本實用新型涉及人工智能領(lǐng)域，特別是涉及一種人形機器人上肢。本實用新型還涉及包括這種機器人上肢的機器人。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人們越來越希望將人形機器人(尤其是人工智能人形機器人)應(yīng)用到生活、工業(yè)生產(chǎn)中。

然而，礙于現(xiàn)有技術(shù)，人形機器人僅能做到具有在形態(tài)上大體類似于人體的上肢的部件，然而令這些部件像人類上肢一樣地活動一直是難以實現(xiàn)的。尤其是，對于人類的上肢而言，手部是非常靈活也非常重要的器官，人們的很多活動和表達(dá)都要依賴于手部和手部與臂部之間的配合來完成。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的人形機器人的上肢還不能實現(xiàn)手部與臂部之間的活動配合，手部僅能與臂部之間固定連接，以作為人們識別上肢的形狀的一個裝飾物。這對于人形機器人模擬人類以及其應(yīng)用和發(fā)展都十分不利。

因此，需要一種能更好地模擬人類的上肢的機器人上肢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提出了一種機器人上肢，該機器人上肢能夠更好地模擬人類的上肢。本實用新型還提出了一種使用這種機器人上肢的機器人。

根據(jù)本實用新型的第一方面，提出了一種機器人上肢，包括：臂部；以及手部，所述手部與所述臂部旋轉(zhuǎn)式連接以使所述手部能圍繞所述臂部的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

通過這種機器人上肢，能夠使手部與臂部相對于臂部的軸線而旋轉(zhuǎn)，以使手部能相對于臂部轉(zhuǎn)動到不同的角度處。由此，該機器人上肢能夠?qū)崿F(xiàn)更多的擬人動作(例如，像人類那樣轉(zhuǎn)動手腕)，從而更好地模擬了人類的上肢。

在一個實施例中，在所述手部上固定連接有旋轉(zhuǎn)軸桿，所述旋轉(zhuǎn)軸桿的末端沿所述臂部的軸線延伸到所述臂部內(nèi)，所述臂部構(gòu)造有包圍所述末端的容納部，所述容納部與所述旋轉(zhuǎn)軸桿可旋轉(zhuǎn)式配合，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸桿能圍繞所述臂部的軸線方向相對于所述容納部旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)所述手部圍繞所述臂部的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

通過這種結(jié)構(gòu)，能夠在實現(xiàn)手部與臂部之間的相對旋轉(zhuǎn)的同時，簡化機器人上肢的結(jié)構(gòu)、降低機器人上肢的重量并減少機器人上肢的制造成本。

在一個實施例中，在所述旋轉(zhuǎn)軸桿的末端上構(gòu)造有徑向向外延伸的限位凸起，在所述容納部上構(gòu)造有徑向向內(nèi)延伸的限位擋件，其中，通過所述限位擋件限定有旋轉(zhuǎn)通道，所述限位凸起容納于所述旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)并能在所述旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)圍繞所述臂部的軸線旋轉(zhuǎn)移動，所述限位凸起徑向向外延伸的最遠(yuǎn)端與所述臂部的軸線之間的距離大于所述限位擋件徑向向內(nèi)延伸的最遠(yuǎn)端與所述臂部的軸線之間的距離。

通過這種結(jié)構(gòu)，能夠在手部相對于臂部相對轉(zhuǎn)動的同時，令限位凸起與限位擋件相對移動。在手部相對于臂部轉(zhuǎn)動到一定的相對位置時，限位凸起與限位擋件相接觸、甚至相抵，以防止限位凸起繼續(xù)沿該方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而防止了手部相對于臂部沿該方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。由此，使得該機器人上肢能夠更好地模擬人類上肢。

在一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)通道相對于所述臂部的軸線形成的夾角最小為90°。也就是說，限位凸起與限位擋件之間的活動范圍最小呈90°夾角。通過這種結(jié)構(gòu)，機器人上肢能夠更好地模擬人類上肢。

在一個實施例中，在所述限位凸起與所述限位擋件之間構(gòu)造有彈性件。在限位凸起靠近限位擋件時，會壓縮彈性件。這樣一來，限位凸起越靠近限位擋件，手部轉(zhuǎn)動所需要克服的阻力越大。通過這種結(jié)構(gòu)，機器人上肢能夠更好地模擬人類上肢。

在一個實施例中，在所述限位凸起的周向兩側(cè)均設(shè)置有所述限位擋件，在所述限位凸起與兩側(cè)的限位擋件之間均設(shè)置有所述彈性件，所述彈性件構(gòu)造成在所述限位凸起和所述限位擋件之間始終處于壓縮狀態(tài)。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠有效實現(xiàn)手部旋轉(zhuǎn)過程中的受阻和受限。另外，通過兩側(cè)的彈性件，能夠確定限位凸起的自然方向，并由此確定手部的自然方向。

在一個實施例中，在所述臂部內(nèi)安裝有電機，所述電機的轉(zhuǎn)子與所述旋轉(zhuǎn)軸桿固定相連。通過這種結(jié)構(gòu)，能經(jīng)由電機帶動旋轉(zhuǎn)軸桿旋轉(zhuǎn)，并由此帶動手部旋轉(zhuǎn)。

在一個實施例中，所述電機構(gòu)造成在其通電狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子能夠圍繞所述臂部的軸線旋轉(zhuǎn)或者固定不動。由此，在電機的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)手部相對于臂部的旋轉(zhuǎn)、或者相對于臂部固定在某一角度上。

在一個實施例中，電機構(gòu)造成在其通電狀態(tài)下，所述轉(zhuǎn)子能夠圍繞所述臂部的軸線、以設(shè)定的角速度旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度。通過這種設(shè)置，手部能夠以所期望的速度轉(zhuǎn)動所期望的角度，以此來根據(jù)需要使機器人上肢實現(xiàn)各種活動或運動。

根據(jù)本實用新型的第二方面，提出了一種機器人，其包括軀干，以及根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的機器人上肢，所述臂部背離所述手部的端部與所述軀干活動式相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：通過這種機器人上肢，能夠使手部與臂部相對于臂部的軸線而旋轉(zhuǎn)，以使手部能相對于臂部轉(zhuǎn)動到不同的角度處。由此，該機器人上肢能夠?qū)崿F(xiàn)更多的擬人動作(例如，像人類那樣轉(zhuǎn)動手腕)，從而更好地模擬了人類的上肢。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1是根據(jù)本實用新型的機器人上肢的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本實用新型的機器人上肢中的一部分的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型的機器人上肢中的一部分的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4是根據(jù)本實用新型的機器人上肢的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。

圖1示意性地顯示出了本實用新型的機器人上肢1的結(jié)構(gòu)。機器人上肢1包括臂部10和手部20，其中手部20與臂部10旋轉(zhuǎn)式連接，以使得手部20能夠繞臂部10的軸線旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，手部20可與臂部10同軸式設(shè)置。此時，也可理解為手部20繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)。

將手部20制成模擬人手的形狀，例如可使手部20具備手背和手面的形狀和/或結(jié)構(gòu)，或類似于手背和手面的形狀和/或結(jié)構(gòu)。由此，通過手部20與臂部10之前的相對轉(zhuǎn)動，以使手部20能相對于臂部10轉(zhuǎn)動到不同的角度處。由此，上肢1能夠?qū)崿F(xiàn)更多的擬人動作(例如，像人類那樣轉(zhuǎn)動手腕)，從而更好地模擬了人類的上肢。

如圖1所示，在手部20上固定連接有旋轉(zhuǎn)軸桿31。旋轉(zhuǎn)軸桿31的一端與手部20固定連接，另一端(即，末端)沿臂部10的軸線延伸到臂部10內(nèi)。在臂部10上構(gòu)造有包圍該末端并與該末端可旋轉(zhuǎn)式配合的容納部32。通過這種結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了上述手部20與臂部10之間的旋轉(zhuǎn)式連接。這種結(jié)構(gòu)能簡化機器人的上肢結(jié)構(gòu)、降低機器人的上肢重量，并且減少上肢的制造成本。

優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸桿31的末端與容納部32之間相配合的結(jié)構(gòu)如圖2或圖3所示的那樣。

在圖2中，在旋轉(zhuǎn)軸桿31的末端上構(gòu)造有徑向向外延伸的限位凸起311，在容納部32上構(gòu)造有徑向向內(nèi)延伸的限位擋件321。限位擋件321設(shè)置有缺口，即限位擋件321并不覆蓋整個圓周，由此在該缺口處形成了供限位凸起311容納其中的旋轉(zhuǎn)通道322。為了使限位擋件321與限位凸起311能相互配合以限制手部20與臂部10之間的轉(zhuǎn)動關(guān)系，令限位凸起311徑向向外延伸的最遠(yuǎn)端311A與臂部的軸線之間的距離大于限位擋件321徑向向內(nèi)延伸的最遠(yuǎn)端321A與臂部10的軸線之間的距離。由此，在旋轉(zhuǎn)軸桿31相對于容納部32轉(zhuǎn)動一定角度時，限位凸起311能與限位擋件321相接觸，并防止旋轉(zhuǎn)軸桿31相對于容納部32沿同一方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。這樣一來，與旋轉(zhuǎn)軸桿31相連的手部20和與容納部32相連的臂部10之間的相對轉(zhuǎn)動也能夠被限制住。

優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)通道322相對于臂部的軸線形成的夾角最小為90°。也就是說，限位凸起311沿一個方向(圖中的順時針或逆時針方向)相對于限位擋件321旋轉(zhuǎn)，最多不能超過90°。

由于人類的臂部和手部之間的轉(zhuǎn)動是有角度限制的，所以上述設(shè)置能夠使上肢1更好地模擬人類的上肢。

優(yōu)選地，在限位凸起311的周向兩側(cè)均設(shè)置有限位擋件321。這可通過在限位凸起311的周向兩側(cè)分別設(shè)置兩個限位擋件來實現(xiàn)，也可通過設(shè)置一較大的限位塊來實現(xiàn)。在后者的情況下，該限位塊的周向末端邊緣分別形成位于限位凸起311兩側(cè)的限位擋件。

如圖3所示，可以在限位凸起311與限位擋件321之間構(gòu)造有彈性件。根據(jù)需要可以僅設(shè)置彈性件41或彈性件42，但優(yōu)選地在限位凸起311的兩側(cè)同時設(shè)置彈性件41、42。這樣一來，在限位凸起311沿設(shè)置有彈性件的方向旋轉(zhuǎn)時，彈性件會受到壓縮。在彈性件受到壓縮的過程中，臂部10相對于手部20轉(zhuǎn)動所需克服的阻力增大了。這一方面可以起到限位的作用，另一方面還更加真實地模擬了人類的上肢，從而使得上肢1能夠更好地模擬人類上肢。

另外還優(yōu)選地，可令彈性件41、42在限位凸起311和限位擋件321之間始終處于壓縮狀態(tài)。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠有效實現(xiàn)手部旋轉(zhuǎn)過程中的受阻和受限。另外，通過兩側(cè)的彈性件，能夠確定限位凸起的自然方向，并由此確定手部的自然方向。此外，還可通過這種方式來防止限位凸起311在遠(yuǎn)離其中一個限位擋件321時，因受到其間的彈性件的拉扯而以過快的速度復(fù)位。

這里的“自然方向”指的是，在手部及與其相連或相配合的部件不受外力的條件下，限位凸起相對于限位擋件所呈的方向，或理解為手部相對于臂部所呈的方向。

在一個實施例中，彈性件41、42與限位凸起311和限位擋件321中之一相連。通過這種一端相連的結(jié)構(gòu)，使得彈性件41、42在限位凸起311與限位擋件321之間設(shè)置得更加穩(wěn)定。另外，只與限位凸起311和限位擋件321中之一相連也能夠避免限位凸起311在遠(yuǎn)離限位擋件321時，因受到兩者之間彈性件的強力拉扯而以過快的速度歸位。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠減少手部20與臂部10、旋轉(zhuǎn)軸桿31與容納部32以及限位凸起311與限位擋件321之間的磨損，由此提高了上肢1的使用壽命。

如圖4所示，在臂部10內(nèi)安裝有電機50，所述電機的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)軸桿31固定相連。通過這種結(jié)構(gòu)，能經(jīng)由電機50的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來帶動旋轉(zhuǎn)軸桿31旋轉(zhuǎn)，并由此帶動手部20旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)理解的是，根據(jù)需要也可將電機50安裝在手部20內(nèi)。然而，將電機50安裝在臂部10內(nèi)可有效地降低臂部以遠(yuǎn)離手部的一端為軸轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的扭矩，從而可使上肢1更加地輕便，并且使上肢1活動時的能耗更低。另外，由此還在手部20內(nèi)空出了多余的空間。在該空間內(nèi)可設(shè)置其他的結(jié)構(gòu)，以使手部更加接近人類的手部。例如，可設(shè)置類似于人類手指的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的動力部件。

在一個實施例中，電機50構(gòu)造成在其通電狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子能夠圍繞臂部10的軸線旋轉(zhuǎn)或者固定不動。由此，在電機的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)手部相對于臂部的旋轉(zhuǎn)、或者相對于臂部固定在某一角度上。由此，能夠使該上肢1進(jìn)行更多的活動。例如，該電機50可選用根據(jù)實際生產(chǎn)需要的適配電機，并不局限。該電機50本身的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。

優(yōu)選地，在電機50的通電狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子能夠圍繞臂部的軸線、以設(shè)定的角速度旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度。通過這種設(shè)置，手部能夠以所期望的速度轉(zhuǎn)動所期望的角度，以此來根據(jù)需要使機器人上肢實現(xiàn)各種活動或運動。

上述上肢1能夠更好地模擬人類的上肢。

另外，本實用新型中的機器人包含軀干以及上述上肢1。其中，臂部10的遠(yuǎn)離手部20的一端與軀干可活動式相連，以使該機器人能夠更好地模擬人類。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。