一種球狀關(guān)節(jié)及機(jī)器人的制作方法

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球狀關(guān)節(jié)及應(yīng)用該球狀關(guān)節(jié)的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人的研究越來(lái)越廣泛，智能機(jī)器人領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展。機(jī)器人通過(guò)模擬人類的生理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)人類的運(yùn)動(dòng)，其中，有很多關(guān)節(jié)，例如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起到了極其重要的作用，因此，球頭關(guān)節(jié)得到廣泛應(yīng)用。球座內(nèi)設(shè)置有球窩孔，球頭位于球窩孔內(nèi)并可相對(duì)于包覆該球頭的球座轉(zhuǎn)動(dòng)，然而現(xiàn)有球窩結(jié)構(gòu)普遍沒(méi)有鎖緊裝置，當(dāng)需要增加負(fù)重的時(shí)候，存在無(wú)法定位的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種球狀關(guān)節(jié)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的球窩結(jié)構(gòu)無(wú)法定位鎖緊的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的目的還在于提供一種機(jī)器人。

如上構(gòu)思，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種球狀關(guān)節(jié)，包括與至少一個(gè)球頭相適配的鎖緊裝置，用于鎖緊所述球頭，并限制被鎖緊的所述球頭的至少一個(gè)軸向自由度。

其中，所述鎖緊裝置包括夾緊部件，其具有兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)面，用于壓抵所述球頭的外側(cè)。

其中，還包括調(diào)距裝置，其位于所述夾緊部件的下部，用于調(diào)節(jié)所述夾緊部件的兩個(gè)相對(duì)內(nèi)側(cè)面之間的距離。進(jìn)而可適應(yīng)不同大小的球頭。

其中，所述夾緊部件為間隔設(shè)置的一對(duì)卡爪，兩個(gè)所述卡爪的上部?jī)?nèi)側(cè)面形成與所述球頭的球面相匹配的弧形面，并適于接收所述球頭。

其中，所述調(diào)距裝置包括螺栓和與所述螺栓配合的螺母，所述螺母嵌入一個(gè)所述卡爪的下部，所述螺栓穿過(guò)另一個(gè)所述卡爪與所述螺母相對(duì)的通孔中，并與所述螺母連接，通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述螺栓可調(diào)節(jié)兩個(gè)所述卡爪的內(nèi)側(cè)面之間的距離。

其中，所述弧形面的內(nèi)側(cè)覆設(shè)有彈性膠層。

其中，所述夾緊部件為相互鉸接的一對(duì)卡爪，兩個(gè)所述卡爪相對(duì)的內(nèi)側(cè)面配合形成一個(gè)U形嵌口，用于容置所述球頭。

其中，所述調(diào)距裝置包括螺紋拉桿和與所述螺紋拉桿配合的螺帽，所述螺紋拉桿穿設(shè)于兩個(gè)所述卡爪的下部，通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述螺帽可調(diào)節(jié)所述U形嵌口的大小。

其中，所述螺紋拉桿靠近所述U形嵌口的一側(cè)設(shè)置有壓簧，所述壓簧連接兩個(gè)所述卡爪。

一種機(jī)器人，包括多個(gè)如上述任一項(xiàng)所述的球狀關(guān)節(jié)。

本發(fā)明提出的球狀關(guān)節(jié)，通過(guò)設(shè)置與球頭相適配的鎖緊裝置，用于鎖緊球頭，并限制球頭的至少一個(gè)軸向自由度，使得球頭能夠自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)需要增加負(fù)重的時(shí)候，也能夠定位鎖緊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，保證了運(yùn)動(dòng)精度。

本發(fā)明提出的機(jī)器人，因使用了上述球狀關(guān)節(jié)，也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，保證了運(yùn)動(dòng)精度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的球狀關(guān)節(jié)的部分結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的球狀關(guān)節(jié)的部分結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的第一連接件的主視圖；

圖4是圖3的A-A向剖視圖；

圖5是圖3的B-B向剖視圖；

圖6是圖3的C-C向剖視圖；

圖7是圖2的局部剖視圖一；

圖8是圖2的局部剖視圖二；

圖9是本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的球狀關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9的分解示意圖。

圖中：

11、夾緊部件；12、調(diào)距裝置；13、第一連接件；14、第二連接件；

110、卡爪；111、彈性膠層；

121、螺母；

131、球頭；132、第一連接板；133、第一球座；

1311、盲孔；1331、第二連接板；

141、第二球座；142、第一球；143、第二球；144、第三連接板；

210、卡爪；211、銷釘；212、螺紋拉桿；213、螺帽；214、壓簧。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部。

第一實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1至圖8，一種球狀關(guān)節(jié)，包括與至少一個(gè)球頭131相適配的鎖緊裝置，用于鎖緊球頭131，并限制被鎖緊的球頭131的至少一個(gè)軸向自由度。使得球頭131能夠自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)需要增加負(fù)重的時(shí)候，也能夠定位鎖緊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，保證了運(yùn)動(dòng)精度。

鎖緊裝置包括夾緊部件11，夾緊部件11具有兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)面，適于壓抵球頭131的外側(cè)。夾緊部件11可以為一對(duì)彈性?shī)A爪。

鎖緊裝置還包括調(diào)距裝置12。調(diào)距裝置12位于夾緊部件11的下部，用于調(diào)節(jié)夾緊部件11的兩個(gè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)面之間的距離，進(jìn)而可適應(yīng)不同大小的球頭。

夾緊部件11為間隔設(shè)置的一對(duì)卡爪110，兩個(gè)卡爪110的內(nèi)側(cè)面形成與球頭131的球面相匹配的弧形面，并適于接收球頭131。調(diào)距裝置12包括螺栓(圖中未示出)和與螺栓配合的螺母121，螺母121嵌入其中一個(gè)卡爪110的下部，螺栓穿過(guò)另一個(gè)卡爪110與螺母121相對(duì)的通孔，并與螺母121連接，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓可調(diào)節(jié)兩個(gè)卡爪110的內(nèi)側(cè)面之間的距離。

弧形面的內(nèi)側(cè)覆設(shè)有彈性膠層111。增大摩擦力，避免卡爪110磨損，并具有一定的緩沖作用。

球頭131與第一連接板132、第一球座133依次連接，并組成第一連接件13。第一連接板132的橫截面為十字形。第一球座133包括兩塊方形板和連接兩塊方形板的第二連接板1331，第二連接板1331的橫截面為圓形，第二連接板1331的表面上沿周向均勻開(kāi)設(shè)有四條卡槽。第一球座133的底面開(kāi)有連接孔，用于與連桿相連，連接孔的兩側(cè)開(kāi)設(shè)有方形孔，方形孔與卡槽貫通。球頭131上開(kāi)設(shè)有多個(gè)盲孔1311，為偷膠孔。盲孔1311對(duì)稱分布于球頭131的兩側(cè)，每一側(cè)均設(shè)置有位于正中間的中間孔、圍繞中間孔均布的兩圈周向孔。

鎖緊裝置位于第二連接件14的第二球座141中，第二球座141與第一球142、第二球143依次連接，并組成第二連接件14，第一連接件13的球頭131可位于第二連接件14的第二球座141中，配合形成鉸接式的球窩接頭。第一球142和第二球143之間通過(guò)第三連接板144連接。在本實(shí)施例中，第三連接板144的橫截面為十字形，當(dāng)然也可以為其他能夠?qū)崿F(xiàn)連接功能的形狀。在本實(shí)施例中，鎖緊裝置固定于第二連接件14的第二球座141中。

第二實(shí)施方式

圖9和圖10示出了第二實(shí)施方式，其中與第一實(shí)施方式相同或相應(yīng)的零部件采用與第一實(shí)施方式相應(yīng)的附圖標(biāo)記。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，僅描述第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的區(qū)別點(diǎn)。區(qū)別之處在于，夾緊部件11為相互鉸接的一對(duì)卡爪210，兩個(gè)卡爪210的上部相對(duì)的內(nèi)側(cè)面配合形成U形嵌口；兩個(gè)卡爪210的中部對(duì)應(yīng)位置開(kāi)設(shè)有同軸的通孔，并通過(guò)銷釘211鉸接；兩個(gè)卡爪210的下部連接有調(diào)距裝置12。

調(diào)距裝置12包括螺紋拉桿212和與螺紋拉桿212配合的螺帽213，兩個(gè)卡爪210的下部對(duì)應(yīng)位置開(kāi)設(shè)有同軸的安裝孔。兩個(gè)安裝孔均為光孔，螺紋拉桿212穿設(shè)于兩個(gè)光孔中，螺紋拉桿212的兩端通過(guò)螺帽213固定；或者，其中一個(gè)安裝孔為螺紋孔，與螺紋拉桿212螺紋連接，另一個(gè)安裝孔為光孔，螺紋拉桿212穿過(guò)光孔，并通過(guò)螺帽213固定。通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺帽213可調(diào)節(jié)U形嵌口的大小，使卡爪210緊緊抱死球頭131，達(dá)到定位效果。

于螺紋拉桿212靠近U形嵌口的一側(cè)設(shè)置有壓簧214，壓簧214連接兩個(gè)卡爪210。既便于調(diào)節(jié)，也能用于復(fù)位，同時(shí)，增加了夾爪的夾緊力。

在本實(shí)施例中，第三連接板144為U形板。鎖緊裝置可拆卸地設(shè)置于第二連接件14的第二球座141中。

本發(fā)明還提供了一種機(jī)器人，采用上述任一實(shí)施例所述的球狀關(guān)節(jié)。其結(jié)構(gòu)及原理參見(jiàn)上述實(shí)施例，在此不再贅述。因使用了上述球狀關(guān)節(jié)，因此，也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，保證了運(yùn)動(dòng)精度。

以上實(shí)施方式只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。