[0001] 本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种转动关节及具有其的机械手臂。

[0002] 机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机械装置。它由多个关节和关节臂组成，可以实现在三维空间内的各种运动和操作。通过控制关节的运动，使关节臂在空间中实现特定的运动轨迹。通过控制关节的角度和速度，可以实现机械臂的抓取、搬运、破碎以及装配等各种操作。

[0003] 机械臂在使用的过程中，机械手臂的关节臂转动时，通过动力组件驱动，机械臂具有自身重力和惯性，机械手臂工作久后转动关节之间会出现摩擦间隙、或者转动关节之间会出现转动过度等情况，但是现有技术中心的转动关节一般仅具有简单的转动功能，当发生上述情况时无法做出进行预防或者补偿，使得机械臂易发生损坏，进而导致机械臂的使用寿命较短。

[0055] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0056] 如图1至图9所示，本发明实施例提供一种转动关节，该转动关节包括：第一转动部10和第二转动部20、驱动组件30、补偿组件40以及止转组件50。其中，第一转动部10和第二转动部20转动连接。驱动组件30具有相对设置的固定端31和输出端32，输出端32可相对固定端31转动，固定端31固定设置在第一转动部10内，输出端32固定设置在第二转动部20内。
补偿组件40可活动地设置在第一转动部10与第二转动部20之间，补偿组件40能够调整第一转动部10和第二转动部20的径向间隙。止转组件50可活动地设置在第一转动部10与第二转动部20之间，止转组件50包括挡块51和限位件52，挡块51设置在第一转动部10上，限位件52沿转动关节的径向设置在第二转动部20上，挡块51位于限位件52的转动行程上，挡块51和限位件52配合以限制第一转动部10和第二转动部20之间的转动角度。其中，径向方向为第二转动部20的端面经过圆心的直径所延伸的方向。轴向方向为第二转动部20长度的延伸方向。周向方向为第二转动部20的端面的圆周方向。

[0057] 应用本发明的技术方案，转动关节包括补偿组件40和止转组件50。补偿组件40和止转组件50均可活动地设置在第一转动部10与第二转动部20之间，补偿组件40能够调整第一转动部10和第二转动部20的径向间隙。止转组件50包括挡块51和限位件52，挡块51设置在第一转动部10上，限位件52沿转动关节的径向设置在第二转动部20上，挡块51位于限位件52的转动行程上，挡块51和限位件52配合以限制第一转动部10和第二转动部20之间的转动角度。通过上述设置，通过止转组件50可以减少第一转动部10和第二转动部20之间相对转动的角度过大，进而避免转动关节发生过度转动的情况。当第一转动部10和第二转动部20之间出现径向的磨损间隙时，补偿组件40可以对磨损间隙进行补偿，如此可以避免第一转动部10与第二转动部20因磨损间隙而发生晃动导致的驱动组件负载增加以及机械手臂的移动精度降低，保证了转动关节和机械手臂工作的稳定性，进而延长了转动关节以及机械手臂的使用寿命。

[0058] 具体地，补偿组件40以及止转组件50的数量不做限定，可以为单个或者多个。在本实施例中，止转组件50设置为1个。补偿组件40设置为3个且沿第一转动部10与第二转动部20的周向均匀间隔设置在第一转动部10与第二转动部20之间，如此能够增大补偿组件40与第一转动部10与第二转动部20之间的接触面积，并且可以保证第一转动部10与第二转动部
20周向上不同位置的径向间隙进行补偿，提升了补偿组件40的补偿效果。

[0059] 在本实施例中，对补偿组件40以及止转组件50的活动方式不做限定，可以通过弹性件、伸缩件或者油缸等组件。

[0060] 其中，对补偿组件40设置的位置也不做限定，可以设置在第一转动部10上，或者也可以设置在第二转动部20上。

[0061] 如图1和图2所示，第二转动部20套设在第一转动部10的外周，补偿组件40包括补偿件41，补偿件41具有相对设置的连接端和抵接端，补偿件41的连接端与第二转动部20活动连接，抵接端与第一转动部10抵接。这样将第二转动部20套设在第一转动部10的外周，可以降低补偿件41在对第一转动部10和第二转动部20之间的径向磨损间隙进行补偿时反而将第二转动部20推离第一转动部10导致第一转动部10和第二转动部20之间的间隙增大的风险。

[0062] 其中，对补偿件41的具体结构不做限定，根据第一转动部10和第二转动部20的结构进行选择即可。优选地补偿件41的形状与第一转动部10和第二转动部20的结构相适配，如此可以增大补偿件41与第一转动部10和第二转动部20之间的接触面积，进而提升补偿件41的补偿效果。

[0063] 如图1至图4所示，补偿组件40还包括第一弹性件42，补偿件41包括驱动段411和补偿段412，提升了补偿件41补偿间隙的灵活性。驱动段411沿补偿组件40的移动方向延伸，补偿段412沿第一转动部10的周向方向延伸，这样可以增大补偿件41与第一转动部10的接触面积，保证补偿件41与第一转动部10接触的稳定性。驱动段411与补偿段412活动连接，如此进一步提升了补偿件41补偿间隙的灵活性。驱动段411与第二转动部20的内壁通过第一弹性件42连接，补偿段412与第一转动部10的外壁抵接，驱动段411具有连接端，补偿段412具有抵接端，第一弹性件42通过驱动段411以使补偿段412与第一转动部10抵接。上述设置，结构简单，在第一转动部10和第二转动部20之间没有磨损间隙时，第一弹性件42处于压缩状态，当第一转动部10和第二转动部20之间出现磨损间隙时，第一弹性件42便会被释放，进而驱动补偿件41对磨损间隙进行补偿。其中，第一弹性件42为弹簧。

[0064] 具体地，驱动段411能够相对第二转动部20在径向移动，第二转动部20与驱动段411之间具有止回结构，止回结构能够阻挡驱动段411向第二转动部20移动。如此可以避免补偿件41在向第二转动部20移动后第一弹性件42的弹性恢复力带动补偿件41又远离第二转动部20，上述设置能够保证补偿件41可以始终保持对第一转动部10和第二转动部20之间的径向间隙进行补偿的状态，保证了补偿件41对间隙补偿的稳定性，提升了补偿件41的补偿效果。

[0065] 在本实施例中，对止回结构的具体形式不做限定，可以设置为单向液压缸或者单向气缸等单向伸缩件。

[0066] 如图3和图4所示，第二转动部20的侧壁上设置有第一凹槽21，驱动段411的远离补偿段412的一端通过第一弹性件42可移动地设置在第一凹槽21内，驱动段411的侧壁上设置有安装孔4111，止回结构包括第一楔形块61、第二弹性件62以及第二楔形块63，第一楔形块61和第二弹性件62位于安装孔4111内，第一楔形块61通过第二弹性件62与安装孔4111活动连接，以使第一楔形块61能够从安装孔4111内收缩或伸出，第二楔形块63沿驱动段411的移动方向具有相对设置的挤压面631和止挡面632，第一楔形块61与挤压面631配合以驱动驱动段411向第一转动部10移动，第一楔形块61与止挡面632配合以限制驱动段411向第二转动部20移动。上述设置结构简单，方便加工和安装。通过第一楔形块61与第二楔形块63之间的配合便在实现了止回功能的同时，还能够对驱动段411的移动方向进行导向，将止回与导向两个功能进行集成，提高了止回结构的实用性。

[0067] 其中，第一楔形块61设置有2个，2个第一楔形块61分别对称设置在驱动段411的两侧，如此保证对驱动段411驱动的一致性。第二楔形块63具有多个，多个第二楔形块63对应两个第一楔形块61设置，多个第二楔形块63沿驱动段411的移动方向顺次设置在第一凹槽21的两侧。

[0068] 具体地，当第一弹性件42驱动驱动段411朝向第一转动部10移动时，第一楔形块61与挤压面631抵接时，此时第二弹性件62被持续压缩，挤压面631对驱动段411进行移动导向。当驱动段411继续移动第一楔形块61与第一个第二楔形块63的挤压面631分离，此时第二弹性件62被释放，驱动驱动段411与下一个第二楔形块63的挤压面631和止挡面632抵接，实现止回结构的止回和导向功能。

[0069] 如图1和图2所示，第二转动部20包括第一壳体22和第二壳体23，第二壳体23套设在第一壳体22的外周，第二壳体23与第一壳体22固定连接，第一壳体22上设置有第一通孔220，抵接端穿设第一通孔220与第一转动部10抵接，抵接端可在第一通孔220内周向移动。
如此设置能够在第一转动部10和第二转动部20之间没有磨损间隙时，补偿件41位于第一壳体22和第二壳体23之间。

[0070] 其中，补偿段412远离第一转动部10的端部的尺寸与第一通孔220的尺寸相适配，如此设置当补偿段412对第一转动部10与第二转动部20之间的间隙进行补偿时，补偿段412会位于第一通孔220内，第一通孔220可以对补偿段412的周向位移进行限位，以保证补偿段412对第一转动部10与第二转动部20之间的间隙补偿的稳定性，如此可以进一步提升补偿组件40的补偿效果。

[0071] 如图2所示，转动关节还包括转动环70，第二转动部20的内壁上设置有第二凹槽，第二凹槽环形设置在第二转动部20的内周，转动环70在周向上可移动地设置在第二凹槽内，补偿组件40和止转组件50均与转动环70活动连接。通过上述设置，提升了补偿组件40以及止转组件50移动的灵活性。具体地，第二凹槽设置在第二壳体23上。

[0072] 如图1至图3所示，转动环70上设置有抵接凸台71，第二转动部20的朝向第一转动部10的侧壁上设置有第三凹槽24，抵接凸台71可移动地设置在第三凹槽24内，抵接凸台71沿轴线方向具有顺次设置的第一直面和第一斜面711，驱动段411上设置有抵接凸块4112，抵接凸块4112沿移动方向具有顺次设置的第二斜面4113和第二直面，第一直面与第二直面相互配合以对驱动段411沿轴向移动进行导向，沿靠近第一转动部10的方向，第一斜面711与驱动段411的距离逐渐增大，第二斜面4113与驱动段411的距离逐渐增大。通过上述设置，当第一转动部10和第二转动部20之间没有径向的磨损间隙时，第一直面和第二直面抵接，此时转动环70无法相对第二壳体23转动，此时转动环70、第二壳体23和第一壳体22能够同步转动，补偿件41无法在周向上活动。当第一转动部10和第二转动部20之间出现径向的磨损间隙时，补偿件41回朝向第一转动部10转动，第一直面会与第二直面出现滑移，当第一直面会与第二直分离后，此时转动环70能够相对第二壳体23转动，以保证部分第一斜面711能够与部分第二斜面4113抵接，进而对补偿件41的移动方向进行导向。

[0073] 如图1至图5所示，第二转动部20上设置有第四凹槽25，第四凹槽25设置在第二壳体23上。第一壳体22上具有第二通孔221，限位件52同时穿设在第四凹槽25和第二通孔221设置，转动环70能够带动限位件52在第四凹槽25和第二通孔221内移动，第一转动部10上还具有第五凹槽11，第五凹槽11位于挡块51的端部，限位件52能够与第五凹槽11抵接，限位件52具有相对设置的第一锁定状态和第二锁定状态，限位件52处于第一锁定状态时，第一转动部10与第二转动部20之间没有径向间隙，转动环70不会与第二转动部20发生相对转动，限位件52与挡块51抵接，限位件52处于第二锁定状态时，第一转动部10与第二转动部20之间有径向间隙，转动环70会与第二转动部20发生相对转动，限位件52与挡块51抵接且限位件52的端部位于第五凹槽11内，限位件52通过第一锁定状态限制第一转动部10和转动环70之间的转动角度，限位件52通过第二锁定状态限制第一转动部10和第二转动部20之间的转动角度。通过上述设置，使得限位件52在第一转动部10与第二转动部20之间没有径向间隙时，能够限制上述两者之间的转动角度；当第一转动部10与第二转动部20之间出现径向间隙时，仍然能够限制上述两者之间的转动角度。使得止转组件50不管第一转动部10与第二转动部20之间是否存在径向间隙，止转组件50均能够限制第一转动部10与第二转动部20之间的转动角度，以保证转动关节以及机械手臂的正常使用，避免组件的损坏。提升了止转组件50的止转的稳定性和可靠性。

[0074] 具体地，第五凹槽11具有两个，两个第五凹槽11分别靠近在挡块51的两侧的端部设置，以对转动关节的顺时针和逆时针的转动角度均进行限制。

[0075] 其中，限位件52包括限位杆521、锁定块522和第三弹性件523，限位杆521具有第六凹槽5211，锁定块522通过第三弹性件523可移动地设置在第六凹槽5211内，第一壳体22上设置有锁定杆222，锁定杆222沿周向设置在第二通孔221的侧壁上，锁定杆222穿设限位杆521和锁定块522设置，锁定杆222沿径向具有相对设置的锁定位置和避让位置，当限位件52处于第一锁定状态时，锁定杆222位于锁定位置，锁定杆222穿设在限位杆521和锁定块522上，当限位杆521与挡块51抵接时，第一转动部10与第二转动部20无法转动。当限位件52处于第二锁定状态时，当限位杆521与挡块51抵接时，第一壳体22可相对转动环70转动，此时第一壳体22可以带动锁定杆222从限位杆521和锁定块522中抽出，第三弹性件523驱动锁定块522与第五凹槽11抵接，以使锁定杆222处于避让位置，第一转动部10与第二转动部20无法转动。

[0076] 在本申请中，锁定块522、第六凹槽5211和锁定杆222沿轴向均对应设置有两个，两个锁定杆222分别设置在限位杆521的两侧。如此设置当其中一个锁定杆222从限位杆521和锁定块522中抽出时，另一个锁定杆222还会在限位杆521和锁定块522中避免两个锁定块522同时进入第五凹槽11。

[0077] 具体地，使得止转组件50在第一转动部10与第二转动部20之间存在径向间隙后，仍然可以实现顺时针或者逆时针的止转功能。第三弹性件523设置为弹簧，结构简单，节约成本。

[0078] 其中，补偿组件40还包括润滑部，润滑部设置在抵接端内，润滑部能够向抵接端和第一转动部10之间提供润滑油。当补偿组件40的抵接端上出现锈蚀时会增大补偿组件40与第一转动部10之间的摩擦力，如此会影响第一转动部10与第二转动部20之间转动的顺畅性，进而影响机械手臂的正常工作。本申请通过设置润滑部，可以为补偿组件40与第一转动部10提供润滑油，以减小补偿组件40与第一转动部10之间的摩擦力，使得补偿组件40能够随第二转动部20正常转动，从而保证转动关节以及机械手臂的正常工作。

[0079] 如图3所示，润滑部包括：储油腔81、出油口82和驱动件83。其中，储油腔81设置在抵接端内。出油口82设置在抵接端朝向第一转动部10的端面上，出油口82与储油腔81连通。驱动件83设置在抵接端朝向第一通孔220侧壁的一侧，驱动件83的一端与油腔连通，当驱动件83的另一端与第一通孔220的侧壁抵接时，驱动件83能够驱动储油腔81内的润滑油从出油口82流出。如此设置，结构简单，将润滑部设置在补偿段412的内部，避免润滑部占用额外空间，提升了空间利用率以及组件设计的合理性和紧凑性。

[0080] 其中，储油腔81和驱动件83均具有两个，分别设置在补偿段412的两侧，以使得不管是第二转动部20相对补偿段412顺时针移动或者是逆时针移动，均能够通过对应的驱动件83驱动润滑油流出。出油口82与储油腔81之间具有流通通道。在本实施例中，对驱动件83的具体结构不做限定，可以由气缸、活塞杆和泵头等组件组成，只要能够实现当驱动件83被挤压时，能够驱动储油腔81内的润滑油从出油口82中排出即可。此为现有技术，在此不做过多赘述。

[0081] 其中，第一转动部10的端部的外侧壁上设置有抵接凸起12，第二转动部20的端部的内侧壁上设置有抵接凹槽26，抵接凸起12位于抵接凹槽26内，抵接凸起12的外周设置有第七凹槽122，第七凹槽122环形设置在抵接凸起12的外周，挡块51位于第七凹槽122内，补偿组件40与抵接凸起12位于第七凹槽122外的部分抵接。通过上述设置，抵接凸起12和抵接凹槽26能够对第一转动部10和第二转动部20的轴向相对位置进行限位，进而保证第一转动部10和第二转动部20之间转动的稳定性。

[0082] 具体地，抵接凹槽26设置在第二壳体23上。第一通孔220和第二通孔221均设置在抵接凹槽26上。

[0083] 如图1、图2和图9所示，在本申请的另一个实施例中，第一转动部10上设置有第一限位凸起13，第二转动部20的端部设置有第二限位凸起27，第一限位凸起13在第二限位凸起27的移动行程上，第一限位凸起13能够与第二限位凸起27抵接，以限制第二转动部20相对第一转动部10的转动角度。通过上述设置，可以对第二转动部20相对第一转动部10的转动角度进行限定，配合止转组件50可以进一步提升转动关节的止转效果，提升转动关节工作的稳定性和可靠性。

[0084] 其中，在本申请中，对转动关节的止转角度并没有进行限定，根据实际工况进行选择即可。第一限位凸起13与第二限位凸起27能够限定的转动角度可以与止转组件50的止转角度相同，若其中一个组件损坏，另一个组件能够对转动关节进行止转，保证转动关节的止转效果和稳定性。

[0085] 根据本发明的又一个实施例，结合图1、图2和图8所示，提供了一种机械手臂，该机械手臂包括转动关节和多个关节臂100，转动关节为上述实施例提供的转动关节，转动关节包括第一转动部10和第二转动部20，相邻两个关节臂100通过转动关节转动连接。具体地，一个关节臂100与第一转动部10连接，相邻的另一个关节臂100与第二转动部20连接。上述转动关节能够有效现有技术中的转动关节的功能较为单一，影响械臂使用寿命的问题，通过设置补偿组件40以及止转组件50，在能够避免转动关节过度转动的同时，还能够对转动关节组件之间出现的径向间隙进行补偿，保证了转动关节转动的稳定性，进而延长了转动关节的使用寿命。具有上述实施例提供的转动关节的机械手臂也具有上述优点。

[0086] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0087] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0088] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0089] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0090] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0091] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。