[发明专利]一种机械臂的腕关节及其动作方法

权利要求书

1.一种机械臂的腕关节，其特征在于包括：

前臂（1），实现腕关节动作的支撑部件；

腕部（3），实现腕部动作的执行部件，所述的腕部（3）与前臂（1）呈两个自由度旋转、摆动连接；

驱动装置（4），集成在前臂（1）内部用于实现腕关节动作的驱动部件；

传动组件（5），集成在前臂（1）内部将驱动装置（4）的驱动力传递给腕部的传递部件；

所述的传动组件（5）包括多级带传动（6）和锥齿轮传动（7），所述的多级带传动（6）与驱动装置（4）连接，所述的锥齿轮传动（7）连接在多级带传动（6）末级与腕部（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的前臂（1）内部设置有安装座（2）；所述的驱动装置（4）和传动装置（5）集成在安装座（2）内部。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的驱动装置（4）包括摆动驱动装置（8）和旋转驱动装置（9）。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的多级带传动（6）设置有两组包括旋转带传动（10）和摆动带传动（11），所述的旋转带传动（10）和摆动带传动（11）的传动末级设置有输出传动轴（12），所述的锥齿轮传动（7）设置在输出传动轴（12）上，并且所述的旋转带传动（10）的末级与输出传动轴（12）转动连接；所述的摆动带传动（11）的末级与输出传动轴（12）固定连接并带动输出传动轴（12）往复摆动。

5.根据权利要求4所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的摆动带传动（11）包括一级摆动同步带（13）、二级摆动同步带（14）和三级摆动同步带（15）；所述的一级摆动同步带（13）上设有编码器（16），所述的二级摆动同步带（14）上设有张紧轮（17），三级摆动同步带（15）上设有张紧轮（18）；所述的三级摆动同步带（15）通过一个三级带轮（19）与输出传动轴（12）固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的旋转带传动（10）包括一级旋转同步带（20）、二级旋转同步带（21）和三级旋转同步带（22），所述的一级旋转同步带（20）上设有带传动编码器（23），所述的二级旋转同步带（21）上设有带传动张紧轮（24），三级旋转同步带（22）上设有带传动张紧轮（25）；所述的三级旋转同步带（22）通过一带轮（26）与输出传动轴（12）转动连接，所述的带轮（26）与锥齿轮传动（7）通过螺栓固定连接。

7.根据权利要求4所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：所述的输出传动轴（12）靠近锥齿轮传动（7）的一端的端部固定有支架（27），所述的支架（27）上固定有支撑轴（28），所述的锥齿轮传动（7）包括第一锥齿轮（29）和第二锥齿轮（30），所述的第二锥齿轮（30）与第一锥齿轮（29）相互啮合，第二锥齿轮（30）通过轴承（31）与支撑轴（28）相连。

8.根据权利要求4至7任意一项所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：输出传动轴（12）内部设置有空腔（32）。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的一种机械臂的腕关节，其特征在于：腕部（3）上设置有末端法兰（33），所述的末端法兰（33）上设置有通用连接孔（34）。

10.一种机械臂的腕关节的动作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：摆动驱动装置将动力依次传递到一级摆动同步带、二级摆动同步带、三级摆动同步带；

三级摆动同步带将动力传到三级带轮，三级带轮带动输出传动轴一起转动，输出传动轴带动其上的支架一起往复摆动从而实现腕部的摆动；

步骤2：旋转驱动装置将动力依次传递到一级旋转同步带、二级旋转同步带和三级旋转同步带；

三级旋转同步带的带轮绕输出传动轴转动并带动与带轮固定连接的第一锥齿轮一起绕输出传动轴转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮啮合运动，第二锥齿轮带动其上的末端法兰实现转动；

步骤3：步骤1和步骤2动作时可实现腕部单独的摆动或转动，也可以实现腕部同时摆动和转动。