CN107598951A - 一种机器手 - Google Patents

Abstract

本发明公开发了一种机器手，包括手掌、依次安装在手掌上的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指，手掌通过万向节连接在一机械臂上；所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指的中间位置均设有活动关节；所述手掌的内侧还设有柔性齿状阻挡部，所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指分别通过第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手指移动机构安装在所述手掌上，本发明传动效率高、制造成本低，通过各个手指的不同动作可实现本发明的灵巧手的对规则物体的抓取，并通过手指的弯曲和齿状阻挡部之间的配合抓取非规则物体，关节运动不仅成本低，而且节能，能实现多形状、多尺寸物体的抓取。

Description

一种机器手

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种机器手。

背景技术

随着人类对自然的不断探索求知，工作空间越来越复杂、危险，而简单的机器手无法完全代替人完成复杂、精密的操作，因此希望出现一种仿人的机器手能够完成人手所能完成的所有工作。所以灵活度高、结构简单、可操作性强、适应各种抓取任务的仿人灵巧手成为了机器人领域研究热点之一。现有的机器手虽然模仿人手，但其结构太过于复杂，零配件多，并且在夹物体时刚性太强，柔顺性不好。

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手，柔顺性好、结构简单、可靠、多自由度、能实现多形状、多尺寸物体的抓取。

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手，包括手掌、依次安装在所述手掌上的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指，所述手掌通过万向节连接在一机械臂上；所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指的中间位置均通过活动关节分别分为第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端、第四手指前端和第四手指后端；所述手掌的内侧还设有柔性齿状阻挡部；其中所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指分别通过第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手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，所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端的一端部分别通过第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构和第四手指转动机构对应地配置在所述第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手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第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构、第四手指移动机构、第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构、第四手指转动机构、以及活动关节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手进一步包括下列技术特征的部分或全部：

优选地，所述活动关节包括设置在所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端内的驱动机构、设置在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端内的定滑轮，所述驱动机构和定滑轮之间通过钢丝绳连接；所述驱动机构包括驱动电机、与所述驱动电机连接联轴器，所述联轴器上连接有卷筒，所述卷筒上饶有所述钢丝绳，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端依次绕过连接所述第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端的销轴和所述定滑轮后固定在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的内壁，在驱动电机的带动下，所述卷筒拉动钢丝绳带动所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指正向弯曲和复位。

作为上述技术方案的改进，所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的指尖部设有配重块。

作为上述技术方案的改进，所述第一手指移动机构包括第一手指底座、第一手指移动电机、与所述第一手指移动电机的输出轴连接的第一手指移动齿轮；所述第二手指移动机构包括第二手指底座、第二手指移动电机、与所述第二手指移动电机的输出轴连接的第二手指移动齿轮；所述第三手指移动机构包括第三手指底座、第三手指移动电机、与所述第三手指移动电机的输出轴连接的第三手指移动齿轮；所述第四手指移动机构包括第四手指底座、第四手指移动电机、与所述第四手指移动电机的输出轴连接的第四手指移动齿轮；所述手掌内设有沿左右方向延伸的齿条，所述第一手指移动齿轮、第二手指移动齿轮、第三手指移动齿轮和第四手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，所述第一手指底座、第二手指底座、第三手指底座和第四手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，所述第一手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第一手指连接平台，所述第二手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第二手指连接平台，所述第三手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第三手指连接平台，所述第四手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第四手指连接平台；所述第一手指转动机构包括与所述左第一手指连接平台相对设置的右第一手指连接平台、安装在所述左第一手指连接平台内的第一手指转动电机、与所述第一手指转动电机的输出轴连接的第一手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第一手指连接平台内并与所述第一手指圆柱齿轮啮合连接的第一手指圆环内齿轮；所述第二手指转动机构包括与所述左第二手指连接平台相对设置的右第二手指连接平台、安装在所述左第二手指连接平台内的第二手指转动电机、与所述第二手指转动电机的输出轴连接的第二手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第二手指连接平台内并与所述第二手指圆柱齿轮啮合连接的第二手指圆环内齿轮；所述第三手指转动机构包括与所述左第三手指连接平台相对设置的右第三手指连接平台、安装在所述左第三手指连接平台内的第三手指转动电机、与所述第三手指转动电机的输出轴连接的第三手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第三手指连接平台内并与所述第三手指圆柱齿轮啮合连接的第三手指圆环内齿轮；所述第四手指转动机构包括与所述左第四手指连接平台相对设置的右第四手指连接平台、安装在所述左第四手指连接平台内的第四手指转动电机、与所述第四手指转动电机的输出轴连接的第四手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第四手指连接平台内并与所述第四手指圆柱齿轮啮合连接的第四手指圆环内齿轮。

在本发明的一个实施例中，优选的，所述第一手指底座上设有限制所述右第一手指连接平台左右移动的第一手指限制凸台，所述第二手指底座上设有限制所述右第二手指连接平台左右移动的第二手指限制凸台，所述第三手指底座上设有限制所述右第三手指连接平台左右移动的第三手指限制凸台，所述第四手指底座上设有限制所述右第四手指连接平台左右移动的第四手指限制凸台。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的结构简单、质量轻，所有的手指结构类似，所有的活动关节一样，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，手指的弯曲通过驱动机构带动钢丝绳的运转来实现，通过各个手指的不同动作可实现本发明的灵巧手的对规则物体的抓取，并通过手指的弯曲和齿状阻挡部之间的配合抓取非规则物体，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，能实现多形状、多尺寸物体的抓取。

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手的结构示意图。

图2是图1中A处的放大结构示意图。

图3是本发明优选实施例的机器手的手指的活动关节的结构示意图。

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、特征和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1-3所示，本发明优选实施例的机器手的结构示意图，本发明的机器手包括手掌10、依次安装在所述手掌10上的第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指50，所述手掌10通过万向节11连接在一机械臂上，通过万向节11可使得整个手掌10以机械臂的轴线为中心线进行360°旋转。其中所述第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指50分别通过第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手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，第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指50的中间位置均通过活动关节90分别分为第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端、第四手指前端和第四手指后端；所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端的一端部分别通过第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构和第四手指转动机构对应地配置在所述第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手指移动机构上并可在上下方向上转动；所述手掌10内部安装有与所述第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手指移动机构、第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构、第四手指转动机构、以及活动关节90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。

在本发明中，如图3所示，所述活动关节90包括设置在所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端内的驱动机构、设置在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端内的定滑轮95，所述驱动机构和定滑轮95之间通过钢丝绳96连接，所述驱动机构包括驱动电机92、与所述驱动电机92连接联轴器93，所述联轴器93上连接有卷筒94，所述卷筒94上饶有所述钢丝绳96，钢丝绳96一端固定在卷筒94上，另一端依次绕过连接所述第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端的销轴和所述定滑轮95后固定在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的内壁，在驱动电机92的带动下，所述卷筒94拉动钢丝绳96带动所述第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指50正向弯曲和复位。为了第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指50能在重力作用下自动向下弯曲，所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的指尖部设有配重块。当通过手指的弯曲来抓取物件时，在所述手掌10的内侧设有柔性齿状阻挡部12，通过弯曲的手指和齿状阻挡部12的配合实现在夹物体时的柔韧性。

具体地，本发明优选实施例的机器手的第一手指移动机构包括第一手指底座21、第一手指移动电机22、与所述第一手指移动电机22的输出轴连接的第一手指移动齿轮23；所述第二手指移动机构包括第二手指底座31、第二手指移动电机32、与所述第二手指移动电机32的输出轴连接的第二手指移动齿轮33，所述第三手指移动机构包括第三手指底座41、第三手指移动电机42、与所述第三手指移动电机42的输出轴连接的第三手指移动齿轮43；所述第四手指移动机构包括第四手指底座51、第四手指移动电机52、与所述第四手指移动电机52的输出轴连接的第四手指移动齿轮53，其中，所述第一手指移动电机22、第二手指移动电机32、第三手指移动电机42和第四手指移动电机52固定在相应的第一手指底座21、第二手指底座31、第三手指底座41和第四手指底座51中，所述第一手指底座21、第二手指底座31、第三手指底座41和第四手指底座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，所述第一手指移动齿轮23、第二手指移动齿轮33、第三手指移动齿轮43和第四手指移动齿轮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，进而实现第一手指、第二手指、第三手指和第四手指在左右方向上的移动。

本发明的第一手指底座21向远离所述齿条60的方向形成有左第一手指连接平台24，所述第二手指底座31向远离所述齿条60的方向形成有左第二手指连接平台34，所述第三手指底座41向远离所述齿条60的方向形成有左第三手指连接平台44，所述第四手指底座51向远离所述齿条60的方向形成有左第四手指连接平台54。所述第一手指转动机构包括与所述左第一手指连接平台24相对设置的右第一手指连接平台25、安装在所述左第一手指连接平台24内的第一手指转动电机71、与所述第一手指转动电机71的输出轴连接的第一手指圆柱齿轮72、嵌设在所述右第一手指连接平台25内并与所述第一手指圆柱齿轮72啮合连接的第一手指圆环内齿轮73；所述第二手指转动机构包括与所述左第二手指连接平台34相对设置的右第二手指连接平台、安装在所述左第二手指连接平台34内的第二手指转动电机、与所述第二手指转动电机的输出轴连接的第二手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第二手指连接平台内并与所述第二手指圆柱齿轮啮合连接的第二手指圆环内齿轮；所述第三手指转动机构包括与所述左第三手指连接平台44相对设置的右第三手指连接平台、安装在所述左第三手指连接平台44内的第三手指转动电机、与所述第三手指转动电机的输出轴连接的第三手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第三手指连接平台内并与所述第三手指圆柱齿轮啮合连接的第三手指圆环内齿轮；所述第四手指转动机构包括与所述左第四手指连接平台54相对设置的右第四手指连接平台、安装在所述左第四手指连接平台54内的第四手指转动电机、与所述第四手指转动电机的输出轴连接的第四手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第四手指连接平台内并与所述第四手指圆柱齿轮啮合连接的第四手指圆环内齿轮，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，进而带动右第一手指连接平台25、右第二手指连接平台、右第三手指连接平台和右第四手指连接平台转动，从而将第一手指20、第二手指30、第三手指40和第四手指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，所述第一手指底座21上设有限制所述右第一手指连接平台25左右移动的第一手指限制凸台81，所述第二手指底座31上设有限制所述右第二手指连接平台左右移动的第二手指限制凸台82，所述第三手指底座41上设有限制所述右第三手指连接平台左右移动的第三手指限制凸台83，所述第四手指底座51上设有限制所述右第四手指连接平台左右移动的第四手指限制凸台84。

本发明的结构简单、质量轻，所有的手指结构类似，所有的活动关节90一样，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，手指的弯曲通过驱动机构带动钢丝绳的运转来实现，通过各个手指的不同动作可实现本发明的灵巧手的对规则物体的抓取，并通过手指的弯曲和齿状阻挡部之间的配合抓取非规则物体，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，能实现多形状、多尺寸物体的抓取。

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 (7)

1.一种机器手，包括手掌、依次安装在所述手掌上的第一手指、第二手指、第三手指和第四手指，所述手掌通过万向节连接在一机械臂上；

所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指的中间位置均通过活动关节分别分为第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端、第四手指前端和第四手指后端；

所述手掌的内侧还设有柔性齿状阻挡部；

其中所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指分别通过第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手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，所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端的一端部分别通过第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构和第四手指转动机构对应地配置在所述第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构和第四手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第一手指移动机构、第二手指移动机构、第三手指移动机构、第四手指移动机构、第一手指转动机构、第二手指转动机构、第三手指转动机构、第四手指转动机构、以及活动关节电性连接的控制电路。

2.如权利要求1所述的机器手，其特征在于：所述活动关节包括设置在所述第一手指后端、第二手指后端、第三手指后端和第四手指后端内的驱动机构、设置在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端内的定滑轮，所述驱动机构和定滑轮之间通过钢丝绳连接；

所述驱动机构包括驱动电机、与所述驱动电机连接联轴器，所述联轴器上连接有卷筒，所述卷筒上饶有所述钢丝绳，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端依次绕过连接所述第一手指前端和第一手指后端、第二手指前端和第二手指后端、第三手指前端和第三手指后端的销轴和所述定滑轮后固定在所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的内壁，在驱动电机的带动下，所述卷筒拉动钢丝绳带动所述第一手指、第二手指、第三手指和第四手指正向弯曲和复位。

3.如权利要求2所述的机器手，其特征在于：所述第一手指前端、第二手指前端、第三手指前端和第四手指前端的指尖部设有配重块。

4.如权利要求1所述的机器手，其特征在于：所述第一手指移动机构包括第一手指底座、第一手指移动电机、与所述第一手指移动电机的输出轴连接的第一手指移动齿轮；所述第二手指移动机构包括第二手指底座、第二手指移动电机、与所述第二手指移动电机的输出轴连接的第二手指移动齿轮；所述第三手指移动机构包括第三手指底座、第三手指移动电机、与所述第三手指移动电机的输出轴连接的第三手指移动齿轮；所述第四手指移动机构包括第四手指底座、第四手指移动电机、与所述第四手指移动电机的输出轴连接的第四手指移动齿轮；

所述手掌内设有沿左右方向延伸的齿条，所述第一手指移动齿轮、第二手指移动齿轮、第三手指移动齿轮和第四手指移动齿轮均与所述齿条啮合连接。

5.如权利要求4所述的机器手，其特征在于：所述第一手指底座、第二手指底座、第三手指底座和第四手指底座均滑动的装配在所述手掌内的滑轨上。

6.如权利要求4所述的机器手，其特征在于：所述第一手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第一手指连接平台，所述第二手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第二手指连接平台，所述第三手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第三手指连接平台，所述第四手指底座向远离所述齿条的方向形成有左第四手指连接平台；

所述第一手指转动机构包括与所述左第一手指连接平台相对设置的右第一手指连接平台、安装在所述左第一手指连接平台内的第一手指转动电机、与所述第一手指转动电机的输出轴连接的第一手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第一手指连接平台内并与所述第一手指圆柱齿轮啮合连接的第一手指圆环内齿轮；所述第二手指转动机构包括与所述左第二手指连接平台相对设置的右第二手指连接平台、安装在所述左第二手指连接平台内的第二手指转动电机、与所述第二手指转动电机的输出轴连接的第二手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第二手指连接平台内并与所述第二手指圆柱齿轮啮合连接的第二手指圆环内齿轮；所述第三手指转动机构包括与所述左第三手指连接平台相对设置的右第三手指连接平台、安装在所述左第三手指连接平台内的第三手指转动电机、与所述第三手指转动电机的输出轴连接的第三手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第三手指连接平台内并与所述第三手指圆柱齿轮啮合连接的第三手指圆环内齿轮；所述第四手指转动机构包括与所述左第四手指连接平台相对设置的右第四手指连接平台、安装在所述左第四手指连接平台内的第四手指转动电机、与所述第四手指转动电机的输出轴连接的第四手指圆柱齿轮、嵌设在所述右第四手指连接平台内并与所述第四手指圆柱齿轮啮合连接的第四手指圆环内齿轮。

7.如权利要求6所述的机器手，其特征在于：所述第一手指底座上设有限制所述右第一手指连接平台左右移动的第一手指限制凸台，所述第二手指底座上设有限制所述右第二手指连接平台左右移动的第二手指限制凸台，所述第三手指底座上设有限制所述右第三手指连接平台左右移动的第三手指限制凸台，所述第四手指底座上设有限制所述右第四手指连接平台左右移动的第四手指限制凸台。