CN102873691A - 用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，包括手掌及分别连接于所述手掌的数个手指；所述每个手指包括依次活动连接的第一指节、第二指节及第三指节，所述手指还包括链接所述第一指节与所述第三指节的指中拉杆、设置于所述第二指节与所述第三指节之间的扭力弹性件及将第三指节链接于所述手掌的张合关节，所述第一指节、第二指节、第三指节及指中拉杆形成四杆机构；用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手还包括与所述第二指节相连接并驱动所述手指弯曲的第一传动装置，及与所述第三指节相连接并驱动所述手指绕所述张合关节摆动的第二传动装置。使用该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，使得产品品质较保证且生产效率较高。

Description

用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手。

背景技术

潜水手套是潜水设备中必不可少的一部分，因潜水手套应用场合的特殊性，专用的潜水手套不论从材料还是接缝缝合要求都非常严格。其中，对于潜水手套接缝缝合而言，首先要在手套的接缝处用线来缝合，然后需要在缝合处涂防水胶以防缝合处渗水。传统技术中，受到传统涂胶工艺技术的限制，需要两位工人才能完成潜水手套的涂胶工作。其中一位工人负责穿戴没有涂防水胶的手套作出制定的手势、动作，另外一位工人将防水胶涂在手套的缝合处。整个的涂胶过程需要两位工人的配合才能完成。传统的工艺技术要求工人们有娴熟的涂胶技术，并且需要默契的配合才能完成作业。这样的制作工艺技术对作业者提出了较高的要求，而且产品品质也难得到保证。同时需要两位工人才能共同完成一件手套成产，这样的成产效率较低。

发明内容

基于此，提供一种产品品质较保证且生产效率较高的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手。

一种用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，包括手掌及分别连接于所述手掌的数个手指；所述每个手指包括依次活动连接的第一指节、第二指节及第三指节，所述手指还包括链接所述第一指节与所述第三指节的指中拉杆、设置于所述第二指节与所述第三指节之间的扭力弹性件及将第三指节链接于所述手掌的张合关节，所述第一指节、第二指节、第三指节及指中拉杆形成四杆机构；所述用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手还包括与所述第二指节相连接并驱动所述手指弯曲的第一传动装置，及与所述第三指节相连接并驱动所述手指绕所述张合关节摆动的第二传动装置。

在其中一个实施例中，所述第一传动装置包括数根第一拉绳及对应控制每根所述第一拉绳松紧的数个第一动力机构，所述第二指节上设置有固定拉绳部，所述每根第一拉绳一端固定于所述固定拉绳部，另一端固定于所述第一动力机构。

在其中一个实施例中，所述每根手指还包括枢接所述第一指节与所述第二指节的第一旋转关节，及枢接所述第二指节与所述第三指节的第二旋转关节。

在其中一个实施例中，所述第一旋转关节与所述第二旋转关节均为平行于所述手掌的枢接轴，所述固定拉绳部为平行于所述枢接轴的固定柱，所述第一拉绳包括能弯曲但不能压缩的第一绳管及设置于所述第一绳管内的第一钢丝绳。

在其中一个实施例中，所述张合关节为垂直于所述手掌的枢接轴，所述手指绕所述张合关节旋转即为所述手指内收或外展的张合运动。

在其中一个实施例中，所述数个手指共有五个，分别为拇指及其他四指，所述其他四指分别为食指、中指、无名指及小指，所述第二传动装置包括连接所述拇指的第二拉绳、与所述第二拉绳连接并控制所述第二拉绳松紧的第二动力机构、连接所述其他四指的拉杆组件、连接所述拉杆组件的第三拉绳及与所述第三拉绳连接并控制所述第三拉绳松紧的第三动力机构。

在其中一个实施例中，所述第二拉绳包括能弯曲但不能压缩的第二绳管，及分别设置于所述第二绳管内的第二钢丝绳和第三钢丝绳，所述第二钢丝绳和第三钢丝绳分别固定于所述第三指节的两端；所述第三拉绳包括能弯曲但不能压缩的第三绳管，及分别设置于所述第三绳管内的第四钢丝绳和第五钢丝绳。

在其中一个实施例中，所述拉杆组件包括分别枢接所述其他四指的四个第一拉杆、分别与所述四个第一拉杆枢接的第二拉杆及与所述第二拉杆枢接的第三拉杆，所述第四钢丝绳和第五钢丝绳分别连接于所述第三拉杆，所述第二传动装置还包括限位所述第二拉杆令其保持直线运动的挡块。

在其中一个实施例中，所述手掌包括外壳及将所述外壳分成沿垂直于所述手掌方向的上下两层的隔板，所述第一传动装置设置于上层，所述第二传动装置设置于下层。

在其中一个实施例中，所述用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手还包括连接所述手掌的手臂及支撑所述手臂的基座，所述第一传动装置包括固定于所述基座内的第一动力机构，所述第二传动装置包括分别固定于所述基座内的第二动力机构和第三动力机构，所述基座内还固定有控制所述第一传动装置和第二传动装置的控制电路。

上述用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手手指的第一指节、第二指节、第三指节及指中拉杆形成四杆机构，使得当第一传动装置驱动第二指节时，手指即可实现弯曲。扭力弹性件可使在第一传动装置撤销驱动时促使手指伸直。第三指节通过张合关节链接于手掌，通过第二传动装置的驱动，即可实现手指绕张合关节旋转，从而实现手指的张合（内收或外展）。使用该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，使得产品品质较保证且生产效率较高。

附图说明

图1为本实施方式用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手的立体示意图；

图2为图1所示用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手的部分立体分解图；

图3为图2所示用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手的局部视图；

图4为图3中画圈部分的放大图；

图5为本实施方式用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手的手指弯曲的示意图；

图6为图5所示手指另一状态的弯曲示意图；

图7为本实施方式用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手第二传动装置控制手指的局部视图。

具体实施方式

请参图1至图7，本实施方式揭示一种用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100，包括手掌110及分别连接于手掌110的数个手指。

每个手指包括依次活动连接的第一指节121、第二指节122及第三指节123。手指还包括链接第一指节121与第三指节123的指中拉杆124、设置于第二指节122与第三指节123之间的扭力弹性件125及将第三指节123链接于手掌110的张合关节126。第一指节121、第二指节122、第三指节123及指中拉杆124形成四杆机构。

用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100还包括与第二指节122相连接并驱动手指弯曲的第一传动装置130，及与第三指节相连接并驱动手指绕张合关节摆动的第二传动装置140。

该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100手指的第一指节121、第二指节122、第三指节123及指中拉杆124形成四杆机构，使得当第一传动装置130驱动第二指节122时，手指即可实现弯曲。扭力弹性件125可使在第一传动装置130撤销驱动时促使手指伸直。第三指节123通过张合关节126链接于手掌110，通过第二传动装置140的驱动，即可实现手指绕张合关节旋转，从而实现手指的张合（内收或外展）。使用该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100，使得产品品质较保证且生产效率较高。

使用用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100用来替代传统涂胶过程中穿戴潜水手套根据要求作出不同手势、动作辅助涂胶的那位工人的劳动，使改进后的加工过程只需要一位工人即可，工人将没有涂胶的潜水手套穿戴到机械手上，通过简单的操作可以让用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100做出工人们需要的手势、动作，可以方便的在手套接缝处涂胶，并且稳定性好，产品品质较保证，生产效率较高。

详细的，请参图1至图6，第一传动装置130包括数根第一拉绳131及对应控制每根第一拉绳131松紧的数个第一动力机构132。第二指节122上设置有固定拉绳部127，每根第一拉绳131一端固定于固定拉绳部127，另一端固定于第一动力机构132。

每根手指还包括枢接第一指节121与第二指节122的第一旋转关节128，及枢接第二指节122与第三指节123的第二旋转关节129。第一旋转关节128与第二旋转关节129均为平行于手掌110的枢接轴。固定拉绳部131为平行于枢接轴的固定柱，并且该固定拉绳部131相较于指中拉杆124接近于手指110的内侧，即靠近手掌110掌心的一侧。第一拉绳131包括能弯曲但不能压缩的第一绳管1311及设置于第一绳管1311内的第一钢丝绳1312，第一绳管1311能弯曲但不能压缩可保证第一钢丝绳1312在第一绳管1311内顺畅移动。优选的，第一动力机构132为伺服电机。这样，当第一动力机构132驱动第一拉绳131收缩时，第一钢丝绳1312作用于固定拉绳部127，并克服扭力弹性件125产生的扭力使得第二指节122向手掌110掌心弯曲，并驱动四杆机构移动，使手指的第一指节121、第二指节122的运动相关联，从而使得对应手指弯曲。每个手指均设置有一个第一动力机构132及第一拉绳131，可分别驱动，使手指灵巧活动。当伺服电机反转时，第一钢丝绳1312松开对固定拉绳部127的驱动，扭力弹性件125得到释放，促使手指因为扭力弹性件125所产生的扭力而伸直。

请参图2和图7，张合关节126为垂直于手掌110的枢接轴，手指绕张合关节126摆动即为手指内收或外展的张合运动。数个手指共有五个，分别为拇指1201及其他四指，其他四指分别为食指1202、中指1203、无名指1204及小指1205。第二传动装置140包括连接拇指1201的第二拉绳141、与第二拉绳141连接并控制第二拉绳松紧141的第二动力机构142、连接其他四指的拉杆组件143、连接拉杆组件143的第三拉绳144及与第三拉绳144连接并控制第三拉绳144松紧的第三动力机构145。

第二拉绳141包括能弯曲但不能压缩的第二绳管1411，及分别设置于第二绳管1411内的第二钢丝绳1412和第三钢丝绳1413。第二钢丝绳1412和第三钢丝绳1413分别固定于第三指节123的两端。第三拉绳144包括能弯曲但不能压缩的第三绳管1441，及分别设置于第三绳管1441内的第四钢丝绳1442和第五钢丝绳1443。

拉杆组件143包括分别枢接其他四指的四个第一拉杆1431、分别与四个第一拉杆1431枢接的第二拉杆1432及与第二拉杆1432枢接的第三拉杆1433。第四钢丝绳1442和第五钢丝绳1443分别连接于第三拉杆1433。

第二传动装置140还包括限位第二拉杆1432令其保持直线运动的挡块146及用于改变第三拉绳144的第五钢丝绳1443方向的滑轮147。第三驱动装置140还包括自挡块146凸出用以挡住第二绳管1411的第一挡部148及设置于手掌110上用以挡住第三绳管1441的第二挡部149。第一挡部148及第二挡部149的设置使得第二钢丝绳1412、第三钢丝绳1413、第四钢丝绳1442及第五钢丝绳1443顺利通过，而第二绳管1411与第三绳管1441被挡住。优选的，第二动力机构142与第三动力机构145均为伺服电机。

拇指1201与其他四指的张合是分开控制的，其他四指的张合运动是相关联的，通过拉杆组件143来实现一个伺服电机来驱动其他四指的张合。拇指1201的张合运动另通过单独的伺服电机来驱动。

第二钢丝绳1412的一端固定在拇指1201第三指节123的一端，而另一侧固定在第二动力机构142；第三钢丝绳1413的一端固定在拇指1201第三指节123的一端，而另一端也固定在第二动力机构142。第二动力机构142可驱动第二钢丝绳1412或第三钢丝绳1413以使拇指1201摆动，从而实现拇指1201的张合。

具体的，第二动力机构142为伺服电机，当伺服电机正转或反转时，将拉动第二钢丝绳1412，第二钢丝绳1412的收缩促使拇指1201以张合关节126为枢接轴在手掌110所在的平面内逆时针（以图7所在的平面）转动，实现拇指1201的外展。同理，当伺服电机反转或正转时，将拉动第三钢丝绳1413，第三钢丝绳1413的收缩促使拇指以张合关节126为枢接轴在手掌110所在的平面内顺时针转动，实现拇指的内收。

第四钢丝绳1442的一端固定在第三拉杆1433上，而另一端固定在第三动力机构145上；第五钢丝绳1443的一端固定在第三拉杆1433上，并与第四钢丝绳1442固定在第三拉杆1433的同一位置，并且绕过滑轮147后另一端固定在第三动力机构145上。第三动力机构145可驱动第四钢丝绳1442或第五钢丝绳1443以使其他四指摆动，从而实现其他四指的外展。

具体的，第三动力机构143为伺服电机，当伺服电机正转或反转时，将拉动第四钢丝绳1442，第四钢丝绳1442的收缩将第三拉杆1433向下即远离手指的方向拉动，第三拉杆1433再拉动第二拉杆1432向下直线运动，第二拉杆1432向下直线运动并牵动第一拉杆1431，第一拉杆1431再驱动其他四指绕张合关节摆动。其中，食指1202和中指1203朝向无名指1204和小指1205转动，而无名指1204和小指1205朝向食指1202和中指1203转动，从而使得该四指内收。

同理的，当伺服电机反转或正转时，将拉动第五钢丝绳1443，第五钢丝绳1443收缩并因滑轮147的作用，将相反于第四钢丝绳1442向上即朝向手指的方向拉动第三拉杆1433，并促使第二拉杆1432向上直线运动，从而第二拉杆1432牵动第一拉杆1431，第一拉杆1431再驱动其他四指绕张合关节反方向摆动。其中食指1202和中指1203朝远离无名指1204和小指1205的方向转动，而无名指1204和小指1205朝远离食指1202和中指1203的方向转动，从而使得该四指张开。

请参图2，手掌110包括外壳111及将外壳111分成沿垂直于手掌方向的上下两层的隔板112。第一传动装置130设置于上层，第二传动装置140设置于下层。如此设置，避免了第一传动装置130与第二传动装置140之间的相互干扰，特别是避免了第一拉绳131与拉杆组件143之间的相互干扰，使得用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100的性能更加稳定。

用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100还包括连接手掌的手臂150及支撑手臂150的基座160。第一动力机构132、第二动力结构142及第三动力机构145分别固定于基座160内。基座160内还固定有控制第一传动装置130和第二传动装置140的控制电路（未图示）。基座160设置有将第一动力机构132、第二动力结构142及第三动力机构145固定于基座160内的固持板161及用于挡住第一绳管1311、第二绳管1411及第三绳管1441的第三挡部162。

本实施方式用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100利用第一传动装置130驱动各个手指的四杆机构实现手指的灵活弯曲，并借用扭力弹性件（优选的为扭力弹簧）回复伸直；利用第二传动装置140的第二钢丝绳1412与第三钢丝绳1413的相互配合实现拇指1201的张合运动；利用第三传动装置150的第四钢丝绳1442和第五钢丝绳1443驱动相互关联的第一拉杆1431、第二拉杆1432及第三拉杆1433实现其他四指的张合运动。该用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100包括五个手指独立地弯曲伸展运动、拇指1201的张合运动及其他四指的张合运动共有七个自由度。通过简单的操作可以让用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手100做出工人们需要的手势和动作，以方便的在手套（未图示）接缝处涂胶，从而提高潜水手套涂胶作业的生产效率，提高产品质量的稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，包括手掌及分别连接于所述手掌的数个手指；所述每个手指包括依次活动连接的第一指节、第二指节及第三指节，所述手指还包括链接所述第一指节与所述第三指节的指中拉杆、设置于所述第二指节与所述第三指节之间的扭力弹性件及将第三指节链接于所述手掌的张合关节，所述第一指节、第二指节、第三指节及指中拉杆形成四杆机构；所述用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手还包括与所述第二指节相连接并驱动所述手指弯曲的第一传动装置，及与所述第三指节相连接并驱动所述手指绕所述张合关节摆动的第二传动装置。

2.根据权利要求1所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述第一传动装置包括数根第一拉绳及对应控制每根所述第一拉绳松紧的数个第一动力机构，所述第二指节上设置有固定拉绳部，所述每根第一拉绳一端固定于所述固定拉绳部，另一端固定于所述第一动力机构。

3.根据权利要求2所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述每根手指还包括枢接所述第一指节与所述第二指节的第一旋转关节，及枢接所述第二指节与所述第三指节的第二旋转关节。

4.根据权利要求3所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述第一旋转关节与所述第二旋转关节均为平行于所述手掌的枢接轴，所述固定拉绳部为平行于所述枢接轴的固定柱，所述第一拉绳包括能弯曲但不能压缩的第一绳管及设置于所述第一绳管内的第一钢丝绳。

5.根据权利要求1至4项中任一项所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述张合关节为垂直于所述手掌的枢接轴，所述手指绕所述张合关节旋转即为所述手指内收或外展的张合运动。

6.根据权利要求5所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述数个手指共有五个，分别为拇指及其他四指，所述其他四指分别为食指、中指、无名指及小指，所述第二传动装置包括连接所述拇指的第二拉绳、与所述第二拉绳连接并控制所述第二拉绳松紧的第二动力机构、连接所述其他四指的拉杆组件、连接所述拉杆组件的第三拉绳及与所述第三拉绳连接并控制所述第三拉绳松紧的第三动力机构。

7.根据权利要求6所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述第二拉绳包括能弯曲但不能压缩的第二绳管，及分别设置于所述第二绳管内的第二钢丝绳和第三钢丝绳，所述第二钢丝绳和第三钢丝绳分别固定于所述拇指的第三指节的两端；所述第三拉绳包括能弯曲但不能压缩的第三绳管，及分别设置于所述第三绳管内的第四钢丝绳和第五钢丝绳。

8.根据权利要求7所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述拉杆组件包括分别枢接所述其他四指的四个第一拉杆、分别与所述四个第一拉杆枢接的第二拉杆及与所述第二拉杆枢接的第三拉杆，所述第四钢丝绳和第五钢丝绳分别连接于所述第三拉杆，所述第二传动装置还包括限位所述第二拉杆令其保持直线运动的挡块。

9.根据权利要求1所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，所述手掌包括外壳及将所述外壳分成沿垂直于所述手掌方向的上下两层的隔板，所述第一传动装置设置于上层，所述第二传动装置设置于下层。

10.根据权利要求1所述的用于潜水手套辅助涂胶的灵巧机械手，其特征在于，还包括连接所述手掌的手臂及支撑所述手臂的基座，所述第一传动装置包括固定于所述基座内的第一动力机构，所述第二传动装置包括分别固定于所述基座内的第二动力机构和第三动力机构，所述基座内还固定有控制所述第一传动装置和第二传动装置的控制电路。

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