本發(fā)明涉及機(jī)器人，尤其涉及一種機(jī)械臂及人形機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械手臂是人形機(jī)器人系統(tǒng)中具有代表性的復(fù)雜部件，是人形機(jī)器人完成抓取作業(yè)和人機(jī)交互的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大。同時(shí)，機(jī)械手臂的成本高昂。隨著人形機(jī)器人面向工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，對人形機(jī)器人的機(jī)械手臂的輕量化、低成本設(shè)計(jì)提出更高要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種機(jī)械臂及人形機(jī)器人，通過對小臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，取代傳統(tǒng)電機(jī)并聯(lián)以及配合連桿傳動(dòng)的方案，大大減少了小臂組件的零件數(shù)量，同時(shí)有效降低整個(gè)手臂重量和成本。

2、本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請實(shí)施例提供一種機(jī)械臂，所述機(jī)械臂包括小臂組件，所述小臂組件包括小臂、腕部骨架、第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件，所述小臂具有肘關(guān)節(jié)端和腕關(guān)節(jié)端，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件、所述腕部骨架、所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和所述腕關(guān)節(jié)端依次連接，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件在所述小臂的軸向上依次設(shè)置，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)手部組件繞第一參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于連接手部組件并能夠驅(qū)動(dòng)所述腕部骨架繞第二參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一參考軸線、所述第二參考軸線和所述小臂的軸線相互垂直。

4、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件設(shè)置為第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)，所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)具有第一殼體和第一轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸的軸線和所述第一參考軸線重合，所述第一殼體和所述腕部骨架連接，所述第一轉(zhuǎn)軸和所述腕關(guān)節(jié)端連接；

5、所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件設(shè)置為第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)，所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)具有第二殼體和第二轉(zhuǎn)軸，所述第二轉(zhuǎn)軸的軸線和所述第二參考軸線重合，所述第二殼體和所述腕部骨架連接。

6、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述腕部骨架具有相對的第一端和第二端，第一端具有第一槽部，第二端具有第二槽部，第一槽部具有一對相對設(shè)置的第一槽壁，所述第一殼體位于所述第一槽部，且所述第一殼體和對應(yīng)側(cè)的所述第一槽壁連接，所述第二槽部具有一對相對設(shè)置的第二槽壁，所述第二殼體位于所述第二槽部，且所述第二殼體和對應(yīng)側(cè)的所述第二槽壁連接。

7、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述小臂組件還包括腕部轉(zhuǎn)接件，所述腕部轉(zhuǎn)接件具有相對設(shè)置的第一轉(zhuǎn)接臂和第二轉(zhuǎn)接臂，所述第一轉(zhuǎn)接臂和所述第一轉(zhuǎn)軸連接，所述第二轉(zhuǎn)接臂和所述第一殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第一轉(zhuǎn)接臂和所述第二轉(zhuǎn)接臂同軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。

8、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述小臂組件還包括第一連接件，所述第一連接件具有第一插入端，所述第一連接件背離所述第一插入端的一端和所述第二轉(zhuǎn)接臂連接；其中，所述第一殼體具有第三槽部，所述第三槽部內(nèi)設(shè)置有第一軸承，所述第一軸承和所述第一轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，所述第一軸承和所述第三槽部過盈配合，且所述第二轉(zhuǎn)接臂具有第一安裝孔，所述第一插入端穿設(shè)于所述第一安裝孔和所述第一軸承的第一內(nèi)圈，所述第一插入端和所述第一軸承的所述第一內(nèi)圈過盈配合，所述第二轉(zhuǎn)接臂和所述第一軸承之間設(shè)置有間隙。

9、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述機(jī)械臂還包括大臂組件，所述小臂組件還包括肘關(guān)節(jié)電機(jī)和肘部轉(zhuǎn)接件，所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)具有第三殼體和第三轉(zhuǎn)軸，所述大臂組件通過所述肘部轉(zhuǎn)接件與所述第三轉(zhuǎn)軸連接，所述第二轉(zhuǎn)軸的軸線和所述小臂的軸線重合或平行；

10、其中，所述肘關(guān)節(jié)端設(shè)置有第四槽部，所述第四槽部至少具有兩個(gè)第四槽壁，所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)部分位于所述第四槽部內(nèi)，且所述第三殼體和對應(yīng)側(cè)的所述第四槽壁連接；

11、所述腕關(guān)節(jié)端具有兩個(gè)相對設(shè)置的第三轉(zhuǎn)接臂和第四轉(zhuǎn)接臂，所述第三轉(zhuǎn)接臂和所述第二轉(zhuǎn)軸連接，所述第四轉(zhuǎn)接臂和所述第二殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第三轉(zhuǎn)接臂和所述第四轉(zhuǎn)接臂同軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。

12、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述小臂組件還包括第二連接件，所述第二連接件具有第二插入端，所述第二連接件背離所述第二插入端的一端和所述第四轉(zhuǎn)接臂連接；其中，所述第二殼體具有第五槽部，所述第五槽部內(nèi)設(shè)置有第二軸承，所述第二軸承和所述第二轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，所述第二軸承和所述第五槽部過盈配合，且所述第四轉(zhuǎn)接臂具有第二安裝孔，所述第二插入端穿設(shè)于所述第二安裝孔和所述第二軸承的第二內(nèi)圈，所述第二插入端和所述第二軸承的所述第二內(nèi)圈過盈配合，所述第四轉(zhuǎn)接臂和所述第二軸承之間設(shè)置有間隙。

13、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述機(jī)械臂還包括控制組件，所述控制組件分別與所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)、所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)和所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)電連接，所述控制組件用于分別控制所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)、所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)和所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作指令；其中，所述小臂具有控制腔，所述控制組件安裝于所述控制腔。

14、在第一方面的其中一些實(shí)施例中，所述控制組件包括控制板、通訊板和安裝件，所述第三轉(zhuǎn)接臂通過所述安裝件與所述第四轉(zhuǎn)接臂連接，所述控制板和所述通訊板中的一個(gè)設(shè)置于所述安裝件背離所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)的一側(cè)，所述控制板和所述通訊板中的另一個(gè)設(shè)置于所述安裝件靠近所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)的一側(cè)。

15、第二方面，本申請還提供一種人形機(jī)器人，所述人形機(jī)器人包括如上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述機(jī)械臂。

16、本發(fā)明的實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)：

17、采用本發(fā)明提供的機(jī)械臂，第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)手部組件繞第一參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)手部沿小臂的軸線的前后方向上下擺動(dòng)，類似于點(diǎn)頭的動(dòng)作。這種運(yùn)動(dòng)發(fā)生在腕關(guān)節(jié)的垂直面內(nèi)。第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)腕部骨架繞第二參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)手部組件執(zhí)行偏擺動(dòng)作，手部組件沿小臂軸線左右擺動(dòng)，類似于頭部左右轉(zhuǎn)動(dòng)觀察兩側(cè)的情況。并且，第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件在小臂的軸向上依次設(shè)置。顯然，這種順序串接的方式相比于傳統(tǒng)的并聯(lián)電機(jī)設(shè)計(jì)，能夠減少機(jī)械臂內(nèi)部的空間占用，并且簡化了傳動(dòng)鏈路，減少了零件數(shù)量。

18、因此，本申請?zhí)峁┑臋C(jī)械臂由于減少了零件數(shù)量，整個(gè)機(jī)械臂的重量得以減輕，這不僅有助于提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能，還減少了能源消耗。以及，通過簡化結(jié)構(gòu)能夠獲得更低的制造成本，同時(shí)，減少了零件數(shù)量也有助于降低維護(hù)成本，減少了故障點(diǎn)，提高了機(jī)械臂的可靠性。再者，通過機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以使得機(jī)械臂更加輕巧，更容易進(jìn)入狹窄空間。

19、本發(fā)明還涉及一種人形機(jī)器人，由于上述機(jī)械臂具有上述技術(shù)效果，因此包括該機(jī)械臂的人形機(jī)器人應(yīng)當(dāng)具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。

20、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯和易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，做詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)械臂，所述機(jī)械臂包括小臂組件，其特征在于，所述小臂組件包括小臂、腕部骨架、第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件，所述小臂具有肘關(guān)節(jié)端和腕關(guān)節(jié)端，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件、所述腕部骨架、所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和所述腕關(guān)節(jié)端依次連接，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件在所述小臂的軸向上依次設(shè)置，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)手部組件繞第一參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于連接手部組件并能夠驅(qū)動(dòng)所述腕部骨架繞第二參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一參考軸線、所述第二參考軸線和所述小臂的軸線相互垂直。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件設(shè)置為第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)，所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)具有第一殼體和第一轉(zhuǎn)軸，所述第一轉(zhuǎn)軸的軸線和所述第一參考軸線重合，所述第一殼體和所述腕部骨架連接，所述第一轉(zhuǎn)軸和所述腕關(guān)節(jié)端連接；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述腕部骨架具有相對的第一端和第二端，第一端具有第一槽部，第二端具有第二槽部，第一槽部具有一對相對設(shè)置的第一槽壁，所述第一殼體位于所述第一槽部，且所述第一殼體和對應(yīng)側(cè)的所述第一槽壁連接，所述第二槽部具有一對相對設(shè)置的第二槽壁，所述第二殼體位于所述第二槽部，且所述第二殼體和對應(yīng)側(cè)的所述第二槽壁連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述小臂組件還包括腕部轉(zhuǎn)接件，所述腕部轉(zhuǎn)接件具有相對設(shè)置的第一轉(zhuǎn)接臂和第二轉(zhuǎn)接臂，所述第一轉(zhuǎn)接臂和所述第一轉(zhuǎn)軸連接，所述第二轉(zhuǎn)接臂和所述第一殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且所述第一轉(zhuǎn)接臂和所述第二轉(zhuǎn)接臂同軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述小臂組件還包括第一連接件，所述第一連接件具有第一插入端，所述第一連接件背離所述第一插入端的一端和所述第二轉(zhuǎn)接臂連接；其中，所述第一殼體具有第三槽部，所述第三槽部內(nèi)設(shè)置有第一軸承，所述第一軸承和所述第一轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，所述第一軸承和所述第三槽部過盈配合，且所述第二轉(zhuǎn)接臂具有第一安裝孔，所述第一插入端穿設(shè)于所述第一安裝孔和所述第一軸承的第一內(nèi)圈，所述第一插入端和所述第一軸承的所述第一內(nèi)圈過盈配合，所述第二轉(zhuǎn)接臂和所述第一軸承之間設(shè)置有間隙。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述機(jī)械臂還包括大臂組件，所述小臂組件還包括肘關(guān)節(jié)電機(jī)和肘部轉(zhuǎn)接件，所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)具有第三殼體和第三轉(zhuǎn)軸，所述大臂組件通過所述肘部轉(zhuǎn)接件與所述第三轉(zhuǎn)軸連接，所述第二轉(zhuǎn)軸的軸線和所述小臂的軸線重合或平行；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述小臂組件還包括第二連接件，所述第二連接件具有第二插入端，所述第二連接件背離所述第二插入端的一端和所述第四轉(zhuǎn)接臂連接；其中，所述第二殼體具有第五槽部，所述第五槽部內(nèi)設(shè)置有第二軸承，所述第二軸承和所述第二轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，所述第二軸承和所述第五槽部過盈配合，且所述第四轉(zhuǎn)接臂具有第二安裝孔，所述第二插入端穿設(shè)于所述第二安裝孔和所述第二軸承的第二內(nèi)圈，所述第二插入端和所述第二軸承的所述第二內(nèi)圈過盈配合，所述第四轉(zhuǎn)接臂和所述第二軸承之間設(shè)置有間隙。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述機(jī)械臂還包括控制組件，所述控制組件分別與所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)、所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)和所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)電連接，所述控制組件用于分別控制所述肘關(guān)節(jié)電機(jī)、所述第一腕關(guān)節(jié)電機(jī)和所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作指令；其中，所述小臂具有控制腔，所述控制組件安裝于所述控制腔。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械臂，其特征在于，所述控制組件包括控制板、通訊板和安裝件，所述第三轉(zhuǎn)接臂通過所述安裝件與所述第四轉(zhuǎn)接臂連接，所述控制板和所述通訊板中的一個(gè)設(shè)置于所述安裝件背離所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)的一側(cè)，所述控制板和所述通訊板中的另一個(gè)設(shè)置于所述安裝件靠近所述第二腕關(guān)節(jié)電機(jī)的一側(cè)。

10.一種人形機(jī)器人，其特征在于，所述人形機(jī)器人包括如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述機(jī)械臂。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種機(jī)械臂及人形機(jī)器人，涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)械臂包括小臂組件，小臂組件包括小臂、腕部骨架、第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件，小臂具有肘關(guān)節(jié)端和腕關(guān)節(jié)端，第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件、腕部骨架、第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和腕關(guān)節(jié)端依次連接，第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件在小臂的軸向上依次設(shè)置，第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)手部組件繞第一參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)腕部骨架繞第二參考軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，第一參考軸線、第二參考軸線和小臂的軸線相互垂直。本發(fā)明提供的機(jī)械臂采用將第一腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件和第二腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)件順序串接的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機(jī)并聯(lián)以及配合連桿傳動(dòng)的方案，簡化小臂組件結(jié)構(gòu)，降低機(jī)械臂的重量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉陽,杜旭超,范文華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19