关节组件、机械臂和机械设备的制作方法

1.本实用新型涉及机械臂的技术领域，具体地，涉及一种关节组件、机械臂和机械设备。


背景技术：

2.越来越多的机械设备通过机械臂实现狭小空间作业，其中机械臂多为蛇形机械臂。相关技术中，机械设备的蛇形机械臂为了实现蛇形弯曲，关节组件通常设置弹性材料进行支撑，还有一些关节组件具有两种转轴，且两种转轴的轴向垂直。相关技术的关节组件的运动需要考虑弹性特性以及两种转轴的运动特性，具有结构复杂、控制难度高的缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本实用新型的实施例提出一种关节组件，该关节组件可以实现蛇形弯曲且具有结构简单、容易控制的优点。
5.本实用新型的实施例提出一种具有该关节组件的机械臂。
6.本实用新型的实施例提出一种具有该机械臂的机械设备。
7.本实用新型实施例的关节组件包括多个关节单元，多个所述关节单元依次连接，两个相邻的所述关节单元可绕第一轴线相对转动，且沿所述第一轴线的延伸方向偏移一定距离。
8.本实用新型实施例的关节组件可以实现蛇形弯曲且具有结构简单、容易控制的优点。
9.在一些实施例中，多个所述关节单元中每两个相邻的所述关节单元的偏移方向相同。
10.在一些实施例中，所述关节单元包括在所述关节单元的厚度方向上相对设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部沿所述第一轴线的延伸方向偏移所述一定距离，所述关节单元的厚度方向正交于所述第一轴线的延伸方向，两个相邻的所述关节单元中一者的所述第一连接部与另一者的所述第二连接部绕所述第一轴线转动连接。
11.在一些实施例中，所述关节单元包括在所述关节单元的厚度方向上相对设置的第一端面和第二端面，所述第一连接部设在所述第一端面上且沿背离所述第二端面的方向凸出，所述第二连接部设在所述第二端面上且沿背离所述第一端面的方向凸出。
12.在一些实施例中，所述关节单元具有第一通道和第二通道，
13.所述第一通道包括第一端和第二端，所述第一端贯穿所述第一端面，所述第二端贯穿所述第二端面，
14.所述第二通道包括第三端和第四端，所述第三端贯穿所述第一端面，所述第四端贯穿所述第二端面，
15.所述第一端和所述第三端在第一方向上间隔布置，所述第二端和所述第四端在所述第一方向上间隔布置，所述第一连接部位于所述第一端和所述第三端之间，所述第二连接部位于所述第二端和所述第四端之间，所述第一方向与所述第一轴线的延伸方向的夹角大于0度且小于等于90度。
16.在一些实施例中，所述第一端和所述第二端在所述第一轴线的延伸方向上间隔布置，所述第三端和所述第四端在所述第一轴线的延伸方向上间隔布置。
17.在一些实施例中，所述关节组件还包括多个第一轴和多个第二轴，每个所述第一轴与两个相邻的所述关节单元中一者的所述第一连接部固定连接，且与两个相邻的所述关节单元中另一者的所述第二连接部转动连接，所述第一轴上固定有第一齿轮和第二齿轮，
18.所述关节单元具有空腔，所述第二轴设在所述空腔内且与所述关节单元转动连接，所述第二轴上固定有第三齿轮，
19.所述第一轴上的所述第一齿轮与两个相邻的所述关节单元中一者上的所述第三齿轮啮合，所述第一轴上的所述第二齿轮与两个相邻的所述关节单元中另一者上的所述第三齿轮啮合。
20.在一些实施例中，所述关节单元的周壁面设有与所述空腔连通的安装孔，所述安装孔内设有封堵件，所述安装孔与所述第二轴同轴设置，所述第二轴的一端设在所述安装孔内且与所述封堵件转动连接。
21.在一些实施例中，所述关节组件还包括第一驱动绳和第二驱动绳，所述第一驱动绳依次穿过多个所述关节单元的第一通道，所述第二驱动绳依次穿过多个所述关节单元的第二通道，所述第一驱动绳的一端与位于尾部的所述关节单元相连，所述第一驱动绳的另一端用于连接第一收卷装置，所述第二驱动绳的一端与位于尾部的所述关节单元相连，所述第二驱动绳的另一端用于连接第二收卷装置。
22.在一些实施例中，所述关节单元的周壁面为圆柱面，所述圆柱面的轴线与所述第一轴线的夹角大于0度且小于90度。
23.本实用新型实施例的机械臂，包括上述任一实施例所述的关节组件。
24.本实用新型实施例的机械设备，包括上述实施例所述的机械臂。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例的一种关节组件弯曲前的正视结构示意图。
26.图2是本实用新型实施例的一种关节组件弯曲后的正视结构示意图。
27.图3是本实用新型实施例的关节组件弯曲后的俯视结构示意图。
28.图4是本实用新型实施例的关节单元的正视结构示意图。
29.图5是本实用新型实施例的关节单元的侧视结构示意图。
30.图6是图1的a-a剖视结构示意图。
31.图7是图4的b-b剖视结构示意图。
32.图8是本实用新型实施例的另一种关节组件的正视结构示意图。
33.图9是本实用新型实施例的另一种关节组件的俯视结构示意图。
34.图10是本实用新型实施例的另一种关节组件的侧视结构示意图。
35.图11是本实用新型实施例的又一种关节组件的正视结构示意图。
36.图12是本实用新型实施例的又一种关节组件的俯视结构示意图。
37.图13是本实用新型实施例的又一种关节组件的侧视结构示意图。
38.附图标记：
39.关节单元10；第一连接部11；第二连接部12；封堵件13；空腔100；第一端面101；第二端面102；周壁面103；第一通道104；第二通道105；连接孔106；
40.第一轴20；第一齿轮21；第二齿轮22；
41.第二轴30；第三齿轮31。
具体实施方式
42.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
43.下面参考附图描述本实用新型实施例的关节组件。
44.如图1-图13所示，本实用新型实施例的关节组件包括多个关节单元10，多个关节单元10依次连接，两个相邻的关节单元10可绕第一轴20线相对转动，且沿第一轴20线的延伸方向(如图5中的前后方向)偏移一定距离。
45.本实用新型实施例的关节组件将多个关节单元10依次连接，并且两个相邻的关节单元10可绕第一轴20线相对转动，即，本实用新型实施例的关节组件只通过一种转轴实现关节组件的弯曲，结构简单且容易控制。此外，两个相邻的关节单元10沿第一轴20线的延伸方向偏移一定距离，因此，本实用新型实施例的关节组件弯曲的同时，两个相邻的关节单元10沿第一轴20线的延伸方向偏移，从而可以实现蛇形弯曲。
46.由此，本实用新型实施例的关节组件可以实现蛇形弯曲且具有结构简单、容易控制的优点。
47.在一些实施例中，如图3、图8-图13所示，多个关节单元10中每两个相邻的关节单元10的偏移方向相同。
48.本实用新型实施例的关节组件的多个关节单元10依次连接，本实用新型实施例的关节组件弯曲时，从第二个关节单元10到最后一个关节单元10中的每一个均沿同一方向偏移，并且从第二个关节单元10到最后一个关节单元10中的每一个均与前一个产生相对转动。因此，本实用新型实施例的关节组件可以实现蛇形弯曲，且可以弯曲成螺旋状。
49.可以理解的是，本实用新型实施例的关节组件弯曲成螺旋状可以减少整体尺寸，从而适用于狭小空间作业。
50.在一些实施例中，如图1-图7所示，关节单元10包括在关节单元10的厚度方向(如图4中的左右方向)上相对设置的第一连接部11和第二连接部12。第一连接部11和第二连接部12沿第一轴20线的延伸方向偏移一定距离，关节单元10的厚度方向正交于第一轴20线的延伸方向，两个相邻的关节单元10中一者的第一连接部11与另一者的第二连接部12绕第一轴20线转动连接。
51.可以理解的是，第一连接部11和第二连接部12沿第一轴20线的延伸方向偏移的距离与两个相邻的关节单元10沿第一轴20线的延伸方向偏移的距离相同，从而可以使多个关节单元10依次连接形成可蛇形弯曲的关节组件。
52.在一些实施例中，如图4-图7所示，关节单元10包括在关节单元10的厚度方向上相对设置的第一端面101和第二端面102，第一连接部11设在第一端面101上且沿背离第二端面102的方向凸出，第二连接部12设在第二端面102上且沿背离第一端面101的方向凸出。
53.可以理解的是，第一连接部11和第二连接部12均沿相反的方向凸出，可以增加两个相邻的关节单元10之间的间隙，从而可以增加关节单元10的活动空间，进而可以增加两个相邻关节单元10之间的相对转动角度。
54.具体地，如图4所示，第一端面101为关节单元10的左端面，第二端面102为关节单元10的右端面，第一连接部11向左凸出，第二连接部12向右凸出。
55.进一步地，如图7和图8所示，第一端面101设有两个间隔布置的第一耳板，两个第一耳板形成第一连接部11，第二端面102设有两个间隔布置的第二耳板，两个第二耳板形成第二连接部12。
56.在一些实施例中，如图5所示，关节单元10具有第一通道104和第二通道105。第一通道104包括第一端和第二端，第一端贯穿第一端面101，第二端贯穿第二端面102。第二通道105包括第三端和第四端，第三端贯穿第一端面101，第四端贯穿第二端面102。第一端和第三端在第一方向上间隔布置，第二端和第四端在第一方向上间隔布置，第一连接部11位于第一端和第三端之间，第二连接部12位于第二端和第四端之间，第一方向与第一轴20线的延伸方向的夹角大于0度且小于等于90度。
57.可选地，第一方向与第一轴20线的延伸方向的夹角大于45度且小于等于90度。优选地，第一方向与第一轴20线的延伸方向的夹角等于90度，即第一方向正交于第一轴20线的延伸方向。
58.可以理解的是，第一通道104和第二通道105贯穿关节单元10的第一端面101和第二端面102，并且第一通道104和第二通道105分布在第一连接部11的两侧，第一通道104和第二通道105分布在第二连接部12的两侧。
59.因此，本实用新型实施例的关节组件向多个关节单元10的第一通道104和第二通道105传入绳索，可以通过绳索张紧或者放松驱动多个关节单元10运动。
60.进一步地，第一端和第二端在第一轴20线的延伸方向上间隔布置，第三端和第四端在第一轴20线的延伸方向上间隔布置。即，第一通道104和第二通道105沿第一轴20线的延伸方向倾斜，从而使穿入第一通道104和第二通道105的绳索倾斜，避免绳索产生较大的弯折角，从而避免绳索卡顿以及产生较大的磨损，进而有利于提高本实用新型实施例的关节组件的可靠性。
61.在一些实施例中，如图1-图7所示，本实用新型实施例的关节组件还包括多个第一轴20和多个第二轴30，每个第一轴20与两个相邻的关节单元10中一者的第一连接部11固定连接，且与两个相邻的关节单元10中另一者的第二连接部12转动连接，第一轴20上固定有第一齿轮21和第二齿轮22。关节单元10具有空腔100，第二轴30设在空腔100内且与关节单元10转动连接，第二轴30上固定有第三齿轮31。第一轴20上的第一齿轮21与两个相邻的关节单元10中一者上的第三齿轮31啮合，第一轴20上的第二齿轮22与两个相邻的关节单元10中另一者上的第三齿轮31啮合。
62.可以理解的是，本实用新型实施例的关节组件的相邻的关节单元10相对转动时，第一轴20位于两个相邻的关节单元10的第二轴30之间，第一轴20的第一齿轮21与其中一个
第二轴30的第三齿轮31啮合，第一轴20的第二齿轮22与另一个第二轴30的第三齿轮31啮合。第一轴20与其中一个关节单元10固定连接，另一个关节单元10的第二轴30的第三齿轮31可以跟随第二轴30自转，也可以跟随第一轴20公转，即另一个关节单元10的第二轴30的第三齿轮31形成行星齿轮。其中，关节单元10的第二轴30的第三齿轮31跟随前一个第一轴20公转，且关节单元10的第二轴30的第三齿轮31自转时可以带动后一个第一轴20转动。
63.本实用新型实施例的关节组件的多个关节单元10依次相互配合，一个关节单元10转动时，可以带动其余关节单元10转动，换言之，可以通过一个关节单元10控制整个关节组件运动。
64.由此，本实用新型实施例的关节组件具有结构简单、容易控制的优点。
65.在一些实施例中，如图5-图7所示，关节单元10的周壁面103设有与空腔100连通的安装孔，安装孔内设有封堵件13，安装孔与第二轴30同轴设置，第二轴30的一端设在安装孔内且与封堵件13转动连接。
66.可以理解的是，第二轴30通过安装孔进入空腔100内，封堵件13可以封堵安装孔，并且可以为第二轴30提供支撑。
67.进一步地，关节单元10的第一端面101或者第二端面102设有与安装孔连通的连接孔106。连接件穿过连接孔106与封堵件13相连，从而对封堵件13进行固定。
68.优选地，连接孔106开设在第一端面101上。
69.在一些实施例中，本实用新型实施例的关节组件还包括第一驱动绳和第二驱动绳，第一驱动绳依次穿过多个关节单元10的第一通道104，第二驱动绳依次穿过多个关节单元10的第二通道105，第一驱动绳的一端与位于尾部的关节单元10相连，第一驱动绳的另一端用于连接第一收卷装置，第二驱动绳的一端与位于尾部的关节单元10相连，第二驱动绳的另一端用于连接第二收卷装置。
70.可以理解的是，第一驱动绳的一端依次穿过多个关节单元10的第一通道104后，在第一驱动绳的一端设置限位杆或者限位结，从而第一驱动绳不会脱离尾部的关节单元10的第一通道104。第二驱动绳的一端依次穿过多个关节单元10的第二通道105后，在第二驱动绳的一端设置限位杆或者限位结，从而第二驱动绳不会脱离尾部的关节单元10的第二通道105。
71.当然，第一驱动绳的一端也可以与尾部的关节单元10固定连接，第二驱动绳的一端也可以与尾部的关节单元10固定连接。
72.第一驱动绳的另一端与第一收卷装置连接，且第二驱动绳的另一端与第二收卷装置连接后，第一收卷装置释放或收卷第一驱动绳，使第一驱动绳放松或张紧，第二收卷装置释放或收卷第二驱动绳，使第二驱动绳放松或张紧，从而可以通过第一驱动绳和第二驱动绳的张紧或者放松驱动多个关节单元10运动。
73.进一步地，第一通道104为多个且沿第一轴20线的延伸方向间隔布置，第二通道105为多个且沿第一轴20线的延伸方向间隔布置，并且多个第一通道104与多个第二通道105一一对应。因此，可以增加驱动绳的数量，进而减小单根驱动绳的载荷，从而可以提高可靠性。
74.在一些实施例中，如图1-图13所示，关节单元10的周壁面103为圆柱面，圆柱面的轴线与第一轴20线的夹角大于0度且小于90度。
75.可选地，圆柱面的轴线与第一轴20线的夹角大于等于30度且小于等于60度。
76.优选地，圆柱面的轴线与第一轴20线的夹角等于45度。
77.可以理解的是，本实用新型实施例的关节组件弯曲前大体为柱状结构，本实用新型实施例的关节组件弯曲后大体为蛇形螺旋体结构，因此，本实用新型实施例的关节组件具有良好的外观美感，且外形尺寸小。
78.本实用新型实施例的机械臂，包括上述任一实施例的关节组件。本实用新型实施例的机械臂具有上述任一实施例的关节组件的效果，
79.本实用新型实施例的机械设备，包括上述实施例的机械臂。本实用新型实施例的机械设备具有上述实施例的机械臂的效果。
80.可以理解的是，本实用新型实施例的机械设备可以为充电设备、换电设备、焊接设备或者其它具有机械臂的设备。
81.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
82.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
83.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
84.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
85.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
86.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和
变型均在本实用新型的保护范围内。