波减速器，谐波减速器可以包括柔轮、刚轮以及波发生器，波发生器用于连接第二驱动装置37的输出轴，柔轮连接大臂20，刚轮连接连接臂30。

更具体地，直流电机的输出轴可插入波发生器，以直流电机驱动波发生器。波发生器装入柔轮的内孔后，由于波发生器的长度略大于柔轮的内孔直径，柔轮撑成椭圆形，迫使柔轮在椭圆的长轴方向与固定的刚轮完全啮合，在短轴方向完全分离，其余各处的齿视柔轮回转位置的不同，或者处于“啮入”状态，或者处于“啮出”状态。由于刚轮固定，波发生器逆时针转动时，柔轮作顺时针转动。当波发生器逆时针转动时，柔轮作顺时针转动。当波发生器连续回转时，柔轮长轴和短轴及“啮入”、“啮出”的位置随之不断变化，柔轮齿由啮入转向啮出，又由啮合转向啮出，再由啮出转向脱开，如此往复循环，迫使柔轮连续转动。

柔轮随着波发生器转动过程中，其中一个齿从与刚轮的一个齿啮合到再一次与刚轮上的这个齿相啮合时，柔轮恰好旋转一周，而此时波发生器旋转了很多圈，波发生器的旋转圈数与柔轮旋转圈数之比，即为谐波齿轮减速器的减速比，故谐波减速器的减速比很大，以使机器人100能够以更平稳地转动，保证机器人100的工作稳定性。

在一种实施方式中，请继续参阅图5，第二传动装置38的输入端安装于第二驱动装置37的输出轴，第二传动装置38和第二驱动装置37两者的连接方式可采用平键连接等可拆卸连接或焊接等不可拆卸连接。具体而言，第二驱动装置37可包括一转轴，并且第二驱动装置37控制转轴旋转以驱动与之相连的传动件，转轴上设置有键槽和键，例如，键槽可采用矩形键槽、球形端键槽等，键和键槽之间形状和尺寸相互对应设置。第二传动装置38的输入端设置有对应缺口，且当第二传动装置38的输入端套设于转轴的外壁时，键可嵌设于缺口以及键槽。当第二驱动装置37工作时，转轴的转矩经过键传递至第二传动装置38上，进而带动小臂40旋转。

较佳地，键槽和键的尺寸参数可通过第二驱动装置37的功率、转速以及转矩等参数对应设置，例如，第二驱动装置37的转矩和功率更大，键受到的剪切应力更大，键槽的长度等参数可以相应增加。增加键与键槽和缺口之间的面积，进而保证转轴使用安全。第二传动装置38的材料选择，需要根据其负载大小以及转速等进行考量设计，当低负载、低速以及精度低等情况下，可选用中碳钢,例如Q235、Q275等材料；当高负载、高速以及精度高等情况下，可选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnT i等材料。以上的负载、转速以及精度等参数的确定以及具体材料的选择并不唯一，可根据具体情况进行设置。并且第二传动装置38的输入端和输出端的材料可不相同，例如，第二传动装置38可以为减速装置，第二传动装置38的输入端的转速大，可以采用20CrMnTi等碳氮共渗钢；第二传动装置38的输出端的转速小，可以采用Q235等中碳钢。

在其他的一种实施方式中，请参阅图3，线缆60还可以包括第三线缆63，第三线缆63可用于连接连接于小臂40的末端执行器50，第三线缆63可穿过开口32、容纳腔31以及第一间隙36，且第三线缆63延伸出连接臂30远离小臂40的一端，并电连接设置于小臂40远离连接臂30的一端的末端执行器50或其他驱动装置。

在其他一些实施例中，请参阅图4以及图7，关节结构70还包括用于连接线束的格兰头71，格兰头71设置于连接臂30靠近大臂20的一端，线缆60可通过连接臂30靠近小臂40的一侧穿出，并经过格兰头71进入连接臂30。或格兰头71设置于箱体33的开口32处，可通过格兰头71进入开口32。格兰头71可用于是线束或气管等的紧固与密封，以锁固线束为例。当大臂20与连接臂30产生相对转动，线束随之相对移动或旋转，格兰头71可通过格兰锁紧线束，使线束不产生轴向位移与径向的旋转，保证线束两端连接正常。

较佳地，线束可通过多个格兰头71跨设于关节结构70，避免关节结构70发生转动破坏线束，保证线束的使用安全。示例性的，请参阅图7，大臂20靠近连接臂30的一端设置有第一格兰头711，连接臂30靠近大臂20的一端设置有第二格兰头712，线缆60可通过第一格兰头711和第二格兰头712，线缆60两端连接大臂20和连接臂30，保护线缆60的使用安全。

在本实施例中，请参阅图4，第一传动装置35和第二传动装置38可包括有多个齿轮等，各齿轮之间相互啮合且啮合面会发生摩擦，进而造成齿轮磨损导致齿轮失效。与此同时，摩擦会产生热量，热量会加剧各齿轮相互磨削或破坏齿轮内部金相组织。第一传动装置35和第二传动装置38内均设置有齿轮油，齿轮油具有润滑齿轮和轴承、防止磨损和锈蚀以及帮助齿轮散热等作用，进而保护第一传动装置35和第二传动装置38的内各个齿轮的正常工作。

本申请提供的关节结构70及机器人100，连接臂30连接小臂40和大臂20，小臂40和大臂20可相对于连接臂30转动设置。线缆60的两端可电连接小臂40和大臂20，线缆60经过连接臂30的容纳腔31内部走线。且当大臂20和小臂40相对转动过程中，线缆60于容纳腔31内活动，线缆60不会影响大臂20和小臂40的运动。且线缆60内置于容纳腔31内，可有利于防护线缆60，提高机器人100的防护等级。

而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种关节结构，其特征在于，包括：

小臂；

大臂；

连接臂，所述连接臂的一端转动连接所述小臂，另一端转动连接所述大臂，所述连接臂内形成容纳腔，所述容纳腔靠近所述大臂的一端形成开口；以及

用于传输数据和/或供电的线缆，所述线缆的一端连接所述小臂，另一端经容纳腔以及所述开口向外延伸。

2.根据权利要求1所述的关节结构，其特征在于，所述连接臂包括箱体、第一驱动装置以及第一传动装置，所述箱体围成所述容纳腔，所述第一驱动装置和所述第一传动装置均设置于所述容纳腔内，所述第一传动装置连接所述第一驱动装置和所述小臂，以在所述第一驱动装置的驱动下带动所述连接臂与所述小臂相对转动，所述线缆包括第一线缆，所述第一线缆电连接所述第一驱动装置。

3.根据权利要求2所述的关节结构，其特征在于，所述第一传动装置连接所述小臂靠近所述连接臂的一端，所述第一驱动装置连接于所述连接臂远离所述小臂的一端，所述第一驱动装置与所述连接臂之间形成第一间隙，所述线缆至少部分位于所述第一间隙内。

4.根据权利要求3所述的关节结构，其特征在于，所述第一驱动装置与所述箱体的内壁形成周向间隙，所述线缆绕设所述第一驱动装置并沿所述周向间隙展线。

5.根据权利要求2所述的关节结构，其特征在于，所述连接臂还包括第二驱动装置和第二传动装置，所述第二传动装置连接所述第二驱动装置和所述大臂，以在所述第二驱动装置的驱动下带动所述连接臂与所述大臂相对转动，所述线缆包括第二线缆，所述第二线缆电连接所述第二驱动装置。

6.根据权利要求5所述的关节结构，其特征在于，所述大臂包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部相对设置，所述第一连接部和所述第二连接部之间形成间隔，所述连接臂靠近所述大臂的一端装配于所述间隔内，且所述开口朝向所述间隔。

7.根据权利要求6所述的关节结构，其特征在于，所述第二驱动装置和所述第二传动装置位于所述连接臂靠近所述大臂的一端，所述第二传动装置远离所述第二驱动装置的一端连接于所述第一连接部。

8.根据权利要求5所述的关节结构，其特征在于，所述第二传动装置为谐波减速器。

9.根据权利要求8所述的关节结构，其特征在于，所述第二传动装置包括波发生器、柔轮以及刚轮，所述波发生器连接所述第二驱动装置，所述柔轮连接所述大臂，所述刚轮连接所述连接臂。

10.一种机器人，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的关节结构。