一种用于机器人的关节模块及机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于机器人的关节模块及应用该关节模块的机器人。

背景技术：

机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，机器人包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械，机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。随着科学技术的日益发展和人们生活水平的提高，模块化机器人应运而生，模块化机器人是由生产厂商专门开发以提高使用者设计和创造能力为目标的机器人成品、套装或散件，通过组装、搭建和运行机器人，从而激发使用者学习兴趣，培养使用者综合能力。

现有的模块化机器人在搭建时需要将多个关节连接起来形成机器人四肢，由于现有关节设计复杂、设计不够仿真，且通过转轴转动连接，存在搭建难度大、效率低和搭建完成的机器人形象不生动的问题，因此不能够充分调动青少年的积极性，青少年也不能独自完成搭建任务，必须在成人的指导和帮助下才能完成。除此之外，现有机器人搭建完成后在长时间行走过程中存在关节磨损严重的现象，严重影响了机器人的使用寿命和运动稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于机器人的关节模块，该关节模块形象生动、仿真度高，利用该关节模块搭建机器人的过程不仅搭建难度低、搭建效率高，在该关节模块在搭建过程中不容易产生磨损。

本实用新型的另一个目的在于提供一种机器人，该机器人形象生动、仿真度高、搭建难度低、搭建效率高、运动稳定性高且使用寿命长。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于机器人的关节模块，包括：

球头部；

连接部，所述连接部一端与所述球头部固定连接；

卡接部，所述卡接部与所述连接部远离所述球头部的一端固定连接，所述卡接部远离所述连接部的一端设置有卡接凹槽，当两个所述关节模块连接时，所述卡接凹槽用于卡接另一所述关节模块的球头部；

缓冲垫，所述缓冲垫置于所述卡接凹槽内。

作为优选，所述卡接部包括关于所述连接部对称设置的第一卡接部和第二卡接部，所述第一卡接部和所述第二卡接部之间形成所述卡接凹槽。

作为优选，所述第一卡接部包括依次固定连接第一弧形部、第一凸起部和第二弧形部，所述第一弧形部远离所述第一凸起部的一端与所述连接部固定连接,所述第一凸起部朝所述第二卡接部的方向凸设，所述第二弧形部和所述第二卡接部之间形成所述卡接凹槽。

作为优选，所述第二卡接部包括依次固定连接的第三弧形部、第二凸起部和第四弧形部，所述第三弧形部远离所述第二凸起部的一端与所述连接部固定连接，所述第二凸起部朝所述第一凸起部的方向凸设，所述第二弧形部和所述第四弧形部之间形成所述卡接凹槽。

作为优选，所述缓冲垫包括固定连接的第一缓冲部和第二缓冲部，所述第一缓冲部置于所述第二弧形部的弧形面上，所述第二缓冲部置于所述第四弧形部的弧形面上。

作为优选，所述卡接凹槽为U形槽。

作为优选，所述第一弧形部和所述第三弧形部形成椭圆形凹槽。

作为优选，所述第一凸起部上设置有通孔，所述第二凸起部上设置有螺纹孔，所述通孔的中心线与所述螺纹孔的中心线共线。

作为优选，所述第一卡接部远离所述第二卡接部的端面上设置有第一凹槽，所述第一凹槽与所述通孔连通；所述第二卡接部远离所述第一卡接部的端面上设置有第二凹槽，所述第二凹槽与所述螺纹孔连通。

一种机器人，包括上述所述的用于机器人的关节模块。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的用于机器人的关节模块包括球头部、连接部、卡接部和缓冲垫，连接部两端分别与球头部和卡接部固定连接，卡接部上设置卡接凹槽，某一个关节模块上的球头部能够与另一个关节模块的卡接凹槽卡接，从而将两个关节模块固定连接形成机器人的四肢，该关节模块仿真度高，形象生动，且通过卡接将多个关节模块固定连接降低了搭建难度，提高了搭建效率。通过在卡接凹槽内设置有缓冲垫，能够有效地减轻卡接过程中以及机器人运动过程中球头部和卡接部之间的相互磨损。本实用新型所提供的机器人包含上述用于机器人的关节模块，该机器人形象生动、仿真度高、搭建难度低、搭建效率高、运动稳定性高且使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型所提供的用于机器人的关节模块的爆炸图；

图2是本实用新型所提供的用于机器人的关节模块的结构示意图；

图3是图2的主视图；

图4是图2的俯视图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是本实用新型所提供的缓冲垫的结构示意图。

图中：1、球头部；101、减重孔；2、连接部；

3、卡接部；301、第一卡接部；3011、第一弧形部；3012、第一凸起部；3013、第二弧形部；3014、第一凹槽；3015、通孔；302、第二卡接部；3021、第三弧形部；3022、第二凸起部；3023、第四弧形部；3024、第二凹槽；3025、螺纹孔；

4、缓冲垫；401、第一缓冲部；402、第二缓冲部。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图6所示，用于机器人的关节模块包括球头部1、连接部2、卡接部3和缓冲垫4，连接部2一端与球头部1固定连接，连接部2另一端与卡接部3固定连接，卡接部3远离连接部2的一端设置有卡接凹槽，当两个所述关节模块连接时，卡接凹槽用于卡接另一个关节模块的球头部1，缓冲垫4置于卡接凹槽内。

通过将用于机器人的关节模块设置为一端为球头部1，另一端为卡接部3的形式，当两个关节模块固定连接时，一个关节模块的球头部1能够与另一个关节模块的卡接部3卡接从而将两个关节模块固定连接，固定连接的关节模块即构成机器人的四肢。相比于现有技术中机器人关节采用轴连接的连接方式，采用卡接的连接方式能够在极大程度上提高模块化机器人的搭建效率，降低模块化机器人的搭建难度。在固定连接两个关节模块时，首先将缓冲垫4置于一个关节模块的卡接凹槽内，然后将另一个关节模块的球头部1卡入前一个关节模块放置有缓冲垫4的卡接凹槽内，通过在卡接的球头部1和卡接凹槽之间设置缓冲垫4能够在卡接时缓冲球头部1对卡接部3的冲击，从而减少卡接部3和球头部1由于冲击造成的磨损，且在机器人运动时，缓冲垫4也能够减少卡接在一起的球头部1和卡接凹槽之间因为摩擦力产生的磨损。

具体的，球头部1上设置有多个减重孔101。卡接部3包括第一卡接部301和第二卡接部302，第一卡接部301和第二卡接部302关于连接部2对称设置，第一卡接部301一端和第二卡接部302一端固定连接，第一卡接部301的另一端与第二卡接部302的另一端之间形成卡接凹槽。

在本实施例中，第一卡接部301包括依次固定连接第一弧形部3011、第一凸起部3012和第二弧形部3013，第一凸起部3012朝第二卡接部302的方向凸设，第一弧形部3011远离第一凸起部3012的一端与连接部2固定连接。第二卡接部302包括依次固定连接的第三弧形部3021、第二凸起部3022和第四弧形部3023，第二凸起部3022朝第一凸起部3012的方向凸设，第三弧形部3021远离第二凸起部3022的一端与第一弧形部3011和连接部2同时固定连接。第二弧形部3013和第四弧形部3023形成卡接凹槽，第一弧形部3011和第三弧形部3021形成椭圆形凹槽。当然，在其他实施例中，第一卡接部301和第二卡接部302的形状也可以不同，只要能够起到快速卡接球头部1的目的即可。

将卡接部3设置为关于连接部2对称的第一卡接部301和第二卡接部302，有利于降低卡接难度和拆装难度。在将球头部1放入卡接凹槽时，第一卡接部301和第二卡接部302之间的距离变大，球头部1能够顺利进入卡接凹槽内，当球头部1进入卡接凹槽内后，第一卡接部301和第二卡接部302之间的距离变小，有利于提高卡接的强度。第一弧形部3011和第三弧形部3021形成的椭圆形凹槽则能够降低第一卡接部301和第二卡接部302开合的难度。

具体的，在本实施例中卡接凹槽为U形槽，U形槽的两侧壁能够给球头部1提供有效地支撑，从而能够保证卡接的稳定性，且U形槽不会影响两个卡接在一起的关节模块之间相互转动的流畅性。

置于卡接凹槽内的缓冲垫4包括固定连接的第一缓冲部401和第二缓冲部402，在安装缓冲垫4时，将第一缓冲部401置于第二弧形部3013的弧形面上，第二缓冲部402置于第四弧形部3023弧形面上，缓冲垫4具体的固定方式可以采用胶装。在本实施例中第一缓冲部401和第二缓冲部402的形状相同，以第一缓冲部401为例，第一缓冲部401包括固定连接的圆弧部和条状部。当然在其他实施例中，第一缓冲部401和第二缓冲部402的形状也可以不同，只要能够为球头部1提供足够的缓冲即可。

当卡接完成后，为了进一步提高卡接强度，防止在机器人运动时，第一卡接部301和第二卡接部302之间距离突然变大导致球头部1从卡接凹槽内脱离，在第一凸起部3012上设置有通孔3015，在第二凸起部3022上设置有螺纹孔3025，通孔3015的中心线与螺纹孔3025的中心线共线。当球头部1卡入卡接凹槽内后，利用螺栓依次穿过通孔3015和螺纹孔3025将第一卡接部301和第二卡接部302相对固定，从而进一步提高了卡接强度，避免了在机器人运动过程中，球头部1从卡接凹槽内脱离，进而提高了关节模块卡接的强度，提高了机器人运动的稳定性。且将通孔3015设置在第一凸起部3012上，将螺纹孔3025设置在第二凸起部3022上，有利于在球头部1卡接部3卡接后，隐藏螺栓的螺柱部分，从而避免螺栓的螺柱与缓冲垫4之间发生摩擦，降低缓冲垫4的使用寿命。

进一步的，为了避免连接第一卡接部301和第二卡接部302的螺栓裸露在关节模块的外部影响美观性，以及防止裸露在外的螺栓与其他物体接触影响机器人的运动，在第一卡接部301远离所述第二卡接部302的端面上设置有第一凹槽3014，第一凹槽3014与通孔3015连通，在第二卡接部302远离第一卡接部301的端面上设置有第二凹槽3025，第二凹槽3024与螺纹孔3025连通。利用螺栓将第一卡接部301和第二卡接部302固定连接后，螺栓头和紧固螺母分别置于第一凹槽3014和第二凹槽3024内部。初次之外，在第一卡接部301上设置第一凹槽3014，在第二卡接部302设置第二凹槽3024也能够起到减重的作用。

本实施例还提供了一种机器人，该机器人包括上述用于机器人的关节模块，通过将一个关节模块的球头部1与另一个关节模块的卡接部3卡接既能够实现两个关节模块的固定连接，该种连接方式在搭建机器人时不仅能够提高搭建效率，还能够降低搭建难度。此外，通过在卡接凹槽内设置缓冲垫4能够有效的减轻卡接过程中以及机器人运动过程中球头部和卡接部之间的相互磨损，从而提高了机器人运动的稳定性和使用寿命。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。