一种关节结构及具有该关节结构的机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种关节结构及具有该关节结构的机器人。


背景技术：

2.机器人的腿部结构设计时，为了能够进行进行更大范围的运动，并提高运动效率，机器人的小腿部分相对大腿部分进行转动时需要较大的角位移，目前，一般会在大腿或小腿的外壳上设置内凹的避让枢转空间，或是在外壳上设置缺口，以避免二者发生干涉；但设计避让空间或缺口时容易降低该区域结构强度，影响使用寿命；且即便做出避让空间或缺口，机器人的动作操作范围依旧受到外壳之间的转动约束，局限性较大。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中机器人的小腿相对大腿部分转动时局限性较大的缺陷，从而提供一种关节结构及具有该关节结构的机器人。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种关节结构，包括：
5.通过传动轴转动连接的第一连接体和第二连接体，所述第二连接体内具有用于驱动所述传动轴转动的连杆结构，所述第一连接体通过所述传动轴的驱动进行转动；
6.所述第一连接体与所述第二连接体平行且不共面的连接，以使所述第二连接体不干涉所述第一连接体的转动。
7.进一步地，所述第二连接体包括用于容纳并封闭所述连杆结构的壳体。
8.进一步地，所述连杆结构包括传动杆，所述传动杆的一端与驱动机构连接，所述驱动机构能够驱使述传动杆进行往复平移动作；所述传动杆的另一端与曲轴结构连接，通过所述曲轴结构驱动所述第一传动轴进行转动。
9.进一步地，所述曲轴结构包括：曲柄，所述曲柄上连接有第一传动轴，所述第一传动轴的自由端用于与所述第一连接体固定连接；
10.所述曲柄上连接有第二传动轴，所述第二传动轴的自由端用于与所述第二连接体转动连接，所述第一传动轴和第二传动轴位于同轴；
11.所述曲柄上连接有第三传动轴，所述第三传动轴用于与所述传动杆连接，所述第三传动轴与所述第一传动轴和所述第二传动轴的轴线平行且不同轴设置。
12.进一步地，所述曲柄包括：平行间隔设置的第一曲柄和第二曲柄，所述第一曲柄和所述第二曲柄之间通过第三传动轴连接，并使所述第一曲柄和所述第二曲柄之间的间隔能够避让所述传动杆的运动。
13.进一步地，所述第三传动轴的两端分别与所述第一曲柄和所述第二曲柄固定连接，所述传动杆的端部可拆的连接有安装块，所述传动杆与所述安装块之间形成适于容纳所述第三传动轴的通孔。
14.进一步地，所述第三传动轴与所述第一曲柄、所述第二曲柄或所述传动杆中任一
一体成型。
15.进一步地，所述第三传动轴与所述传动杆一体成型，所述第三传动轴的两端分别伸出以用于连接所述第一曲柄和所述第二曲柄。
16.进一步地，所述第三传动轴与所述第一曲柄、所述第二曲柄和所述传动杆之间的连接均为可拆的连接。
17.此外，本实用新型还提供了一种机器人，包括如上任一项所述的关节结构。
18.本实用新型技术方案，具有如下优点：
19.1.本实用新型提供的关节结构，第一连接体与第二连接体平行且不共面的连接，第二连接体不干涉第一连接体的转动，从而在驱动第一连接体绕传动轴转动时能够获得更大的转动角度，有效提升了第一连接体的转动灵活度。
20.2.本实用新型提供的关节结构，第二连接体包括用于容纳并封闭连杆结构的壳体，有利于避免环境中的异物进入传动结构，从而避免磨损传动结构影响使用寿命，此外，封闭式的涉及有可防止传动结构意外夹伤无关人员，提升人机之间交互的友好性。
21.3.本实用新型提供的关节结构，设置的第一传动轴和第二传动轴能够进一步提升第一连接体和第二连接体之间的连接稳定性，设置曲轴结构中第一曲柄和第二曲柄之间具有间隔，该间隔可以用于让位避开传动杆的运动路径，有利于扩大第一传动轴的旋转角位移。
22.4.本实用新型提供的机器人，由于采用了如上任一项所述的关节结构，因此具有关节机构所有的优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
24.图1为本实用新型的实施例中关节结构的立体图；
25.图2为图1的内部结构示意图；
26.图3为本实用新型的实施例中曲轴结构的结构示意图；
27.图4为本实用新型的实施例中曲轴结构与传动杆的装配示意图；
28.图5为本实用新型的实施例中曲轴结构与传动杆的另一实施方式的装配示意图；
29.图6为本实用新型的实施例中曲轴结构与传动杆的另一实施方式的装配示意图。
30.附图标记说明：
31.1、第一连接体；2、第二连接体；3、第一传动轴；4、第二传动轴；5、第三传动轴；6、传动杆；7、驱动机构；8、第一曲柄；9、第二曲柄；10、安装块；11、螺纹紧固钉；12、壳体主体；13、输入杆；14、轴用挡圈。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本
领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种关节结构，如图1所示，该关节结构包括通过第一传动轴3转动连接的第一连接体1和第二连接体2，第二连接体2内具有用于驱动第一传动轴3转动的连杆结构，第一连接体1通过第一传动轴3的驱动进行转动，第一连接体1连接在第二连接体2的侧面，以使第二连接体2不干涉第一连接体1的转动，经上述设置，能够在驱动第一连接体1绕第一传动轴3转动时能够获得更大的转动角度，有效提升了第一连接体1的转动灵活度。
38.在此，本实施例中所述的第一连接体1为机器人的小腿部分，第二连接体2为与小腿部分枢转连接的大腿部分，通过第一传动轴3带动小腿部分进行往复摆动，从而实现机器人的前进、后退等动作。作为一种可替换的实施方式，该关节结构也可以是机器人的大臂和小臂之间的关节结构。
39.如图2所示，本实施例中的第二连接体2包括用于容纳并封闭连杆结构的壳体，具体的，该壳体包括用于容纳连杆结构的壳体主体12，以及扣合罩设壳体12主体的盖体，将连杆结构容纳至封闭的腔体内部，能够避免外界异物进入连杆结构而发生磨损，从而有利于延长关节结构的工作寿命。
40.另外，本实施例中的连杆结构包括传动杆6，传动杆6的一端与驱动机构7连接，以被驱动机构7驱动沿轴向进行移动；传动杆6的另一端通过曲轴结构与传动轴连接，以使传动轴受传动杆6驱动进行转动。
41.具体的结构如图2所示，本实施例中的驱动机构7为伺服电机，伺服电机的输出轴与位于壳体12主体内的输入杆13一端固定连接，输入杆13的另一端与传动杆6铰接连接，在伺服电机的驱动带动下，传动杆6能够沿其轴向进行移动。作为一种可替换的实施方式，伺服电机也可以采用直线驱动电机替换，只要能够操作传动杆6的轴向移动即可。
42.本实施例中的曲轴结构包括曲柄，曲柄的两侧面上分别连接有第一传动轴3和第二传动轴4，第一传动轴3和第二传动轴4位于同一轴线上，第一传动轴3的自由端用于与所述第一连接体1固定连接，第二传动轴4的自由端用于与第二连接体2转动连接，曲柄的一端端部固连有第三传动轴5，第三传动轴5用于与传动杆6连接，第三传动轴5与第一传动轴3和
第二传动轴4的轴线平行设置。
43.在此，第一传动轴3连接至第一连接体1上，第二传动轴4连接至第二连接体2上，从而可以对第三传动轴5起到稳定的支撑效果，有利于保持第三传动轴5的受力平衡，提升第三传动轴5和传动杆6连接的结构稳定性，降低第三传动轴5受传动杆6运动的晃动影响。
44.另外，本实施例中的第一连接体1上固定有第一轴承，第一传动轴3通过第一轴承固定连接至第一连接体1上，第二连接体2的内壁端面上固定有第二轴承，第二传动轴4通过第二轴承固定连接至第二连接体2上，设置第一轴承和第二轴承能够进一步提升第一传动轴3和第一连接体1之间、以及第二传动轴4和第二连接体2之间的结构强度，并保证第一传动轴3和第二传动轴4的连接稳定性。
45.此外，考虑到本实施例中曲轴结构位于壳体12内，第一传动轴3需要伸出壳体12以与第一连接体1连接，因此，第一传动轴3的长度需要大于第二传动轴4的长度设置；作为一种可替换的实施方式，第一传动轴3的长度和第二传动轴4的长度相同，但第二连接体2对应连接第二传动轴4的内壁面朝向第一连接体1的方向形成凸起，第二传动轴4转动连接在凸起面上，以保证第一传动轴3能够顺利连接至第一连接体1。
46.如图3所示，作为一种可替换的实施方式，本实施例中的曲柄优选的具有平行间隔设置的第一曲柄8和第二曲柄9，第三传动轴5连接在第一曲柄8和第二曲柄9的同一侧端部，并在第一曲柄8和第二曲柄9上的其他对应间隔的部位上不设置任何连接结构，此设置可以进一步扩大让位传动杆6在第三传动轴5上的转动范围，从而有效提升第一连接体1相对第二连接体2的转动灵活度；作为一种可替换的实施方式，第一曲柄8和第二曲柄9之间也可以连接有加强筋，只要避免与传动杆6的转动发生干涉即可。
47.如图4所示，本实施例中的第三传动轴5的两端分别与第一曲柄8和第二曲柄9固定连接，传动杆6的端部可拆的连接有安装块10，传动杆6和安装块10之间围构形成适于容纳第三传动轴5的通孔，在装配时，传动杆6的端部抵接在第三传动轴5上，并通过安装块10包围固定在传动杆6上形成传动杆6和第三传动轴5的连接状态。在此，安装块10和传动杆6之间可以通过螺钉可拆的连接，作为一种可替换的实施方式，安装块10和传动杆6之间也可以通过卡接连接。
48.作为一种可替换的实施方式，如图5和图6所示，第三传动轴5与传动杆6的端部一体成型，第三传动轴5的两端分别伸出一定距离，以用于连接在第一曲柄8和第二曲柄9上。在此，第三传动轴5的两端穿过第一曲柄8和第二曲柄9后，通过套设在第三传动轴5上的轴用挡圈14形成第三传动轴5的轴向移动限位。在此，作为可替换的一种实施方式，也可以在第一曲柄8和第二曲柄9上开设通孔，通过穿过通孔的螺纹紧固钉11与第三传动轴5固定连接。需要说明的是，本实施例中，第三传动轴5也可以与第一曲柄8的一端一体成型，也可以与第二曲柄9的一端一体成型，本实施例中对此仅做举例说明。
49.仍如图5所示，本实施例中第三传动轴5与第一曲柄8、第二曲柄9和传动杆6之间的连接均为可拆的连接，具体的，传动杆6上设有能够通过第三传动轴5的通孔，第三传动轴5依次穿过第一曲柄8、传动杆6和第二曲柄9后，在第三传动轴5的外露于第一曲柄8和第二曲柄9的两端上分别套设卡接轴用挡圈14，形成第三传动轴5的第一曲柄8、第二曲柄9和传动杆6上的约束。
50.作为一种可替换的实施方式，上述的第三传动轴5也可以通过共同穿过第一曲柄8
和第三传动轴5端部的螺纹紧固钉11、以及共同穿过第二曲柄9和第三传动轴5端部的螺纹紧固钉11进行固定。
51.实施例2
52.本实施例提供了一种机器人，包括如实施例1中所述的关节结构，并具有如实施例1中的关节结构的所有的优点。
53.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。