一种多自由度腕关节、机械手和机器人。多自由度腕关节包括：安装件，具有在周向依次设置的四个安装臂，相间隔的两个安装臂共线；基座，与安装件相间隔、并设有第一弧形轨道和第二弧形轨道，第一弧形轨道和第二弧形轨道空间相交；第一弧形导轨和第二弧形导轨，一一对应可移动地设于第一弧形轨道和第二弧形轨道，第一弧形导轨的凹曲面和第二弧形导轨的凹曲面均朝向安装件，四个安装臂同第一弧形导轨的两端以及第二弧形导轨的两端一一对应可转动连接。该多自由度腕关节，通过控制第一弧形导轨沿第一弧形轨道移动，可以实现驱使安装件相对于第二弧形导轨转动，通过控制第二弧形导轨沿第二弧形轨道移动，可以实现驱使安装件相对于第一弧形导轨转动。第一弧形导轨转动。第一弧形导轨转动。
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度腕关节、机械手和机器人
[0001]本文涉及人工智能
，尤指一种多自由度腕关节、机械手和机器人。
技术介绍
[0002]假肢或仿生机械手臂为了执行各种复杂任务，需要配备一个多自由度的腕关节。在抓取物体时，腕关节能够根据实际需求灵活调整自身的姿态角度。
[0003]腕关节需要在三自由度空间中运动以模仿人类的腕部。然而，在机械臂的腕部加入三个自由度的腕关节往往会在设计上带来较大的困难，存在腕关节活动范围受限，体积非常臃肿等的问题，通常需要在各自由度的关节轴位置做出妥协，这也导致大多数腕关节仅能在十分有限的范围内实现两自由度运动，这种两自由度的腕关节存在结构复杂，无法更好地完成其所需执行的任务的问题。
[0004]另外，腕关节需要在每个关节轴上安装驱动元件，造成腕关节的重量以及传动结构复杂程度激增，导致腕关节即使在很小的负载下运动，也会因为自身较大的重量而需要较大的驱动能力，实现高扭矩负载、高运动速度，保持较小的体积、重量和惯量无法同时满足。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题中的至少之一，本申请提供了一种多自由度腕关节，其结构更简单。
[0006]本申请还提供了一种机械手和机器人。
[0007]本专利技术实施例提供的多自由度腕关节，包括：安装件，具有在周向依次设置的四个安装臂，相间隔的两个所述安装臂共线；基座，与所述安装件相间隔、并设有第一弧形轨道和第二弧形轨道，所述第一弧形轨道和所述第二弧形轨道空间相交；第一弧形导轨和第二弧形导轨，一一对应可移动地设于所述第一弧形轨道和所述第二弧形轨道，所述第一弧形导轨的凹曲面和所述第二弧形导轨的凹曲面均朝向所述安装件，四个所述安装臂同所述第一弧形导轨的两端以及所述第二弧形导轨的两端一一对应可转动连接。
[0008]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：安装座，位于所述安装件的背向所述基座的一侧，所述安装件还具有安装通孔，四个所述安装臂在所述安装孔的周向依次设置，所述安装座可转动地设于所述安装通孔；其中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两相交。
[0009]在一示例性实施例中，所述第一弧形导轨和所述第二弧形导轨均为半圆弧导轨，所述第一弧形导轨的直径和所述第二弧形导轨的直径不相同。
[0010]在一示例性实施例中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两垂直相交于一点。
[0011]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：第一传动机构，与所述安装座传动配合，用于带动所述安装座转动。
[0012]在一示例性实施例中，所述第一传动机构包括：第一滑轮，可转动地设于所述基座的朝向所述安装座的一侧；和第一万向节，位于所述安装通孔内、并连接所述第一滑轮和所述安装座；其中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两垂直相交于所述第一万向节的十字轴的交点。
[0013]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：至少一个第二万向节，连接所述第一滑轮和所述第一万向节。
[0014]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：第一绳索驱动机构，所述第一绳索驱动机构的绳索绕设于所述第一滑轮上。
[0015]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：第二传动机构，与所述第一弧形导轨传动配合，用于带动所述第一弧形导轨移动；和第三传动机构，与所述第二弧形导轨传动配合，用于带动所述第二弧形导轨移动。
[0016]在一示例性实施例中，所述第二传动机构包括：第二滑轮和第三滑轮，设于所述第一弧形导轨的两端；第四滑轮和第五滑轮，设于所述基座在所述第一弧形导轨移动方向上的两侧，所述第二滑轮与所述第四滑轮通过绳索传动连接，所述第三滑轮和所述第五滑轮也通过绳索传动连接。
[0017]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：第二绳索驱动机构，其绳索绕设于所述第二滑轮和所述第四滑轮上；和第三绳索驱动机构，其绳索绕设于所述第三滑轮和所述第五滑轮上。
[0018]在一示例性实施例中，所述第三传动机构包括：第六滑轮和第七滑轮，设于所述第二弧形导轨的两端；第八滑轮和第九滑轮，设于所述基座在所述第二弧形导轨移动方向上的两侧，所述第六滑轮与所述第八滑轮通过绳索传动连接，所述第七滑轮和所述第九滑轮通过绳索传动连接。
[0019]在一示例性实施例中，所述多自由度腕关节还包括：第四绳索驱动机构，其绳索绕设于所述第六滑轮和所述第八滑轮上；和第五绳索驱动机构，其绳索绕设于所述第七滑轮和所述第九滑轮上。
[0020]在一示例性实施例中，所述基座还设有第一安装通道，所述第一安装通道内设有多个第一轴承，多个所述第一轴承分处于所述第一弧形导轨的两侧、并构造出所述第一弧形导轨。
[0021]在一示例性实施例中，所述基座还设有第二安装通道，所述第二安装通道内设有多个第二轴承，多个所述第二轴承分处于所述第二弧形导轨的两侧、并构造出所述第二弧形导轨。
[0022]本专利技术实施例提出的机械手，包括上述任一实施例所述的多自由度腕关节。
[0023]本专利技术实施例提出的机器人，包括上述任一实施例所述的机械手。
[0024]本专利技术实施例提出的多自由度腕关节，结构简单，通过控制第一弧形导轨沿第一弧形轨道移动，可以实现驱使安装件相对于第二弧形导轨转动，通过控制第二弧形导轨沿第二弧形轨道移动，可以实现驱使安装件相对于第一弧形导轨转动。
[0025]进一步地，通过驱使安装座转动，实现安装座相对于安装件转动；这样多自由度腕关节为三自由度腕关节，不仅结构紧凑、小巧，而且能够完全模仿人类腕部的运动，可以更好地完成其所需执行的任务。
[0026]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
[0027]附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0028]图1为本专利技术实施例一所述的多自由度腕关节一示例的立体结构示意图；
[0029]图2为图1所示的多自由度腕关节的分解结构示意图；
[0030]图3为图1所示的多自由度腕关节中基座、第一弧形导轨和第二弧形导轨相组装后的局部示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例一所述的多自由度腕关节另一示例的立体结构示意图。
[0032]其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0033]100安装座，200基座，210第一弧形轨道，220第二弧形轨道，231安装轴，232固定块，240第一安装通道，241第一轴承，250第二安装通道，251第二轴承，310第一弧形导轨，320第二弧形导轨，330滑轮座，331滑轮安装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多自由度腕关节，其特征在于，包括：安装件，具有在周向依次设置的四个安装臂，相间隔的两个所述安装臂共线；基座，与所述安装件相间隔、并设有第一弧形轨道和第二弧形轨道，所述第一弧形轨道和所述第二弧形轨道空间相交；第一弧形导轨和第二弧形导轨，一一对应可移动地设于所述第一弧形轨道和所述第二弧形轨道，所述第一弧形导轨的凹曲面和所述第二弧形导轨的凹曲面均朝向所述安装件，四个所述安装臂同所述第一弧形导轨的两端以及所述第二弧形导轨的两端一一对应可转动连接。2.根据权利要求1所述的多自由度腕关节，其特征在于，还包括：安装座，位于所述安装件的背向所述基座的一侧，所述安装件还具有安装通孔，四个所述安装臂在所述安装孔的周向依次设置，所述安装座可转动地设于所述安装通孔；其中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两相交。3.根据权利要求2所述的多自由度腕关节，其特征在于，所述第一弧形导轨和所述第二弧形导轨均为半圆弧导轨，所述第一弧形导轨的直径和所述第二弧形导轨的直径不相同；其中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两垂直相交于一点。4.根据权利要求2或3所述的多自由度腕关节，其特征在于，还包括：第一传动机构，与所述安装座传动配合，用于带动所述安装座转动。5.根据权利要求4所述的多自由度腕关节，其特征在于，所述第一传动机构包括：第一滑轮，可转动地设于所述基座的朝向所述安装座的一侧；和第一万向节，位于所述安装通孔内、并连接所述第一滑轮和所述安装座；其中，所述安装座的旋转轴线、所述第一弧形导轨的旋转轴线和所述第二弧形导轨的旋转轴线两两垂直相交于所述第一万向节的十字轴的交点。6.根据权利要求5所述的多自由度腕关节，其特征在于，还包括：至少一个第二万向节，连接所述第一滑轮和所述第一万向节。7.根据权利要求5所述的多自由度腕关节，其特征在于，所述多自由度腕关节还包括：第一绳索驱动机构，所述第一绳索驱动机构...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜峣，丹尼，田向宇，李铁民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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