CN112976051B - 一种机器人的关节连接结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器人的关节连接结构及机器人，机器人的关节连接结构包括外环体、转动轴承和关节球体，所述外环体内设置有导向轮，所述转动轴承的外圈上设置有与导向轮相配对的导向槽，所述转动轴承的内圈上固定设置有保持环体，所述保持环体的内环面上开有与关节球体相配对的限位槽，所述转动轴承背面设置有用于驱动其转动的第一电动转盘，所述第一电动转盘的活动面上设置有用于驱动保持环体伸出的第一电动伸缩杆，所述关节球体上设置有连杆，所述连杆上设置有直线轴承，所述第一电动转盘背面设置有第二电动转盘，所述第二电动转盘的活动面上设置有第二电动伸缩杆；该机器人的关节连接结构灵活性出色。

Description

一种机器人的关节连接结构及机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人的关节连接结构及机器人。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

目前的机器人关节结构灵活性一般，因此，有必要进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种灵活性出色的机器人的关节连接结构及机器人。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种机器人的关节连接结构，包括外环体、转动轴承和关节球体，所述外环体内设置有导向轮，所述导向轮与外环体转动连接，所述转动轴承的外圈上设置有与导向轮相配对的导向槽，所述导向轮***导向槽内，所述转动轴承的外圈通过导向槽和导向轮与外环体滑动连接，所述转动轴承的内圈上固定设置有保持环体，所述保持环体的内环面上开有与关节球体相配对的限位槽，所述关节球体安装于限位槽内，所述关节球体通过限位槽与保持环体活动连接并定位在保持环体内，所述转动轴承背面设置有用于驱动其转动的第一电动转盘，所述第一电动转盘的活动面上设置有用于驱动保持环体伸出的第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的两端分别与第一电动转盘和保持环体固定连接，所述关节球体上设置有连杆，所述连杆上设置有直线轴承，所述第一电动转盘背面设置有第二电动转盘，所述第二电动转盘的活动面上设置有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆两端分别与直线轴承和第二电动转盘的活动面铰接连接。

作为优选，所述关节球体上设置有连接臂，所述连接臂和连杆呈左右对称分布，所述连接臂和连杆均与关节球体为一体式设置，所述关节球体的球面为抛光设置，所述关节球体与限位槽的槽壁之间设置有润滑脂层，所述连杆末端设置有避免直线轴承脱离的限位环，所述限位环与连杆固定连接，所述保持环体上设置有与连接臂相配对的锥形孔，所述锥形孔与限位槽相连通，通过设置有润滑脂层，能够有利于关节球体可以更好的活动，同时通过设置有锥形孔，能够提升连接臂的活动幅度。

作为优选，所述外环体上设置有保持架，所述外环体与保持架固定连接，所述第一电动转盘和第二电动转盘均与保持架固定连接，所述第一电动转盘背面与第二电动转盘背面紧贴，第一电动转盘和第二电动转盘连接稳定性好，同时与外环体连接，整个结构稳定性较好，整体性高。

作为优选，所述保持环体内设置有与第一电动伸缩杆相配对的第一定位槽，所述第一电动伸缩杆末端***第一定位槽内，所述第一电动伸缩杆首端与第一定位槽过盈配合，由于第一电动伸缩杆***第一定位槽内，能够有效的降低横向的体积，降低整个结构对空间需求。

作为优选，所述连接臂上设置有穿孔，所述连接臂背面设置有伺服减速电机，所述伺服减速电机与连接臂固定连接，所述伺服减速电机的输出轴穿过穿孔并设置有连接板，所述伺服减速电机的输出轴与连接板固定连接，所述连接板背面设置有转盘轴承，所述转盘轴承一面与连接板固定连接，所述转盘轴承另一面与连接臂固定连接，所述连接板通过转盘轴承与连接臂转动连接，通过在连接臂上设置有伺服减速电机，伺服减速电机能够驱动连接板转动，从而实现带动安装在连接板上的部件转动，能够有效的提升使用的灵活性。

作为优选，所述外环体上设置有避免转动轴承撞击到第一电动转盘的限位翻边，所述限位翻边位于第一电动转盘和转动轴承之间，所述限位翻边上设置有定位杆，所述转动轴承的外圈上设置有与定位杆相配对的第二定位槽，所述定位杆***第二定位槽内，所述定位杆与第二定位槽间隙配合，所述定位杆与限位翻边固定连接，通过设置有定位杆，能够有效的降低导向轮的负担，提升外环体与转动轴承的外圈之间的稳定性，避免转动轴承的外圈在外环体内发生转动的情况，能够提升工作时的稳定性。

作为优选，所述第二电动伸缩杆设置有两个，所述第二电动伸缩杆以连杆为中心呈对称分布，所述直线轴承上设置有第一铰接座，所述第二电动转盘上设置有连接座，所述连接座上设置有第二铰接座，所述第二电动伸缩杆通过第一铰接座与连杆铰接连接，所述第二电动伸缩杆通过第二铰接座和连接座与第二电动转盘铰接连接，所述连接座和第二电动转盘的活动面固定连接，通过配置有两个第二电动伸缩杆，能够保证具有足够的驱动力，提升关节球体活动的可靠性。

作为优选，所述限位槽内***有电磁铁环，所述电磁铁环与保持环体固定连接，所述电磁铁环的内环面呈弧形设置并与关节球体紧贴，通过配置有电磁铁环，连接臂活动到设定的位置后，可以启动电磁铁环吸附住关节球体，从而起到定位的作用，降低第二电动伸缩杆的负担。

作为优选，所述外环体与第一电动转盘之间设置有减震橡胶垫，所述减震橡胶垫与外环体粘合，通过配置有减震橡胶垫，能够起到减震的作用，减少因共振带来的负面效果。

本发明还提供一种机器人，包括上述的机器人的关节连接结构。

本发明的有益效果为：

通过驱动第一电动转盘就能实现关节球的转动，传动稳定性好，同时能够实现360°的转动；

转动轴承的外圈通过导向槽和导向轮与外环体滑动连接，转动轴承工作时由于导向轮的作用外圈不会发生转动，避免出现转向异常的情况，同时在第一电动转盘上设置有第一电动伸缩杆，转动轴承能够被第一电动伸缩杆推出到外环体内，能够提升整个结构后续搭配的设备的可活动空间；

而且通过配置有用于驱动关节球体的第二电动伸缩杆和第二电动转盘，使用者可以根据需求而控制第二电动伸缩杆和第二电动转盘工作，从而实现关节球体多个方向的转动，使得后续搭在的设备能够多角度的变换方向；

整个装置的可活动范围复刻了人体肩膀处的可活动方式，仿生度极高，灵活性极高，运用在肩部作为肩关节时能够实现提肩、坠肩、前后摆肩和肩膀斜向活动等的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种机器人的关节连接结构的剖面图。

图2为本发明一种机器人的关节连接结构的局部剖面图。

图3为本发明一种机器人的关节连接结构的局部剖面图。

图4为本发明一种机器人的关节连接结构的连接板的立体图。

图5为本发明一种机器人的关节连接结构的关节球体的立体图。

图中：

1、外环体；2、转动轴承；3、关节球体；4、导向轮；5、导向槽；6、保持环体；7、第一电动转盘；8、第一电动伸缩杆；9、连杆；10、直线轴承；11、第二电动转盘；12、第二电动伸缩杆；13、连接臂；14、限位环；15、锥形孔；16、保持架；17、第一定位槽；18、伺服减速电机；19、连接板；20、转盘轴承；21、限位翻边；22、定位杆；23、第一铰接座；24、连接座；25、第二铰接座；26、电磁铁环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、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发明，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发明的限制。

另外，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定，或钉销固定，或销轴连接，或粘合固定，或铆接固定等常规方式，因此，在实施例中不在详述。

实施例1

如图1-4所示，一种机器人的关节连接结构，包括外环体1、转动轴承2和关节球体3，所述外环体1内设置有导向轮4，所述导向轮4与外环体1转动连接，所述转动轴承2的外圈上设置有与导向轮4相配对的导向槽5，所述导向轮4***导向槽5内，所述转动轴承2的外圈通过导向槽5和导向轮4与外环体1滑动连接，所述转动轴承2的内圈上固定设置有保持环体6，所述保持环体6的内环面上开有与关节球体3相配对的限位槽（未图示），所述关节球体3安装于限位槽内，所述关节球体3通过限位槽与保持环体6活动连接并定位在保持环体6内，所述转动轴承2背面设置有用于驱动其转动的第一电动转盘7，所述第一电动转盘7的活动面上设置有用于驱动保持环体6伸出的第一电动伸缩杆8，所述第一电动伸缩杆8的两端分别与第一电动转盘7和保持环体6固定连接，所述关节球体3上设置有连杆9，所述连杆9上设置有直线轴承10，所述第一电动转盘7背面设置有第二电动转盘11，所述第二电动转盘11的活动面上设置有第二电动伸缩杆12，所述第二电动伸缩杆12两端分别与直线轴承10和第二电动转盘11的活动面铰接连接。

如图2所示，由于所述转动轴承2的外圈通过导向槽5和导向轮4与外环体1滑动连接，然而所述转动轴承2的内圈上固定设置有保持环体6，第一电动伸缩杆伸长时转动轴承及转动能够被其推出到外环体内，从而实现转动轴承的伸出状态。其中，由于转动轴承2的外圈通过导向槽5和导向轮4与外环体1滑动连接，受到导向槽5和导向轮4的作用，转动轴承2的外圈不能在外环体1内转动，仅仅能作横向的滑动；然而转动轴承的内圈及与内圈固定的保持环体6的则依然能够在外环体内实现转动。

转动轴承采用圆柱滚子轴承。

如图2所示，由于所述第一电动转盘7的活动面上设置有用于驱动保持环体6伸出外环体的第一电动伸缩杆8，所述第一电动伸缩杆8的两端分别与第一电动转盘7和保持环体6固定连接。然而保持环体6与转动轴承2的内圈固定；

一旦第一电动转盘7的活动面转动时，带动第一电动伸缩杆活动，而第一电动伸缩杆8又与保持环体6固定连接，从而实现了带动转动轴承的内圈转动，通过采用了第一电动伸缩杆8将第一电动转盘7和保持环体6以及与保持环体固定的转动轴承内圈形成连动的结构。

实施例2

如图1-5所示，一种机器人的关节连接结构，包括外环体1、转动轴承2和关节球体3，所述外环体1内设置有导向轮4，所述导向轮4与外环体1转动连接，所述转动轴承2的外圈上设置有与导向轮4相配对的导向槽5，所述导向轮4***导向槽5内，所述转动轴承2的外圈通过导向槽5和导向轮4与外环体1滑动连接，所述转动轴承2的内圈上固定设置有保持环体6，所述保持环体6的内环面上开有与关节球体3相配对的限位槽（未图示），所述关节球体3安装于限位槽内，所述关节球体3通过限位槽与保持环体6活动连接并定位在保持环体6内，所述转动轴承2背面设置有用于驱动其内圈转动的第一电动转盘7，所述第一电动转盘7的活动面上设置有用于驱动保持环体6伸出的第一电动伸缩杆8，所述第一电动伸缩杆8的两端分别与第一电动转盘7和保持环体6固定连接，所述关节球体3上设置有连杆9，所述连杆9上设置有直线轴承10，所述第一电动转盘7背面设置有第二电动转盘11，所述第二电动转盘11的活动面上设置有第二电动伸缩杆12，所述第二电动伸缩杆12两端分别与直线轴承10和第二电动转盘11的活动面铰接连接。

在本实施例中，所述关节球体3上设置有连接臂13，所述连接臂13和连杆9呈左右对称分布，所述连接臂13和连杆9均与关节球体3为一体式设置，所述关节球体3的球面为抛光设置，所述关节球体3与限位槽的槽壁之间设置有润滑脂层（未图示），所述连杆9末端设置有避免直线轴承10脱离的限位环14，所述限位环14与连杆9固定连接，所述保持环体6上设置有与连接臂13相配对的锥形孔15，所述锥形孔15与限位槽相连通，通过设置有润滑脂层，能够有利于关节球体3可以更好的活动，同时通过设置有锥形孔，能够提升连接臂的活动幅度。

在本实施例中，所述外环体1上设置有保持架16，所述外环体1与保持架16固定连接，所述第一电动转盘7和第二电动转盘11均与保持架16固定连接，所述第一电动转盘7背面与第二电动转盘11背面紧贴，第一电动转盘7和第二电动转盘11连接稳定性好，同时与外环体连接，整个结构稳定性较好，整体性高。

在本实施例中，所述保持环体6内设置有与第一电动伸缩杆8相配对的第一定位槽17，所述第一电动伸缩杆8末端***第一定位槽17内，所述第一电动伸缩杆8首端与第一定位槽17过盈配合，所述第一电动伸缩杆8的输出端与第一定位槽间隙配合，由于第一电动伸缩杆8***第一定位槽内，能够有效的降低横向的体积，降低整个结构对空间需求。

在本实施例中，所述连接臂13上设置有穿孔（未图示），所述连接臂13背面设置有伺服减速电机18，所述伺服减速电机18与连接臂13固定连接，所述伺服减速电机18的输出轴穿过穿孔并设置有连接板19，所述伺服减速电机18的输出轴与连接板19固定连接，所述连接板19背面设置有转盘轴承20，所述转盘轴承20一面与连接板19固定连接，所述转盘轴承20另一面与连接臂13固定连接，所述连接板19通过转盘轴承20与连接臂13转动连接，通过在连接臂13上设置有伺服减速电机18，伺服减速电机18能够驱动连接板19转动，从而实现带动安装在连接板19上的部件转动，能够有效的提升使用的灵活性。

在本实施例中，所述外环体1上设置有避免转动轴承撞击到第一电动转盘的限位翻边21，所述限位翻边21位于第一电动转盘7和转动轴承2之间，所述限位翻边21上设置有定位杆22，所述转动轴承的外圈上设置有与定位杆22相配对的第二定位槽（未图示），所述定位杆22***第二定位槽内，所述定位杆22与第二定位槽间隙配合，所述定位杆22与限位翻边21固定连接，通过设置有定位杆22，能够有效的降低导向轮的负担，提升外环体1与转动轴承2的外圈之间的稳定性，避免转动轴承2的外圈在外环体1内发生转动的情况，能够提升工作时的稳定性。

在本实施例中，所述第二电动伸缩杆12设置有两个，所述第二电动伸缩杆12以连杆9为中心呈对称分布，所述直线轴承10上设置有第一铰接座23，所述第二电动转盘11上设置有连接座24，所述连接座24上设置有第二铰接座25，所述第二电动伸缩杆12通过第一铰接座23与连杆9铰接连接，所述第二电动伸缩杆12通过第二铰接座25和连接座24与第二电动转盘11铰接连接，所述连接座24和第二电动转盘11的活动面固定连接，通过配置有两个第二电动伸缩杆12，能够保证具有足够的驱动力，提升关节球体活动的可靠性。

在本实施例中，所述限位槽内***有电磁铁环26，所述电磁铁环26与保持环体6固定连接，所述电磁铁环26的内环面呈弧形设置并与关节球体3紧贴，通过配置有电磁铁环26，连接臂活动到设定的位置后，可以启动电磁铁环26吸附住关节球体3，从而起到定位的作用，降低第二电动伸缩杆12的负担。

在本实施例中，所述外环体1与第一电动转盘7之间设置有减震橡胶垫（未图示），所述减震橡胶垫与外环体1粘合，通过配置有减震橡胶垫，能够起到减震的作用，减少因共振带来的负面效果。

本发明还提供一种机器人，包括上述的机器人的关节连接结构。

本发明的有益效果为：

通过驱动第一电动转盘就能实现关节球的转动，传动稳定性好，同时能够实现360°的转动；

转动轴承的外圈通过导向槽和导向轮与外环体滑动连接，转动轴承工作时由于导向轮的作用外圈不会发生转动，避免出现转向异常的情况，同时在第一电动转盘上设置有第一电动伸缩杆，转动轴承能够被第一电动伸缩杆推出到外环体内，能够提升整个结构后续搭配的设备的可活动空间；

而且通过配置有用于驱动关节球体的第二电动伸缩杆和第二电动转盘，使用者可以根据需求而控制第二电动伸缩杆和第二电动转盘工作，从而实现关节球体多个方向的转动，使得后续搭在的设备能够多角度的变换方向；

整个装置的可活动范围复刻了人体肩膀处的可活动方式，仿生度极高，灵活性极高，运用在肩部作为肩关节时能够实现提肩、坠肩、前后摆肩和肩膀斜向活动等的动作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人的关节连接结构，其特征在于：包括外环体、转动轴承和关节球体，所述外环体内设置有导向轮，所述导向轮与外环体转动连接，所述转动轴承的外圈上设置有与导向轮相配对的导向槽，所述导向轮***导向槽内，所述转动轴承的外圈通过导向槽和导向轮与外环体滑动连接，所述转动轴承的内圈上固定设置有保持环体，所述保持环体的内环面上开有与关节球体相配对的限位槽，所述关节球体安装于限位槽内，所述关节球体通过限位槽与保持环体活动连接并定位在保持环体内，所述转动轴承背面设置有用于驱动其转动的第一电动转盘，所述第一电动转盘的活动面上设置有用于驱动保持环体伸出的第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的两端分别与第一电动转盘和保持环体固定连接，所述关节球体上设置有连杆，所述连杆上设置有直线轴承，所述第一电动转盘背面设置有第二电动转盘，所述第二电动转盘的活动面上设置有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆两端分别与直线轴承和第二电动转盘的活动面铰接连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述关节球体上设置有连接臂，所述连接臂和连杆呈左右对称分布，所述连接臂和连杆均与关节球体为一体式设置，所述关节球体的球面为抛光设置，所述关节球体与限位槽的槽壁之间设置有润滑脂层，所述连杆末端设置有避免直线轴承脱离的限位环，所述限位环与连杆固定连接，所述保持环体上设置有与连接臂相配对的锥形孔，所述锥形孔与限位槽相连通。

3.根据权利要求2所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述外环体上设置有保持架，所述外环体与保持架固定连接，所述第一电动转盘和第二电动转盘均与保持架固定连接，所述第一电动转盘背面与第二电动转盘背面紧贴。

4.根据权利要求3所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述连接臂上设置有穿孔，所述连接臂背面设置有伺服减速电机，所述伺服减速电机与连接臂固定连接，所述伺服减速电机的输出轴穿过穿孔并设置有连接板，所述伺服减速电机的输出轴与连接板固定连接，所述连接板背面设置有转盘轴承，所述转盘轴承一面与连接板固定连接，所述转盘轴承另一面与连接臂固定连接，所述连接板通过转盘轴承与连接臂转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述外环体上设置有避免转动轴承撞击到第一电动转盘的限位翻边，所述限位翻边位于第一电动转盘和转动轴承之间，所述限位翻边上设置有定位杆，所述转动轴承的外圈上设置有与定位杆相配对的第二定位槽，所述定位杆***第二定位槽内，所述定位杆与第二定位槽间隙配合，所述定位杆与限位翻边固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述第二电动伸缩杆设置有两个，所述第二电动伸缩杆以连杆为中心呈对称分布，所述直线轴承上设置有第一铰接座，所述第二电动转盘上设置有连接座，所述连接座上设置有第二铰接座，所述第二电动伸缩杆通过第一铰接座与连杆铰接连接，所述第二电动伸缩杆通过第二铰接座和连接座与第二电动转盘铰接连接，所述连接座和第二电动转盘的活动面固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述限位槽内***有电磁铁环，所述电磁铁环与保持环体固定连接，所述电磁铁环的内环面呈弧形设置并与关节球体紧贴。

8.根据权利要求7所述的一种机器人的关节连接结构，其特征在于：所述外环体与第一电动转盘之间设置有减震橡胶垫，所述减震橡胶垫与外环体粘合。

9.一种机器人，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的机器人的关节连接结构。

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