机器人的手腕结构及机器人的制作方法

本申请涉及机器人，具体而言，涉及一种机器人的手腕结构及机器人。

背景技术：

1、传统工业机械臂的手腕结构采用伺服电机经过传动环节带动谐波减速器方案实现，其末端手腕位置通常继承pitch和roll两个方向的自由度，而yaw自由度一般置于稍远离手腕的小臂处，通过伺服电机与谐波减速器直连的形式实现传动。协作机械臂延续工业机械臂的关节模组化设计思路，在末端手腕位置依然采用与前几轴类似的设计理念布局，故末端三自由度的结构为模组化关节的横纵排布串联组成。

2、上述两种主流的工业领域常见机械臂的手腕结构的任务均为调整机械臂末端姿态，并且需要一定的带载能力和非常高的末端精度要求，与人形机器人的腕部应用需求存在差异。

技术实现思路

1、本申请提供一种机器人的手腕结构及机器人，三个旋转自由度均布置在手腕末端，自由度增加且占用空间小。

2、一种机器人的手腕结构，包括：

3、机架；

4、腕关节；

5、第一传动系，设于所述机架，所述第一传动系包括围绕第一轴线转动的第一转矩输出件，所述腕关节连接于所述第一转矩输出件；

6、第二传动系，设于所述机架，所述第二传动系包括围绕第二轴线转动的第二转矩输出件，所述第二转矩输出件与所述第一转矩输出件围绕所述第一轴线转动连接，所述第二轴线与所述第一轴线垂直；

7、第三传动系，设于所述机架，所述第三传动系包括围绕第三轴线转动的第三转矩输出件和万向节，所述万向节连接所述第三转矩输出件与所述腕关节，所述第三轴线垂直于所述第二轴线以及所述第一轴线。

8、可选地，所述万向节包括球头部和包覆在所述球头部外侧的包覆部，所述包覆部与所述球头部中的一者与所述第三转矩输出件连接，所述包覆部与所述球头部中的另一者与所述腕关节连接。

9、可选地，所述万向节还包括滚动设置在所述球头部与所述包覆部之间的滚动体，所述球头部的外表面设有第一弧形凹槽，所述第一弧形凹槽从靠近所述第三转矩输出件的一侧朝向所述腕关节所在的一侧延伸，所述包覆部设有正对所述第一弧形凹槽且与所述第一弧形凹槽同向延伸的第二弧形凹槽，所述滚动体滚动设置于所述第一弧形凹槽与所述第二弧形凹槽共同形成的空间内。

10、可选地，所述包覆部包括围绕所述第三轴线分布的多个条状部，所述多个条状部在靠近所述第三转矩输出件的一端接合且设有轴体，所述轴体与所述第三转矩输出件连接，所述多个条状部在靠近所述腕关节的一端彼此分离，所述第二弧形凹槽设于所述条状部。

11、可选地，所述腕关节设于所述机架的一端，所述第一传动系还包括第一驱动模块和第一传动组件，所述第一传动组件连接所述第一驱动模块和所述第一转矩输出件，所述第一驱动模块设于所述机架远离所述腕关节的一端。

12、可选地，所述第二传动系还包括第二驱动模块和第二传动组件，所述第二传动组件连接所述第二驱动模块和所述第二转矩输出件，所述第二驱动模块设于所述机架远离所述腕关节的一端，比所述第一驱动模块更靠近所述腕关节。

13、可选地，所述第三传动系还包括第三驱动模块，所述第三驱动模块的输出轴为所述第三转矩输出件，所述第三驱动模块设于所述机架的中部，比所述第二驱动模块更靠近所述腕关节。

14、可选地，所述第二转矩输出件包括环状主体、沿所述第一轴线从所述环状主体的两侧延伸出的第一轴体和第二轴体以及沿所述第二轴线从所述环状主体的两侧延伸出的第三轴体和第四轴体，所述第一轴体与所述第二轴体转动连接于所述第一转矩输出件，所述第三轴体与所述第四轴体转动连接于所述机架。

15、可选地，所述第一转矩输出件包括与所述第一轴体转动连接的第一支架、与所述第二轴体转动连接的第二支架以及连接所述第一支架与所述第二支架的连接支架，所述第一支架与所述第二支架沿所述第一轴线的方向相对且平行设置，所述腕关节安装于所述连接支架。

16、可选地，所述第三传动系还包括谐波减速器，所述万向节通过所述谐波减速器与所述腕关节连接。

17、一种机器人，所述机器人包括如上述任一项所述的手腕结构。

18、本申请提供了一种机器人的手腕结构及机器人，其中，第一转矩输出件直接与腕关节连接，并且可以带动腕关节围绕第一轴线o1转动，实现腕关节围绕第一轴线o1的旋转自由度。第二转矩输出件可以围绕第二轴线o2转动，并且还与第一转矩输出件围绕第一轴线o1转动连接，实现腕关节围绕第二轴线o2的旋转自由度。第三转矩输出件可以围绕第三轴线o3转动，通过万向节与腕关节连接，实现腕关节围绕第三轴线o3的旋转自由度，由此实现了腕关节的三个旋转自由度，旋转自由度的数量增加。并且，通过万向节与第一传动系和第二传动系的耦合，三个自由度均集中设置在了腕关节处，使得机器人的手腕结构更加类似人的手腕，活动更加灵活且占用空间较小。

技术特征：

1.一种机器人的手腕结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，所述万向节包括球头部和包覆在所述球头部外侧的包覆部，所述包覆部与所述第三转矩输出件连接，所述包覆部与所述腕关节连接。

3.根据权利要求2所述的手腕结构，其特征在于，所述万向节还包括滚动设置在所述球头部与所述包覆部之间的滚动体，所述球头部的外表面设有第一弧形凹槽，所述第一弧形凹槽从靠近所述第三转矩输出件的一侧朝向所述腕关节所在的一侧延伸，所述包覆部设有正对所述第一弧形凹槽且与所述第一弧形凹槽同向延伸的第二弧形凹槽，所述滚动体滚动设置于所述第一弧形凹槽与所述第二弧形凹槽共同形成的空间内。

4.根据权利要求3所述的手腕结构，其特征在于，所述包覆部包括围绕所述第三轴线分布的多个条状部，所述多个条状部在靠近所述第三转矩输出件的一端接合且设有轴体，所述轴体与所述第三转矩输出件连接，所述多个条状部在靠近所述腕关节的一端彼此分离，所述第二弧形凹槽设于所述条状部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的手腕结构，其特征在于，所述腕关节设于所述机架的一端，所述第一传动系还包括第一驱动模块和第一传动组件，所述第一传动组件连接所述第一驱动模块和所述第一转矩输出件，所述第一驱动模块设于所述机架远离所述腕关节的一端。

6.根据权利要求5所述的手腕结构，其特征在于，所述第二传动系还包括第二驱动模块和第二传动组件，所述第二传动组件连接所述第二驱动模块和所述第二转矩输出件，所述第二驱动模块设于所述机架远离所述腕关节的一端，比所述第一驱动模块更靠近所述腕关节。

7.根据权利要求6所述的手腕结构，其特征在于，所述第三传动系还包括第三驱动模块，所述第三驱动模块的输出轴为所述第三转矩输出件，所述第三驱动模块设于所述机架的中部，比所述第二驱动模块更靠近所述腕关节。

8.根据权利要求1至4、6、7中任一项所述的手腕结构，其特征在于，所述第二转矩输出件包括环状主体、沿所述第一轴线从所述环状主体的两侧延伸出的第一轴体和第二轴体以及沿所述第二轴线从所述环状主体的两侧延伸出的第三轴体和第四轴体，所述第一轴体与所述第二轴体转动连接于所述第一转矩输出件，所述第三轴体与所述第四轴体转动连接于所述机架。

9.根据权利要求8所述的手腕结构，其特征在于，所述第一转矩输出件包括与所述第一轴体转动连接的第一支架、与所述第二轴体转动连接的第二支架以及连接所述第一支架与所述第二支架的连接支架，所述第一支架与所述第二支架沿所述第一轴线的方向相对且平行设置，所述腕关节安装于所述连接支架。

10.根据权利要求1至4、6、7、9中任一项所述的手腕结构，其特征在于，所述第三传动系还包括谐波减速器，所述万向节通过所述谐波减速器与所述腕关节连接。

11.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至10任一项所述的手腕结构。

技术总结本申请涉及机器人的手腕结构及机器人。包括机架、腕关节、设于机架的三个传动系。第一传动系包括围绕第一轴线转动的第一转矩输出件，腕关节连接于第一转矩输出件。第二传动系包括围绕第二轴线转动的第二转矩输出件，第二转矩输出件与第一转矩输出件围绕第一轴线转动连接，第二轴线与第一轴线垂直。第三传动系包括围绕第三轴线转动的第三转矩输出件和万向节，所述万向节连接所述第三转矩输出件与所述腕关节，所述第三轴线垂直于所述第二轴线以及所述第一轴线。该方案中，三个旋转自由度均集成于机器人的手腕处，动作更加灵活且占用空间小。技术研发人员：孙晨光,任赜宇,张佳俊,孙国康,黄荔群,高英皓受保护的技术使用者：北京小米机器人技术有限公司技术研发日：20230914技术公布日：2024/6/5