機器人關節限位結構及機器人的制作方法

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種機器人關節限位結構及機器人。

背景技術：

機器人是用于根據控制終端發送的控制指令執行相應動作的機器設備，機器人上設有用于搭建機器人的腳部、腿部和肘部等部位的關節結構。每一關節結構包括舵機和舵機配合的連接固定件，連接固定件可繞舵機轉動。現有機器人關節結構中，連接固定件繞舵機轉動在極限位置(即可轉動的最大角度時)，連接固定件會與關節結構的外殼發生碰撞，影響外殼的美觀，甚至破壞關節結構的外殼。

技術實現要素：

本發明提供一種機器人關節限位結構及機器人，以解決現有機器人關節限位結構中連接固定件與外殼發生碰撞所存在的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種機器人關節限位結構，包括伺服舵機、舵機殼體、轉動支架組件和限位組件；

所述伺服舵機上設有輸出齒輪；

所述舵機殼體裝配在所述伺服舵機上；

所述轉動支架組件與伺服舵機及舵機殼體相連，用于在伺服舵機驅動下帶動關節轉動；

所述限位組件設置在所述舵機殼體與所述轉動支架組件上，用于限制所述所述轉動支架組件相對所述伺服舵機的可轉動角度。

優選地，所述轉動支架組件包括轉動齒輪、第一支架、第二支架和連接固定件；所述轉動齒輪容納于所述第一支架上，且所述轉動齒輪與所述輸出齒輪嚙合；所述第二支架通過所述連接固定件裝配在所述第一支架上；所述限位組件設置在所述第二支架和所述舵機殼體上。

優選地，所述舵機殼體包括舵機前蓋，所述舵機前蓋裝配在所述伺服舵機上與所述輸出齒輪相對的一側；所述限位組件包括設置在所述舵機前蓋上的滑槽和設置在所述第二支架上的限位滑塊，所述限位滑塊與所述滑槽配合。

優選地，所述舵機前蓋的下端緣設有裝配孔位，所述裝配孔位與所述第二支架相配合連接，且所述裝配孔位上方內側設有所述滑槽。

優選地，所述伺服舵機上設有固定卡槽；所述舵機前蓋上設有與所述固定卡槽配合的固定插件，所述固定插件包括從所述舵機前蓋的上端緣沿朝向所述固定卡槽方向延伸的插件連接部和從所述插件連接部一端向上延伸出的插件限位部。

優選地，所述第一支架包括第一本體部、從所述第一本體部的一端緣豎直延伸出的用于裝配所述轉動齒輪的齒輪裝配部、從所述第一本體部的側緣且朝遠離所述齒輪裝配部的一端延伸出的關節連接部、從所述第一本體部的兩側緣遠離所述齒輪裝配部的一端延伸出的沿所述轉動齒輪軸向方向設置的第一連接柱和第二連接柱，所述第一連接柱用于連接所述第二支架，所述第二連接柱用于連接所述連接固定件。

優選地，所述第二支架包括第二本體部、從所述第二本體部的一側延伸出用于裝配所述限位滑塊的滑塊裝配部、從所述第二本體部的側緣且朝靠近所述滑塊裝配部的一端延伸出的支架連接部，所述支架連接部用于連接所述第一支架和所述連接固定件，所述支架連接部上設有供所述第一連接柱插入的第一連接孔。

優選地，所述連接固定件包括固定本體和裝配在所述固定本體上的固定螺絲，所述固定螺絲與所述第一連接孔配合，所述固定本體上設有供所述第二連接柱插入的第二連接孔。

優選地，所述舵機殼體還包括舵機后蓋，所述舵機后蓋裝配在所述伺服舵機上設有所述輸出齒輪的一側；所述舵機前蓋和所述舵機后蓋配合形成空置所述伺服舵機的密閉空間。

本發明還提供一種機器人，包括所述機器人關節限位結構。

本發明與現有技術相比具有如下優點：本發明所提供的機器人關節限位結構及機器人，通過限位組件的設置，使得轉動支架組件相對于伺服舵機轉動的轉動時，限制其轉動的角度，以避免轉動支架組件與裝配伺服舵機的舵機殼體發生碰撞，從而起到保護轉動支架組件和舵機殼體的目的。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明一實施例中機器人關節限位結構的一立體圖。

圖2是本發明一實施例中機器人關節限位結構的另一立體圖。

圖3是本發明一實施例中機器人關節限位結構的主視圖。

圖4是本發明一實施例中機器人關節限位結構的結構分解圖。

圖中：10、伺服舵機；11、球形部；12、圓柱部；13、輸出齒輪；14、固定卡槽；15、定位螺絲；20、舵機殼體；21、舵機前蓋；211、固定插件；2111、插件連接部；2112、插件限位部；212、裝配孔位；22、舵機后蓋；221、齒輪孔；222、第二定位孔；223、柱狀體；30、轉動支架組件；31、轉動齒輪；311、安裝孔；312、連接螺絲；32、第一支架；321、第一本體部；322、齒輪裝配部；3221、通孔；323、關節連接部；324、第一連接柱；325、第二連接柱；33、第二支架；331、第二本體部；332、滑塊裝配部；333、支架連接部；3331、第一連接孔；34、連接固定件；341、固定本體；342、固定螺絲；40、限位組件；41、滑槽；42、限位滑塊；50、繞線組件；51、連接支架；52、繞線環。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

圖1-圖4示出本實施例中的機器人關節限位結構，該機器人關節限位結構應用在機器人上，可以是機器人的腳踝關節結構。如圖1所示，該機器人關節限位結構包括伺服舵機10、舵機殼體20、轉動支架組件30和限位組件40。伺服舵機10用于驅動機器人關節運動，具有體積小、重量輕、扭矩大和精度高的優點。在本實施例中，伺服舵機10位于機器人腿部膝蓋上方的關節處。伺服舵機10上設有輸出齒輪13。舵機殼體20裝配在伺服舵機10上，對伺服舵機10起到保護作用。轉動支架組件30與伺服舵機10及舵機殼體20相連，用于在伺服舵機10驅動下帶動與伺服舵機10所在關節相鄰的關節轉動。限位組件40設置在舵機殼體20與轉動支架組件30上，用于限制轉動支架組件30相對伺服舵機10的可轉動角度，以避免轉動角度過大，導致舵機殼體20與轉動支架組件30碰撞而造成損壞。

本實施例所提供的機器人關節限位結構，通過限位組件40的設置，使得轉動支架組件30相對于伺服舵機10轉動時，限制其轉動到極限位置，以避免轉動支架組件30與裝配伺服舵機10的舵機殼體20發生碰撞，從而起到保護轉動支架組件30和舵機殼體20的目的。

如圖4所示，伺服舵機10包括球形部11、與球形部11相接的圓柱部12。球形部11上設有輸出齒輪13，輸出齒輪13與轉動支架組件30上的轉動齒輪31嚙合。伺服舵機10上設有固定卡槽14，固定卡槽14位于圓柱部12靠近球形部11的端緣處。

如圖1-圖4所示，舵機殼體20包括相對設置在伺服舵機10兩側的舵機前蓋21和舵機后蓋22。其中，舵機后蓋22裝配在伺服舵機10上設有輸出齒輪13的一側，舵機前蓋21裝配在伺服舵機10上與輸出齒輪13相對的一側上。舵機前蓋21和舵機后蓋22配合形成空置伺服舵機10的密閉空間。其中，舵機前蓋21與舵機后蓋22邊緣卡扣配合或以螺栓固定連接以形成用于放置伺服舵機10的空間，將伺服舵機10裝配在該空間中，以達到保護伺服舵機10的目的。本實施例中，以機器人行走時前進方向為前方，后退方向為后。

如圖4所示，舵機前蓋21包括固定插件211和裝配孔位212。其中，固定插件211與伺服舵機10的固定卡槽14配合，以將舵機前蓋21裝配在伺服舵機10上。具體地，舵機前蓋21上設有與固定卡槽14配合的固定插件211，固定插件211插入固定卡槽14內。固定插件211包括從舵機前蓋21的上端緣沿朝向固定卡槽14方向延伸的插件連接部2111和從插件連接部2111一端向上延伸出的插件限位部2112。裝配時，將固定插件211插入固定卡槽14內，以實現舵機前蓋21與伺服舵機10的固定連接。舵機前蓋21的下端緣設有裝配孔位212。舵機后蓋22包括用于供輸出齒輪13穿過的齒輪孔221、第二定位孔222和柱狀體223。

本實施例中，伺服舵機10外殼上設有若干第一定位孔(圖中未示出)，相應地，舵機后蓋22上設有第一定位孔位置相對的第二定位孔222。裝配時，伺服舵機10的輸出齒輪13容納于舵機后蓋22上的齒輪孔221，定位螺絲15穿過第一定位孔和第二定位孔222并擰緊，同時，固定插件211插入固定卡槽14內，以將伺服舵機10裝配在舵機前蓋21和舵機后蓋22之間。

如圖4所示，舵機前蓋21的下端緣設有裝配孔位212，裝配孔位212與第二支架33相配合連接，以將第二支架33裝配在舵機前蓋21上。本實施例中，限位組件40設置在舵機殼體20的舵機前蓋21與第二支架33上，具體包括設置在舵機前蓋21上的呈弧形的滑槽41和設置在第二支架33上的限位滑塊42，限位滑塊42與滑槽41配合。具體地，裝配孔位212上方內側設有用于與限位滑塊42配合的弧形的滑槽41，第二支架33的限位滑塊42可移動地容納于滑槽41內，以使轉動支架組件30通過限位滑塊42在滑槽41內滑動，即滑槽41的弧度與轉動支架組件30相對伺服舵機10的可轉動角度相對應。

如圖1-圖4所示，轉動支架組件30包括轉動齒輪31、第一支架32、第二支架33和連接固定件34。本實施例中，限位組件40設置在舵機殼體20的舵機前蓋21和第二支架33上。其中，轉動齒輪31容納于第一支架32上，且轉動齒輪31與伺服舵機10的輸出齒輪13嚙合。連接固定件34用于第一支架32和第二支架33。第二支架33通過連接固定件34裝配在第一支架32上，并與轉動齒輪31平行相對設置，使得轉動支架組件30可相對于裝配有伺服舵機10的輸出齒輪13轉動。其中，轉動支架組件30上設有與輸出齒輪13嚙合的轉動齒輪31，通過轉動齒輪31與伺服舵機10的嚙合，以實現控制轉動支架組件30相對于伺服舵機10轉動，以完成關節的動作。本實施例中，轉動齒輪31上設有安裝孔311，安裝孔311裝配在舵機后蓋22的柱狀體223上，以實現轉動支架組件30與舵機后蓋22的裝配。

如圖4所示，第一支架32包括第一本體部321、從第一本體部321的一端緣豎直延伸出用于裝配轉動齒輪31的齒輪裝配部322、從第一本體部321的側緣且朝遠離齒輪裝配部322的一端延伸出的關節連接部323、從第一支架32的兩側緣遠離齒輪裝配部322的一端延伸出沿轉動齒輪31軸向方向設置的第一連接柱324和第二連接柱325，其中，第一連接柱324用于連接第二支架33，第二連接柱325用于連接連接固定件34。本實施例中，轉動齒輪31通過連接螺絲312固定在齒輪裝配部322。第一本體部321與轉動齒輪31部分相切。具體地，從第一本體部321的兩相對的側緣延伸出的兩個相對設置的關節連接部323，關節連接部323用于連接機器人的與伺服舵機10所在關節相鄰的關節(圖中未示出)。

本實施例中，轉動齒輪31通過連接螺絲312安裝在齒輪裝配部322上，連接螺絲312可設有三個。可以理解地，齒輪裝配部322上設有與安裝孔311相對應的通孔3221。裝配時，采用連接螺絲312將轉動齒輪31安裝到齒輪裝配部322上，使舵機后蓋22的柱狀體223穿過通孔3221和安裝孔311，以將轉動齒輪31和第一支架32裝配在舵機后蓋22上。

如圖4所示，第二支架33包括第二本體部331、從第二本體部331延伸出的滑塊裝配部332和從第二本體部331延伸出的支架連接部333。具體地，從第二本體部331的一側延伸出用于裝配限位滑塊42的的滑塊裝配部332。從第二本體部331的側緣且朝靠近滑塊裝配部332的一端延伸出的支架連接部333。其中，滑塊裝配部332與裝配孔位212相匹配，使得滑塊裝配部332可裝配在舵機前蓋21的裝配孔位212內，以實現第二支架33與舵機前蓋21的連接。本實施例中，舵機前蓋21的裝配孔位212上端緣設置有凹形的滑槽41，相應地，滑塊裝配部332上設有與滑槽41配合以實現限制轉動角度的限位滑塊42。支架連接部333用于連接第一支架32和連接固定件34，其中，支架連接部333上設有供第一連接柱324插入的第一連接孔3331，使得第二支架33的第一連接孔3331對準第一支架32的第一連接柱324插入，即可將第二支架33裝配在第一支架32上。

如圖4所示，連接固定件34包括固定本體341和裝配在固定本體341上的固定螺絲342，其中，固定螺絲342與支架連接部333配合，固定本體341上設有供第二連接柱325插入的第二連接孔(圖中未示出)。裝配時，先將連接固定件34的第二連接孔對準設置在第一支架32的第二連接柱325并插入，再采用固定螺絲342穿過固定本體341并裝配在第二支架33的第一連接孔3331上，與第一連接孔3331的內螺紋配合，以第二支架33和第一支架32。

本實施例中，伺服舵機10的球形部11上設有輸出齒輪13。舵機殼體20和轉動支架組件30裝配在球形部11上，為與輸出齒輪13配合，舵機殼體20的底面和轉動支架組件30的底面均呈弧面設置。其中，轉動支架組件30包括與輸出齒輪13嚙合的轉動齒輪31和裝配轉動齒輪31的第一支架32，為了容納和方便轉動齒輪31相對于輸出齒輪13轉動，使得第一支架32底面呈弧面設置，即第一本體部321呈弧面設置。進一步地，舵機后蓋22的柱狀體223裝配在第一支架32的通孔3221和轉動齒輪31的安裝孔311內，且第一支架32側壁的外輪廓與舵機后蓋22的下端緣的弧形相配合。

具體地，限位組件40設置在舵機殼體20的舵機前蓋21與第二支架33上，第二支架33通過連接固定件34與第一支架32固定相連，且轉動齒輪31容納于第一支架32上，以通過轉動齒輪31與輸出齒輪13嚙合來增大伺服舵機10的驅動力的同時，通過限位組件40與第一支架32、第二支架33及連接固定件34的配合來限制第一支架32相對于伺服舵機10的輸出齒輪13轉動的轉動角度，避免連接第一支架32和連接固定件34與舵機前蓋21發生碰撞，影響外觀甚至破壞機器人關節限位結構的外殼。

本實施例中，限位組件40包括設置在舵機前蓋21上的呈弧形的滑槽41和設置在第二支架33上的限位滑塊42，限位滑塊42裝配在滑槽41內。在控制轉動支架組件30的轉動齒輪31相對于伺服舵機10的輸出齒輪13轉動時，限位滑塊42在滑槽41內轉動；當轉動齒輪31帶動轉動支架組件30轉動到將要與舵機殼體20碰撞的極限位置時，限位滑塊42轉動到滑槽41的一端，使得其不能沿運動方向繼續轉動，從而限制轉動支架組件30的轉動角度，起到限位保護作用，從而避免對機器人關節限位結構外殼的外觀甚至結構造成破壞。

在機器人關節限位結構中，通過fpc線(圖中未示出)電連接至少兩個伺服舵機10，以實現至少兩個轉動自由度，在機器人關節限位結構運動過程中，容易發生fpc線拉扯、撕裂等現象，影響機器人關節限位結構的正常工作。因此，該機器人關節限位結構還包括設置在伺服舵機10上并裝配在舵機殼體20內的繞線組件50，繞線組件50設置在與輸出齒輪13相對的一側，該繞線組件50用于將機器人關節處的fpc線纏繞固定，避免fpc線在機器人關節限位結構轉動過程中發生的fpc線拉扯、撕裂等現象。

具體地，繞線組件50包括設置在伺服舵機10上的連接支架51、裝配在連接支架51上的繞線環52、與連接支架51相連的連接塊(圖中未示出)、用于將連接塊固定在伺服舵機10上的固定架(圖中未示出)。本實施例中，第一支架32通過柱狀體223裝配在舵機后蓋22上，而舵機后蓋22通過第二定位孔222、第一定位孔和定位螺絲15裝配在伺服舵機10上；第一支架32上呈弧面設置的第一本體部321與伺服舵機10之間形成容置空間，以容納繞線組件50。裝配時，將連接支架51裝配在伺服舵機10上，將繞線環52固定在連接支架51上，將fpc線的一端與伺服舵機10的電路板連接，采用連接塊壓緊與伺服舵機10相連的fpc線的一端，再采用固定架將連接塊固定在伺服舵機10上。優選的，fpc線纏繞在繞線環52上，且fpc線伸出繞線環52與其他伺服舵機10相連。該繞線組件50的設置，使得電連接兩個伺服舵機10的fpc線兩端固定，且fpc線纏繞在繞線環52內，使得fpc線在一定角度內可張弛有度，改變其受力方向，從而大大提高fpc線的使用壽命。

該機器人關節限位結構裝配時，將伺服舵機10設有輸出齒輪13的一側裝配在舵機后蓋22上，伺服舵機10的另一側裝配好連接支架51。將fpc線纏繞在繞線環52上，同時fpc線的一端與伺服舵機10相連，并通過連接塊和固定架將fpc線一端固定在伺服舵機10上，并將fpc線的另一端固定在與伺服舵機10電連接的相鄰伺服舵機(圖中未示出)上。將舵機前蓋21裝配在伺服舵機10和舵機后蓋22上，以實現舵機殼體20與伺服舵機10的裝配。將第一支架32裝配在舵機殼體20上，使得第一支架32上的轉動齒輪31與伺服舵機10的輸出齒輪13嚙合，將第二支架33裝配在舵機前蓋21上，使得限位滑塊42設置在滑槽41內。采用連接固定件34實現第一支架32與第二支架33的固定連接，該機器人關節限位結構裝配過程簡單，易于操作。

本發明是通過上述具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明范圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換和等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的范圍。因此，本發明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求范圍內的全部實施方式。