CN223700877U - 一种机器人的关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于机器人技术领域，涉及一种机器人的关节及机器人，其中，包括：关节本体、输入连接件、输出连接件和滚动件；输入第二端和输出第二端中的之一与关节本体的相对端的外周缘之间形成沟槽；滚动件与沟槽间隙配合，可相对运动地设置于沟槽；输入第二端和输出第二端中的另一与滚动件固定连接，以通过滚动件对输入第二端或输出第二端进行支撑，通过动子带动输出连接件运动，进而带动滚动件沿所述沟槽相对运动。本申请提供的技术方案能够通过简单结构提高关节稳定性。

Description

一种机器人的关节及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种机器人的关节及机器人。

背景技术

随着科技的发展，人形机器人逐渐在各行各业普及使用，因此对机器人身体运动的灵活性有了更高的要求。

由于目前关节本体的内部设计原因，绝大部分关节本体的静止部分与驱动部分的安装螺丝孔都朝向同一侧。人形机器人大部分采用单侧安装的方式，如肩膀与肘关节位置，这种安装方式只有一侧固定，比较容易变形，导致末端的定位精度降低。

另一种方式，在关节本体上定制加入相关轴承固定位置，实现双侧支撑的效果。这种设计使手臂结构刚度更高，更稳固，变形也小。但是结构比较复杂，而且体积比较大，且定制成本也比较高，不利于开发。

发明内容

基于此，本申请实施例提供一种机器人的关节及机器人，以通过简单结构提高关节稳定性。

第一方面，本申请实施例提供一种机器人关节，采用了如下所述的技术方案：

一种机器人的关节，包括：关节本体、输入连接件、输出连接件和滚动件；其中，所述关节本体包括定子和动子；所述关节本体包括第一输出端和与所述第一输出端相对的相对端；所述输入连接件对应所述关节本体的第一侧包括输入第一端和输入第二端；所述输出连接件对应所述关节本体的第一侧包括输出第一端和输出第二端；

所述输出连接件与所述动子的所述第一输出端固定连接；所述输入连接件与所述定子固定连接；其中，所述输入第一端和所述输出第一端位于所述关节本体的所述第一输出端；所述输入第二端和所述输出第二端位于所述关节本体的所述相对端；

所述输入第二端和所述输出第二端中的之一与所述关节本体的所述相对端的外周缘之间形成沟槽；所述滚动件与所述沟槽间隙配合，可相对运动地设置于所述沟槽；

所述输入第二端和所述输出第二端中的另一与所述滚动件固定连接，以通过所述滚动件对所述输入第二端或所述输出第二端进行支撑，通过所述动子带动所述输出连接件运动，进而带动所述滚动件沿所述沟槽相对运动。

进一步的，所述滚动件可相对运动地设置于所述沟槽通过如下结构实现：

所述滚动件的外圈沿轴向设置于所述沟槽，且所述滚动件的外圈与所述沟槽的内表面之间实现所述间隙配合；和/或，

所述输入第二端和所述输出第二端中的另一与所述滚动件固定连接通过如下结构实现：

所述输入第二端或所述输出第二端向所述滚动件的轴向方向延伸形成与所述滚动件的内圈配合的连接部；所述滚动件的内圈与所述连接部固定连接。

进一步的，所述输出连接件通过所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端固定连接；和/或，所述输入连接件通过所述输入第一端与所述定子固定连接。

进一步的，所述关节还包括线束保护盖；所述线束保护盖设置至少一个通孔，以供线束穿越；

所述线束保护盖固定于所述输入连接件的所述输入第二端。

进一步的，当所述定子位于所述动子外侧，所述线束保护盖固定于所述输入连接件的所述输入第二端通过如下结构实现：

所述线束保护盖的径向对应所述关节本体的非运动区向所述输入第二端延伸形成延伸部，所述延伸部与所述输入第二端固定连接；所述关节本体的非运动区为所述关节本体的所述动子运动范围外的区域。

进一步的，所述线束保护盖的外缘位于所述关节本体的所述相对端的所述外缘内。

进一步的，所述输出连接件和/或所述输入连接件沿关节本体的径向方向包括第一部分和第二部分；所述第一部分包括所述第一端；所述第二部分包括所述第二端；

所述第一部分和所述第二部分可拆卸地固定连接。

进一步的，所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端固定连接通过如下结构实现：

所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端通过第一居中件可拆卸地固定连接；和/或，

所述输入第一端与所述定子固定连接通过如下结构实现：

所述输入第一端与所述定子的对应端通过第二居中件可拆卸地固定连接。

进一步的，所述滚动件为轴承、轴套、金属套或钢珠。

第二方面，本申请实施例提供一种机器人，所述机器人包括上面任一项所述的机器人的关节。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请实施例通过将输入连接件的输入第二端和输出连接件的输出第二端中的之一与关节本体的相对端的外周缘之间形成沟槽；滚动件与沟槽间隙配合，可相对运动地设置于沟槽；输入第二端和输出第二端中的另一与滚动件固定连接，以通过滚动件对输入第二端或输出第二端进行支撑，通过动子带动所述输出连接件运动，进而带动所述滚动件沿沟槽相对运动，可以在原本关节本体与各连接件单侧连接的基础上，在关节运动时，该滚动件在关节本体的另一侧可以抵抗关节的变形趋势，通过简单的结构可以提高机器人的关节的刚度和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本申请提供的机器人关节的一个实施例的整体结构示意图；

图2为图1提供的机器人关节的局部爆炸结构示意图；

图3为图1提供的机器人关节的局部剖面结构示意图；

图4为图1提供的机器人的输出连接件的旋转角度的示意图。

附图标记：10关节、11关节本体、12输入连接件、13输出连接件、14滚动件、15沟槽、16线束保护盖、17第二关节本体、111相对端、121输入第一端、122输入第二端、131输出第一端、132输出第二端、133第一部分、134第二部分、161延伸部。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

除非另有定义，本文中提及某一个结构件“固定于”、“固定连接”另一个结构件等类似描述，包括两个结构件之间预制成一体或者通过居中件固定连接等的固定方式。

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

如图1至图3所示，图1为本申请提供的机器人关节的一个实施例的整体结构示意图；图2为图1提供的机器人关节的局部爆炸结构示意图；图3为图1提供的机器人关节的局部剖面结构示意图。

本申请实施例提供一种机器人的关节10，该关节10包括：关节本体11、输入连接件12、输出连接件13和滚动件14；其中，关节本体11包括定子和动子；关节本体11包括第一输出端(因遮挡未示意出)和与第一输出端相对的相对端111；输入连接件12对应关节本体11的第一侧包括输入第一端121和输入第二端122；输出连接件13对应关节本体11的第一侧包括输出第一端131和输出第二端132。

输出连接件13与动子的第一输出端固定连接；输入连接件12与定子固定连接；其中，输入第一端121和输出第一端131位于关节本体的第一输出端；输入第二端122和输出第二端132位于关节本体的相对端。

输入第二端122和输出第二端132中的之一与关节本体的相对端的外周缘之间形成沟槽15；滚动件14与沟槽15间隙配合，可相对运动地设置于沟槽15。

输入第二端122和输出第二端132中的另一与滚动件14固定连接，以通过滚动件14对输入第二端122或输出第二端132进行支撑，通过动子带动输出连接件13运动，进而带动滚动件14沿沟槽相对运动。

其中，关节本体除包括上述定子和动子外，在一些实施例中，还可以包括电机控制电路和/或减速器等。关节本体即可以是包括上述各结构的独立的模组，也可以由多个不同的部分拼接或者多个独立部分组成，都属于本申请保护的范围。

具体地，定子可以位于动子的外侧，也可以位于动子的内侧。为方便理解，本申请实施例以定子位于动子的外侧，输出连接件13的输出第二端132与关节本体的相对端的外周缘之间形成沟槽15，而输入连接件12的输入第二端122与滚动件14固定连接为例进行详细说明。

需要说明的是，本申请实施例所述的关节本体可以为进行旋转驱动运动的关节本体(则关节本体的形状可以为圆柱体)或进行线性驱动运动的关节本体(则关节本体的形状可以为圆柱体或立方体)。为方便理解，本申请实施例以关节本体为旋转驱动运动的关节本体为例进行详细说明。

具体地，上述滚动件可以根据需要采用各种现在已有或将来开发的有助于输出连接件的第二端沿沟槽进行运动的结构件，比如：轴承、金属套或轴套；或者钢珠。为方便理解，本申请实施例以滚动件为轴承为例进行详细说明。

如图3所示，在一个可选的实施例中，以轴承为例，则上述“滚动件与沟槽间隙配合，可相对运动地设置于沟槽”可以通过如下结构实现：

滚动件14的外圈沿轴向设置于沟槽15，且滚动件14的外圈与沟槽15的内表面之间实现上述间隙配合，以可相对运动地设置于沟槽。

本申请实施例通过将滚动件与沟槽间隙配合，可相对运动地设置于沟槽，可以通过简单的结构即确保滚动件可以跟随运动运动，又可以在运动过程中通过滚动件对该侧的关节本体和对应的输入连接件或输入连接件之间构成支撑，从而提高关节整体的稳定性。

在一个可选的实施例中，继续以轴承为例，则上述“输入第二端和输出第二端中的另一与滚动件固定连接”可以通过如下结构实现：

输入第二端122或输出第二端132向滚动件14的轴向方向延伸形成与滚动件的内圈配合的连接部；滚动件的内圈与连接部固定连接。

继续如图3所示，示例性的，在关节本体11的相对端111，输入连接件12的内侧壁与关节本体11的外周缘之间形成沟槽15，将轴承14的外圈沿轴向嵌入该沟槽15内，内圈与输出连接件13的输出第二端132固定连接，这样当输出连接件13随电机的动子转动，输出连接件13的输出第二端132带动轴承14沿沟槽15运动，以提高运动的稳定性。

本申请实施例通过将滚动件嵌入沟槽，且滚动件的外圈与沟槽的内表面之间实现上述间隙配合，以可相对运动地设置于沟槽，滚动件的内圈与位于关节本体外侧壁的输出连接件的输出第二端或输入连接件的输入第二端固定连接，通过简单的结构和装配方式，实现了对关节的支撑，提高关节的稳定性。

本申请实施例通过将输入连接件的输入第二端和输出连接件的输出第二端中的之一与关节本体的相对端的外周缘之间形成沟槽；滚动件与沟槽间隙配合，可相对运动地设置于沟槽；输入第二端和输出第二端中的另一与滚动件固定连接，以通过滚动件对输入第二端或输出第二端进行支撑，通过动子带动所述输出连接件运动，进而带动所述滚动件沿沟槽相对运动，可以在原本关节本体与各连接件单侧连接的基础上，在关节运动时，该滚动件在关节本体的另一侧可以抵抗关节的变形趋势，通过简单的结构可以提高机器人的关节的刚度和稳定性。

在一个可选的实施例中，输入连接件12通过输入第一端121与定子固定连接。

具体地，上述“输入连接件12的输入第一端121与定子固定连接”可以根据需要采用各种现在已有或将来开发的结构实现固定连接。比如：如图1所示，输入连接件12的第一侧呈与关节本体11适配的筒状结构，将该筒状结构沿轴向套设在关节本体11的外侧，再将输入连接件12的输入第一端121通过螺丝锁付等方式固定于对应的定子一端的外周一圈。

输出连接件13的输出第一端131与动子的输出端固定连接；输出连接件13的输出第二端132与滚动件14固定连接。

具体地，上述“输出连接件13的输出第一端131与动子的输出端固定连接”可以根据需要采用各种现在已有或将来开发的结构实现固定连接。比如：将输出连接件13的输出第一端131与对应的关节本体的输出端的外周一圈通过螺丝锁付等结构固定连接，这样可以通过简单的结构完成输出连接件13的输出第一端131与关节本体的输出端固定连接。

在一个可选的实施例中，上述“输出连接件的输出第一端与动子的输出端固定连接”可以通过如下结构实现：

将输出连接件13的输出第一端131在动子的输出端的外周一圈通过第一居中件可拆卸地(比如：通过螺丝锁付等)固定连接。

本申请实施例通过在动子的输出端或者在关节本体的输出端的外周一圈通过第一居中件可拆卸地固定连接，可以通过简单的结构实现输出连接件的第一端与动子的输出端固定连接。

需要说明的是，输出连接件的第一端与动子的输出端固定连接除了可以通过本申请实施例所列举的方式固定连接，还可以根据需要采用各种现在已有由将来开发的连接结构实现固定连接，比如：通过法兰与动子的输出端固定连接，都属于本申请保护的范围。

继续如图2所示，在一个可选的实施例中，关节10还包括线束保护盖16；线束保护盖16沿设置至少一个通孔，以供线束(图中省略)穿越。

线束保护盖16通过延伸部161固定于输入连接件12的输入第二端122。

具体地，线束保护盖16可以根据需要设计成任意形状。示例性的，以圆柱体关节本体为例，则该线束保护盖也可以设置成圆形。

在一个可选的实施例中，线束保护盖16的外缘位于关节本体11的相对端111的外缘内，以保证线束保护盖可以整体容置在输入连接件内，但又不会对输入连接件的输入第二端的运动造成干扰。继续以圆形线束保护盖为例，则线束保护盖的直径小于等于关节本体11的相对端111的直径，以实现上述线束保护盖的外缘位于关节本体的相对端的外缘内。

本申请实施例通过设置线束保护盖，在线束保护盖的作用下，线束能保持在固定位置通过，使得在关节的运动过程中，减少线束之间摩擦或者挤压情况的发生。

如图4所示，如图4所示，图4为图2提供的机器人的输出连接件旋转角度的示意图。

在一个可选的实施例中，当定子位于动子外侧，上述“线束保护盖固定于输入连接件的输入第二端”可以通过如下结构实现：

线束保护盖16的径向对应关节本体11的非运动区向输入第二端延伸形成延伸部161，延伸部161与输入连接件12的输入第二端122固定连接，通过延伸部161引导延伸到相邻关节的线束(因遮挡未示意出)。

其中，关节本体的非运动区为所述关节本体的动子运动范围外的区域。需要说明的是，延伸部可以根据需要由线束保护盖的径向外周的任意位置延伸，由于延伸部与输入第二端固定连接，因此该延伸部会对与输入第二端连接的滚动件的运动构成阻碍，但由于每个关节往往并不需要360度旋转运动，因此可以根据关节本身旋转范围需要，将延伸部设置在关节非旋转空间范围内。

具体地，输出连接件随动子旋转，旋转的最大角度为360-A度。

其中，A为延伸部161沿关节本体圆周方向的两端与关节本体11的轴向中心的连线所组成夹角的角度。

示例性的，如图4所示，基于延伸部，输出连接件可以跟随动子在顺时针最大97度范围，逆时针最大205度范围内旋转。

本申请实施例通过将线束保护盖的径向对应关节本体的非运动区延伸形成延伸部，通过延伸部与输入连接件的输入第二端固定连接，线束保护盖即保证了线束保护盖的有效安装，又防止对关节本身运动构成阻碍。

继续如图2所示，在一个可选的实施例中，输出连接件13和/或输入连接件12沿关节本体的径向方向包括第一部分133和第二部分134；第一部分133包括上述输出第一端131；第二部分134包括上述输出第二端132。

第一部分133与第二部分134固定连接。

如图2所示，为方便理解，本申请实施例主要以输出连接件13沿关节本体的径向方向包括第一部分133和第二部分134为例进行详细说明。

本申请实施例通过将输出连接件和/或输入连接件沿关节本体的径向方向包括第一部分和第二部分，方便分别先将第一部分与关节本体的输出端连接，第二部分与关节本体的相对端固定连接，后续将第一部分和第二部分通过螺钉、卡槽等结构固定连接，可以方便输出连接件整体与关节本体的安装。

基于上面实施例所述的机器人的关节，本申请实施例提供一种机器人(省略附图)。

该机器人包括上面实施例所述的机器人的关节。

需要说明的是，上述机器人可以为现在已有或将来开发的任何机器人，比如：人形机器人或者工业机械手，本申请不做限定。

有关机器人手的相关描述参见上面的实施例，在此不再重复赘述。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人的关节，其特征在于，包括：关节本体、输入连接件、输出连接件和滚动件；其中，所述关节本体包括定子和动子；所述关节本体包括第一输出端和与所述第一输出端相对的相对端；所述输入连接件对应所述关节本体的第一侧包括输入第一端和输入第二端；所述输出连接件对应所述关节本体的第一侧包括输出第一端和输出第二端；

所述输出连接件与所述动子的所述第一输出端固定连接；所述输入连接件与所述定子固定连接；其中，所述输入第一端和所述输出第一端位于所述关节本体的所述第一输出端；所述输入第二端和所述输出第二端位于所述关节本体的所述相对端；

所述输入第二端和所述输出第二端中的之一与所述关节本体的所述相对端的外周缘之间形成沟槽；所述滚动件与所述沟槽间隙配合，可相对运动地设置于所述沟槽；

所述输入第二端和所述输出第二端中的另一与所述滚动件固定连接，以通过所述滚动件对所述输入第二端或所述输出第二端进行支撑，通过所述动子带动所述输出连接件运动，进而带动所述滚动件沿所述沟槽相对运动。

2.根据权利要求1所述的机器人的关节，其特征在于，所述滚动件可相对运动地设置于所述沟槽通过如下结构实现：

所述滚动件的外圈沿轴向设置于所述沟槽，且所述滚动件的外圈与所述沟槽的内表面之间实现所述间隙配合；和/或，

所述输入第二端和所述输出第二端中的另一与所述滚动件固定连接通过如下结构实现：

所述输入第二端或所述输出第二端向所述滚动件的轴向方向延伸形成与所述滚动件的内圈配合的连接部；所述滚动件的内圈与所述连接部固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的机器人的关节，其特征在于，所述输出连接件通过所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端固定连接；和/或，所述输入连接件通过所述输入第一端与所述定子固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的机器人的关节，其特征在于，所述关节还包括线束保护盖；所述线束保护盖设置至少一个通孔，以供线束穿越；

所述线束保护盖固定于所述输入连接件的所述输入第二端。

5.根据权利要求4所述的机器人的关节，其特征在于，当所述定子位于所述动子外侧，所述线束保护盖固定于所述输入连接件的所述输入第二端通过如下结构实现：

所述线束保护盖的径向对应所述关节本体的非运动区向所述输入第二端延伸形成延伸部，所述延伸部与所述输入第二端固定连接；所述关节本体的非运动区为所述关节本体的所述动子运动范围外的区域。

6.根据权利要求4所述的机器人的关节，其特征在于，所述线束保护盖的外缘位于所述关节本体的所述相对端的外缘内，以保证线束保护盖可以整体容置在输入连接件内。

7.根据权利要求1或2所述的机器人的关节，其特征在于，所述输出连接件和/或所述输入连接件沿关节本体的径向方向包括第一部分和第二部分；所述第一部分包括所述第一端；所述第二部分包括所述第二端；

所述第一部分和所述第二部分可拆卸地固定连接。

8.根据权利要求3所述的机器人的关节，其特征在于，所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端固定连接通过如下结构实现：

所述输出第一端与所述动子的所述第一输出端通过第一居中件可拆卸地固定连接；和/或，

所述输入第一端与所述定子固定连接通过如下结构实现：

所述输入第一端与所述定子的对应端通过第二居中件可拆卸地固定连接。

9.根据权利要求1或2所述的机器人的关节，其特征在于，所述滚动件为轴承、轴套、金属套或钢珠。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1至9中任一项所述的机器人的关节。