CN100528494C - 可重构机器人多指灵巧手的手掌 - Google Patents

可重构机器人多指灵巧手的手掌 Download PDF

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Abstract

可重构机器人多指灵巧手的手掌，它涉及一种机器人灵巧手。本发明的目的是为解决现有机器人多指灵巧手由于受到手指、手掌以及电气系统等方面的限制，灵巧手不具有重构性的问题。本发明的方案一的一号板和二号板的手背一侧上面设有凸台，凸台的上面固定有手掌连接板，一号板和二号板手心一侧的腕部连接件上设有手指连接板；方案二的第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板的手背一侧上面设有凸台，凸台的上面固定有手掌连接板，第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板手心一侧的腕部连接件上设有手指连接板。可重构的灵巧手手掌通过法兰组件实现与机器人手臂的机械和电气连接。本发明对于机器人多指灵巧手具有重构性好的优点。

Description

可重构机器人多指灵巧手的手掌
技术领域
本发明涉及一种机器人灵巧手。
背景技术
机器人灵巧手技术作为机器人技术的一个重要分支，经过几十年的发展，取得了很好的成绩，也相继诞生了一些有代表性的灵巧手，比如Stanford/JPL手、Utan/M.I.T手、DLR手、NASA手、SHADOW手等。一些进步主要体现在机械结构、驱动、传感、集成度以及控制等方面并且有其特定的手指数目、布置，如Stanford/JPL手有三个手指，Utan/M.I.T手和DLR手有四个手指，NASA手和SHADOW手有五个手指。目前国内外已研制成功的机器人多指灵巧手，由于受到手指、手掌以及电气系统等方面的限制，灵巧手不具有重构性。
发明内容
本发明的目的是为解决现有机器人多指灵巧手，由于受到手指、手掌以及电气系统等方面的限制，灵巧手不具有重构性的问题，提供一种可重构机器人多指灵巧手的手掌。
技术方案一：本发明包含腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，手掌连接板9固定在手掌板8的手背一侧上，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面，手掌板8由一号板8-1、二号板8-2和手指连接板12组成，一号板8-1的一侧和二号板8-2的一侧固定连接，一号板8-1和二号板8-2的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，一号板8-1和二号板8-2手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板1 2。
技术方案二：本发明包含腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，手掌连接板9固定在手掌板8的手背一侧上，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面，手掌板8由第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5、第四连接板8-6和手指连接板12组成，第一连接板8-3的一端与第二连接板8-4的一端相连接，第二连接板8-4的另一端与第三连接板8-5的一端相连接，第三连接板8-5的另一端与第四连接板8-6的一端相连接，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板12。
本发明对于机器人多指灵巧手具有重构性好的优点，应用本发明可使机器人多指灵巧手在抓取的通用性、稳定性方面超过现有的机器人多指灵巧手，可适用于不同的操作任务、不同的用户需求，具有较高的性价比，扩大了机器人多指灵巧手的适用范围。
附图说明
图1是三指灵巧手手掌的结构示意图，图2是四指灵巧手左手手掌的结构示意图，图3是四指灵巧手右手手掌的结构示意图，图4是五指灵巧手左手手掌的结构示意图，图5是五指灵巧手右手手掌的结构示意图，图6是三指灵巧手的结构示意图，图7是三指灵巧手的俯视图，图8是四指灵巧手左手的结构示意图，图9是四指灵巧手左手的俯视图，图10是四指灵巧手右手的结构示意图，图11是四指灵巧手右手的俯视图，图12是五指灵巧手左手的结构示意图，图13是五指灵巧手左手的俯视图，图14是五指灵巧手右手的结构示意图，图15是五指灵巧手右手的俯视图，图16是法兰组件15的分解结构示意图，图17是法兰组件15的组合结构示意图，图18是第二电路板15-6上连接有弹簧触针20的结构示意图，图19是第一电路板15-5上设有镀金焊盘15-8的结构示意图，图20是弹簧触针20的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：(参见图1～图5)本实施方式由腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，手掌连接板9固定在手掌板8的手背一侧上，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面。
具体实施方式二：(参见图1)本实施方式手掌板8的手背一侧上面设有凸台11，手掌连接板9固定在凸台11的上面，手掌板8的中部设有手指连接板12。其它与具体实施方式一相同。本实施方式的手掌板8可用于三根手指的机器人灵巧手。
具体实施方式三：(参见图2、图3)本实施方式的手掌板8由一号板8-1、二号板8-2和手指连接板12组成，一号板8-1的一侧和二号板8-2的一侧固定连接，一号板8-1和二号板8-2的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，一号板8-1和二号板8-2手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板12。其它与具体实施方式一相同。本实施方式的手掌板8可用于四根手指的机器人灵巧手。
具体实施方式四：(参见图4、图5)本实施方式的手掌板8由第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5、第四连接板8-6和手指连接板12组成，第一连接板8-3的一端与第二连接板8-4的一端相连接，第二连接板8-4的另一端与第三连接板8-5的一端相连接，第三连接板8-5的另一端与第四连接板8-6的一端相连接，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板12。其它与具体实施方式一相同。本实施方式的手掌板8可用于五根手指的机器人灵巧手。
具体实施方式五：(参见图1、图6和图7)本实施方式的三指灵巧手由第一手指2-1、第二手指2-2、第三手指2-3、腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10组成，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面，手掌板8的手背一侧上面设有凸台11，手掌连接板9固定在凸台11的上面，手掌板8中部的凸块为手指连接板12，第一手指2-1和第二手指2-2均固定在手掌板8上，第三手指2-3与第一手指2-1和第二手指2-2这两个手指相对设置，第三手指2-3与手指连接板12相连接并且置于第一手指2-1和第二手指2-2的中间，第一手指2-1和第二手指2-2设在同一个手掌平面内，第一手指2-1和第二手指2-2的长度相同，第一手指2-1和第二手指2-2沿手掌宽度方向的间距为51mm；第三手指2-3与手掌平面成50度角，第三手指2-3与第一手指2-1和第二手指2-2的基关节轴线间距纵向为32mm、横向为50mm，第三手指2-3沿手掌宽度方向与其第一手指2-1和第二手指2-2等间距为25.5mm。
具体实施方式六：(参见图2、图3、图8～图11)本实施方式的四指灵巧手分为左手和右手，左手和右手对称设置，四指灵巧手的左手和右手分别由拇指3-4、食指3-1、中指3-2、无名指3-3、腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10组成，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面，手掌板8由一号板8-1、二号板8-2和手指连接板12组成，一号板8-1的一侧和二号板8-2的一侧固定连接，一号板8-1和二号板8-2的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，一号板8-1和二号板8-2手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板12，食指3-1和中指3-2与手掌面平行设置在二号板8-2上，无名指3-3设置在一号板8-1上并且相对手掌面内收5度，食指3-1和无名指3-3长度相同，中指3-2比食指3-1和无名指3-3长5mm，食指3-1和无名指3-3与中指沿手掌宽度方向的距离分别为30mm和32mm，拇指3-4与手指连接板12相连接并且与食指3-1、中指3-2和无名指3-3相对设置，并有一定角度的外展和翘曲，外展角度为52度，翘曲角度为36度；拇指3-4与中指在纵向、横向及沿手掌宽度方向的距离分别为38mm，68mm，26mm。
具体实施方式七：(参见图4、图5、图12～图15)本实施方式的五指灵巧手分为左手和右手，左手和右手对称设置，五指灵巧手的左手和右手分别由拇指4-5、食指4-1、中指4-2、无名指4-3、小手指4-4、腕部连接件5、风扇6、手掌电路板7、手掌板8、手掌连接板9和托架10组成，托架10的内侧与手掌板8下部的手背一侧固定连接，托架10的下端和手掌板8的下端均与腕部连接件5的上端固定连接，风扇6和手掌电路板7均固定于托架10的上面，手掌板8由第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5、第四连接板8-6和手指连接板12组成，第一连接板8-3的一端与第二连接板8-4的一端相连接，第二连接板8-4的另一端与第三连接板8-5的一端相连接，第三连接板8-5的另一端与第四连接板8-6的一端相连接，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6的手背一侧上面设有凸台11，凸台11的上面固定有手掌连接板9，第一连接板8-3、第二连接板8-4、第三连接板8-5和第四连接板8-6手心一侧的腕部连接件5上设有手指连接板12，中指4-2与第二连接板8-4相连接并且与手掌面平行，食指4-1和无名指4-3分别设置在第一连接板8-3和第三连接板8-5上并且相对手掌面内收5度，小手指4-4设置在第四连接板8-6上并且相对手掌面内收10度，食指4-1、无名指4-3、小手指4-4与中指4-2的纵向间距依次为10mm、5mm、24mm，食指4-1、无名指4-3、小手指4-4与中指4-2沿手掌宽度方向的距离依次分别为27.5mm、27.5mm、55mm，拇指4-5相对食指4-1、无名指4-3、小手指4-4和中指4-2设置在手指连接板12上并有一定角度的外展和翘曲，外展角度为30度，翘曲角度为45度；拇指4-5与中指在纵向、横向及沿手掌宽度方向的距离分别为50mm、109mm、34mm。
具体实施方式八：(参见图1～图5、图16、图17)本实施方式与具体实施方式一至七的不同点在于它增加有法兰组件15，法兰组件15固定在腕部连接件5的下侧，实现手掌与机器人手臂的快速机电连接。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：(参见图18～图20)本实施方式的法兰组件15由大螺母15-1、法兰15-2、定位销钉15-3、带外螺纹的组件15-4、第一电路板15-5、第二电路板15-6、镀金焊盘15-8和弹簧触针20组成，大螺母15-1和法兰15-2通过螺钉与机器人手臂的末端相连接，带外螺纹的组件15-4通过螺钉与腕部连接件5相连接，第一电路板15-5固定在法兰15-2的上表面上，第二电路板15-6固定在带外螺纹的组件15-4的下表面上，第一电路板15-5上设有镀金焊盘15-8，第二电路板15-6上焊接有弹簧触针20，第一电路板15-5上的镀金焊盘15-8与第二电路板15-6上的弹簧触针20电连接，定位销钉15-3的一端固定在法兰15-2上，定位销钉15-3的另一端与带外螺纹的组件15-4上的销孔15-7相配合，大螺母15-1与带外螺纹的组件15-4相配合。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：(参见图20)本实施方式的弹簧触针20由盲管20-1、螺旋弹簧20-2和触头20-3组成，螺旋弹簧20-2设在盲管20-1内的底部，触头20-3的内端设在盲管20-1内并与螺旋弹簧20-2相连接。其它与具体实施方式九相同。

Claims (10)

1、可重构机器人多指灵巧手的手掌，它包含腕部连接件(5)、风扇(6)、手掌电路板(7)、手掌板(8)、手掌连接板(9)和托架(10)，托架(10)的内侧与手掌板(8)下部的手背一侧固定连接，托架(10)的下端和手掌板(8)的下端均与腕部连接件(5)的上端固定连接，手掌连接板(9)固定在手掌板(8)的手背一侧上，风扇(6)和手掌电路板(7)均固定于托架(10)的上面，其特征在于手掌板(8)由一号板(8-1)、二号板(8-2)和手指连接板(12)组成，一号板(8-1)的一侧和二号板(8-2)的一侧固定连接，一号板(8-1)和二号板(8-2)的手背一侧上面设有凸台(11)，凸台(11)的上面固定有手掌连接板(9)，一号板(8-1)和二号板(8-2)手心一侧的腕部连接件(5)上设有手指连接板(12)。
2、根据权利要求1所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于手掌板(8)的手背一侧上面设有凸台(11)，手掌连接板(9)固定在凸台(11)的上面，手掌板(8)的中部设有手指连接板(12)。
3、根据权利要求1或2所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于它还包含有法兰组件(15)，法兰组件(15)固定在腕部连接件(5)的下侧。
4、根据权利要求3所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于法兰组件(15)由大螺母(15-1)、法兰(15-2)、定位销钉(15-3)、带外螺纹的组件(15-4)、第一电路板(15-5)、第二电路板(15-6)、镀金焊盘(15-8)和弹簧触针(20)组成，大螺母(15-1)和法兰(15-2)通过螺钉与机器人手臂的末端相连接，带外螺纹的组件(15-4)通过螺钉与腕部连接件(5)相连接，第一电路板(15-5)固定在法兰(15-2)的上表面上，第二电路板(15-6)固定在带外螺纹的组件(15-4)的下表面上，第一电路板(15-5)上设有镀金焊盘(15-8)，第二电路板(15-6)上焊接有弹簧触针(20)，第一电路板(15-5)上的镀金焊盘(15-8)与第二电路板(15-6)上的弹簧触针(20)电连接，定位销钉(15-3)的一端固定在法兰(15-2)上，定位销钉(15-3)的另一端与带外螺纹的组件(15-4)上的销孔(15-7)相配合，大螺母(15-1)与带外螺纹的组件(15-4)相配合。
5、根据权利要求4所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于弹簧触针(20)由盲管(20-1)、螺旋弹簧(20-2)和触头(20-3)组成，螺旋弹簧(20-2)设在盲管(20-1)内的底部，触头(20-3)的内端设在盲管(20-1)内并与螺旋弹簧(20-2)相连接。
6、可重构机器人多指灵巧手的手掌，它包含腕部连接件(5)、风扇(6)、手掌电路板(7)、手掌板(8)、手掌连接板(9)和托架(10)，托架(10)的内侧与手掌板(8)下部的手背一侧固定连接，托架(10)的下端和手掌板(8)的下端均与腕部连接件(5)的上端固定连接，手掌连接板(9)固定在手掌板(8)的手背一侧上，风扇(6)和手掌电路板(7)均固定于托架(10)的上面，其特征在于手掌板(8)由第一连接板(8-3)、第二连接板(8-4)、第三连接板(8-5)、第四连接板(8-6)和手指连接板(12)组成，第一连接板(8-3)的一端与第二连接板(8-4)的一端相连接，第二连接板(8-4)的另一端与第三连接板(8-5)的一端相连接，第三连接板(8-5)的另一端与第四连接板(8-6)的一端相连接，第一连接板(8-3)、第二连接板(8-4)、第三连接板(8-5)和第四连接板(8-6)的手背一侧上面设有凸台(11)，凸台(11)的上面固定有手掌连接板(9)，第一连接板(8-3)、第二连接板(8-4)、第三连接板(8-5)和第四连接板(8-6)手心一侧的腕部连接件(5)上设有手指连接板(12)。
7、根据权利要求6所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于手掌板(8)的手背一侧上面设有凸台(11)，手掌连接板(9)固定在凸台(11)的上面，手掌板(8)的中部设有手指连接板(12)。
8、根据权利要求6或7所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于它还包含有法兰组件(15)，法兰组件(15)固定在腕部连接件(5)的下侧。
9、根据权利要求8所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于法兰组件(15)由大螺母(15-1)、法兰(15-2)、定位销钉(15-3)、带外螺纹的组件(15-4)、第一电路板(15-5)、第二电路板(15-6)、镀金焊盘(15-8)和弹簧触针(20)组成，大螺母(15-1)和法兰(15-2)通过螺钉与机器人手臂的末端相连接，带外螺纹的组件(15-4)通过螺钉与腕部连接件(5)相连接，第一电路板(15-5)固定在法兰(15-2)的上表面上，第二电路板(15-6)固定在带外螺纹的组件(15-4)的下表面上，第一电路板(15-5)上设有镀金焊盘(15-8)，第二电路板(15-6)上焊接有弹簧触针(20)，第一电路板(15-5)上的镀金焊盘(15-8)与第二电路板(15-6)上的弹簧触针(20)电连接，定位销钉(15-3)的一端固定在法兰(15-2)上，定位销钉(15-3)的另一端与带外螺纹的组件(15-4)上的销孔(15-7)相配合，大螺母(15-1)与带外螺纹的组件(15-4)相配合。
10、根据权利要求9所述的可重构机器人多指灵巧手的手掌，其特征在于弹簧触针(20)由盲管(20-1)、螺旋弹簧(20-2)和触头(20-3)组成，螺旋弹簧(20-2)设在盲管(20-1)内的底部，触头(20-3)的内端设在盲管(20-1)内并与螺旋弹簧(20-2)相连接。
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