一种基于电机驱动的机器人关节结构

本技术涉及机器人关节，特别是一种基于电机驱动的机器人关节结构。

背景技术：

1、现有的机器人关节，大多只能进行弯曲动作--其通过旋转的电机来带动实现，例如公告号为cn115519581b的专利便是此类结构。

2、但如上述专利的这类关节结构只能实现两个臂节的弯曲，而无法实现两个臂节之间的轴向旋转(例如仿生机器人手肘处只能弯曲、脚肘部只能完全，依靠腰部处的旋转来实现转向)，可真实人类在手肘、脚肘处是能进行一定程度的轴向转动的。

3、目前有一些大型机器人的关节既能弯曲、也能转动，但结构通常都比较复杂，类似的结构不适用于小型机器人关节。

4、为此，本方案设计一种结构简单、且灵巧的机器人关节结构，既能适用于小型机器人关节、又能适用于大型机器人关节。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、在一个关节处既能进行弯曲又能转动、具有优异支撑力和提升力的基于电机驱动的机器人关节结构。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种基于电机驱动的机器人关节结构，包括相互连接的第一节臂、第二节臂；

3、所述第一节臂的下端面具有左右位置相对的两个侧耳；

4、所述第二节臂的上端面处固定有电机a，电机a的输出轴上固定有u型拨件；

5、所述u型拨件上固定有电机b，电机b的输出轴与对应的侧耳相连；所述u型拨件具有两个伸出臂，电机b的输出轴能转动地从伸出臂穿过后与对应的侧耳固定相连；

6、当第一节臂与第二节臂进行弯曲动作时：电机a保持锁紧，电机b经侧耳带动第一节臂转动作；当第一节臂与第二节臂进行相互转动时：电机b保持锁紧，电机a经u型拨件作用在电机b的输出轴上，电机b的输出轴作用在侧耳上让第一节臂动作。

7、作为本申请优选的技术方案，所述电机b为双出轴自锁步进电机，其两端伸出的输出轴与两个侧耳相连。

8、作为本申请优选的技术方案，所述电机b的输出轴的两端为多棱柱状，侧耳上具有相应的多棱孔。

9、作为本申请优选的技术方案，所述第二节臂的上端面为平面；所述侧耳的下端面为圆弧面，该圆弧面以电机b的输出轴所处轴线位置为圆心；所述侧耳抵在第二节臂的上端面处，形成支撑结构；当第一节臂与第二节臂进行弯曲动作时，侧耳的下端面的弧形面的不同部位与第二节臂的上端面接触。这种设计利于第二节臂对第一节臂进行良好的支撑。

10、作为本申请优选的技术方案，所述电机a为盘式双出轴自锁步进电机，其输出轴的下端具有球头；所述第二节臂包括节帽、节杆，节帽螺纹拧在节杆的上端；所述节帽的下表面开有半球腔，节杆的上表面具有另一半球腔，当两者拧和后形成球形腔；电机a的输出轴的下端的球头位于该球形腔处。当第一节臂带动第二节臂向上提起时，第一节臂经侧耳、电机b的输出轴、u型拨件、电机a的输出轴作用在第二节臂上向上提起。这种设计利于第一节臂对第二节臂进行良好的提起。

11、作为本申请优选的技术方案，所述电机a固定在节帽上时，将电机a的机壳与输出轴拆开，该输出轴从下至上穿过节帽后伸入相应的机壳内。

12、作为本申请优选的技术方案，所述第二节臂中，当节帽与节杆螺纹配合后还经螺钉沿径向锁紧。

13、本方案的大致原理为：(1)通过电机b带动侧耳转动，侧耳带动第一节臂转动，实现第一节臂和第二节臂的弯曲；(2)通过电机a带动u型拨件转动，u型拨件经电机a的输出轴带动侧耳动作，实现了两个节臂的转动；(3)当两个节臂弯曲动作时侧耳的下端面的圆弧面在节帽的上表面滑动，当两个节臂进行转动时侧耳的下端面的圆弧边在节帽的上表面转动，即本方案的关节能同时进行弯曲、转动--灵活度高，并且在弯曲和转动的过程中节帽始终为侧耳提供向上的支撑力--支撑力道强；(4)当第一节臂将第二节臂向上提起时，经侧耳、电机b的输出轴、u型拨件、电机a的输出轴、球头作用在节帽上，这样的结构能提供较强的竖直方向的提升力。

14、本实用新型具有以下优点：

15、(1)结构集中、简单，缩小关节体积，利于应用于小型机器人；

16、实现两个节臂之间进行弯曲的结构、实现两个节臂之间的转动结构，是相互关联的(现有的为分离设计)，这样能让结构更集中，能减小关节的体积，从而适用于小型机器人；

17、(2)结构巧妙、动作灵活；

18、现有的设计中，之所以将实现两个节臂之间弯曲的结构、实现两个节臂之间转动的结构通过不同位置来进行设计，是因为无法保证弯折动作、转动动作之间不会产生相互干扰；或者说即便能不互相干扰，也无法保证关节处的强度；

19、本方案中，两个节臂能同时进行弯曲、转动，动作灵活；并且在弯曲、转动的过程中，侧耳始终是与节帽的上表面接触的，这样能为关节处提供足够的支撑强度(例如本方案仿生机器人的脚肘处，仿生机器人上身具有一定重量，那么该关节结构无论是在弯曲还是在转动时，都能为上身提供足够的支撑力)。

20、(3)能提供足够的支撑力、提升力；

21、上段已提及能提供足够的支撑力--此处不再赘述；

22、由于第二节臂的下方可能负载一定重量，因此本方案中第一节臂经侧耳、电机b的输出轴、u型拨件、电机a的输出轴、球头作用在节帽上来向上提起第二节臂，则能保证足够的提升力(即本方案不依赖于输出轴与相应电机机壳的安装强度来提供提升力--这类结构的提升力有限，而是直接通过轴来传递提升力--提升力更强)。

技术特征：

1.一种基于电机驱动的机器人关节结构，包括相互连接的第一节臂(1)、第二节臂(2)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述电机b(5)为双出轴自锁步进电机，其两端伸出的输出轴与两个侧耳(101)相连。

3.根据权利要求2所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述电机b(5)的输出轴的两端为多棱柱状，侧耳(101)上具有相应的多棱孔。

4.根据权利要求1所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述第二节臂(2)的上端面为平面；所述侧耳(101)的下端面为圆弧面，该圆弧面以电机b(5)的输出轴所处轴线位置为圆心；

5.根据权利要求1所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述电机a(3)为盘式双出轴自锁步进电机，其输出轴的下端具有球头(301)；

6.根据权利要求5所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述电机a(3)固定在节帽(201)上时，将电机a(3)的机壳与输出轴拆开，该输出轴从下至上穿过节帽(201)后伸入相应的机壳内。

7.根据权利要求5所述一种基于电机驱动的机器人关节结构，其特征在于：所述第二节臂(2)中，当节帽(201)与节杆(202)螺纹配合后还经螺钉沿径向锁紧。

技术总结本技术涉及一种基于电机驱动的机器人关节结构，包括相互连接的第一节臂、第二节臂；所述第一节臂的下端面具有左右位置相对的两个侧耳；所述第二节臂的上端面处固定有电机A，电机A的输出轴上固定有U型拨件；所述U型拨件上固定有电机B，电机B的输出轴与对应的侧耳相连；所述U型拨件具有两个伸出臂，电机B的输出轴能转动地从伸出臂穿过后与对应的侧耳固定相连。本技术达到的有益效果是：结构简单；在一个关节处既能进行弯曲又能转动，既适用于小型机器人又适用于大型机器人；具有优于的支撑力、以及提升力。技术研发人员：李昀澄,孙明明受保护的技术使用者：西华大学技术研发日：20231115技术公布日：2024/6/11