CN102029609B - 机械手 - Google Patents

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Abstract

一种机械手，其包括手掌部、可转动地固定于手掌部的手指部。所述手指部包括使手指部可转动地固定于所述手掌部上的固定轴以及固定在所述固定轴上的至少一手指。所述手指包括一体形成于所述固定轴上的下指节、转动地固定于所述下指节上的中指节及设于所述下指节与中指节之间的第一传动件。所述第一传动件的一端固定于固定轴上，另一端固定于中指节上。所述固定轴在外力作用下相对手掌部转动时，下指节随该固定轴相对于手掌部转动。第一传动件随固定轴及下指节的转动而作动，以带动中指节相对于下指节转动。

Description

机械手
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机械手。
背景技术
在现代化工业生产中，采用机械手取代人工进行操作已成为一种趋势。采用机械手作业可获得较高的工作效率及可进行一些较为危险的人工无法或不易完成的工作。
然而，目前机械手由于每个指节弯曲运动需要一个单独的驱动器，例如马达。因此，一只机械手会使用到多个马达，电线路比较多，从而结构比较复杂。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种结构简单的机械手。
一种机械手，其包括手掌部、可转动地固定于手掌部的手指部。所述手指部包括使手指部可转动地固定于所述手掌部上的固定轴以及固定在所述固定轴上的至少一手指。所述手指包括一体形成于所述固定轴上的下指节、转动地固定于所述下指节上的中指节及设于所述下指节与中指节之间的第一传动件。所述第一传动件的一端固定于固定轴上，另一端固定于中指节上。所述固定轴在外力作用下相对手掌部转动时，下指节随该固定轴相对于手掌部转动。第一传动件随固定轴及下指节的转动而作动，以带动中指节相对于下指节转动，所述下指节与中指节之间设有第一复位件，该第一复位件用于当所述外力释放时，对中指节施加作用力，以使中指节回复至原始位置，第一传动件随中指节作动，以带动下指节回复至原始位置。
所述第一传动件为金属绳，所述金属绳一端缠绕于固定轴上，另一端穿过所述下指节并连接在所述中指节上。
所述第一复位件包括设于下指节面向所述中指节的一侧的两个第一磁体及设于中指节面向所述下指节的一侧的一个第二磁体，该中指节相对于下指节转动时，位于转动方向上的第一磁体与第二磁体相互排斥，远离转动方向的第一磁体与第二磁体相互吸引。
所述手指部还包括可转动地固定于中指节上的上指节及设于中指节和上指节之间的第二传动件，所述第二传动件的一端固定于中指节上，另一端固定于上指节上，当中指节相对于下指节转动时，第二传动件随中指节的转动而作动，以带动上指节相对于中指节转动。所述第二传动件为金属绳，其一端缠绕于中指节上，另一端连接于所述上指节上。所述中指节与上指节之间设有第二复位件，该第二复位件用于当所述外力释放时，对上指节施加作用力，以使上指节回复至原始位置。
所述中指节上设有挡设所述下指节和中指节的卡板，以防止所述中指节向所述手指背侧弯曲。
上述机械手之手指一体形成于固定轴上，从而可以通过设置一个驱动所述固定轴转动的驱动装置即可驱动所有手指之指节弯曲，结构简单。
附图说明
图1为一种较佳实施方式的机械手的立体图。
图2为图1所示机械手的分解图。
图3为图2所示机械手的另一角度的分解图。
图4为图1所示机械手的透视图。
图5为图1所示机械手的一种使用状态图。
具体实施方式
请参看图1，机械手100与人手形状相类似，其包括手掌部10以及可转动地固定于手掌部10上的手指部20。机械手100通过驱动装置(图未示)例如马达驱动。该驱动装置设置在手掌部10内，用于提供驱动力，以驱动手指部20相对手掌部10转动，以实现弯曲效果。
请参看图2至图4，手掌部10的末端凸设有相对的两固定板12，两固定板12之间形成缺口14。两固定板12相对的表面上凸设有枢轴16。
手指部20包括固定轴22以及连接于固定轴22上的四个手指24。固定轴22为杆状，其两相对末端分别设有两个与枢轴16相对应的轴孔220。手指部20通过轴孔220与手掌部10的枢轴16枢接，从而手指部20在外力驱动下可相对手掌部10转动。
四个手指24形状相同，其等间隔并列地连接于固定轴22上，且互相平行。由于每两个手指24之间具有一定的间隔，从而手指24之间的运动互不干涉或互不影响。每个手指24包括与固定轴22一体形成的下指节240、可转动地固定于下指节240末端的中指节244、可转动地固定于中指节244末端的上指节242、两条第一钢丝绳248a、以及一条第二钢丝绳248b。第一钢丝绳248a构成第一传动件，第二钢丝绳248b构成第二传动件。
下指节240上远离固定轴22的一端向上凸伸出两个相对的第一凸板2403。两个第一凸板2403分别与两个固定板12相平行。两个第一凸板2403相对的一侧分别设有第一凸轴2405，且每一第一凸板2403的末端分别间隔设置有第一磁体2407a和2407b。两个第一凸板2403上的第一凸轴2405同轴设置。第一磁体2407a靠近手指24的内侧且其面向中指节244的一端为磁南极S。第一磁体2407b位于靠近手指24的背侧且其面向中指节244的一端为磁北极N。
下指节240上还平行贯设有两个第一穿线孔2401。两条第一钢丝绳248的一端固定在固定轴22上，另一端从两个第一穿线孔2401穿出下指节240并固定在中指节244上。
中指节244可转动地固定在下指节240上，其一端凸设有第一转轴2441、相对的另一端分别凸设有两个相对的第二凸板2443。第一转轴2441与固定轴22平行，其长度小于中指节244沿着第一转轴2443的轴线方向的长度。第一转轴2441相对两端分别开设有两个圆孔2445。中指节244通过圆孔2445与下指节240上的第一凸轴2405枢接，从而在外力作用下中指节244可相对下指节240转动。中指节2441在第一转轴2441的两侧分别设置有第二磁体2447，第二磁体2447的南极面向下指节240的一端为磁南极S。第一磁体2407a，2407b和第二磁体2447共同构成第一复位件。中指节244沿着第一转轴2441的轴线方向分别向外凸伸出两个第一卡块2449。两个第一卡块2449位于第二磁体2445之上，且靠近手指24背侧。
两个第二凸板2443分别与两个固定板12相平行。两个第二凸板2443相对的一侧分别设有第二凸轴2442，且每一第二凸板2443的末端分别间隔设置有第一磁体2444a和2444b。两个第二凸板2443上的第二凸轴2445同轴设置。第一磁体2444a靠近手指24的内侧，且其面向上指节242的一端为磁南极S。第一磁体2444b靠近手指24的外侧，且其面向上指节242的一端为磁北极N。
中指节244上贯设有第二穿线孔2446，第二钢丝绳248b一端固定第一转轴2443，另一端通过第二穿线孔2446穿出中指节244而固定在上指节242上。
上指节242可转动地固定在中指节244上，其上设有固定第二钢丝248b的第二转轴2421。第二转轴2421与固定轴22平行，其长度小于下指节242沿着第二转轴2421的轴线方向的长度。第一转轴2421相对两端分别设有两个圆孔2423。下指节242通过圆孔2423与中指节240上的第二凸轴2425枢接，从而在外力作用下上指节242可相对中指节240旋转。上指节242在第二转轴2423的两侧分别设置有第二磁体2425，第二磁体2425面向中指节244的一端为南极。第一磁体2444a，2444b和第二磁体2425共同构成第二复位件。上指节2441沿着第一转轴2423的轴线方向分别向外凸伸出两个第二卡块2427。两个第二卡块2427分别位于第二磁体2425之上且位于手指24的背侧。
请参看图5，当马达(图未示)提供一驱动力驱动固定轴22旋转而使下指节24向内旋转时，固定在固定轴22上的第一钢丝绳248a缠绕着固定轴22，从而拉动固定在第一钢丝绳248a另一端的中指节244向内弯曲。同时，中指节244旋转可带动其上第一转轴2441旋转，从而使固定在第一转轴2441上的第二钢丝绳248b缠绕着第一转轴2441，从而拉动固定在第二钢丝绳248b的上手指242向内弯曲。另外，中指节244和上指节242向内弯曲时，中指节244上的第二磁体2447向下指节240上的第一次磁体2407a靠近，由于第二磁体2447与第一磁体2407a磁极性相同，从而第一次磁体2407a对第二磁体2047产生一排斥力。同理，中指节244上的第一磁体2444a对上指节242上的第二磁体2425产生一排斥力。其中，第一钢丝绳248a和第二钢丝绳248b可以设置成具有不同长度或者不同强度，即在同样的力作用下，二者的弯曲程度不一样，从而中指节244和上指节242弯曲的角度不同。同理，设置在不同手指24上的第一钢丝绳248a间和第二钢丝绳248b间的强度和长度也可以设置成不一致，从而使每个手指24上的中指节244或者上指节242的弯曲角度不一样。
当马达停止提供驱动力时，中指节244分别在下指节240上的第一磁体2407a的排斥力的作用下向外伸展，即中指节244上的第二磁体2447向下指节240上的第一次磁体2407b靠近。由于第二磁体2447与第一磁体2407b磁极性相反，从而对中指节244产生一吸引力，进而使中指节244能够回复原始位置。同时，中指节244上的两个第一卡块2449挡设于下指节240上的第一凸板2403上，防止了中指节244手指24背面曲折，从而保持中指节244处于原始位置。同样地，上指节242能够在中指节244上的第一磁体2444a和2444b的排斥力和吸引力的作用下向回复到原始位置。另外，由于上指节242和中指节244回复到原始位置过程中，分别拉动第一钢丝绳248a和第二钢丝绳248b，使解除第一钢丝绳248a和第二钢丝绳248b对固定轴22和第一转轴2441的缠绕并产生一拉力。下指节22在第一钢丝绳248a和第二钢丝绳248b拉力作用下回复到原始位置。
上述机械手通过一个驱动装置即可驱动多个手指同时弯曲，结构简单。另外，上述机械手通过使用钢丝绳作为各手指的指节间传动件，并过设置连接于各手指的指节间的钢丝绳的具有不同强度或者长度，从而可使不同的指节之间的弯曲角度不同，使得机械手更加灵巧。
另外，上述实施方式中的钢丝绳也可以设置其他韧性和强度较好的金属绳，例如，铁丝。

Claims (7)

1.一种机械手，其包括手掌部、可转动地固定于手掌部的手指部，其特征在于：所述手指部包括使手指部可转动地固定于所述手掌部上的固定轴以及固定在所述固定轴上的至少一手指，所述手指包括一体形成于所述固定轴上的下指节、转动地固定于所述下指节上的中指节及设于所述下指节与中指节之间的第一传动件，所述第一传动件的一端固定于固定轴上，另一端固定于中指节上，所述固定轴在外力作用下相对手掌部转动时，下指节随该固定轴相对于手掌部转动，第一传动件随固定轴及下指节的转动而作动，以带动中指节相对于下指节转动，所述下指节与中指节之间设有第一复位件，该第一复位件用于当所述外力释放时，对中指节施加作用力，以使中指节回复至原始位置，第一传动件随中指节作动，以带动下指节回复至原始位置。
2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述第一传动件为金属绳，
所述金属绳一端缠绕于固定轴上，另一端穿过所述下指节并连接在所述中指节上。
3.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述第一复位件包括设于下指节面向所述中指节的一侧的两个第一磁体及设于中指节面向所述下指节的一侧的一个第二磁体，该中指节相对于下指节转动时，位于转动方向上的第一磁体与第二磁体相互排斥，远离转动方向的第一磁体与第二磁体相互吸引。
4.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述手指部还包括可转动地固定于中指节上的上指节及设于中指节和上指节之间的第二传动件，所述第二传动件的一端固定于中指节上，另一端固定于上指节上，当中指节相对于下指节转动时，第二传动件随中指节的转动而作动，以带动上指节相对于中指节转动。
5.如权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述第二传动件为金属绳，其一端缠绕于中指节上，另一端连接于所述上指节上。
6.如权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述中指节与上指节之间设有第二复位件，该第二复位件用于当所述外力释放时，对上指节施加作用力，以使上指节回复至原始位置。
7.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述中指节上设有挡设所述下指节和中指节的卡板，以防止所述中指节向所述手指背侧弯曲。
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