一种机械臂及其仿形机械关节制造技术

本发明专利技术公开了一种仿形机械关节，包括：端部设有凹面的窝体、与凹面转动连接的壳体以及与壳体转动连接的摆臂；凹面上设有第一凹槽，壳体与凹面的配合面上设有滑动插装于第一凹槽上的第一凸台，壳体与摆臂的配合面上设有与第一凸台的滑动方向垂直的第二凹槽，摆臂上设有滑动插装于第二凹槽内的第二凸台，还包括用于控制第一凸台沿第一凹槽滑动以带动壳体沿凹面转动、控制第二凸台沿第二凹槽滑动以带动摆臂沿壳体摆动的执行器。本发明专利技术所提供的仿形机械关节，通过对人类骨关节进行仿形，克服了传统机械关节结构只能在面内旋转移动的弊端，提供了一种运动更加灵活的机器人关节。此外，本发明专利技术还提供了一种包括上述仿形机械关节的机械臂。

A Manipulator and Its Profiled Joint

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂及其仿形机械关节
本专利技术涉及机械制造
，更具体地说，涉及一种仿形机械关节。此外，本专利技术还涉及一种包括上述仿形机械关节的机械臂。
技术介绍
工业机器人关节技术现在日趋成熟，已经能满足绝大多数的操作需求，但是现在市场上的几乎所有的机械关节，都是一台电机通过齿轮组结构控制两个组件，绕同一中心轴做相对旋转运动，以此达到机械关节移动的目的。此方案的缺陷在于一个关节只能使机械臂在一个平面内移动，若希望机械臂可以在一个空间内做全向移动，则至少需要两个此类关节相接使用，但这样会使机械臂加长，增加机器运作所需要的空间，同时加长机械臂会使关节扭矩变大，增加电机的载荷。因此，如何解决传统机械关节结构只能在面内旋转移动的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种仿形机械关节，该仿形机械关节对人类骨关节进行仿形，克服了传统机械关节结构只能在面内旋转移动的弊端，可以更加灵活的移动。本专利技术的另一目的是提供一种包括上述仿形机械关节的机械臂，以实现全向转动。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种仿形机械关节，包括：端部设有凹面的窝体、与所述凹面转动连接的壳体以及与所述壳体转动连接的摆臂；所述凹面上设有第一凹槽，所述壳体与所述凹面的配合面上设有滑动插装于所述第一凹槽上的第一凸台，所述壳体与所述摆臂的配合面上设有与所述第一凸台的滑动方向垂直的第二凹槽，所述摆臂上设有滑动插装于所述第二凹槽内的第二凸台，还包括用于控制所述第一凸台沿所述第一凹槽滑动以带动所述壳体沿所述凹面转动、控制所述第二凸台沿所述第二凹槽滑动以带动所述摆臂沿所述壳体摆动的执行器。优选的，所述凹面为半球形凹面，所述第一凹槽经过所述半球形凹面的底部。优选的，所述壳体为半球形壳体，所述第一凸台经过所述半球形壳体的顶部。优选的，所述摆臂包括球体以及连接于所述球体的连杆，所述第二凸台设于所述球体上，所述连杆设于所述球体远离所述第二凸台的一侧。优选的，所述窝体在所述第一凹槽的中部设有第一通孔，所述第一凸台的两侧连接有X1引线与X2引线，所述X1引线与所述X2引线穿过所述第一通孔连接于所述执行器，所述执行器用于拉动所述X1引线或所述X2引线，以控制所述第一凸台沿所述第一凹槽滑动。优选的，所述壳体在所述第二凹槽的中部设有第二通孔，所述第二凸台的两侧连接Y1引线与Y2引线，所述Y1引线与所述Y2引线穿过所述第二通孔连接于所述执行器，所述执行器用于拉动所述Y1引线与所述Y2引线，以控制所述第二凸台沿所述第二凹槽滑动。优选的，所述执行器包括第一电机与第二电机，所述第一电机上连接有第一绕线器，所述第二电机上连接有第二绕线器，所述X1引线与所述X2引线分别正反缠绕于所述第一绕线器，所述Y1引线与所述Y2引线分别正反缠绕于所述第二绕线器。优选的，所述第一绕线器与所述第二绕线器上均设有用于缠绕引线的凹槽。优选的，所述窝体在所述凹面的下方设有用于插装固定所述第一电机与所述第二电机的电机座，所述第一电机与所述第二电机安装固定在所述电机座上。一种机械臂，包括机械关节，所述机械关节为上述任一项所述的仿形机械关节，所述机械臂由至少两个所述仿形机械关节相对连接而成。本专利技术所提供的仿形机械关节，包括相互配合连接的窝体、壳体以及摆臂，窝体的端面设有与壳体配合的凹面，凹面上设有第一凹槽，壳体的外面上设有插装在第一凹槽上的第一凸台，壳体的内面上设有与第一凸台垂直的第二凹槽，摆臂上设有插装在第二凹槽上的第二凸台，还包括用于控制第一凸台在第一凹槽上滑动、控制第二凸台在第二凹槽上滑动的执行器。通过执行器控制第一凸台沿第一凹槽滑动的方向，便可控制壳体相对于凹面沿第一凹槽的转动方向，由于第二凹槽与第一凸台垂直，且第一凸台插装于第一凹槽，所以第二凹槽与第一凹槽垂直，因此，当执行器壳体沿第一凹槽相对于凹面转动时，壳体上的第二凹槽与摆臂上的第二凸台在第一凹槽的方向上相干涉，从而壳体便会带动摆臂在第一凹槽的方向上转动，即执行器可通过控制第一凸台在第一凹槽上的滑动方向来控制摆臂沿第一凹槽的转动方向；另外，执行器可通过控制第二凸台沿第二凹槽的滑动方向，来控制摆臂沿第二凹槽的转动方向，通过在两个方向上的综合转动控制，便可实现摆臂在一定空间内的全向转动。因此，本专利技术所提供的仿形机械关节，通过对人类骨关节进行仿形，克服了传统机械关节结构只能在面内旋转移动的弊端，提供了一种运动更加灵活的机器人关节。本专利技术还提供了一种机械臂，包括机械关节，该机械关节为上述任一种仿形机械关节，该机械臂由至少两个仿形机械关节相对连接而成。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供仿形机械关节具体实施例的爆炸示意图；图2为图1中D部分的放大图；图3为图1另一角度的爆炸示意图；图4为壳体的立体示意图；图5为壳体的俯视图；图6为窝体的立体示意图；图7为电机座的示意图；图8为第一绕线器的示意图；图9为本专利技术所提供机械臂具体实施例的示意图。其中，1-摆臂、11-第二凸台、2-壳体、21-第二凹槽、22-第一凸台、23-第二通孔、3-窝体、31-凹面、32-第一凹槽、33-第一通孔、41-Y1引线、42-Y2引线、43-X1引线、44-X2引线、5-电机座、6-第一电机、61-第一绕线器、62-绕线凹槽、7第二电机、71-第二绕线器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种仿形机械关节，该仿形机械关节对人类骨关节进行仿形，克服了传统机械关节结构只能在面内旋转移动的弊端，可以更加灵活的移动。本专利技术的另一核心是提供一种包括上述仿形机械关节的机械臂，以实现全向转动。请参考图1至图9，图1为本专利技术所提供仿形机械关节具体实施例的爆炸示意图；图2为图1中D部分的放大图；图3为图1另一角度的爆炸示意图；图4为壳体的立体示意图；图5为壳体的俯视图；图6为窝体的立体示意图；图7为电机座的示意图；图8为第一绕线器的示意图；图9为本专利技术所提供机械臂具体实施例的示意图。本专利技术所提供的仿形机械关节，包括：端部设有凹面31的窝体3、与凹面31转动连接的壳体2以及与壳体2转动连接的摆臂1；凹面31上设有第一凹槽32，壳体2与凹面31的配合面上设有滑动插装于第一凹槽32上的第一凸台22，壳体2与摆臂1的配合面上设有与第一凸台22的滑动方向垂直的第二凹槽21，摆臂1上设有滑动插装于第二凹槽21内的第二凸台11，还包括用于控制第一凸台22沿第一凹槽32滑动以带动壳体2沿凹面31转动、控制第二凸台11沿第二凹槽21滑动以带动摆臂1沿壳体2摆动的执行器。其中，人类的关节骨头带有关节窝的一头称为窝体3，窝体3可为圆柱体结构，为减轻质量，可将窝体3设置为中空结构，窝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿形机械关节，其特征在于，包括：端部设有凹面(31)的窝体(3)、与所述凹面(31)转动连接的壳体(2)以及与所述壳体(2)转动连接的摆臂(1)；所述凹面(31)上设有第一凹槽(32)，所述壳体(2)与所述凹面(31)的配合面上设有滑动插装于所述第一凹槽(32)上的第一凸台(22)，所述壳体(2)与所述摆臂(1)的配合面上设有与所述第一凸台(22)的滑动方向垂直的第二凹槽(21)，所述摆臂(1)上设有滑动插装于所述第二凹槽(21)内的第二凸台(11)，还包括用于控制所述第一凸台(22)沿所述第一凹槽(32)滑动以带动所述壳体(2)沿所述凹面(31)转动、控制所述第二凸台(11)沿所述第二凹槽(21)滑动以带动所述摆臂(1)沿所述壳体(2)摆动的执行器。

【技术特征摘要】
1.一种仿形机械关节，其特征在于，包括：端部设有凹面(31)的窝体(3)、与所述凹面(31)转动连接的壳体(2)以及与所述壳体(2)转动连接的摆臂(1)；所述凹面(31)上设有第一凹槽(32)，所述壳体(2)与所述凹面(31)的配合面上设有滑动插装于所述第一凹槽(32)上的第一凸台(22)，所述壳体(2)与所述摆臂(1)的配合面上设有与所述第一凸台(22)的滑动方向垂直的第二凹槽(21)，所述摆臂(1)上设有滑动插装于所述第二凹槽(21)内的第二凸台(11)，还包括用于控制所述第一凸台(22)沿所述第一凹槽(32)滑动以带动所述壳体(2)沿所述凹面(31)转动、控制所述第二凸台(11)沿所述第二凹槽(21)滑动以带动所述摆臂(1)沿所述壳体(2)摆动的执行器。2.根据权利要求1所述的仿形机械关节，其特征在于，所述凹面(31)为半球形凹面，所述第一凹槽(32)经过所述半球形凹面的底部。3.根据权利要求2所述的仿形机械关节，其特征在于，所述壳体(2)为半球形壳体，所述第一凸台(22)经过所述半球形壳体的顶部。4.根据权利要求3所述的仿形机械关节，其特征在于，所述摆臂(1)包括球体以及连接于所述球体的连杆，所述第二凸台(11)设于所述球体上，所述连杆设于所述球体远离所述第二凸台(11)的一侧。5.根据权利要求1至4任一项所述的仿形机械关节，其特征在于，所述窝体(3)在所述第一凹槽(32)的中部设有第一通孔(33)，所述第一凸台(22)的两侧连接有X1引线(43)与X2引线(44)，所述X1引线(43)与所述X2引线(44)穿过所述第一通孔(33)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰江，郭靖，蒋小兵，唐煜嘉，刘奕，林志键，谭志强，陈粤楷，林泽，梁达湘，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44