一种用于人形机器人的手腕结构的制作方法

本技术属于人形机器人，具体涉及一种用于人形机器人的手腕结构。

背景技术：

1、人形机器人作为融合机械设计、智能控制、传感检测等多技术的智能装备，已广泛应用于工业生产等多个领域，成为提升生产效率、优化服务体验的核心载体。手臂作为人形机器人的关键执行部件，是实现人机交互与作业执行的核心媒介。而现有人形机器人手臂采用串联式连杆结构设计，其核心设置方式为：通过多个连杆依次串联，相邻连杆之间通过转动关节连接，各关节分别配置驱动组件，通过多关节的协同转动实现姿态调节，以满足基本的多方向动作需求。而现有人形机器人的机械手驱动与调节结构仍存在明显弊端，目前，机械手的姿态调整依赖连杆传动或齿轮啮合机构实现，通过手臂主体的动作联动连杆或齿轮运转，进而带动机械手完成姿态变化。但导致机械手仅能围绕单一轴线转动或单一方向摆动，即机械手的姿态调整依附于手臂动作，仅能达成单自由度调节，无法独立完成多方向、多角度的灵活姿态切换。在面对不同方位、不同形态的作业目标时，机械手无法快速调整至最优抓取或操作姿态，需依赖手臂反复调整整体位置来补偿自由度不足的缺陷，不仅导致操作步骤繁琐、响应迟缓，还大幅限制了动作的精准度与覆盖范围，机械手动作灵活性受限，严重影响了人形机器人的操作效率。

技术实现思路

1、本技术提供了一种用于人形机器人的手腕结构，以解决现有的人形机器人的手腕结构灵活性差，影响人形机器人操作效率的技术问题。

2、本技术所采用的技术方案为：

3、一种用于人形机器人的手腕结构，包括：

4、小臂，小臂的一端与人形机器人的大臂连接；

5、连接关节，可转动设置于小臂的另一端，且能够绕第一轴线转动；

6、机械手，包括手掌组件以及安装件，安装件可转动设置于连接关节，且能够绕第二轴线转动，第二轴线垂直于手掌组件的掌心所在平面，第一轴线与第二轴线垂直，且第一轴线与手掌组件的手指排列方向平行。

7、本技术中的一种人形机器人的手腕结构还包括下述附加技术特征：

8、小臂包括定位段和与大臂连接的安装段，定位段一端与安装段连接，另一端朝向背离大臂的一侧延伸，定位段设有驱动连接关节转动的驱动机构。

9、定位段设有两个支撑件，两个支撑件沿第一轴线相对设置，连接关节的两端分别与两个支撑件转动连接。

10、定位段还设有安装腔以及避让孔，避让孔连通安装腔且朝向连接关节，驱动机构包括设置于安装腔的第一驱动件以及连接杆，连接杆一端与第一驱动件传动连接，另一端穿过避让孔与连接关节转动连接，第一驱动件通过连接杆带动连接关节转动。

11、第一驱动件包括驱动轴以及与驱动轴连接的转盘，连接杆与转盘转动连接，连接杆与转盘的连接位置位于转盘的偏心位置。

12、连接杆与连接关节转动连接的一端靠近支撑件设置。

13、连接关节包括两个装配端和两个部件装配端，两个装配端沿第一轴线相对设置，且分别与两个支撑件转动连接；

14、沿小臂的轴线方向，两个部件装配端分别位于装配端的左右两侧，其中一个部件装配端与安装件转动连接。

15、安装件包括第一连接段和第二连接段，第一连接段与部件装配端转动连接，第二连接段一端连接第一连接段，另一端朝向背离小臂一侧且朝向靠近小臂的轴线方向弯曲延伸，第二连接段的末端设有与手掌组件连接的安装基座，安装基座与连接关节相对间隔设置。

16、安装基座位于连接关节背离小臂一侧，且安装基座的轴线与连接关节的定位轴线共线。

17、连接关节设有容纳腔，容纳腔内设有第二驱动件，第二驱动件的输出端与第一连接段连接。

18、由于采用了上述技术方案，本技术所取得的有益效果为：

19、1、本技术通过设置小臂一端与大臂连接，另一端设置有连接关节，小臂为连接关节和机械手提供调节基础，能够承受连接关节和机械手的重量和操作载荷。连接关节与小臂转动连接，安装件转动设置于连接关节，使连接关节作为机械手的直接载体，可携带机械手绕第一轴线转动，进而能够通过转动安装件进一步调整手掌组件绕第二轴线转动，为机械手提供两个独立且垂直的转动维度。第一轴线与手掌组件的手指排列方向平行，在连接关节绕第一轴线转动时，能够使手掌组件的运动对应人体手腕的内收或外展，进而调整安装件的转动，能够使手掌组件在内收或外展动作的基础上实现上下转动，对手掌组件的姿态进行精准调整，提高手腕的操作灵活性。而且，通过设置连接关节实现手掌组件两个自由度的调整，简化了手腕结构的设计，使手腕结构的布局更加紧凑。

20、2、作为本技术的一种优选实施方式，通过设置小臂包括定位段和安装段，对小臂的功能分区设计，安装段专注于大臂的稳定连接，承担小臂与大臂间的力传递和姿态支撑，定位段则专门承载驱动机构并驱动连接关节转动，提升了整体结构的长期可靠性。定位段背离大臂的一侧延伸，为驱动机构预留了独立的安装空间，有效避免大臂与驱动部件的碰撞或干涉，确保大臂、小臂、连接关节在多自由度运动时的兼容性，扩展了手腕结构的整体运动范围。

21、进一步地，两个支撑件从连接关节的两端形成对称式支撑，精准限定连接关节沿第一轴线的安装位置，有效抑制连接关节转动时的径向窜动和偏移，让连接关节绕第一轴线的转动角度控制更精准。同时，相对设置的两个支撑件形成稳固的支撑结构，显著提高手腕结构的负载承载上限。

22、3、作为本技术的一种优选实施方式，避让孔朝向连接关节设置，连接杆穿过避让孔与连接关节转动连接，缩短第一驱动件的动力传递距离，提升了动力传递效率。同时，还能让第一驱动件能更快带动连接关节的转动动作，显著提升调节手腕结构的响应速度。

23、进一步地，通过设置连接杆与转盘的连接位置位于转盘的偏心位置，驱动轴带动转盘旋转时，偏心位置的圆周运动通过连接杆转化为连接关节绕第一轴线的转动，简化了驱动机构的结构，第一驱动件能够完全内置于安装腔内，无需占用额外的安装空间，进一步实现手腕结构的紧凑布局。

24、4、作为本技术一种优选实施方式，连接杆与连接关节转动连接的一端靠近支撑件设置，使动力作用点与支点的距离大幅缩短，减少连接关节因受力产生的弹性形变或翘曲。同时使连接关节的受力集中于支撑区域，显著提升连接关节的整体承载能力，提升手腕结构的承载上限。

25、5、作为本技术的一种优选实施方式，两个装配端沿第一轴线相对设置，装配端承担连接关节绕第一轴线转动的支撑功能，两个部件装配端沿小臂的轴线分置于装配端左右两侧，其中一个与安装件转动连接，使连接关节的转动与安装件的转动互不干涉，确保转动精度精准可靠。同时，沿小臂轴线方向将部件装配端分别设置于装配端左右两侧，使第二轴线与第一轴线在空间上形成 垂直交错且错位的布局，避免连接关节绕第一轴转动时，安装件与装配端、支撑件或小臂定位段的碰撞，提高手腕结构运转的稳定性。

26、进一步地，第二连接段朝向背离小臂一侧且靠近小臂的轴线方向弯曲延伸，配合安装基座与连接关节相对间隔设置，为手掌组件的运动调整预留了独立的活动空间，同时还能使手掌组件的安装位置偏离第一轴线与第二轴线的交错区域，减少连接关节绕第一轴线摆动以及安装件绕第二轴线转动时的空间冲突，显著扩展机械手的姿态调节范围。

27、6、作为本技术的一种优选实施方式，通过设置安装基座的轴线与连接关节的定位轴线共线，使手掌组件抓取负载产生的重力、作业反作用力，沿同轴方向直接传递至连接关节，再通过支撑件传导至小臂。有效避免偏心负载导致的侧向力矩，大幅减少安装件、连接关节的弯曲形变与扭转应力，降低因受力偏移引发的姿态偏差。

28、7、作为本技术的一种优选实施方式，第二驱动件内置于连接关节的容纳腔，输出端与第一连接段连接，缩短了动力传递路径，使第二驱动件能够直接驱动安装件的转动动作，让手掌组件绕第二轴线的翻转更精准、响应更迅速。第二驱动件设置于连接关节的容纳腔，无需额外设置独立驱动支架或延伸传动结构，将驱动功能与连接关节的支撑、连接功能高度融合，大幅缩减了手腕结构的整体体积与重量，避免了外置驱动导致的结构冗余，提升整体运动灵活性。