CN107584507A - 一种机器人灵巧手 - Google Patents

Abstract

本发明公开发了一种机器人灵巧手，包括手掌、食指、中指、无名指及小拇指，所述食指、中指、无名指及小拇指分别通过食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构安装在所述手掌上并可在所述手掌上在左右方向上移动，所述食指、中指、无名指及小拇指的一端部分别通过食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构对应地配置在所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构上并可在上下方向上转动。本发明传动效率高、制造成本低，而且节能，整个传动结构无减速结构，大大降低了制造成本。本发明柔顺性好，相比于其他刚性传动机构，本发明在使用过程中具有一定的柔顺性，使用上更安全可靠。

Description

一种机器人灵巧手

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种机器人灵巧手。

背景技术

传统的仿人灵巧手大多采用电磁驱动器驱动，传统电磁驱动器的功率密度比伴随着电磁驱动器体积的减小而迅速降低，传动误差增加、摩擦力增大，这使得传统电磁驱动器在需要高功率密度比和整体响应性能的仿人灵巧手在应用上受到限制。同时，采用电磁驱动器驱动实现灵巧手的多自由度运动则必须采用多电磁驱动器联动，从而使灵巧手的重量大大增加，降低了安全性，也使得传动机构复杂化，无法达到轻质、灵巧的性能要求，另一方面，结构和器件的复杂也导致了传动电磁驱动器驱动灵巧手的制造和使用成本大幅度提高。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种操作方便的机器人灵巧手，柔顺性好、传动效率高，机构简单、制造成本低。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种机器人灵巧手，包括手掌、食指、中指、无名指及小拇指，其中所述食指、中指、无名指及小拇指分别通过食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构安装在所述手掌上并可在所述手掌上在左右方向上移动，所述食指、中指、无名指及小拇指的一端部分别通过食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构对应地配置在所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构上并可在上下方向上转动；所述手掌内部安装有与所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构、以及食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构电性连接的控制电路。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的机器人灵巧手进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，所述食指移动机构包括食指底座、食指移动电机、与所述食指移动电机的输出轴连接的食指移动齿轮；所述中指移动机构包括中指底座、中指移动电机、与所述中指移动电机的输出轴连接的中指移动齿轮；所述无名指移动机构包括无名指底座、无名指移动电机、与所述无名指移动电机的输出轴连接的无名指移动齿轮；所述小拇指移动机构包括小拇指底座、小拇指移动电机、与所述小拇指移动电机的输出轴连接的小拇指移动齿轮；

所述手掌内设有沿左右方向延伸的齿条，所述食指移动齿轮、中指移动齿轮、无名指移动齿轮和小拇指移动齿轮均与所述齿条啮合连接。

作为上述技术方案的改进，所述食指底座、中指底座、无名指底座和小拇指底座均滑动的装配在所述手掌内的滑轨上。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述食指底座向远离所述齿条的方向形成有左食指连接平台，所述中指底座向远离所述齿条的方向形成有左中指连接平台，所述无名指底座向远离所述齿条的方向形成有左无名指连接平台，所述小拇指底座向远离所述齿条的方向形成有左小拇指连接平台；

所述食指转动机构包括与所述左食指连接平台相对设置的右食指连接平台、安装在所述左食指连接平台内的食指转动电机、与所述食指转动电机的输出轴连接的食指圆柱齿轮、嵌设在所述右食指连接平台内并与所述食指圆柱齿轮啮合连接的食指圆环内齿轮；所述中指转动机构包括与所述左中指连接平台相对设置的右中指连接平台、安装在所述左中指连接平台内的中指转动电机、与所述中指转动电机的输出轴连接的中指圆柱齿轮、嵌设在所述右中指连接平台内并与所述中指圆柱齿轮啮合连接的中指圆环内齿轮；所述无名指转动机构包括与所述左无名指连接平台相对设置的右无名指连接平台、安装在所述左无名指连接平台内的无名指转动电机、与所述无名指转动电机的输出轴连接的无名指圆柱齿轮、嵌设在所述右无名指连接平台内并与所述无名指圆柱齿轮啮合连接的无名指圆环内齿轮；所述小拇指转动机构包括与所述左小拇指连接平台相对设置的右小拇指连接平台、安装在所述左小拇指连接平台内的小拇指转动电机、与所述小拇指转动电机的输出轴连接的小拇指圆柱齿轮、嵌设在所述右小拇指连接平台内并与所述小拇指圆柱齿轮啮合连接的小拇指圆环内齿轮。

在本发明的一个实施例中，优选的，所述食指底座上设有限制所述右食指连接平台左右移动的食指限制凸台，所述中指底座上设有限制所述右中指连接平台左右移动的中指限制凸台，所述无名指底座上设有限制所述右无名指连接平台左右移动的无名指限制凸台，所述小拇指底座上设有限制所述右小拇指连接平台左右移动的小拇指限制凸台。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的机器人灵巧手的结构简单、质量轻，所有的手指结构类似，所有的活动结构一样，手指在左右方向上的移动均采用移动电机带动移动齿轮在齿条上来实现；手指在上下方向的转动均采用转动电机带动圆柱齿轮与圆环内齿轮的啮合来实现，通过各个手指的不同动作可实现本发明的灵巧手的抓取动作，因此，本发明传动效率高、制造成本低，关节运动不仅成本低，而且节能，整个传动结构无减速结构，大大降低了制造成本。本发明柔顺性好，相比于其他刚性传动机构，本发明在使用过程中具有一定的柔顺性，使用上更安全可靠。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的机器人灵巧手的结构示意图。

图2是图1中A处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-2所示，本发明优选实施例的机器人灵巧手的结构示意图，本发明的机器人灵巧手包括手掌10、食指20、中指30、无名指40及小拇指50，其中所述食指20、中指30、无名指40及小拇指50分别通过食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构安装在所述手掌10上并可在所述手掌10上在左右方向上移动，所述食指20、中指30、无名指40及小拇指50的一端部分别通过食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构对应地配置在所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构上并可在上下方向上转动；所述手掌10内部安装有与所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构、以及食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构电性连接的控制电路，通过控制电路对各个移动机构和转动机构的控制，使移动机构和转动机构中的两个机构或多个机构进行动作，以使灵巧手产生相应的抓取动作。

具体地，本发明优选实施例的机器人灵巧手的食指移动机构包括食指底座21、食指移动电机22、与所述食指移动电机22的输出轴连接的食指移动齿轮23；所述中指移动机构包括中指底座31、中指移动电机32、与所述中指移动电机32的输出轴连接的中指移动齿轮33，所述无名指移动机构包括无名指底座41、无名指移动电机42、与所述无名指移动电机42的输出轴连接的无名指移动齿轮43；所述小拇指移动机构包括小拇指底座51、小拇指移动电机52、与所述小拇指移动电机52的输出轴连接的小拇指移动齿轮53，其中，所述食指移动电机22、中指移动电机32、无名指移动电机42和小拇指移动电机52固定在相应的食指底座21、中指底座31、无名指底座41和小拇指底座51中，所述食指底座21、中指底座31、无名指底座41和小拇指底座51均滑动的装配在所述手掌10内的滑轨上，便于各个底座在手掌10中左右移动。所述手掌10内设有沿左右方向延伸的齿条60，所述食指移动齿轮23、中指移动齿轮33、无名指移动齿轮43和小拇指移动齿轮53均与所述齿条60啮合连接，通过相应的移动电机驱动移动齿轮转动，再通过移动齿轮与齿条60之间的啮合传动，从而通过各个移动电机带动各个底座相对于齿条60移动，进而实现食指、中指、无名指及小拇指在左右方向上的移动。

本发明的食指底座21向远离所述齿条60的方向形成有左食指连接平台24，所述中指底座31向远离所述齿条60的方向形成有左中指连接平台34，所述无名指底座41向远离所述齿条60的方向形成有左无名指连接平台44，所述小拇指底座51向远离所述齿条60的方向形成有左小拇指连接平台54。所述食指转动机构包括与所述左食指连接平台24相对设置的右食指连接平台25、安装在所述左食指连接平台24内的食指转动电机71、与所述食指转动电机71的输出轴连接的食指圆柱齿轮72、嵌设在所述右食指连接平台25内并与所述食指圆柱齿轮72啮合连接的食指圆环内齿轮73；所述中指转动机构包括与所述左中指连接平台34相对设置的右中指连接平台、安装在所述左中指连接平台34内的中指转动电机、与所述中指转动电机的输出轴连接的中指圆柱齿轮、嵌设在所述右中指连接平台内并与所述中指圆柱齿轮啮合连接的中指圆环内齿轮；所述无名指转动机构包括与所述左无名指连接平台44相对设置的右无名指连接平台、安装在所述左无名指连接平台44内的无名指转动电机、与所述无名指转动电机的输出轴连接的无名指圆柱齿轮、嵌设在所述右无名指连接平台内并与所述无名指圆柱齿轮啮合连接的无名指圆环内齿轮；所述小拇指转动机构包括与所述左小拇指连接平台54相对设置的右小拇指连接平台、安装在所述左小拇指连接平台54内的小拇指转动电机、与所述小拇指转动电机的输出轴连接的小拇指圆柱齿轮、嵌设在所述右小拇指连接平台内并与所述小拇指圆柱齿轮啮合连接的小拇指圆环内齿轮，通过各个转动电机驱动各圆柱齿轮转动，通过圆柱齿轮与圆环内齿轮之间的啮合传动，进而带动右食指连接平台25、右中指连接平台、右无名指连接平台和右小拇指连接平台转动，从而将食指20、中指30、无名指40和小拇指50在上下方向上转动。

为了防止各左连接平台和右连接平台的脱离，所述食指底座21上设有限制所述右食指连接平台25左右移动的食指限制凸台81，所述中指底座31上设有限制所述右中指连接平台左右移动的中指限制凸台82，所述无名指底座41上设有限制所述右无名指连接平台左右移动的无名指限制凸台83，所述小拇指底座51上设有限制所述右小拇指连接平台左右移动的小拇指限制凸台84。

本发明的结构简单、质量轻，所有的手指结构类似，所有的活动结构一样，手指在左右方向上的移动均采用移动电机带动移动齿轮在齿条60上来实现；手指在上下方向的转动均采用转动电机带动圆柱齿轮与圆环内齿轮的啮合来实现，通过各个手指的不同动作可实现本发明的灵巧手的抓取动作，因此，本发明传动效率高、制造成本低，关节运动不仅成本低，而且节能，整个传动结构无减速结构，大大降低了制造成本。本发明柔顺性好，相比于其他刚性传动机构，本发明在使用过程中具有一定的柔顺性，使用上更安全可靠。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种机器人灵巧手，包括手掌、食指、中指、无名指及小拇指，其中所述食指、中指、无名指及小拇指分别通过食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构安装在所述手掌上并可在所述手掌上在左右方向上移动，所述食指、中指、无名指及小拇指的一端部分别通过食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构对应地配置在所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构上并可在上下方向上转动；所述手掌内部安装有与所述食指移动机构、中指移动机构、无名指移动机构和小拇指移动机构、以及食指转动机构、中指转动机构、无名指转动机构和小拇指转动机构电性连接的控制电路。

2.如权利要求1所述的机器人灵巧手，其特征在于：所述食指移动机构包括食指底座、食指移动电机、与所述食指移动电机的输出轴连接的食指移动齿轮；所述中指移动机构包括中指底座、中指移动电机、与所述中指移动电机的输出轴连接的中指移动齿轮；所述无名指移动机构包括无名指底座、无名指移动电机、与所述无名指移动电机的输出轴连接的无名指移动齿轮；所述小拇指移动机构包括小拇指底座、小拇指移动电机、与所述小拇指移动电机的输出轴连接的小拇指移动齿轮；

所述手掌内设有沿左右方向延伸的齿条，所述食指移动齿轮、中指移动齿轮、无名指移动齿轮和小拇指移动齿轮均与所述齿条啮合连接。

3.如权利要求2所述的机器人灵巧手，其特征在于：所述食指底座、中指底座、无名指底座和小拇指底座均滑动的装配在所述手掌内的滑轨上。

4.如权利要求2所述的机器人灵巧手，其特征在于：所述食指底座向远离所述齿条的方向形成有左食指连接平台，所述中指底座向远离所述齿条的方向形成有左中指连接平台，所述无名指底座向远离所述齿条的方向形成有左无名指连接平台，所述小拇指底座向远离所述齿条的方向形成有左小拇指连接平台；

所述食指转动机构包括与所述左食指连接平台相对设置的右食指连接平台、安装在所述左食指连接平台内的食指转动电机、与所述食指转动电机的输出轴连接的食指圆柱齿轮、嵌设在所述右食指连接平台内并与所述食指圆柱齿轮啮合连接的食指圆环内齿轮；所述中指转动机构包括与所述左中指连接平台相对设置的右中指连接平台、安装在所述左中指连接平台内的中指转动电机、与所述中指转动电机的输出轴连接的中指圆柱齿轮、嵌设在所述右中指连接平台内并与所述中指圆柱齿轮啮合连接的中指圆环内齿轮；所述无名指转动机构包括与所述左无名指连接平台相对设置的右无名指连接平台、安装在所述左无名指连接平台内的无名指转动电机、与所述无名指转动电机的输出轴连接的无名指圆柱齿轮、嵌设在所述右无名指连接平台内并与所述无名指圆柱齿轮啮合连接的无名指圆环内齿轮；所述小拇指转动机构包括与所述左小拇指连接平台相对设置的右小拇指连接平台、安装在所述左小拇指连接平台内的小拇指转动电机、与所述小拇指转动电机的输出轴连接的小拇指圆柱齿轮、嵌设在所述右小拇指连接平台内并与所述小拇指圆柱齿轮啮合连接的小拇指圆环内齿轮。

5.如权利要求4所述的机器人灵巧手，其特征在于：所述食指底座上设有限制所述右食指连接平台左右移动的食指限制凸台，所述中指底座上设有限制所述右中指连接平台左右移动的中指限制凸台，所述无名指底座上设有限制所述右无名指连接平台左右移动的无名指限制凸台，所述小拇指底座上设有限制所述右小拇指连接平台左右移动的小拇指限制凸台。