本实用新型属于机器人技术领域，具体地来说，是一种仿生机器人手臂及其外壳。
背景技术：
作为高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，机器人能够自动执行各种操作，适应各种恶劣的工作环境，为释放人类工作负担、提高生产效率带来了很大的效益，因而被广泛应用于生产和生活的各个领域。
随着机器人技术的快速发展，人们对于机器人的功能要求一再增加，不再满足于传统的笨拙概念。为此，机器人的仿生性能逐渐变得重要，以高度模拟人类或动物的关节活动或表情动作。
目前，仿人机器人的手臂多采用一体式构造，仅具有单一的侧摆能力。相较于真实人类手臂的灵活性，这种机器人手臂动作僵硬，运动表现效果很差，无法实现较佳的仿生过程。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种仿生机器人手臂及其外壳，具有多自由度而可灵活运动，实现对人类手臂的高度仿真，具有显著的仿生特性。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
一种仿生机器人手臂外壳，设置于仿生机器人手臂的相邻关节之间，包括积木式依次连接的复数个壳体，其中至少两个所述壳体之间具有相对旋转，所述相对旋转以其所涉的壳体之间的连接线为轴。
作为上述技术方案的改进，所述壳体包括复数个壳件，所述壳件依次首尾连接而成所述壳体的环体结构。
作为上述技术方案的进一步改进，位于两端的壳体分别具有开口部，所述开口部用于套设于所述仿生机器人手臂的关节的一端之外部。
作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体的数量与所述仿生机器人手臂的关节的运动自由度相等。
作为上述技术方案的进一步改进，所述仿生机器人手臂的关节由多级运动机构组成，所述壳体一一对应地固设于所述运动机构上。
一种仿生机器人手臂，包括依次连接的肩关节、大臂、肘关节、小臂与腕关节，所述大臂与所述小臂中至少一者为以上任一项所述的仿生机器人手臂外壳。
作为上述技术方案的改进，所述肩关节、所述肘关节与所述腕关节中至少一者为积木式关节。
作为上述技术方案的进一步改进，所述积木式关节包括：
摆动机构，包括彼此铰接的驱动器与摆动件，所述驱动器用于驱动所述摆动件摆动；
回转机构，包括设置于所述摆动件上的输出端，所述输出端能够实现圆周运动，所述驱动器、所述摆动件与所述输出端呈积木式依次堆叠分布，所述输出端的轴向沿所述积木式依次堆叠分布的方向布置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体一一对应地分别设置于所述摆动件与所述输出端上而形成第一壳体与第二壳体。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一壳体远离所述第二壳体的一端设有第一开口部，所述第一开口部具有C型开口，所述摆动件嵌入于所述C型开口。
本实用新型的有益效果是：
采用积木式依次连接的复数个壳体组成，至少两个壳体之间具有相对旋转，使仿生机器人手臂外壳兼具绕自身的旋转与随机器人手臂的摆动，以双自由度实现高度的运动仿真，提供了一种仿真度高、仿生性好的仿生机器人手臂及其外壳。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本实用新型实施例1提供的仿生机器人手臂外壳的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的仿生机器人手臂的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的仿生机器人手臂的积木式关节的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的仿生机器人手臂去除外壳后的结构示意图。
主要元件符号说明：
100-积木式关节，110-摆动机构，111-驱动器，112-摆动件，120-回转机构，121-回转支架，122-回转驱动部，122a-输出端，1000-仿生机器人手臂，1100-仿生机器人手臂外壳，1110-壳体，1111-壳件，1120-第一壳体，1121-第一开口部，1130-第二壳体，1131-第二开口部，1200-肩关节，1210-肩摆动机构，1211-肩驱动器，1212-肩摆动件，1220-肩回转机构，1221-肩回转支架，1222-肩回转驱动部，1222a-肩输出端，1300-肘关节，1310-肘摆动机构，1311-肘驱动器，1312-肘摆动件，1320-肘回转机构，1321-肘回转支架，1322-肘回转驱动部，1322a-肘输出端，1400-腕关节，1500-连接杆件。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对仿生机器人手臂及其外壳进行更全面的描述。附图中给出了仿生机器人手臂及其外壳的优选实施例。但是，仿生机器人手臂及其外壳可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对仿生机器人手臂及其外壳的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在仿生机器人手臂及其外壳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，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1，本实施例公开一种仿生机器人手臂外壳1100，其设置于仿生机器人手臂1000的相邻关节之间，即如肩、肘、腕等关节之间，形成臂段结构。该仿生机器人手臂外壳1100的组件之间具有相对运动自由度，实现对人体手臂的高度仿真。以下对其主要构造进行具体介绍。
该仿生机器人手臂外壳1100包括积木式依次连接的复数个壳体1110，其中至少两个壳体1110之间具有相对旋转，相对旋转以其所涉的壳体1110之间的连接线为轴。示范性地，复数个壳体1110沿仿生机器人手臂1000的延伸方向积木式堆叠。示范性地，壳体1110之间的相对旋转的轴向与仿生机器人手臂1000的延伸方向一致，使壳体1110之间得以模仿人体手臂的自转运动。
其中，壳体1110的成型结构众多，如拼接结构、一体成型结构等类型。示范性地，壳体1110包括复数个壳件1111。壳件1111依次首尾连接而成壳体1110的环体结构，使壳体1110内部形成容纳空间。
示范性地，位于仿生机器人手臂外壳1100两端的壳体1110分别具有开口部(即如第一开口部与第二开口部)，开口部用于套设于仿生机器人手臂1000的关节的一端之外部。换言之，仿生机器人手臂1000的关节至少一端嵌入于开口部内，形成紧密连接结构。
优选地，壳体1110的数量不小于仿生机器人手臂1000的关节的运动自由度。示范性地，壳体1110的数量与仿生机器人手臂1000的关节的运动自由度相等。例如，仿生机器人手臂1000的关节具有摆动与自转自由度，则壳体1110的数量至少为两个，壳体1110之间具有相对旋转，从而与仿生机器人手臂1000的关节所具有的自转自由度相匹配。
优选地，仿生机器人手臂1000的关节由多级运动机构组成，壳体1110一一对应地固设于运动机构上。如前例所述，仿生机器人手臂1000的关节具有摆动与自转自由度，形成二级运动机构(即摆动部与自转部)，则壳体1110一一对应地设置于摆动部与自转部上，使仿生机器人手臂外壳1100可随关节运动而相应运动，形成多自由度的运动，具有极为逼真的仿真效果。示范性地，沿仿生机器人手臂1000的延伸方向，位于上游(即接近仿生机器人的肩部)的关节用于驱动仿生机器人手臂外壳1100运动。
实施例2
请结合参阅图1～2，在实施例1的基础上，本实施例公开一种仿生机器人手臂1000，包括依次连接的肩关节1200、大臂、肘关节1300、小臂与腕关节1400，大臂与小臂中至少一者为实施例1所介绍的仿生机器人手臂外壳1100。
请结合参阅图3～4，优选地，肩关节1200、肘关节1300与腕关节1400中至少一者为积木式关节。积木式关节包括摆动机构110与回转机构120，从而获得摆动与转动输出，实现两种运动的同步驱动。
摆动机构110用于实现积木式关节100的摆动输出，从而实现从动件(如手臂臂件)的摆动。其中，摆动机构110包括彼此铰接的驱动器111与摆动件112，驱动器111用于驱动摆动件112摆动，由摆动件112实现摆动输出。
回转机构120用于实现积木式关节100的回转输出，从而实现从动件(如手臂臂件)的自体转动。其中，回转机构120包括设置于摆动件112上的输出端122a，输出端122a能够实现圆周运动。
特别注意的是，驱动器111、摆动件112与输出端122a呈积木式依次堆叠分布。换言之，三者沿相同的堆叠方向，以积木方式依次堆叠式连接。例如，摆动件112的两端分别连接驱动器111与输出端122a。更具体而言，三者的堆叠方向与积木式关节100的传动方向一致。
在该结构下，三者之间呈线性分布，避免发生集中式堆叠，从而简化连接关系与运动配合，不会发生因多重堆叠引起的运动干涉与局部体积突变，使积木式关节100具有突出的运动灵活性，并具有平滑的外观而更好地实现仿生。
其中，输出端122a的轴向沿积木式依次堆叠分布的方向布置。换言之，输出端122a的轴向与积木式关节100的传动方向一致。在此，运动传递精确地输出，同时避免侧向偏移引起的偏摆力，保证传动效率与运动平稳度。
示范性地，仿生机器人手臂外壳1100的壳体1110一一对应地分别设置于摆动件112与输出端122a上而形成第一壳体1120与第二壳体1130。换言之，第一壳体1120设置于摆动件112上，第二壳体1130设置于输出端122a上。
进一步地，第一壳体1120远离第二壳体1130的一端设有第一开口部，第一开口部具有C型开口，摆动件112嵌入于C型开口。在该结构下，当仿生机器人手臂外壳1100随手臂摆动时，可避免与摆动件112之间发生运动干涉，保证良好的运动性能。
示范性地，肩关节1200、肘关节1300与腕关节1400之间可以分别设置连接杆件1500，进一步增强结构强度。其中，连接杆件1500两端分别连接前一关节的输出端122a与后一关节的驱动器111。相应地，仿生机器人手臂外壳1100对应设置于连接杆件1500的外部，并与连接杆件1500固定连接，形成对连接杆件1500的封闭保护。
实施例3
在实施例2的基础上，本实施例公开一种肩关节1200采用积木式关节100的结构的仿生机器人手臂1000。
请结合参阅图2～4，肩关节1200为积木式关节100，积木式关节100的驱动器111(即肩驱动器1211)、摆动件112(即肩摆动件1212)与输出端122a(即肩输出端1222a)沿大臂的延伸方向呈积木式依次堆叠分布，从而适应于肩部的关节连接要求。
其中，肩驱动器1211与肩摆动件1212组成肩摆动机构1210，对应于积木式关节100的摆动机构110；肩输出端1222a属于肩回转机构1220的一部分，对应于积木式关节100的回转机构120。在一个示范性的实施例中，肩回转机构1220亦应包括肩回转支架1221与肩回转驱动部1222，对应于积木式关节100的回转支架121与回转驱动部122。肩摆动机构1210与肩回转机构1220的其余具体实现结构详如实施例1所述，此处不再赘述。
其中，肩驱动器1211用于与机器人肩部固定连接，肩输出端1222a与大臂固定连接。补充说明，肩输出端1222a的轴向与大臂的延伸方向一致，从而使运动传递沿轴向实现，避免出现偏摆倾覆。应用时，通过肩驱动器1211的驱动，大臂可随肩摆动件1212一体摆动；通过肩回转驱动部1222的驱动，肩输出端1222a带动大臂旋转，实现大臂的转臂功能。
相应地，第一壳体1120固设于肩摆动件1212上，第二壳体1130固设于肩输出端1222a上。进一步地，肩摆动件1212一端嵌入于第一壳体1120的第一开口部1121内，肩输出端1222a嵌入于第二壳体1130内。
实施例4
在实施例2或3的基础上，本实施例公开一种肘关节1300采用积木式关节100的结构的仿生机器人手臂1000。
请结合参阅图2～4，肘关节1300为积木式关节100，积木式关节100的驱动器111(即肘驱动器1311)、摆动件112(即肘摆动件1312)与输出端122a(即肘输出端1322a)沿小臂的延伸方向呈积木式依次堆叠分布，从而适应于肘部的关节连接要求。
其中，肘驱动器1311与肘摆动件1312组成肘摆动机构1310，对应于积木式关节100的摆动机构110；肘输出端1322a属于肘回转机构1320的一部分，对应于积木式关节100的回转机构120。在一个示范性的实施例中，肘回转机构1320亦应包括肘回转支架1321与肘回转驱动部1322，对应于积木式关节100的回转支架121与回转驱动部122。肘摆动机构1310与肘回转机构1320的其余具体实现结构详如实施例1所述，此处不再赘述。
其中，肘驱动器1311用于与大臂固定连接，肘输出端1322a与小臂固定连接。补充说明，肘输出端1322a的轴向与小臂的延伸方向一致，从而使运动传递沿轴向实现，避免出现偏摆倾覆。
应用时，通过肘驱动器1311的驱动，小臂可随肘摆动件1312一体摆动；通过肘回转驱动部1322的驱动，肘输出端1322a带动大臂旋转，实现小臂的转臂功能。同时，肘驱动器1311随大臂一体运动，并与小臂的运动匹配，实现大臂与小臂的复合式运动。
相应地，第一壳体1120固设于肘摆动件1312上，第二壳体1130固设于肘输出端1322a上。进一步地，肘摆动件1312一端嵌入于第一壳体1120的第一开口部1121内，肘输出端1322a嵌入于第二壳体1130内。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。