[实用新型]关节结构及机械手

说明书

本实用新型涉及机械手领域，提供一种关节结构及机械手。关节结构包括第一关节、第二关节第三关节和第三软绳，第一关节与第二关节通过第一铰轴可转动地连接，第二关节与第三关节可转动地连接；第一铰轴上具有第一过线孔，第一过线孔与第一铰轴的轴线相交，第一过线孔的贯通方向垂直于第一铰轴的轴线；第一过线孔的开口朝向第一关节，和/或第一过线孔的开口朝向第二关节；第三软绳的走线路径依次经过第一关节和第二关节后到达第三关节，第三软绳从第一过线孔穿过，第三软绳与第三关节固定连接。关节结构能够通过拉扯第三软绳来单独驱动第三关节转动，继而完成更加复杂多样的动作；并且，关节结构的自重较轻，生产装配难度较低。

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，具体是涉及一种关节结构及机械手。

背景技术

现有机器人及机械手一般在运动的关节(例如手指关节)上设置有驱动电机来驱动该关节自身或下一级关节运动，例如公开号为CN111975791A的中国发明专利申请公开了一种飞行仿生控制手臂救援机器人，该方案采用手指步进电机来驱动手指关节的运动，然而这种方式一方面导致运动关节的自重较大，导致关节运动的负载较大，另一方面，机械手的空间较为狭小，尤其是手指的体积更为狭小，在机械手上(尤其是在手指上)设置电机等驱动/传动部件的难度较大。

为了解决上述技术问题，一些现有技术采用软轴传递扭矩，例如公开号为CN108312138A的中国发明专利申请公开了一种多关节机械臂，该方案采用软轴、齿轮和减速器组成驱动关节转动的传动链，然而一方面，该方案的齿轮和减速器同样会增大运动关节的自重，另一方面，在机械手领域，手指关节的空间狭小，不利于设置软轴、齿轮与减速器的配合，采用软轴、齿轮与减速器的配合驱动手指关节转动的方案生产加工难度较大。

进一步地，为了解决上述技术问题，还有一些现有技术采用第三软绳/线驱动手指运动，例如公开号为CN111604934A的中国发明专利申请公开了一种仿生柔顺机械手，以及例如公开号为CN110142791A的中国发明专利申请公开了一种高集成的机械手，然而，一方面，该类方案采用同一第三软绳/线驱动对应手指的多个关节同步运动，而不能对手指的各关节进行分别驱动，手指能够完成的动作样式单一；另一方面，该类方案的将驱动电机设置在手掌上，导致手掌的自重较大。

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种活动关节自重较轻且各活动关节能够单独运动的关节结构。

本实用新型提供的关节结构包括第一关节、第二关节和第三关节，第一关节与第二关节通过第一铰轴可转动地连接，第二关节与第三关节可转动地连接；第一铰轴上具有第一过线孔，第一过线孔与第一铰轴的轴线相交，第一过线孔的贯通方向垂直于第一铰轴的轴线；第一过线孔的开口朝向第一关节，和/或第一过线孔的开口朝向第二关节；还包括第三软绳，第三软绳的走线路径依次经过第一关节和第二关节后到达第三关节，第三软绳从第一过线孔穿过，第三软绳与第三关节固定连接。

由上可见，这样第二关节相对第一关节转动时，不会引起第三软绳的长度发生明显变化，第三软绳的长度不容易受第二关节的转动干扰，因此本实用新型能够通过拉扯第三软绳来单独驱动第三关节转动，有利于提升关节结构运动姿态的多样性，相较于公开号为CN111604934A及CN110142791A的方案而言，本实用新型的关节结构能够完成更加复杂的动作；并且，本实用新型不用在第二关节和第三关节上设置电机、齿轮等较重质地的动力部件就能对第二关节和第三关节进行单独转动，不仅有利于减轻活动关节的自重，而且有利于简化关节结构的结构，有利于降低关节结构的生产装配难度。

一个优选的方案是，第一过线孔具有第一孔段，第一孔段的沿贯通方向的两端分别为第一孔端和第二孔端，第一孔段与第一铰轴的轴线相交于第一孔端，第二孔端为第一过线孔的其中一端开口，从第一孔端至第二孔端，第一孔段在第二关节与第三关节相对转动的周向上的尺寸逐渐增大。