一种转动关节及其机械手的制作方法

本技术涉及机械手的，特别涉及一种转动关节及其机械手。

背景技术：

1、在现有的机械手转动关节中，若负载较重，则需要确保输出力矩充足，此时一般会采用蜗轮蜗杆结构作为动力输出，以实现机械臂的转动，并利用编码器监测转动关节的转动状态，以确保能够控制转动关节转动至需要的状态，但是此种动力输出方式并不能满足所有场景的应用。

2、譬如在某些特殊应用场景下，需要人手自行拉动机械臂进行转动，并利用编码器记录当前转动关节的状态，以便机械手后续再自动复现此转动过程；但由于蜗轮蜗杆的螺纹螺距较小，人手无法直接拉动蜗轮蜗杆转动，可是采用其他动力输出结构又难以满足力矩输出充足的要求。

3、因此，如何同时实现转动关节手动操作、转动关节转动状态监测、以及力矩输出充足，已经成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种转动关节及其机械手，以解决现有技术无法同时实现转动关节手动操作、转动关节转动状态监测、以及力矩输出充足的问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种转动关节，包括基座、转动轴、定位杆、臂套和编码器；所述基座安装有动力输出机构和蜗杆，所述动力输出机构用于驱动所述蜗杆自转；所述转动轴包括沿其轴向相互连接的第一轴段和第二轴段；所述第一轴段置于所述基座外；所述第二轴段以可转动的方式安装于所述基座内，所述第二轴段的外周壁设有蜗轮结构，所述蜗轮结构与所述蜗杆啮合，以使所述转动轴用于在所述蜗杆的驱动下自转；且所述转动轴设有沿其轴向延伸布置的中孔，所述中孔贯穿所述第一轴段和所述第二轴段；所述定位杆穿入所述中孔内悬空布置，所述定位杆邻近所述第二轴段的一端与所述基座连接固定，所述定位杆邻近所述第一轴段的一端设有磁铁；所述臂套套于所述第一轴段外；在所述臂套受力小于预设值时，所述臂套与所述第一轴段之间为相对位置固定状态；在所述臂套受力大于预设值时，所述臂套与所述第一轴段之间为可进行相对转动状态；所述编码器设于所述臂套上，所述编码器与所述磁铁相邻且分离布置，所述编码器用于检测与所述磁铁之间的位置变化，并以此输出位置信号。

3、在其中一个实施例中，所述第一轴段与所述第二轴段之间为可拆卸式连接，所述第一轴段与所述第二轴段两者围成有限位区，所述限位区内安装有所述臂套，所述臂套用于阻止所述臂套与所述转动轴分离。

4、在其中一个实施例中，所述第一轴段与所述第二轴段之间为螺栓连接，所述第一轴段的外径小于所述第二轴段的外径，所述第一轴段远离所述第二轴段处凸起形成有限位环，所述限位环与所述第二轴段端面之间围成所述限位区；所述臂套的内部凸起形成设有凸块，所述凸块设于所述限位区内，且所述凸块夹持于所述限位环与所述第二轴段的端面之间。

5、在其中一个实施例中，所述基座内固定连接有定位板，所述定位板与所述转动轴相互分离，且所述定位板的一表面设有定位环，所述定位环内套有环内轴承，所述环内轴承套于所述第二轴段外；所述定位杆设于所述定位板上。

6、在其中一个实施例中，所述定位板上设有穿孔，所述穿孔的孔径大于所述定位杆的直径；所述定位杆的一端设有外凸缘，所述外凸缘与所述定位板背离所述转动轴的表面连接，以使所述定位杆穿过所述穿孔后穿入所述中孔内悬空布置，且所述外凸缘的厚度大于所述定位板的厚度。

7、在其中一个实施例中，所述基座内设有座内轴承，所述座内轴承套于所述第二轴段外，且所述座内轴承和所述环内轴承分别设于所述蜗轮结构的相对两侧；所述第二轴段在所述蜗轮结构相对的两侧分别凸起形成有座轴分隔环、环轴分隔环；所述座轴分隔环阻隔于所述座内轴承与所述蜗轮结构之间，所述座轴分隔环的凸起高度小于所述座内轴承的环厚；所述环轴分隔环阻隔于所述环内轴承与所述蜗轮结构之间，所述环轴分隔环的凸起高度小于所述环内轴承的环厚。

8、在其中一个实施例中，所述定位板在所述定位环包围的空间内凸起形成有轴面分隔环，所述轴面分隔环阻隔于所述定位板表面与所述环内轴承侧面之间，以使所述定位板的表面与所述转动轴的端面相互分离。

9、在其中一个实施例中，所述臂套上设有抱箍结构，所述抱箍结构套于所述第一轴段外。

10、在其中一个实施例中，所述定位杆的一端延伸至所述第一轴段外，所述定位杆延伸至所述第一轴段外的端部设有所述磁铁。

11、为了解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种机械手，包括第一臂段、第二臂段和上述的转动关节，所述第一臂段的一端与所述基座连接，所述第二臂段的一端与所述臂套连接。

12、本实用新型的有益效果如下：

13、首先，由于所述蜗轮结构与所述蜗杆啮合，以使所述转动轴用于在所述蜗杆的驱动下自转，所以此结构实质依然保留了蜗轮蜗杆结构作为动力输出，从而确保了力矩输出的充足。

14、其次，所述臂套套于所述第一轴段外，在所述臂套受力小于预设值时，所述臂套与所述第一轴段之间为相对位置固定状态，则实现了转动轴带动臂套同步转动，确保了转动关节的正常转动控制；而在所述臂套受力大于预设值时，所述臂套与所述第一轴段之间为可进行相对转动状态，则实现转动关节的手动操作。

15、更进一步，由于所述定位杆穿入所述中孔内悬空布置，所述定位杆的一端与所述基座连接固定，所述定位杆的另一端设有磁铁，且所述编码器与所述磁铁相邻且分离布置，所述编码器用于检测与所述磁铁之间的位置变化，并以此输出位置信号，所以无论是转动关节自控转动还是人手转动，磁铁与编码器依然能够产生位置变化，从而也实现了在两种状态下的监测和信号输出。

16、因此，在采用上述方案后，则可彻底解决现有技术无法同时实现转动关节手动操作、转动关节转动状态监测、以及力矩输出充足的问题。

技术特征：

1.一种转动关节，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的转动关节，其特征在于，所述第一轴段与所述第二轴段之间为可拆卸式连接，所述第一轴段与所述第二轴段两者围成有限位区，所述限位区内安装有所述臂套，所述臂套用于阻止所述臂套与所述转动轴分离。

3.根据权利要求2所述的转动关节，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的转动关节，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的转动关节，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的转动关节，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的转动关节，其特征在于，所述定位板在所述定位环包围的空间内凸起形成有轴面分隔环，所述轴面分隔环阻隔于所述定位板表面与所述环内轴承侧面之间，以使所述定位板的表面与所述转动轴的端面相互分离。

8.根据权利要求1所述的转动关节，其特征在于，所述臂套上设有抱箍结构，所述抱箍结构套于所述第一轴段外。

9.根据权利要求1所述的转动关节，其特征在于，所述定位杆的一端延伸至所述第一轴段外，所述定位杆延伸至所述第一轴段外的端部设有所述磁铁。

10.一种机械手，其特征在于，包括第一臂段、第二臂段和权利要求1至9中任一项所述的转动关节，所述第一臂段的一端与所述基座连接，所述第二臂段的一端与所述臂套连接。

技术总结
本技术公开了一种转动关节及其机械手，包括基座、转动轴、定位杆、臂套和编码器；该基座安装有动力输出机构驱动蜗杆自转；该转动轴包括沿其轴向相互连接的第一轴段和第二轴段，第二轴段的外周壁设有蜗轮结构与蜗杆啮合，以使转动轴用于在蜗杆的驱动下自转，且转动轴设有将其贯穿的中孔；该定位杆穿入中孔内悬空布置，且在邻近第一轴段的一端设有磁铁；该臂套套于第一轴段外，且根据受力自动切换为与第一轴段相对位置固定、或相对转动的状态；该编码器设于臂套上，并与磁铁相邻且分离布置，以检测与磁铁之间的位置变化、和输出位置信号；所以采用此方案后，即彻底解决了现有技术无法同时实现手动操作、转动状态监测、以及力矩输出充足的问题。

技术研发人员：贾龙泽
受保护的技术使用者：广州盘古动力科技有限公司
技术研发日：20230814
技术公布日：2024/2/25