机器人关节限位结构及机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人关节限位结构及机器人。

背景技术：

机器人是用于根据控制终端发送的控制指令执行相应动作的机器设备，机器人上设有用于搭建机器人的脚部、腿部和肘部等部位的关节结构。每一关节结构包括舵机和舵机配合的连接固定件，连接固定件可绕舵机转动。现有机器人关节结构中，连接固定件绕舵机转动在极限位置(即可转动的最大角度时)，连接固定件会与关节结构的外壳发生碰撞，影响外壳的美观，甚至破坏关节结构的外壳。

技术实现要素：

本发明提供一种机器人关节限位结构及机器人，以解决现有机器人关节限位结构中连接固定件与外壳发生碰撞所存在的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人关节限位结构，包括伺服舵机、舵机壳体、转动支架组件和限位组件；

所述伺服舵机上设有输出齿轮；

所述舵机壳体装配在所述伺服舵机上；

所述转动支架组件与伺服舵机及舵机壳体相连，用于在伺服舵机驱动下带动关节转动；

所述限位组件设置在所述舵机壳体与所述转动支架组件上，用于限制所述所述转动支架组件相对所述伺服舵机的可转动角度。

优选地，所述转动支架组件包括转动齿轮、第一支架、第二支架和连接固定件；所述转动齿轮容纳于所述第一支架上，且所述转动齿轮与所述输出齿轮啮合；所述第二支架通过所述连接固定件装配在所述第一支架上；所述限位组件设置在所述第二支架和所述舵机壳体上。

优选地，所述舵机壳体包括舵机前盖，所述舵机前盖装配在所述伺服舵机上与所述输出齿轮相对的一侧；所述限位组件包括设置在所述舵机前盖上的滑槽和设置在所述第二支架上的限位滑块，所述限位滑块与所述滑槽配合。

优选地，所述舵机前盖的下端缘设有装配孔位，所述装配孔位与所述第二支架相配合连接，且所述装配孔位上方内侧设有所述滑槽。

优选地，所述伺服舵机上设有固定卡槽；所述舵机前盖上设有与所述固定卡槽配合的固定插件，所述固定插件包括从所述舵机前盖的上端缘沿朝向所述固定卡槽方向延伸的插件连接部和从所述插件连接部一端向上延伸出的插件限位部。

优选地，所述第一支架包括第一本体部、从所述第一本体部的一端缘竖直延伸出的用于装配所述转动齿轮的齿轮装配部、从所述第一本体部的侧缘且朝远离所述齿轮装配部的一端延伸出的关节连接部、从所述第一本体部的两侧缘远离所述齿轮装配部的一端延伸出的沿所述转动齿轮轴向方向设置的第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱用于连接所述第二支架，所述第二连接柱用于连接所述连接固定件。

优选地，所述第二支架包括第二本体部、从所述第二本体部的一侧延伸出用于装配所述限位滑块的滑块装配部、从所述第二本体部的侧缘且朝靠近所述滑块装配部的一端延伸出的支架连接部，所述支架连接部用于连接所述第一支架和所述连接固定件，所述支架连接部上设有供所述第一连接柱插入的第一连接孔。

优选地，所述连接固定件包括固定本体和装配在所述固定本体上的固定螺丝，所述固定螺丝与所述第一连接孔配合，所述固定本体上设有供所述第二连接柱插入的第二连接孔。

优选地，所述舵机壳体还包括舵机后盖，所述舵机后盖装配在所述伺服舵机上设有所述输出齿轮的一侧；所述舵机前盖和所述舵机后盖配合形成空置所述伺服舵机的密闭空间。

本发明还提供一种机器人，包括所述机器人关节限位结构。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的机器人关节限位结构及机器人，通过限位组件的设置，使得转动支架组件相对于伺服舵机转动的转动时，限制其转动的角度，以避免转动支架组件与装配伺服舵机的舵机壳体发生碰撞，从而起到保护转动支架组件和舵机壳体的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中机器人关节限位结构的一立体图。

图2是本发明一实施例中机器人关节限位结构的另一立体图。

图3是本发明一实施例中机器人关节限位结构的主视图。

图4是本发明一实施例中机器人关节限位结构的结构分解图。

图中：10、伺服舵机；11、球形部；12、圆柱部；13、输出齿轮；14、固定卡槽；15、定位螺丝；20、舵机壳体；21、舵机前盖；211、固定插件；2111、插件连接部；2112、插件限位部；212、装配孔位；22、舵机后盖；221、齿轮孔；222、第二定位孔；223、柱状体；30、转动支架组件；31、转动齿轮；311、安装孔；312、连接螺丝；32、第一支架；321、第一本体部；322、齿轮装配部；3221、通孔；323、关节连接部；324、第一连接柱；325、第二连接柱；33、第二支架；331、第二本体部；332、滑块装配部；333、支架连接部；3331、第一连接孔；34、连接固定件；341、固定本体；342、固定螺丝；40、限位组件；41、滑槽；42、限位滑块；50、绕线组件；51、连接支架；52、绕线环。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1-图4示出本实施例中的机器人关节限位结构，该机器人关节限位结构应用在机器人上，可以是机器人的脚踝关节结构。如图1所示，该机器人关节限位结构包括伺服舵机10、舵机壳体20、转动支架组件30和限位组件40。伺服舵机10用于驱动机器人关节运动，具有体积小、重量轻、扭矩大和精度高的优点。在本实施例中，伺服舵机10位于机器人腿部膝盖上方的关节处。伺服舵机10上设有输出齿轮13。舵机壳体20装配在伺服舵机10上，对伺服舵机10起到保护作用。转动支架组件30与伺服舵机10及舵机壳体20相连，用于在伺服舵机10驱动下带动与伺服舵机10所在关节相邻的关节转动。限位组件40设置在舵机壳体20与转动支架组件30上，用于限制转动支架组件30相对伺服舵机10的可转动角度，以避免转动角度过大，导致舵机壳体20与转动支架组件30碰撞而造成损坏。

本实施例所提供的机器人关节限位结构，通过限位组件40的设置，使得转动支架组件30相对于伺服舵机10转动时，限制其转动到极限位置，以避免转动支架组件30与装配伺服舵机10的舵机壳体20发生碰撞，从而起到保护转动支架组件30和舵机壳体20的目的。

如图4所示，伺服舵机10包括球形部11、与球形部11相接的圆柱部12。球形部11上设有输出齿轮13，输出齿轮13与转动支架组件30上的转动齿轮31啮合。伺服舵机10上设有固定卡槽14，固定卡槽14位于圆柱部12靠近球形部11的端缘处。

如图1-图4所示，舵机壳体20包括相对设置在伺服舵机10两侧的舵机前盖21和舵机后盖22。其中，舵机后盖22装配在伺服舵机10上设有输出齿轮13的一侧，舵机前盖21装配在伺服舵机10上与输出齿轮13相对的一侧上。舵机前盖21和舵机后盖22配合形成空置伺服舵机10的密闭空间。其中，舵机前盖21与舵机后盖22边缘卡扣配合或以螺栓固定连接以形成用于放置伺服舵机10的空间，将伺服舵机10装配在该空间中，以达到保护伺服舵机10的目的。本实施例中，以机器人行走时前进方向为前方，后退方向为后。

如图4所示，舵机前盖21包括固定插件211和装配孔位212。其中，固定插件211与伺服舵机10的固定卡槽14配合，以将舵机前盖21装配在伺服舵机10上。具体地，舵机前盖21上设有与固定卡槽14配合的固定插件211，固定插件211插入固定卡槽14内。固定插件211包括从舵机前盖21的上端缘沿朝向固定卡槽14方向延伸的插件连接部2111和从插件连接部2111一端向上延伸出的插件限位部2112。装配时，将固定插件211插入固定卡槽14内，以实现舵机前盖21与伺服舵机10的固定连接。舵机前盖21的下端缘设有装配孔位212。舵机后盖22包括用于供输出齿轮13穿过的齿轮孔221、第二定位孔222和柱状体223。

本实施例中，伺服舵机10外壳上设有若干第一定位孔(图中未示出)，相应地，舵机后盖22上设有第一定位孔位置相对的第二定位孔222。装配时，伺服舵机10的输出齿轮13容纳于舵机后盖22上的齿轮孔221，定位螺丝15穿过第一定位孔和第二定位孔222并拧紧，同时，固定插件211插入固定卡槽14内，以将伺服舵机10装配在舵机前盖21和舵机后盖22之间。

如图4所示，舵机前盖21的下端缘设有装配孔位212，装配孔位212与第二支架33相配合连接，以将第二支架33装配在舵机前盖21上。本实施例中，限位组件40设置在舵机壳体20的舵机前盖21与第二支架33上，具体包括设置在舵机前盖21上的呈弧形的滑槽41和设置在第二支架33上的限位滑块42，限位滑块42与滑槽41配合。具体地，装配孔位212上方内侧设有用于与限位滑块42配合的弧形的滑槽41，第二支架33的限位滑块42可移动地容纳于滑槽41内，以使转动支架组件30通过限位滑块42在滑槽41内滑动，即滑槽41的弧度与转动支架组件30相对伺服舵机10的可转动角度相对应。

如图1-图4所示，转动支架组件30包括转动齿轮31、第一支架32、第二支架33和连接固定件34。本实施例中，限位组件40设置在舵机壳体20的舵机前盖21和第二支架33上。其中，转动齿轮31容纳于第一支架32上，且转动齿轮31与伺服舵机10的输出齿轮13啮合。连接固定件34用于第一支架32和第二支架33。第二支架33通过连接固定件34装配在第一支架32上，并与转动齿轮31平行相对设置，使得转动支架组件30可相对于装配有伺服舵机10的输出齿轮13转动。其中，转动支架组件30上设有与输出齿轮13啮合的转动齿轮31，通过转动齿轮31与伺服舵机10的啮合，以实现控制转动支架组件30相对于伺服舵机10转动，以完成关节的动作。本实施例中，转动齿轮31上设有安装孔311，安装孔311装配在舵机后盖22的柱状体223上，以实现转动支架组件30与舵机后盖22的装配。

如图4所示，第一支架32包括第一本体部321、从第一本体部321的一端缘竖直延伸出用于装配转动齿轮31的齿轮装配部322、从第一本体部321的侧缘且朝远离齿轮装配部322的一端延伸出的关节连接部323、从第一支架32的两侧缘远离齿轮装配部322的一端延伸出沿转动齿轮31轴向方向设置的第一连接柱324和第二连接柱325，其中，第一连接柱324用于连接第二支架33，第二连接柱325用于连接连接固定件34。本实施例中，转动齿轮31通过连接螺丝312固定在齿轮装配部322。第一本体部321与转动齿轮31部分相切。具体地，从第一本体部321的两相对的侧缘延伸出的两个相对设置的关节连接部323，关节连接部323用于连接机器人的与伺服舵机10所在关节相邻的关节(图中未示出)。

本实施例中，转动齿轮31通过连接螺丝312安装在齿轮装配部322上，连接螺丝312可设有三个。可以理解地，齿轮装配部322上设有与安装孔311相对应的通孔3221。装配时，采用连接螺丝312将转动齿轮31安装到齿轮装配部322上，使舵机后盖22的柱状体223穿过通孔3221和安装孔311，以将转动齿轮31和第一支架32装配在舵机后盖22上。

如图4所示，第二支架33包括第二本体部331、从第二本体部331延伸出的滑块装配部332和从第二本体部331延伸出的支架连接部333。具体地，从第二本体部331的一侧延伸出用于装配限位滑块42的的滑块装配部332。从第二本体部331的侧缘且朝靠近滑块装配部332的一端延伸出的支架连接部333。其中，滑块装配部332与装配孔位212相匹配，使得滑块装配部332可装配在舵机前盖21的装配孔位212内，以实现第二支架33与舵机前盖21的连接。本实施例中，舵机前盖21的装配孔位212上端缘设置有凹形的滑槽41，相应地，滑块装配部332上设有与滑槽41配合以实现限制转动角度的限位滑块42。支架连接部333用于连接第一支架32和连接固定件34，其中，支架连接部333上设有供第一连接柱324插入的第一连接孔3331，使得第二支架33的第一连接孔3331对准第一支架32的第一连接柱324插入，即可将第二支架33装配在第一支架32上。

如图4所示，连接固定件34包括固定本体341和装配在固定本体341上的固定螺丝342，其中，固定螺丝342与支架连接部333配合，固定本体341上设有供第二连接柱325插入的第二连接孔(图中未示出)。装配时，先将连接固定件34的第二连接孔对准设置在第一支架32的第二连接柱325并插入，再采用固定螺丝342穿过固定本体341并装配在第二支架33的第一连接孔3331上，与第一连接孔3331的内螺纹配合，以第二支架33和第一支架32。

本实施例中，伺服舵机10的球形部11上设有输出齿轮13。舵机壳体20和转动支架组件30装配在球形部11上，为与输出齿轮13配合，舵机壳体20的底面和转动支架组件30的底面均呈弧面设置。其中，转动支架组件30包括与输出齿轮13啮合的转动齿轮31和装配转动齿轮31的第一支架32，为了容纳和方便转动齿轮31相对于输出齿轮13转动，使得第一支架32底面呈弧面设置，即第一本体部321呈弧面设置。进一步地，舵机后盖22的柱状体223装配在第一支架32的通孔3221和转动齿轮31的安装孔311内，且第一支架32侧壁的外轮廓与舵机后盖22的下端缘的弧形相配合。

具体地，限位组件40设置在舵机壳体20的舵机前盖21与第二支架33上，第二支架33通过连接固定件34与第一支架32固定相连，且转动齿轮31容纳于第一支架32上，以通过转动齿轮31与输出齿轮13啮合来增大伺服舵机10的驱动力的同时，通过限位组件40与第一支架32、第二支架33及连接固定件34的配合来限制第一支架32相对于伺服舵机10的输出齿轮13转动的转动角度，避免连接第一支架32和连接固定件34与舵机前盖21发生碰撞，影响外观甚至破坏机器人关节限位结构的外壳。

本实施例中，限位组件40包括设置在舵机前盖21上的呈弧形的滑槽41和设置在第二支架33上的限位滑块42，限位滑块42装配在滑槽41内。在控制转动支架组件30的转动齿轮31相对于伺服舵机10的输出齿轮13转动时，限位滑块42在滑槽41内转动；当转动齿轮31带动转动支架组件30转动到将要与舵机壳体20碰撞的极限位置时，限位滑块42转动到滑槽41的一端，使得其不能沿运动方向继续转动，从而限制转动支架组件30的转动角度，起到限位保护作用，从而避免对机器人关节限位结构外壳的外观甚至结构造成破坏。

在机器人关节限位结构中，通过fpc线(图中未示出)电连接至少两个伺服舵机10，以实现至少两个转动自由度，在机器人关节限位结构运动过程中，容易发生fpc线拉扯、撕裂等现象，影响机器人关节限位结构的正常工作。因此，该机器人关节限位结构还包括设置在伺服舵机10上并装配在舵机壳体20内的绕线组件50，绕线组件50设置在与输出齿轮13相对的一侧，该绕线组件50用于将机器人关节处的fpc线缠绕固定，避免fpc线在机器人关节限位结构转动过程中发生的fpc线拉扯、撕裂等现象。

具体地，绕线组件50包括设置在伺服舵机10上的连接支架51、装配在连接支架51上的绕线环52、与连接支架51相连的连接块(图中未示出)、用于将连接块固定在伺服舵机10上的固定架(图中未示出)。本实施例中，第一支架32通过柱状体223装配在舵机后盖22上，而舵机后盖22通过第二定位孔222、第一定位孔和定位螺丝15装配在伺服舵机10上；第一支架32上呈弧面设置的第一本体部321与伺服舵机10之间形成容置空间，以容纳绕线组件50。装配时，将连接支架51装配在伺服舵机10上，将绕线环52固定在连接支架51上，将fpc线的一端与伺服舵机10的电路板连接，采用连接块压紧与伺服舵机10相连的fpc线的一端，再采用固定架将连接块固定在伺服舵机10上。优选的，fpc线缠绕在绕线环52上，且fpc线伸出绕线环52与其他伺服舵机10相连。该绕线组件50的设置，使得电连接两个伺服舵机10的fpc线两端固定，且fpc线缠绕在绕线环52内，使得fpc线在一定角度内可张弛有度，改变其受力方向，从而大大提高fpc线的使用寿命。

该机器人关节限位结构装配时，将伺服舵机10设有输出齿轮13的一侧装配在舵机后盖22上，伺服舵机10的另一侧装配好连接支架51。将fpc线缠绕在绕线环52上，同时fpc线的一端与伺服舵机10相连，并通过连接块和固定架将fpc线一端固定在伺服舵机10上，并将fpc线的另一端固定在与伺服舵机10电连接的相邻伺服舵机(图中未示出)上。将舵机前盖21装配在伺服舵机10和舵机后盖22上，以实现舵机壳体20与伺服舵机10的装配。将第一支架32装配在舵机壳体20上，使得第一支架32上的转动齿轮31与伺服舵机10的输出齿轮13啮合，将第二支架33装配在舵机前盖21上，使得限位滑块42设置在滑槽41内。采用连接固定件34实现第一支架32与第二支架33的固定连接，该机器人关节限位结构装配过程简单，易于操作。

本发明是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。