[发明专利]一种机械臂及其仿形机械关节

说明书

本发明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，本发明还提供了一种包括上述仿形机械关节的机械臂。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，更具体地说，涉及一种仿形机械关节。此外，本发明还涉及一种包括上述仿形机械关节的机械臂。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

本发明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，本发明提供如下技术方案：

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。