技术领域
[0001] 本
发明涉及
机器人部件，尤其涉及一种可弯曲微型手腕。
背景技术
[0002]
工业机器人通常由机械系统、控制系统和智能系统三个部分组成。机械系统又分为执行机构和驱动机构，其中执行机构一般由手部、腕部、臂部、腰部和
机架组成。机器人腕部(即手腕)是臂部与手部的连接部件，是机器人的调节机构，是工业机器人操作机中最为复杂的部件。手腕按
自由度个数可分为单自由度手腕、两自由度手腕和三自由度手腕。手腕处于手臂末端，要求其结构紧凑，重量轻；为了使手腕处于空间任意方向，灵活自如地实现各种作业，腕部最好具有三个
俯仰、偏转、摆动自由度。
[0003] 当机器手腕实现多个自由度时，公知的方法是采用类似文献[Arthur J.Critchlow，″Introduction to Robotics″Mscmillan Publishing Comp，New York，1986，p.70]中的手腕机构。此时驱动手腕三个自由度的
电机都安装在机器人上臂后端，然后通过中央轴、内层套筒和外层套筒，实现手腕的三个自由度。显然这种三层套筒轴传动方式的复杂性限制了6自由度机器人的普及。近年来随着元器件的小型化，尤其是电机功率/重量比的提高，出现了使电机更加靠近被驱动关节的手腕机构。日本安川公司(YASKAWA Electric Mfg.Co.Ltd)的机器人Motoman KS(All-Electric Industrial robot，YASKAWA，Japan)系统中采用的手腕结构是其中的代表。它采用
齿轮传动实现三个转动自由度。但是
齿轮传动容易磨损、传动
精度较低，要精密、小巧的成本很高，对
工作空间狭窄的应用难以实现。达芬奇公司的endowrist微创机械手采用绳索驱动，虽然能够实现多个自由度，但由于绳索使用后容易发生
变形，导致动作失效。
发明内容
[0004] 本发明的目的，就是为了解决上述
现有技术存在的问题，提供一种可弯曲微型手腕。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种可弯曲微型手腕，包括第一
末端执行器、第二末端执行器、第一级套筒、第二级套筒、第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链；第一末端执行器和第二末端执行器组合成
夹钳或抓爪并分别与第一级套筒可转动相连；第二级套筒与第一级套筒可转动相连；第一运动支链与第一末端执行器可转动相连，第二运动支链与第二末端执行器可转动相连，第三运动支链与第一级套筒可转动相连；第一运动支链和第二运动支链的组合运动带动所述夹钳或抓爪的张开或闭合；第三运动支链的运动带动第一级套筒作俯仰摆动。
[0006] 所述第一级套筒尾部的上下两侧分别设有缺口，左右两侧之间连接有第一
转轴；第一级套筒前部的左右两侧分别设有缺口，上下两侧之间连接有
支撑杆；所述第二级套筒尾部的上下两侧分别设有缺口，左右两侧之间连接有第二转轴；所述第一末端执行器和第二末端执行器分别与第一级套筒的第一转轴可转动相连；所述第二级套筒尾部的第二转轴与第一级套筒的支撑杆可转动相连。
[0007] 所述第一末端执行器包括一个转盘、连接在转盘上的夹钳或抓爪以及偏心连接在转盘上的第一短轴；所述第二末端执行器包括一个转盘、连接在转盘上的夹钳或抓爪以及偏心连接在转盘上的第二短轴；第一末端执行器和第二末端执行器分别通过其转盘与第一级套筒中的第一转轴可转动相连；所述第一运动支链与第一末端执行器中的第一短轴传动相连；所述第二运动支链与第二末端执行器中的第二短轴传动相连。
[0008] 所述第一运动支链包括顺序首尾活动传动相连的一级传动杆、二级传动杆、三级传动杆、四级传动杆和五级传动杆；其中，一级传动杆的首端用于与
驱动器传动相连，五级传动杆的尾端与第一末端执行器传动相连，三级传动杆的中间与第二级套筒尾部的第二转轴可转动相连。
[0009] 所述第二运动支链包括顺序首尾活动传动相连的一级传动杆、二级传动杆、三级传动杆、四级传动杆和五级传动杆；其中，一级传动杆的首端用于与驱动器传动相连，五级传动杆的尾端与第二末端执行器传动相连，三级传动杆的中间与第二级套筒尾部的第二转轴可转动相连。
[0010] 所述第三运动支链包括首尾活动传动相连的一级传动杆和二级传动杆；其中，一级传动杆的首端用于与驱动器传动相连，二级传动杆的尾端与第一级套筒的支撑杆的一端传动相连。
[0011] 本发明由于采用了以上技术方案，具有如下有益效果：
[0012] 1.各部件都通过转动副相连，并且所有
驱动电机都可以安装在机架上，因而具有结构简单、安装方便、
转动惯量小，运动响应快的优点。
[0013] 2.本发明采用
连杆方式传动，结构紧凑、不易变形、适应性广，从而降低了开发成本。
附图说明
[0014] 图1是本发明可弯曲微型手腕一
实施例的整体结构示意图；
[0015] 图2是第一级套筒和第二级套筒的连接结构示意图；
[0016] 图3是第一运动支链、第二运动支链与末端执行器、第一级套筒和第二级套筒连接结构示意图；
[0017] 图4是第三运动支链驱动与第二级套筒的连接结构示意图；
[0018] 图5是第一运动支链、第二运动支链的结构及与第一末端执行器、第二末端执行器的连接结构示意图。
具体实施方式
[0019] 参见图1，配合参见图2、图3、图4、图5，本发明的可弯曲微型手腕，包括第一末端执行器1、第二末端执行器2、第一级套筒3、第二级套筒4、第一运动支链5、第二运动支链6和第三运动支链7。其中，第一末端执行器1和第二末端执行器2组合成夹钳或抓爪并分别与第一级套筒3可转动相连(通过转动副)；第二级套筒4与第一级套筒3可转动相连；第一运动支链5与第一末端执行器1可转动相连，第二运动支链6与第二末端执行器2可转动相连，第三运动支链7与第一级套筒3可转动相连；第一运动支链5和第二运动支链6的组合运动带动所述夹钳或抓爪的张开或闭合；第三运动支链7的运动带动第一级套筒3作俯仰摆动。
[0020] 本发明中的第一级套筒3尾部的上下两侧分别设有缺口，左右两侧之间连接有第一转轴31；第一级套筒前部的左右两侧分别设有缺口，上下两侧之间连接有支撑杆32；第二级套筒4尾部的上下两侧分别设有缺口，左右两侧之间连接有第二转轴41。第一末端执行器1和第二末端执行器2分别与第一级套筒的第一转轴31可转动相连；第二级套筒尾部的第二转轴41通过转动副40与第一级套筒的支撑杆32可转动相连。
[0021] 本发明中的第一末端执行器1包括一个转盘、连接在转盘上的夹钳或抓爪以及偏心连接在转盘上的第一短轴11；第二末端执行器2包括一个转盘、连接在转盘上的夹钳或抓爪以及偏心连接在转盘上的第二短轴21；第一末端执行器1和第二末端执行器2分别通过其转盘与第一级套筒中的第一转轴31可转动相连；第一运动支链5与第一末端执行器1中的第一短轴11传动相连；第二运动支链6与第二末端执行器2中的第二短轴21传动相连。
[0022] 配合参见图5，本发明中的第一运动支链5包括顺序首尾活动传动相连的一级传动杆51、二级传动杆52、三级传动杆53、四级传动杆54和五级传动杆55；其中，一级传动杆51的首端用于与驱动器传动相连，五级传动杆55的尾端与第一末端执行器1传动相连，三级传动杆53的中间与第二级套筒尾部的第二转轴41可转动相连。图中所示，50为活动连接处的转动副。
[0023] 配合参见图5，本发明中的第二运动支链6包括顺序首尾活动传动相连的一级传动杆61、二级传动杆62、三级传动杆63、四级传动杆64和五级传动杆65；其中，一级传动杆61的首端用于与驱动器传动相连，五级传动杆65的尾端与第二末端执行器2传动相连，三级传动杆63的中间与第二级套筒尾部的第二转轴41可转动相连。图中所示，60为活动连接处的转动副。
[0024] 配合参见图4，本发明中的第三运动支链7包括首尾活动传动相连的一级传动杆71和二级传动杆72；其中，一级传动杆71的首端用于与驱动器传动相连，二级传动杆72的尾端与第一级套筒的支撑杆32的一端传动相连。图中所示，70为活动连接处的转动副。
[0025] 本发明的工作原理是，当第一运动支链5在驱动器作用下向前或向后移动时，通过各级传动杆的传动，最终带动第一末端执行器1绕第一转轴31转动。同理，当第二运动支链6在驱动器作用下向前或向后移动时，带动第二末端执行器2绕第一转轴31转动。第一末端执行器和第二末端执行器可以组合成夹钳或抓爪，第一运动支链和第二运动支链的组合运动带动上述夹钳或抓爪实现张开、闭合的动作。
[0026] 当第三运动支链在驱动器的作用下向前或向后移动时，通过两级传动杆的传动，最终带动第一级套筒绕转轴41转动，实现第一级套筒的俯仰摆动。
