CN107097243B - 一种基于万向关节的机器人手 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人手技术领域，尤其涉及一种基于万向关节的机器人手，它包括手掌、手指控制机构，其中手指控制机构安装在机器人机身上；五个手指单元安装在掌壳上；本发明中的机器人手具有抓取物体、对特定物体钻孔的功能；本发明中的手指万向关节的作用是驱动手指单元向任意一个方向运动，达到抓取物体的功能；同时又可以驱动手指单元旋转，达到对特定零件钻孔的功能，具有较好的实用效果。

Description

一种基于万向关节的机器人手

技术领域

本发明属于机器人手技术领域，尤其涉及一种基于万向关节的机器人手。

背景技术

目前所使用的机器人手具有拿捏东西、加工零件的功能，但是这些功能往往分散在不同种类的机器人手上，所以现有的机器人手功能单一，如果购买一种机器人手实现多个功能，是非常不容易实现的，所以如果需要多个功能的机器人手就需要购买不同种类的机器人手，而单台机器人的价格又会很高，所以就需要一种功能多的机器人手。

本发明设计一种基于万向关节的机器人手解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于万向关节的机器人手，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于万向关节的机器人手，其特征在于：它包括手掌、手指控制机构，其中手指控制机构安装在机器人机身上。

上述手掌包括掌壳、手指单元，其中五个手指单元安装在掌壳上。

上述手指单元包括上节手指、手指上关节机构、中节手指、手指万向关节、下节手指，其中下节手指通过手指万向关节安装在手掌上；中节手指通过手指万向关节安装在下节手指一端；上节手指通过手指上关节机构安装在中节手指一端；

上述手指上关节机构为圆柱铰链，圆柱铰链上安装有复位弹簧。

上述手指万向关节包括第三液压管、第四液压管、第五液压管、第六液压管、第七液压管、第八液压管、连接环、掌壳、方形导块、第一推板、第一弹簧、球形块、驱动手指轴、第二弹簧、推杆、第一油道、第一油口、第一球面、圆柱导块、第二油口、第二油道、第三油道、第四油道、第二球面、导条、滑槽、第一油腔、第一球形孔、第三球面、环槽、第二球形孔、导槽、圆柱孔、凸块、第四球面、球形腔、第五球面、第二油腔、第六球面、圆柱面、第二推板、第五油道、第六油道、第七油道、第八油道、第九油道、第十油道，其中连接环安装在掌壳上；外壳端面安装在连接圆环的端面上；外壳的端面上开有第二球形孔；第二球形孔的球面上开有球形腔；球形腔上的第三球面上开有环槽；第三球面上沿外壳径形方向开有圆柱孔，圆柱孔的内圆面上对称的开有两个导槽；凸块凸面端为第五球面，非凸面端为第四球面；凸块端面上开有第一球形孔；第一球形孔的球面上沿径向开有第一油腔与第二油腔，且第一油腔与第二油腔相互垂直；第一油腔与第二油腔上靠近第五球面的面的顶端上均开有第六球面；两个第六球面上均开有滑槽；方形导块安装在第五球面上；凸块通过方形导块与外壳上环槽配合安装在外壳上，且凸块上的第五球面与外壳上的第三球面配合；球形块通过其上球面与第二球形孔的配合安装在外壳上，且穿过第一球形孔；第一推板与第二推板的两侧面上均开有圆柱面；第一推板与第二推板的顶面上均开有第一球面，且第一球面与第五球面相配合；第一推板与第二推板内部均开有第一油道和第二油道，且第一推板与第二推板一侧面上均开有第一油口，另一侧面上均开有第二油口；第一油口与第一油道配合，第二油口与第二油道配合；两个圆柱导块分别安装在第一推板与第二推板上的第一球面中心位置；第一推板与第二推板安装在球形块的球面上，且第一推板上的圆柱面与第一油腔两侧面配合；第二推板上的圆柱面与第二油腔两侧面配合；圆柱导块与滑槽配合；两个第一弹簧对称的安装在第一推板两侧，两个第一弹簧的另一端均分别安装在第一油腔两端端面上；球形块的端面上开有第三油道、第四油道、第五油道、第六油道，第三油道与第一推板上的第一油道配合；第四油道与第一推板上的第二油道配合；第五油道与第二推板上的第一油道配合；第六油道与第二推板上的第二油道配合；第三油道与第一推板上第一油道通过球形块上所开的第七油道相通；第四油道与第一推板上第二油道通过球形块上所开的第八油道相通；第五油道与第二推板上第一油道通过球形块上所开的第九油道相通；第六油道与第二推板上第二油道通过球形块上所开的第十油道相通；驱动手指轴安装在球形块远离开第三油道的端面上；推杆一端开有第二内球面；两个导条对称的安装在推杆的外圆面上；推杆通过导条与外壳上的导槽配合安装在外壳上，且推杆上的第二内球面与凸块上的第四球面相配合，导条与外壳上的球形腔两侧面配合；第二弹簧位于圆柱孔内，一端安装在圆柱孔底面上，另一端安装在推杆端面；第三液压管与第四液压管均穿过外壳安装在球形腔的侧面上，且第三液压管与第四液压管分别位于推杆两侧；第五液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第六油道相配合；第六液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第五油道相配合；第七液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第三油道相配合；第八液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第四油道相配合；第三液压管和第四液压管与驱动装置上的液压口通过软管连接；第五液压管、第六液压管、第七液压管、第八液压管与驱动装置上的液压口通过软管连接。

上述手指控制机构包括开关圆板、支撑圆环、第一液压管、第二液压管、T形槽、开关块、压块、短导条、第一倒角、通槽、第二倒角，其中电机外壳端面上周向均匀的开有二十三个T形槽，且二十三个T形槽均不开出电机壳的另一端；二十三个T形槽上安装结构完全相同，对于其中任意一个，开关块端面上开有两个第一倒角，且两个第一倒角位于开关块的两侧；开关块的侧面上开有通槽；两个短导条对称的安装在开关块的两侧；开关块通过短导条与T形槽的配合安装在电机壳上，第三弹簧位于T形槽内，一端安装在T形槽端面上，另一端安装在开关块上；伸缩杆位于弹簧内，一端安装在T形槽内，另一端安装在开关块上；第一液压管位于开关块的下侧；第二液压管位于通槽的上侧；开关圆板安装在电机轴端面上；两个压块的下端面上均开有第二倒角；两个压块上端面安装在开关圆板的下端面，其中一个压块与一个开关块配合，另一个开关块与该开关块成一百七十二度夹角；两个支撑圆环安装在电机壳的外圆面上，且其中一个支撑圆环与第一液压管配合，另一个支撑圆环与第二液压管配合。

作为本技术的进一步改进，上述第二弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，作为上述上述两个第一弹簧对称的安装在第一推板的两侧的替换方案，四个第一弹簧两两一组对称的安装在第一推板两侧。

作为本技术的进一步改进，上述圆柱铰链上安装有复位弹簧为拉伸弹簧。

相对于传统的机器人手技术，本发明中的机器人手具有抓取物体、对物体钻孔的功能；本发明中的手指万向关节的作用是驱动手指单元向任意一个方向运动，达到抓取物体的功能；同时又可以驱动手指单元旋转，达到对零件钻孔的功能；下节手指通过手指万向关节安装在手掌上的作用是，可以使手指万向关节带动下节手指向任意方向运动；同时又可以围绕自身轴线旋转；中节手指通过手指万向关节安装在下节手指一端；可以使手指万向关节带动中节手指向任意方向运动；同时又可以围绕自身轴线旋转；上节手指通过手指上关节机构安装在中节手指一端；手指上关节机构的作用是，保持上节手指与中节手指保持一定的角度，方便机器人手抓取物体；本发明中的五个手指单元的作用是，在手指控制机构的作用下，五个手指单元共同作用来抓取物体；单个手指单元又可以对特定的物体进行钻孔加工。上述手指上关节机构为圆柱铰链，圆柱铰链上安装有复位弹簧；复位弹簧的作用是维持上节手指与下节手指有一定的角度，方便机器人手抓取和稳定物体。

本发明中连接下节手指与中节手指、下节手指与手掌的手指万向关节的作用是，当手指单元需要抓取物体时，手指万向关节可以驱动手指单元转过一定角度，从而达到抓取物体的要求，其中通过连接环安装在掌壳上的外壳端面上开第二球形孔的作用是支撑球形块，同时可以使支撑块向各个方向旋转；外壳上开球形腔的作用时，与球形块、推杆、凸块共同构成一个密闭的腔；球形腔上开环槽的目的是与安装在凸块上的方形导块配合，限转凸块运动，使凸块只围绕外壳轴线运动；通过导条与导槽的配合安装在外壳上的推杆的作用是，凸块推动推杆运动时，推杆上的导块会沿导槽来回运动，但推杆始终会将球形腔隔离成两个腔；凸块上侧开有第五球面的作用是与球形腔上的球面配合，同时第四球面又与推杆上所开的第二内球面配合；球形块安装在凸块上所开的第一球形孔中的作用是，球形块可以在第一球形孔的任意一个方向旋转；凸块上开第一油腔与第二油腔的作用是，容纳液压油；第一油腔与第二油腔上均开第六球面的作用是，当液压油推动第一推板运动时，第一推板将围绕垂直与驱动手指轴轴线的方向运动，第六球面将不会阻止第一推板的运动；当液压油推动第二推板运动时，第二推板将围绕垂直与驱动手指轴轴线的方向运动，第六球面将不会阻止第二推板的运动；第一推板与第二推板上开圆柱面的作用是，当第一推板运动时，会带动第二推板一起运动，此时第二推板上所开的圆柱面将防止第二推板与第二油腔侧两侧面干涉，同时圆柱面又可以始终与第二油腔侧面始终接触，从而达到第二推板跟随第一推板一起运动时，第二油腔被第二推板隔离成两个腔内液压油不会混合；当第二推板运动时，会带动第一推板一起运动，此时第一推板上所开的圆柱面将防止第一推板与第一油腔侧两侧面干涉，同时圆柱面又可以始终与第一油腔侧面始终接触，从而达到第一推板跟随第二推板一起运动时，第一油腔被第一推板隔离成两个腔内液压油不会混合在一起；圆柱导块的作用是，当第一推板在液压油的作用下，安装在第一推板上的圆柱导块将带动第一推板沿滑槽运动时，第一推板将带动第二推板一起运动，此时圆柱导块将使的第二推板围绕圆柱导块的轴线运动；当第二推板在液压油的作用下，安装在第二推板上的圆柱导块将带动第二推板沿滑槽运动时，第二推板将带动第一推板一起运动，此时圆柱导块将使的第一推板围绕圆柱导块的轴线运动；安装在第一推板两端的第一弹簧的作用是，当机器人手需要抓取物品时，第一推板在液压油和第一弹簧的作用下沿凸块上的滑槽来回运动，可以起到缓冲的作用；在两个弹簧和液压油的作用下，第一推板将恢复到中间位置；第二弹簧的作用是给推杆一个回位时的作用力。

本发明中的手指控制机构的作用是分时控制第一液压管与第二液压管的导通还是关闭；电机外壳端面上周向均匀的开有二十三个T形槽，且二十三个T形槽均不开出电机壳的另一端的作用是，当需要关闭其中第一液压管与第二液压管时，电机轴旋转带动安装在其上的开关圆板转过一定角度，这样压块就会向下压开关块，这样开关块上的导条就会沿着T形槽运动，从而下压第一液压管与第二液压管，从而达到同时关闭第一液压管、第二液压管的作用；电机壳上开二十三个T形槽的作用是，手指单元上的九个手指万向关节与手指上关节机构共有四十六根液压管，而四十六根管有二十三组第一液压管和第三液压管组成，同时每组中的第一液压管与第二液压管通向同一个油腔的两个被分割的腔体内；第三弹簧的作用是给开关块一个回位时的恢复力；开关块端面上开有两个第一倒角，且两个第一倒角位于开关块的两侧；两个压块的下端面上均开有第二倒角；第一倒角与第二倒角的作用是，是压块可以更容易下压开关块；两个压块上端面安装在开关圆板的下端面，其中一个压块与一个开关块配合，另一个开关块与该开关块成一百七十二度夹角的作用是，保证有且仅有一组第一液压管与第二液压管处于关闭状态；安装两个压块的作用是，减小关闭第一液压管与第二液压管的时间，可以使压板更快的对开关块作用；第三弹簧内的伸缩杆的作用是，防止第三弹簧失去作用。

在使用过程中，当机器人手未运动时，第一弹簧处于自由伸缩状态；第二弹簧、第三弹簧均处于自由伸缩状态；第一推板位于第一油腔的中间位置处；第二推板位于第二油腔的中间位置处；当机器人手钻孔时，其中一个手指单元在手指万向关节的作用下做旋转运动，此时液压油在驱动装置的作用下，将液压油通过液压口、软管、第四液压管进入球形腔内，进入球形腔的液压油，将推动凸块运动，运动的凸块将使得凸块与推杆之间的空间减小，使液压油从球形腔内通过第三液压管、软管、液压口进入驱动装置内，旋转的凸块会带动球形块运动,当凸块与推杆接触时，会向下压推杆，推杆沿导槽运动，此时的第二弹簧处于压缩状态，第一弹簧处于自由伸缩状态，运动的球形块会带动安装在其上的驱动手指轴旋转，旋转的驱动手指轴会带动手指单元运动；从而达到机器人手钻孔的功能；当机器人手需要抓取物体时，其上的上节手指，中节手指、下节手指需要在手指万向关节作用下转过一顶角度，此时在液压油的作用下，凸轮旋转过程中会下压推杆，使第二弹簧处于压缩状态；同时在驱动装置的作用下，将液压油经过液压口、软管、第六液压管、第五油道、第九油道、第二推板上的第一油口进入第二推板与第二油腔所形成的腔内，此时进入液压油使该腔内的空间变大，会推动第二推板沿滑槽运动；运动的推板会减小第二推板另一侧的第二油腔，使的第二油腔内的液压油经过第二推板上的第二油口、第二推板上的第二油道、第十油道、第六油道、第六液压管、软管、液压口，进入驱动装置上的油箱内；球形块与第二推板连接，驱动手指轴与球形块连接，第二推板在液压油作用下运动，会带动球形块运动，球形块将带动驱动手指轴转过一定角度；手指单元会转过一定角度；球形块转动的过程中会带动安装在其上的第一推板，第一推板圆柱面保证了与第一油腔的侧面不干涉；在此过程其中一组第一液压管与第二液压管需要处于关闭状态，电机轴将带动快关圆板转过一定的角度，转动的开关圆板将带动其上的压块转过一定的角度，压块将会压开关块，使得开关块沿T形槽运动，运动的开关块将会同时下压第一液压管与第二液压管，使得第一液压管与第二液压管关闭，此时的第三弹簧处于压缩状态。

附图说明

图1是上节手指安装结构示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是第三液压管安装结构示意图。

图4是球形块安装结构示意图。

图5是驱动手指轴安装结构示意图。

图6是第一推板安装结构示意图。

图7是凸块安装结构示意图。

图8是第二弹簧安装结构示意图。

图9是第一弹簧安装结构示意图。

图10是凸块结构示意图。

图11是外壳结构示意图。

图12是第三弹簧安装结构示意图。

图13是支撑圆环安装结构示意图。

图14是电机壳结构示意图。

图15是第一液压管、第二液压管位置示意图。

图16是导条安装结构示意图。

图17是压块安装结构示意图。

图18是开关块结构示意图。

图中标号名称：1、上节手指；2、手指上关节机构；3、中节手指；4、手指万向关节；5、下节手指；6、手掌；7、第三液压管；8、第四液压管；9、第五液压管；10、第六液压管；11、第七液压管；12、第八液压管；13、连接环；14、掌壳；15、方形导块；16、第一推板；17、第一弹簧；18、球形块；19、驱动手指轴；20、第二弹簧；21、推杆；22、第一油道；23、第一油口；24、第一球面；25、圆柱导块；26、第二油口；27、第二油道；28、第三油道；29、第四油道；30、第二球面；31、导条；32、滑槽；33、油腔；34、第一球形孔；35、第三球面；36、环槽；37、第二球形孔；38、导槽；39、圆柱孔；40、凸块；41、第四球面；42、球形腔；43、第五球面；44、第二油腔；45、第六球面；46、圆柱面；47、第二推板；48、第五油道；49、第六油道；50、第七油道；51、第八油道；52、第九油道；53、第十油道；57、手指控制机构；58、开关圆板；59、第一液压管；60、第二液压管；61、T形槽；62、开关块；63、压块；64、短导条；65、第一倒角；66、通槽；67、第二倒角；68、第三弹簧；69、伸缩杆；70、驱动装置；71、支撑圆环；72、复位弹簧。

具体实施方式

如图2所示，它包括手掌6、手指控制机构57，其中手指控制机构57安装在机器人机身上。

如图2所示，上述手掌6包括掌壳14、手指单元，其中五个手指单元安装在掌壳14上。

如图1、2所示，上述手指单元包括上节手指1、手指上关节机构2、中节手指3、手指万向关节4、下节手指5，其中下节手指5通过手指万向关节4安装在手掌6上；如图2所示，中节手指3通过手指万向关节4安装在下节手指一端；如图2所示，上节手指1通过手指上关节机构2安装在中节手指3一端。

如图1、2所示，上述手指上关节机构2为圆柱铰链，圆柱铰链上安装有复位弹簧。

如图3、4所示，上述手指万向关节4包括第三液压管7、第四液压管8、第五液压管9、第六液压管10、第七液压管11、第八液压管12、连接环13、掌壳14、方形导块15、第一推板16、第一弹簧17、球形块18、驱动手指轴19、第二弹簧20、推杆21、第一油道22、第一油口23、第一球面24、圆柱导块25、第二油口26、第二油道27、第三油道28、第四油道29、第二球面30、导条31、滑槽32、第一油腔33、第一球形孔34、第三球面35、环槽36、第二球形孔37、导槽38、圆柱孔39、凸块40、第四球面41、球形腔42、第五球面43、第二油腔44、第六球面45、圆柱面46、第二推板47、第五油道48、第六油道49、第七油道50、第八油道51、第九油道52、第十油道53，如图3、4所示，其中连接环13安装在掌壳14上；如图3、4所示，外壳端面安装在连接圆环的端面上；如图11所示，外壳的端面上开有第二球形孔37；如图11所示，第二球形孔37的球面上开有球形腔42；如图11所示，球形腔42上的第三球面35上开有环槽36；如图11所示，第三球面35上沿外壳径形方向开有圆柱孔39，如图11所示，圆柱孔39的内圆面上对称的开有两个导槽38；如图10所示，凸块40凸面端为第五球面43，非凸面端为第四球面41；如图10所示，凸块40端面上开有第一球形孔34；如图10所示，第一球形孔34的球面上沿径向开有第一油腔33与第二油腔44，且第一油腔33与第二油腔44相互垂直；如图10所示，第一油腔33与第二油腔44上靠近第五球面43的面的顶端上均开有第六球面45；如图10所示，两个第六球面45上均开有滑槽32；如图10所示，方形导块15安装在第五球面43上；如图9所示，凸块40通过方形导块15与外壳上环槽36配合安装在外壳上，且凸块40上的第五球面43与外壳上的第三球面35配合；如图5所示，球形块18通过其上球面与第二球形孔37的配合安装在外壳上，且穿过第一球形孔34；如图6所示，第一推板16与第二推板47的两侧面上均开有圆柱面46；如图6所示，第一推板16与第二推板47的顶面上均开有第一球面24，且第一球面24与第五球面43相配合；如图6所示，第一推板16与第二推板47内部均开有第一油道22和第二油道27，且第一推板16与第二推板47一侧面上均开有第一油口23，另一侧面上均开有第二油口26；如图6所示，第一油口23与第一油道22配合，第二油口26与第二油道27配合；如图6所示，两个圆柱导块25分别安装在第一推板16与第二推板47上的第一球面24中心位置；如图6所示，第一推板16与第二推板47安装在球形块18的球面上，且第一推板16上的圆柱面46与第一油腔33两侧面配合；如图7所示，第二推板47上的圆柱面46与第二油腔44两侧面配合；圆柱导块25与滑槽32配合；如图9所示，两个第一弹簧17对称的安装在第一推板16两侧，两个第一弹簧17的另一端均分别安装在第一油腔33两端端面上；如图6所示，球形块18的端面上开有第三油道28、第四油道29、第五油道48、第六油道49，第三油道28与第一推板16上的第一油道22配合；第四油道29与第一推板16上的第二油道27配合；如图6所示，第五油道48与第二推板47上的第一油道22配合；第六油道49与第二推板47上的第二油道27配合；如图6所示，第三油道28与第一推板16上第一油道22通过球形块18上所开的第七油道50相通；如图6所示，第四油道29与第一推板16上第二油道27通过球形块18上所开的第八油道51相通；如图6所示，第五油道48与第二推板47上第一油道22通过球形块18上所开的第九油道52相通；如图6所示，第六油道49与第二推板47上第二油道27通过球形块18上所开的第十油道53相通；驱动手指轴19安装在球形块18远离开第三油道28的端面上；如图5所示，推杆21一端开有第二内球面；如图8所示，两个导条31对称的安装在推杆21的外圆面上；如图5所示，推杆21通过导条31与外壳上的导槽38配合安装在外壳上，且推杆21上的第二内球面与凸块40上的第四球面41相配合，导条31与外壳上的球形腔42两侧面配合；如图5所示，第二弹簧20位于圆柱孔39内，一端安装在圆柱孔39底面上，另一端安装在推杆21端面；第三液压管7与第四液压管8均穿过外壳安装在球形腔42的侧面上，且第三液压管7与第四液压管8分别位于推杆21两侧；第五液压管9穿过车身安装在球形块18端面上，且与第六油道49相配合；第六液压管10穿过车身安装在球形块18端面上，且与第五油道48相配合；如图5所示，第七液压管11穿过车身安装在球形块18端面上，且与第三油道28相配合；如图5所示，第八液压管12穿过车身安装在球形块18端面上，且与第四油道29相配合；如图5所示，第三液压管7和第四液压管8与驱动装置70上的液压口通过软管连接；第五液压管9、第六液压管10、第七液压管11、第八液压管12与驱动装置70上的液压口通过软管连接。

如图12、13所示，上述手指控制机构57包括开关圆板58、支撑圆环71、第一液压管59、第二液压管60、T形槽61、开关块62、压块63、短导条64、第一倒角65、通槽66、第二倒角67，如图14所示，其中电机外壳端面上周向均匀的开有二十三个T形槽61，且二十三个T形槽61均不开出电机壳的另一端；如图13所示，二十三个T形槽61上安装结构完全相同，对于其中任意一个，开关块62端面上开有两个第一倒角65，且两个第一倒角65位于开关块62的两侧；如图16所示，开关块62的侧面上开有通槽66；如图16、18所示，两个短导条64对称的安装在开关块62的两侧；如图12所示，开关块62通过短导条64与T形槽61的配合安装在电机壳上，第三弹簧68位于T形槽61内，一端安装在T形槽61端面上，另一端安装在开关块62上；如图18所示，伸缩杆69位于弹簧内，一端安装在T形槽61内，另一端安装在开关块62上；如图15所示，第一液压管59位于开关块62的下侧；第二液压管60位于通槽66的上侧；开关圆板58安装在电机轴端面上；两个压块63的下端面上均开有第二倒角67；如图17所示，两个压块63上端面安装在开关圆板58的下端面，其中一个压块63与一个开关块62配合，另一个开关块62与该开关块62成一百七十二度夹角；两个支撑圆环71安装在电机壳的外圆面上，且其中一个支撑圆环71与第一液压管59配合，另一个支撑圆环71与第二液压管60配合。

如图8所示，上述第二弹簧20为压缩弹簧。

如图9所示，作为上述上述两个第一弹簧17对称的安装在第一推板16的两侧的替换方案，四个第一弹簧17两两一组对称的安装在第一推板16两侧。

上述圆柱铰链上安装有复位弹簧为拉伸弹簧。

综上所述：

本发明中的机器人手具有抓取物体、对物体钻孔的功能；本发明中的手指万向关节4的作用是驱动手指单元向任意一个方向运动，达到抓取物体的功能；同时又可以驱动手指单元旋转，达到对零件钻孔的功能；下节手指5通过手指万向关节4安装在手掌6上的作用是，可以使手指万向关节4带动下节手指5向任意方向运动；同时又可以围绕自身轴线旋转；中节手指3通过手指万向关节4安装在下节手指一端；可以使手指万向关节4带动中节手指3向任意方向运动；同时又可以围绕自身轴线旋转；上节手指1通过手指上关节机构2安装在中节手指3一端；手指上关节机构2的作用是，保持上节手指1与中节手指3保持一定的角度，方便机器人手抓取物体；本发明中的五个手指单元的作用是，在手指控制机构57的作用下，五个手指单元共同作用来抓取物体；单个手指单元又可以对特定的物体进行钻孔加工。上述手指上关节机构2为圆柱铰链，圆柱铰链上安装有复位弹簧；复位弹簧的作用是维持上节手指1与下节手指5有一定的角度，方便机器人手抓取物体。

本发明中连接下节手指5与中节手指3、下节手指5与手掌6的手指万向关节4的作用是，当手指单元需要抓取物体时，手指万向关节4可以驱动手指单元转过一定角度，从而达到抓取物体的要求，其中通过连接环13安装在掌壳14上的外壳端面上开第二球形孔37的作用是支撑球形块18，同时可以使支撑块向各个方向旋转；外壳上开球形腔42的作用时，与球形块18、推杆21、凸块40共同构成一个密闭的腔；球形腔42上开环槽36的目的是与安装在凸块40上的方形导块15配合，限转凸块40运动，使凸块40只围绕外壳轴线运动；通过导条31与导槽38的配合安装在外壳上的推杆21的作用是，凸块40推动推杆21运动时，推杆21上的导块会沿导槽38来回运动，但推杆21始终会将球形腔42隔离成两个腔；凸块40上侧开有第五球面43的作用是与球形腔42上的球面配合，同时第四球面41又与推杆21上所开的第二内球面配合；球形块18安装在凸块40上所开的第一球形孔34中的作用是，球形块18可以在第一球形孔34的任意一个方向旋转；凸块40上开第一油腔33与第二油腔44的作用是，容纳液压油；第一油腔33与第二油腔44上均开第六球面45的作用是，当液压油推动第一推板16运动时，第一推板16将围绕垂直与驱动手指轴19轴线的方向运动，第六球面45将不会阻止第一推板16的运动；当液压油推动第二推板47运动时，第二推板47将围绕垂直与驱动手指轴19轴线的方向运动，第六球面45将不会阻止第二推板47的运动；第一推板16与第二推板47上开圆柱面46的作用是，当第一推板16运动时，会带动第二推板47一起运动，此时第二推板47上所开的圆柱面46将防止第二推板47与第二油腔44侧两侧面干涉，同时圆柱面46又可以始终与第二油腔44侧面始终接触，从而达到第二推板47跟随第一推板16一起运动时，第二油腔44被第二推板47隔离成两个腔内液压油不会混合；当第二推板47运动时，会带动第一推板16一起运动，此时第一推板16上所开的圆柱面46将防止第一推板16与第一油腔33侧两侧面干涉，同时圆柱面46又可以始终与第一油腔33侧面始终接触，从而达到第一推板16跟随第二推板47一起运动时，第一油腔33被第一推板16隔离成两个腔内液压油不会混合在一起；圆柱导块25的作用是，当第一推板16在液压油的作用下，安装在第一推板16上的圆柱导块25将带动第一推板16沿滑槽32运动时，第一推板16将带动第二推板47一起运动，此时圆柱导块25将使的第二推板47围绕圆柱导块25的轴线运动；当第二推板47在液压油的作用下，安装在第二推板47上的圆柱导块25将带动第二推板47沿滑槽32运动时，第二推板47将带动第一推板16一起运动，此时圆柱导块25将使的第一推板16围绕圆柱导块25的轴线运动；安装在第一推板16两端的第一弹簧17的作用是，当机器人手需要抓取物品时，第一推板16在液压油和第一弹簧17的作用下沿凸块40上的滑槽32来回运动，可以起到缓冲的作用；在两个弹簧和液压油的作用下，第一推板16将恢复到中间位置；第二弹簧20的作用是给推杆21一个回位时的作用力。

本发明中的手指控制机构57的作用是分时控制第一液压管59与第二液压管60的导通还是关闭；电机外壳端面上周向均匀的开有二十三个T形槽61，且二十三个T形槽61均不开出电机壳的另一端的作用是，当需要关闭其中第一液压管59与第二液压管60时，电机轴旋转带动安装在其上的开关圆板58转过一定角度，这样压块63就会向下压开关块62，这样开关块62上的导条31就会沿着T形槽61运动，从而下压第一液压管59与第二液压管60，从而达到同时关闭第一液压管59、第二液压管60的作用；电机壳上开二十三个T形槽61的作用是，手指单元上的九个手指万向关节4与手指上关节机构2共有四十六根液压管，而四十六根管有二十三组第一液压管59和第三液压管7组成，同时每组中的第一液压管59与第二液压管60通向同一个油腔33内；第三弹簧68的作用是给开关块62一个回位是的恢复力；开关块62端面上开有两个第一倒角65，且两个第一倒角65位于开关块62的两侧；两个压块63的下端面上均开有第二倒角67；第一倒角65与第二倒角67的作用是，是压块63可以更容易下压开关块62；两个压块63上端面安装在开关圆板58的下端面，其中一个压块63与一个开关块62配合，另一个开关块62与该开关块62成一百七十二度夹角的作用是，保证有且仅有一组第一液压管59与第二液压管60处于关闭状态；安装两个压块63的作用是，减小关闭第一液压管59与第二液压管60的时间，可以使压板更快的对开关块62作用；第三弹簧68内的伸缩杆69的作用是，防止第三弹簧68失去作用。

在使用过程中，当机器人手未运动时，第一弹簧17处于自由伸缩状态；第二弹簧20、第三弹簧68均处于自由伸缩状态；第一推板16位于第一油腔33的中间位置处；第二推板47位于第二油腔44的中间位置处；当机器人手钻孔时，其中一个手指单元在手指万向关节4的作用下做旋转运动，此时液压油在驱动装置70的作用下，将液压油通过液压口、软管、第四液压管8进入球形腔42内，进入球形腔42的液压油，将推动凸块40运动，运动的凸块40将使得凸块40与推杆21之间的空间减小，使液压油从球形腔42内通过第三液压管7、软管、液压口进入驱动装置70内，旋转的凸块40会带动球形块18运动,当凸块40与推杆21接触时，会向下压推杆21，推杆21沿导槽38运动，此时的第二弹簧20处于压缩状态，第一弹簧17处于自由伸缩状态，运动的球形块18会带动安装在其上的驱动手指轴19旋转，旋转的驱动手指轴19会带动手指单元运动；从而达到机器人手钻孔的功能；当机器人手需要抓取物体时，其上的上节手指1，中节手指3、下节手指5需要在手指万向关节4作用下转过一顶角度，此时在液压油的作用下，凸轮旋转过程中会下压推杆21，使第二弹簧20处于压缩状态；同时在驱动装置70的作用下，将液压油经过液压口、软管、第六液压管10、第五油道48、第九油道52、第二推板47上的第一油口23进入第二推板47与第二油腔44所形成的腔内，此时进入液压油使该腔内的空间变大，会推动第二推板47沿滑槽32运动；运动的推板会减小第二推板47另一侧的第二油腔44，使的第二油腔44内的液压油经过第二推板47上的第二油口26、第二推板47上的第二油道27、第十油道53、第六油道49、第六液压管10、软管、液压口，进入驱动装置70上的油箱内；球形块18与第二推板47连接，驱动手指轴19与球形块18连接，第二推板47在液压油作用下运动，会带动球形块18运动，球形块18将带动驱动手指轴19转过一定角度；手指单元会转过一定角度；球形块18转动的过程中会带动安装在其上的第一推板16，第一推板16圆柱面46保证了与第一油腔33的侧面不干涉；在此过程其中一组第一液压管59与第二液压管60需要处于关闭状态，电机轴将带动快关圆板转过一定的角度，转动的开关圆板58将带动其上的压块63转过一定的角度，压块63将会压开关块62，使得开关块62沿T形槽61运动，运动的开关块62将会同时下压第一液压管59与第二液压管60，使得第一液压管59与第二液压管60关闭，此时的第三弹簧68处于压缩状态。

Claims (4)

1.一种基于万向关节的机器人手，其特征在于：它包括手掌、手指控制机构，其中手指控制机构安装在机器人机身上；

上述手掌包括掌壳、手指单元，其中五个手指单元安装在掌壳上；

上述手指单元包括上节手指、手指上关节机构、中节手指、手指万向关节、下节手指，其中下节手指通过手指万向关节安装在手掌上；中节手指通过手指万向关节安装在下节手指一端；上节手指通过手指上关节机构安装在中节手指一端；

上述手指上关节机构为圆柱铰链，圆柱铰链上安装有复位弹簧；

上述手指万向关节包括第三液压管、第四液压管、第五液压管、第六液压管、第七液压管、第八液压管、连接环、掌壳、方形导块、第一推板、第一弹簧、球形块、驱动手指轴、第二弹簧、推杆、第一油道、第一油口、第一球面、圆柱导块、第二油口、第二油道、第三油道、第四油道、第二球面、导条、滑槽、第一油腔、第一球形孔、第三球面、环槽、第二球形孔、导槽、圆柱孔、凸块、第四球面、球形腔、第五球面、第二油腔、第六球面、圆柱面、第二推板、第五油道、第六油道、第七油道、第八油道、第九油道、第十油道，其中连接环安装在掌壳上；外壳端面安装在连接圆环的端面上；外壳的端面上开有第二球形孔；第二球形孔的球面上开有球形腔；球形腔上的第三球面上开有环槽；第三球面上沿外壳径形方向开有圆柱孔，圆柱孔的内圆面上对称的开有两个导槽；凸块凸面端为第五球面，非凸面端为第四球面；凸块端面上开有第一球形孔；第一球形孔的球面上沿径向开有第一油腔与第二油腔，且第一油腔与第二油腔相互垂直；第一油腔与第二油腔上靠近第五球面的面的顶端上均开有第六球面；两个第六球面上均开有滑槽；方形导块安装在第五球面上；凸块通过方形导块与外壳上环槽配合安装在外壳上，且凸块上的第五球面与外壳上的第三球面配合；球形块通过其上球面与第二球形孔的配合安装在外壳上，且穿过第一球形孔；第一推板与第二推板的两侧面上均开有圆柱面；第一推板与第二推板的顶面上均开有第一球面，且第一球面与第五球面相配合；第一推板与第二推板内部均开有第一油道和第二油道，且第一推板与第二推板一侧面上均开有第一油口，另一侧面上均开有第二油口；第一油口与第一油道配合，第二油口与第二油道配合；两个圆柱导块分别安装在第一推板与第二推板上的第一球面中心位置；第一推板与第二推板安装在球形块的球面上，且第一推板上的圆柱面与第一油腔两侧面配合；第二推板上的圆柱面与第二油腔两侧面配合；圆柱导块与滑槽配合；两个第一弹簧对称的安装在第一推板两侧，两个第一弹簧的另一端均分别安装在第一油腔两端端面上；球形块的端面上开有第三油道、第四油道、第五油道、第六油道，第三油道与第一推板上的第一油道配合；第四油道与第一推板上的第二油道配合；第五油道与第二推板上的第一油道配合；第六油道与第二推板上的第二油道配合；第三油道与第一推板上第一油道通过球形块上所开的第七油道相通；第四油道与第一推板上第二油道通过球形块上所开的第八油道相通；第五油道与第二推板上第一油道通过球形块上所开的第九油道相通；第六油道与第二推板上第二油道通过球形块上所开的第十油道相通；驱动手指轴安装在球形块远离开第三油道的端面上；推杆一端开有第二内球面；两个导条对称的安装在推杆的外圆面上；推杆通过导条与外壳上的导槽配合安装在外壳上，且推杆上的第二内球面与凸块上的第四球面相配合，导条与外壳上的球形腔两侧面配合；第二弹簧位于圆柱孔内，一端安装在圆柱孔底面上，另一端安装在推杆端面；第三液压管与第四液压管均穿过外壳安装在球形腔的侧面上，且第三液压管与第四液压管分别位于推杆两侧；第五液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第六油道相配合；第六液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第五油道相配合；第七液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第三油道相配合；第八液压管穿过车身安装在球形块端面上，且与第四油道相配合；第三液压管和第四液压管与驱动装置上的液压口通过软管连接；第五液压管、第六液压管、第七液压管、第八液压管与驱动装置上的液压口通过软管连接；

上述手指控制机构包括开关圆板、支撑圆环、第一液压管、第二液压管、T形槽、开关块、压块、短导条、第一倒角、通槽、第二倒角，其中电机外壳端面上周向均匀的开有二十三个T形槽，且二十三个T形槽均不开出电机壳的另一端；二十三个T形槽上安装结构完全相同，对于其中任意一个，开关块端面上开有两个第一倒角，且两个第一倒角位于开关块的两侧；开关块的侧面上开有通槽；两个短导条对称的安装在开关块的两侧；开关块通过短导条与T形槽的配合安装在电机壳上，第三弹簧位于T形槽内，一端安装在T形槽端面上，另一端安装在开关块上；伸缩杆位于弹簧内，一端安装在T形槽内，另一端安装在开关块上；第一液压管位于开关块的下侧；第二液压管位于通槽的上侧；开关圆板安装在电机轴端面上；两个压块的下端面上均开有第二倒角；两个压块上端面安装在开关圆板的下端面，其中一个压块与一个开关块配合，另一个开关块与该开关块成一百七十二度夹角；两个支撑圆环安装在电机壳的外圆面上，且其中一个支撑圆环与第一液压管配合，另一个支撑圆环与第二液压管配合。

2.根据权利要求1所述的一种基于万向关节的机器人手，其特征在于：上述第二弹簧为压缩弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种基于万向关节的机器人手，其特征在于：作为上述上述两个第一弹簧对称的安装在第一推板的两侧的替换方案，四个第一弹簧两两一组对称的安装在第一推板两侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于万向关节的机器人手，其特征在于：上述圆柱铰链上安装有复位弹簧为拉伸弹簧。