CN107030722B - 一种机器人灵巧手 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种机器人灵巧手。本发明提供的机器人灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指及第三手指，其中，手掌包括基座，以及由第一手掌连杆、第二手掌连杆、第三手掌连杆、第四手掌连杆依次连接构成封闭的球面五杆机构，第一手掌连杆和第四手掌连杆与基座相连；手指包括手指基杆和手指末杆，手指基杆与手指末杆通过两根类“8”字设置的丝进行连接实现仿人耦合运动，本设备中的驱动丝通过滑轮组和四孔装置传递给手指末杆，与现有技术相比，本发明的机器人灵巧手体积小巧、具有预紧装置，并且在小巧度、美观度和可靠性方面带来重要的改进。

Description

一种机器人灵巧手
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人灵巧手。
背景技术
灵巧手可以实现精确、灵活、高效地运动，大大弥补了传统机器人末端执行器适应复杂工况能力的不足。经典的灵巧手设计包括4指的Utah/MIT手、3指的Stanford/JPL手，在此基础上，DIST手、UB手、DLR手、NASA手和Shadow手相继问世，灵巧手的研究进入了一个蓬勃发展的阶段。然而在传统的灵巧手设计中，手掌通常是一个刚形体，根据不同工况进行调整的能力有限，这就限制了手的灵巧性。于是，变胞灵巧手应声出现，其手掌部分采用了变胞机构，灵活可动，这极大地增加了手指间的协作，可以适应更复杂的工作环境。但对于以往的变胞灵巧手，其体积略大，预紧功能略差，为抵消手掌变化带来的丝长度的变化而采用的套管对装配难度和美观度略有影响。因此，开发一种新型的、体积小巧的、具有预紧装置的变胞灵巧手和设计一种新型的、可以克服手掌运动对丝传动的影响的绕线方式会为变胞灵巧手在小巧度、美观度和可靠性方面带来重要的改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人灵巧手，该灵巧手体积小巧、具有预紧装置，并且在小巧度、美观度和可靠性方面带来重要的改进。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种机器人灵巧手，所述灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指及第三手指，其特征在于，
所述手掌包括基座，以及由第一手掌连杆、第二手掌连杆、第三手掌连杆、第四手掌连杆依次连接构成封闭的球面五杆机构，第一手掌连杆和第四手掌连杆与基座相连；
所述手指包括手指基杆和手指末杆，所述手指基杆与所述手指末杆通过两根类“8”字设置的丝进行连接实现仿人耦合运动，所述手指基杆内设有可实现耦合丝预紧功能的第一滑块和第二滑块；第一手指的驱动丝经过基座与手指基杆相连，第二手指的驱动丝经过设置在所述基座内的第一滑轮组的变向，再经过四孔装置以及经过设置在第二手掌连杆内的第二滑轮组的变向与第二手指相连，第三手指的驱动丝经过设置在所述基座内的第三滑轮组的变向，再经过四孔装置以及经过设置在第三手掌连杆内的第四滑轮组的变向与第三手指相连。
进一步的，在所述基座内设置有分别用于驱动第一手掌连杆和第四手掌连杆的转动的第一电机和第二电机。
进一步的，所述第一电机和所述第二电机分别通过连接在所述基座两端的联轴器和锥齿轮驱动第一手掌连杆和第四手掌连杆。
进一步的，所述设置还包括设置在所述基座内的第三电机、第四电机和第五电机，第三电机通过驱动所述第一手指的驱动丝驱动第一手指的手指基杆；第四电机通过设置在第一滑轮组和第二滑轮组的驱动丝驱动第二手指的手指基杆；第五电机通过设置在第三滑轮组和第四滑轮组的驱动丝驱动第三手指的手指基杆。
进一步的，所述第三电机设置在所述基座内中间位置，所述第四电机和所述第五电机分别设置在所述第三电机的左下方和右下方位置，所述第一电机和所述第二电机分别设置在所述第三电机的左上方和右上方位置。
进一步的，所述第一滑块和所述第二滑块为通过螺栓调节位置的带槽滑块。
进一步的，所述的耦合丝的设置经过带槽滑块。
进一步的，所述四孔装置与所述基座固连，并处于所述球面五杆机构的球心处。
本发明的机器人灵巧手，包括手掌、第一手指、第二手指及第三手指，其中，手掌包括基座，以及由第一手掌连杆、第二手掌连杆、第三手掌连杆、第四手掌连杆依次连接构成封闭的球面五杆机构，第一手掌连杆和第四手掌连杆与基座相连；手指包括手指基杆和手指末杆，手指基杆与手指末杆通过两根类“8”字设置的丝进行连接实现仿人耦合运动，本设备中的驱动丝通过滑轮组和四孔装置传递给手指末杆，与现有技术相比，本发明的机器人灵巧手体积小巧、具有预紧装置，并且在小巧度、美观度和可靠性方面带来重要的改进。
附图说明
图1是本发明机器人灵巧手的结构示意图；
图2是本发明机器人灵巧手中手指的结构示意图；
图3是本发明机器人灵巧手中手掌的结构示意图；
图4是本发明机器人灵巧手中第二手指和第三手指的驱动丝设置示意图；
图5是本发明机器人灵巧手中手指的基杆内第一滑块和第二滑块的结构示意图；
图6是本发明机器人灵巧手中基座内部电机的布置方式示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图6，以下通过图1至图6对本发明机器人灵巧手进行详细说明。
如图1所示，图1是本发明机器人灵巧手的结构示意图，在图1中，本发明机器人灵巧手包括手掌与手掌相连接的三个手指，其中，三个手指包括第一手指1、第二手指2和第三手指3；手掌包括由基座4，以及由第一手掌连杆5、第二手掌连杆6、第三手掌连杆7和第四手掌连杆8依次连接构成封闭的球面五杆机构，其中，第一手掌连杆5和第四手掌连杆8与基座4相连。
如图2所示，图2是本发明机器人灵巧手中手指的结构示意图，在图2中，手指包括手指基杆101、手指末杆102、手指基座轴103、手指绕线盘104和手指末杆轴105。
手指基杆101与所述手指末杆102通过两根类“8”字设置的耦合丝(图未示)进行连接实现仿人耦合运动，其中，耦合丝一端固连在手指基座轴103上，一端固连在手指末杆轴105上。请参阅图5，图5是本发明机器人灵巧手中手指基杆101内第一滑块106和第二滑块107的结构示意图，在图5中，手指基杆101内设有可实现耦合丝预紧功能的第一滑块106和第二滑块107，其中，第一滑块106和第二滑块107为通过螺栓调节位置的带槽滑块，可以通过螺栓调节位置从而调节耦合丝的压紧程度，耦合丝的设置经过带槽滑块。本发明中通过这种方式，实现了手指单自由度耦合运动的预紧。
请参阅图1、图2和图4，三个手指通过电机驱动驱动丝来驱动，具体的：第一手指1的驱动丝经过基座4由第三电机411直接自下而上地与手指基杆101的手指绕线盘104相连；第二手指2的驱动丝从设置在基座4内的第四电机412出发，经过基座4内的第一滑轮组的变向，再经过四孔装置401以及经过设置在第二手掌连杆6内的第二滑轮组的变向与第二手指2的手指基杆的手指绕线盘相连，其中，第二滑轮组包括滑轮601和滑轮602组合以及滑轮601和滑轮603组合；第三手指3的驱动丝经过设置在基座4内的第五电机413出发，经过基座4内的第三滑轮组的变向，再经过四孔装置401以及经过设置在第三手掌连杆7内的第四滑轮组的变向与第三手指3的手指基杆的手指绕线盘相连，其中，第四滑轮组包括滑轮701和滑轮702组合以及滑轮701和滑轮703组合。本发明通过这种新型绕线方式，利用位于球心位置的四孔装置401做过渡，无论手掌如何运动，第二手指2和第三手指3的驱动丝均经过球心而长度不变，精巧紧凑，美观稳定。另外，四孔装置401与基座4固连，并位于手掌球面五杆机构的球心处。基座4上设置有基座盖402。
请参阅图6，基座4内设置有五个电机，分别是第一电机415、第二电机414、第三电机411、第四电机412和第五电机413，第三电机设置411在基座4内中间位置，第四电机412和第五电机413分别设置在第三电机411的左下方和右下方位置，第一电机415和第二电机414分别设置在第三电机411的左上方和右上方位置；请参阅图3，第一电机415通过联轴器和锥齿轮403的输出轴来驱动第一手掌连杆5，同样，第二电机414通过联轴器和锥齿轮的输出轴来驱动第四手掌连杆8，第三电机411通过驱动第一手指1的驱动丝驱动第一手指1的手指基杆101，第四电机412用于通过设置在第一滑轮组和第二滑轮组的驱动丝驱动第二手指2的手指基杆，第五电机413通过设置在第三滑轮组和第四滑轮组的驱动丝驱动第三手指3的手指基杆。本发明通过这种电机布置方式，实现了整体体积小巧，结构紧凑，传动性能优良特性。
本发明提供的机器人灵巧手，与现有技术中的灵巧手相比，提高了灵巧手的操作空间和灵活性；另外，本发明机器人灵巧手中所提供的新型绕线方式利用位于球心位置的四孔装置做过渡，无论手掌如何运动，第二手指和第三手指的驱动丝均经过球心而长度不变，精巧紧凑，美观稳定；进一步的，本发明机器人灵巧手中所采用的手指耦合丝预紧方式，能使手指基杆和手指末杆之间的耦合运动可靠稳定，力学特性提升；并且，本发明将手掌驱动电机布置在基座内，并通过联轴器和锥齿轮控制与基座连接的手掌连杆，同时将三个手指驱动电机也布置在基座内，通过滑轮组和四孔装置将驱动丝传递给手指末杆，与现有技术相比，本发明电机布置方式更为合理、紧凑，从而本发明体积更加小巧，重量更加轻便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种机器人灵巧手，所述灵巧手包括手掌、第一手指、第二手指及第三手指，其特征在于，
所述手掌包括基座，以及由第一手掌连杆、第二手掌连杆、第三手掌连杆、第四手掌连杆依次连接构成封闭的球面五杆机构，第一手掌连杆和第四手掌连杆与基座相连；
所述手指包括手指基杆和手指末杆，所述手指基杆与所述手指末杆通过两根类“8”字设置的丝进行连接实现仿人耦合运动，所述手指基杆内设有可实现耦合丝预紧功能的第一滑块和第二滑块；第一手指的驱动丝经过基座与手指基杆相连，第二手指的驱动丝经过设置在所述基座内的第一滑轮组的变向，再经过四孔装置以及经过设置在第二手掌连杆内的第二滑轮组的变向与第二手指相连，第三手指的驱动丝经过设置在所述基座内的第三滑轮组的变向，再经过四孔装置以及经过设置在第三手掌连杆内的第四滑轮组的变向与第三手指相连。
2.根据权利要求1所述的灵巧手，其特征在于，在所述基座内设置有分别用于驱动第一手掌连杆和第四手掌连杆的转动的第一电机和第二电机。
3.根据权利要求2所述的灵巧手，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机分别通过连接在所述基座两端的联轴器和锥齿轮驱动第一手掌连杆和第四手掌连杆。
4.根据权利要求3所述灵巧手，其特征在于，所述设置还包括设置在所述基座内的第三电机、第四电机和第五电机，第三电机通过驱动所述第一手指的驱动丝驱动第一手指的手指基杆；第四电机通过设置在第一滑轮组和第二滑轮组的驱动丝驱动第二手指的手指基杆；第五电机通过设置在第三滑轮组和第四滑轮组的驱动丝驱动第三手指的手指基杆。
5.根据权利要求4所述的灵巧手，其特征在于，所述第三电机设置在所述基座内中间位置，所述第四电机和所述第五电机分别设置在所述第三电机的左下方和右下方位置，所述第一电机和所述第二电机分别设置在所述第三电机的左上方和右上方位置。
6.根据权利要求1所述的灵巧手，其特征在于，所述第一滑块和所述第二滑块为通过螺栓调节位置的带槽滑块。
7.根据权利要求6所述的灵巧手，其特征在于，所述的耦合丝的设置经过滑块槽。
8.根据权利要求1所述的灵巧手，其特征在于，所述四孔装置与所述基座固连，并处于所述球面五杆机构的球心处。
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