多自由度仿生腕关节机械连接结构

该仿生腕关节结构主要面向服务机器人、协作机械臂末端执行器连接场景，可适配轻载型操作类设备的末端姿态调整需求，替代传统单轴回转关节的运动局限，实现多维度的角度偏转与扭矩传递，在狭小作业空间内完成复杂姿态调整动作，适配拾取、装配、巡检类作业的末端动作需求。结构整体采用上下法兰盘作为安装基准，上端法兰预留圆周均布的沉头安装孔，可直接与机械臂小臂末端的输出端面通过螺栓刚性连接，下端法兰同样设置对应规格的安装孔位，用于装夹末端执行器、夹具或者作业工具，上下安装端面的孔位同轴度公差控制在0.02mm以内，保证连接后无偏载应力。中间的交错支撑臂采用镂空式桁架结构设计，在保证整体结构刚度的前提下大幅降低自身重量，减少关节驱动端的负载惯量，支撑臂之间通过铰接销轴连接，各铰接点内置耐磨衬套，可降低反复回转过程中的磨损量，延长关节的维护周期。设计过程中参考了人体腕关节的运动自由度分布，通过三组交错布置的铰接副配合，可实现俯仰、偏转两个方向的复合运动，单方向最大偏转角度可达45度，能够覆盖绝大多数轻载作业场景下的末端姿态调整范围，铰接点的限位结构集成在支撑臂内侧，无需额外加装外部限位块，避免运动过程中出现干涉。结构的运动传递路径经过优化，驱动扭矩从上端法兰输入后，通过支撑臂的联动均匀传递至下端输出端，传动过程中无死点位置，运动过程中各部件的间隙控制在0.01mm以内，保证姿态调整的重复定位精度。整体外形采用流线型轮廓设计，无尖锐外凸棱角，避免人机协作场景下的磕碰风险，所有铰接销轴的端面均做沉头处理，外表面无突出紧固件，运动过程中不会勾挂外部线缆或者作业物料。安装边界方面，整体高度控制在120mm以内，最大回转直径80mm，可适配负载5kg以内的轻载机械臂安装需求，无需对原有臂体结构做额外改造即可直接替换原有单轴关节，适配性较强。