CN108908392B - 一种协作型多指机械手及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协作型多指机械手及机器人系统，包括基座上设置有固定驱动机构，固定驱动机构的周围至少设置有第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，固定驱动机构带动与其连接的第一机械手指，第一驱动机构带动与其连接的第一活动机械手指，第二驱动机构带动与其连接的第二活动机械手指；第三驱动机构通过传动机构与第一驱动机构和第二驱动机构连接，驱动第一活动机械手指和第二活动机械手指沿着自身驱动机构轴线进行旋转运动，机械手指均具有多个活动自由度，利用每个机械手指的多自由度运动以及活动机械手指的自身方向的调整，实现抓取。

Description

一种协作型多指机械手及机器人系统

技术领域

本发明涉及一种协作型多指机械手及机器人系统。

背景技术

随着工业机器人、服务机器人的快速发展，在其机器人/机械臂的末端一般需要安装末端执行器等，实现精准抓取和夹持、装配等操作，但依然有很多不足，如工业机器人在焊接、装配等很多方面力所不能及，服务机器人不能真正地照顾、护理老人。其根本原因在于缺少人机共融和末端执行器的灵巧性。

人机共融是指能在同一自然空间里工作，能够紧密地协调，能够自主地提高自己的技能，能够自然地交互，同时要保证安全。要实现与人共融的机器人，人与机器人的关系就会改变，是一种朋友关系，可以相互理解、相互感知、相互帮助。对于与人共融的机器人来说，其末端工具是不可或缺的一部分，作为人机交互和协作的重要执行部件，对机器人智能化和作业水平的提高至关重要。

多指灵巧手是一种类似人手结构和功能的通用化末端执行器，能灵活操作形状各异的物体，完成复杂的任务，如装配作业、维修作业、设备操作以及机器人模特的礼仪手势等。在机器人末端安装配备智能、安全的多指机械手是实现人机协作的一个重要前提，可实现智能化的抓取和灵巧操作。

随着信息技术的快速发展，利用语音识别技术，可以让计算机懂得人类的语言，也可以促使机器人技术更加的自动化、人性化。语音识别技术是一种具有时代特征的信息技术，在机器人控制领域，语音识别是一种非常重要的技术。在机器人控制中具有语音识别技术，从而根据听到的指令，来进行行动，为人类实现各种任务，实现人与机器的语言相通。使用语音识别控制多指机械手，可以使多指机械手和人直接进行语音交互，有着十分重大的应用价值，可以辅助医生进行手术，辅助残疾人等，在服务、娱乐机器人等有着较大的应用需求。

但目前的多指机械手都存在协作性差、缺少交互能力、灵活性差、整体体积较大等问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种协作型多指机械手及机器人系统，本发明能够保能够配合物体形状及所需力精确抓取，具有较好的协作性和实用性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种协作型多指机械手，包括基座，所述基座上设置有固定驱动机构，所述固定驱动机构的周围至少设置有第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述固定驱动机构带动与其连接的第一机械手指，所述第一驱动机构带动与其连接的第一活动机械手指，所述第二驱动机构带动与其连接的第二活动机械手指；

所述第三驱动机构通过传动机构与第一驱动机构和第二驱动机构连接，驱动第一活动机械手指和第二活动机械手指沿着自身驱动机构轴线进行旋转运动，所述第一机械手指、第一活动机械手指和第二活动机械手指均具有多个活动自由度，利用每个机械手指的多自由度运动以及第一活动机械手指和第二活动机械手指自身方向的调整，实现抓取。

进一步的，所述第一驱动机构、固定驱动机构和第三驱动机构在同一条直线上，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构位于以所述固定驱动机构为中心的同心圆上。

进一步的，所述固定驱动机构包括电机、设置于电机上的减速器和减速器输出轴上的锥齿轮，所述第一驱动机构垂直基座，锥齿轮位于基座上部，与定指根部的锥齿轮配合形成锥齿轮传动，当电机运动时，固定在减速器输出轴的锥齿轮将做旋转运动，从而传递运动和动力。

进一步的，所述第一驱动机构和第二驱动机构的结构一致，均包括从下到上同轴依次设置的槽轮、电机轴套、电机、减速器以及固定在减速器轴上锥齿轮，所述减速器上设置有减速器轴套，减速器轴套外侧套设有旋转支撑轴承，第一驱动机构和第二驱动机构垂直于基座，槽轮带动整个驱动机构一起垂直于基座旋转，当电机做旋转运动时，减速器输出轴的锥齿轮同样做旋转运动，通过锥齿轮传动传递运动和动力。

进一步的，所述第三驱动机构包括减速电机和钢丝双槽轮，所述钢丝双槽轮与基座连接，且固定在减速电机的输出轴上，钢丝双槽轮和所述第一驱动机构的槽轮组成同向钢丝传动机构，即其运动方向同向；钢丝双槽轮和和第二驱动机构的槽轮组成异向钢丝传动机构，即其运动方向反向。

进一步的，所述第一驱动机构和第二驱动机构同时沿着自身电机轴线进行旋转运动，其运动范围为0°～180°。

进一步的，所述第一机械手指、第一活动机械手指和第二活动机械手指，包括与固定驱动机构连接的安装接口，设置于安装接口两侧的依次连接的支架、连杆和指尖，安装接口与支架的连接处设置有第一运动轴，所述支架与连杆的连接处设置有第二运动轴，连杆与之间的连接处第三运动轴，双联带轮固定在第一运动轴上作为主动带轮，从动带轮固定在第二运动轴上，同步带带动两个带轮同向运动，双联带轮的另一分支通过同步带将运动和动力传递给第四带轮，第四带轮固定在连杆上，并且空套在第二运动轴上，带动连杆运动，所述第三运动轴上固结第三带轮，通过同步带的传动使第三带轮运动，实现指尖伸展和弯曲运动，所述指尖上设置有触觉传感器。

更进一步的，所述第一活动机械手指和第二活动机械手指的双联带轮、主动带轮、从动带轮、同步带、第三带轮和第四带轮的安装方向相反，实现第一活动机械手指和第二活动机械手指相对运动。

进一步的，所述基座上设置有板，板上表面设置有一个或多个阵列式触觉传感器。

进一步的，所述基座下端设置有可弯曲柔性触摸屏，用以通过触摸屏幕图符或输入数值实现对各个机械手指的操作控制。或不通过触摸屏，由接受外部控制器发出控制命令实现对各个机械手指的操作控制。

进一步的，所述基座上设置有壳体，壳体表面同时设有若干微型麦克风采集外界语音，壳体内设置有主控制器，所述主控制器与各驱动机构的电机连接，与各机械手指的触觉传感器连接，与柔性触摸屏通信。

一种机器人系统，包括上述协作性多指机械手，所述基座安装有固定板，固定板与机器人本体连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、该多指机械手至少设有三个手指，有机械手本身的运动自由度以及活动机械手指的旋转自由度，使用其中活动机械手指可以完成指尖抓取和包络抓取，以在复杂环境中灵巧操作不同尺寸大小的目标物体或工件。

2、本发明的多指机械手的基座可以采用轻质金属加工而成，从而为安装定指、动指等组合等提供刚度、强度及安装尺寸精度上的保证。各个机械手指和壳体可采用轻质金属或工程塑料，可进一步减轻自身质量。

3、三个机械手指均可独立实现伸展和弯曲运动，其中两个活动机械手指还可沿自身旋转轴线同时反向转动，支持更大范围的目标物体抓取和操作。

4、每个机械手指末端安装有阵列式触觉传感器，可以感测微小区域的接触力变化，能实现易碎、软弱以伤物体的操作。

5、所有电机的旋转轴线均垂直于基座，有利于安装设计和动力的高效输出，且全部动力内置于壳体内部，有利于机械手指机构的优化设计；三个机械手指的电机将动力分两路往手指输送，分别驱动每个机械手指的中间连杆和指尖部分，使中间连杆和指尖部分按一定的传动比运动，有效利用了动力。

6、将主电路板、控制器、电机及驱动等集成在壳体内部，具有结构紧凑、灵活性高、易操作等优点。

7、由于在基座表面内嵌有可弯曲柔性触摸屏，可以通过触摸屏的图符或输入指令实现对多指手的位置控制、力控制，轻松地实现多指手的抓取和操作，并能实现结果的反馈显示或错误报警，提高了人机交互水平。

8、基座壳体表面设有若干个麦克风语音输入接口，可以设置、识别、发送语音控制命令，进行人机对话，控制机械手动作，并对动作进行存储，加载；语音合成模块播报提示音提示系统当前状态，提供了更好的用户体验度，多指手则进行与命令对应的抓取运动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为基座上圆板示意图；

图2为固定电机组合示意图；

图3为动指电机组合示意图；

图4为协作电机组合的示意图；

图5为圆板下端面的装配图；

图6为固定手指或第一动指传动示意图；

图7为第二动指传动示意图；

图8为协作型多指手的整体结构示意图；

其中，1第一动指电机组合；2固定电机组合；3基座上圆板；4第二动指电机组合；5协作电机组合；6锥齿轮；7减速器轴套；8旋转支撑轴承；9电机；10槽轮；11电机轴套；12减速器；13锥齿轮；14电机；15减速器；16减速电机；17双钢丝槽轮；18反向传动钢丝；19同向传动钢丝；20运动轴Ⅰ；21锥齿轮；22带轮Ⅳ；23运动轴Ⅱ；24角度传感器；25同步带Ⅲ；26中部连杆；27运动轴Ⅲ；28指尖；29安装接口；30双联带轮；31同步带Ⅰ；32同步带Ⅱ；33张紧装置Ⅰ；34根部支架；35带轮Ⅰ；36带轮Ⅱ；37张紧装置Ⅱ；38带轮Ⅲ；39触觉传感器；40安装接口；41双联带轮；42同步带Ⅱ；43同步带Ⅰ；44同步带轮Ⅰ；45同步带轮Ⅱ；46同步带Ⅲ；47中部连杆；48运动轴Ⅰ；49锥齿轮；50根部支架；51运动轴Ⅱ；52同步带Ⅲ；53同步带轮Ⅲ；54长圆薄板；55薄阵列式触觉传感器；56圆柱形壳体；57可弯曲柔性触摸屏；58微型麦克风；59下圆板；

C1竖直中心线；C2水平中心线；C3同心圆；

J1和J2定指的运动自由度；J3、J4、J5、J6为两个动指的运动自由度；J7和J8为两动指沿基座上圆盘的两旋转自由度；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图8所示，一种协作型多指机械手，包括基座，基座包括上圆板和下圆板，基座上圆板上设置有第一动指电机组合1、固定电机组合2、第二动指电机组合4和协作电机组合5，固定电机组合2驱动手指，第一动指电机组合1驱动第一动指，第二动指电机组合4驱动第二动指。

机械手设有三个类似仿人手指，其中处于基座上圆板中心的手指为定指，只能实现伸展和弯曲运动；另外两个手指为动指，每个手指均可独立完成伸直和弯曲运动，同时两指还可以沿着基座上表面其旋转轴线做同步反向旋转运动，是一种应用范围广泛的抓取机构。

固定电机组合2，只有电机的旋转轴转动，电机组合体被固定在基盘上圆板上，本身不能旋转；两个动指电机组合的电机轴可以单独做旋转运动，同时两个电机组合体本身也可看成一个轴，做同步反向旋转运动，并且运动过程中不影响电机轴的单独运动。两动指的同步反向旋转运动由协作电机组合通过两个钢丝-槽轮传动机构实现。

具体的，图1为多指手基座上板装配图，分别设有固定电机组合2、第一动指电机组合1、第二动指电机组合4、协作电机组合5和基座上圆板3组成。固定电机组合2的中心轴线通过基座上圆板3的水平和竖直中心线的交点，即上圆板圆心处，且垂直于上圆板面。第1动指电机组合1、第二动指电机组合4的中心轴线均处于上圆板的虚的同心圆线上，且垂直于上圆板表面，其中1、2和4处于通过圆心的一条竖直中心线C1。协作电机组合5位于上圆板的水平中线C2上，其上部可以超出上圆板表面。上圆板安装设有三个多关节手指，三个手指机构和传动原理相同，均可独立实现伸展和弯曲运动。

图2为固定电机组合结构示意图，带动定指运动，而此处的定指指的是在电机的带动下，只能实现手指的伸展和弯曲运动，本身不能沿垂直于上圆板自身的电机轴线做旋转运动。

定指的动力主要有电机14(内含驱动器和编码器)、减速器15和减速器输出轴上的锥齿轮13组成，其中电机、减速器和锥齿轮同轴线，安装在上圆板3的中心处，并垂直基座上圆板，锥齿轮位于圆板上部，与定指根部的锥齿轮22配合形成锥齿轮传动。当电机14运动时，固定在减速器输出轴的锥齿轮13将做旋转运动，从而传递运动和动力。图6为与动指电机组合相配套的定指安装用的多关节手指，定指的根部安装支架29装配在基座上圆板3上，从而构成锥齿轮13和21的传动，将带动关节轴20上的锥齿轮做旋转运动，其中锥齿轮21和关节轴20固结在一起，一同做旋转运动，将运动和动力继续传递中部连杆和指尖。

图3为机械手第一动指电机组合1，由固定在减速器轴上锥齿轮6、减速器轴套7、旋转支撑轴承8、电机9、槽轮10、电机轴套11和减速器12组成，这些组合零件同轴心，并垂直与基座上圆板，锥齿轮固定在减速器输出轴上，位于圆板上部。所谓动指，可以实现两个方面运动，1)来自电机输出轴上的动力，可以实现动指本身的伸展和弯曲运动；2)动指电机组合体整体作为一个旋转体，可沿第其中心轴线做旋转运动，动指电机组合安装在旋转支撑轴承8的内圈上，整体作为旋转轴，由协作电机组合5通过钢丝传动，将运动和动力传递到槽轮10上，由于槽轮10固结在电机轴套11上，从而带动第一动指电机组合1一起垂直于上基座上圆板旋转。由旋转电机9和减速器12组成的减速电机，动力由固定在减速器输出轴固结锥齿轮6输出运动和动力。减速器12的外表面装有轴套7，减速器轴套7安装在旋转支撑轴承8的内圈上，旋转支撑8的外圈安装固定在圆板支架上。当电机做旋转运动时，减速器输出轴的锥齿轮6将同样做旋转运动，继而通过锥齿轮传动传递运动和动力。

图6为同样可以作为第一动指电机组合安装配套使用的多关节手指，即动指电机组合1和固定电机组合2所配套安装的多关节手指完全相同。

第二动指电机组合4和第一动指电机组合1完全相同，所安装配套的多关节手指为图7所示，除了锥齿轮49、动指双联带轮41、同步带Ⅱ42、同步带Ⅰ43、同步带轮Ⅰ44、同步带轮Ⅱ45、同步带Ⅲ46、同步带轮Ⅲ53的安装位置和固定手指相对应的零件分别位于相反一侧，图7和图6固定手指零件和机构传动方式完全相同。

图4为协作电机组合，由减速电机16和双钢丝槽轮17组成，双钢丝槽轮17固定在减速电机的输出轴上。由图5可以看出，钢丝双槽轮17和第一动指组合的槽轮10组成同向钢丝传动机构，即其运动方向同向；钢丝双槽轮17和第二动指组合的槽轮组成异向钢丝传动机构，即其运动方向反向，因此当协作电机组合旋转时，将带动第一动指、第二动指同时沿着自身电机轴线同时反向运动，其运动范围为0°～180°。两手指能够改变自身方向，使之适应各类抓取环境，可配合物体形状及所需力精确抓取。

图6为固定手指和第一动指传动结构的示意图，当固定在根部支架34上的安装接口29与圆板支架3固定安装时，锥齿轮6和锥齿轮21形成锥齿轮传动，用来传递两相交轴之间的运动和动力，并且本发明所有锥齿轮两轴之间的交角都等于90°。由于双联带轮30固定在运动轴I20上作为主动带轮，从动带轮Ⅰ35固定在运动轴Ⅱ23上，同步带Ⅱ32将带动两个带轮同向运动；同时双联带轮的另一分支通过同步带Ⅰ31将运动和动力传递给带轮Ⅳ22，带轮Ⅳ固定在中部连杆26上，并且空套在运动轴Ⅱ23上，从而可带动连杆运动。由于带轮的传动比不同，主从带轮的速度可以按其传动比计算。在运动轴Ⅲ27上还固结带轮III，从而通过同步带Ⅲ的传动使带轮Ⅲ运动，而带轮Ⅲ和运动轴Ⅲ以及指尖28固结在一起，因此可以实现指尖伸展和弯曲运动。所以，手指中部连杆的转动速度主要由锥齿轮21的速度和带轮Ⅱ36和双联带轮30相对应的分支的传动比决定；而手指尖的转动速度则有双联带轮30相对应的另一分支到带轮Ⅰ35的传动比，以及带轮Ⅱ36到带轮Ⅲ38的传动比共同决定，因此指尖转动是一种复合运动。所有手指中部连杆的转动角度范围约为0°～145°，相对应指尖的转动角度为约0°～45°。

图7第二动指传动示意图，除了双联带轮41、同步带Ⅱ42、同步带Ⅰ43、同步带轮Ⅰ44、同步带轮Ⅱ45、同步带Ⅲ46、中部连杆47、锥齿轮49、同步带Ⅲ52、同步带轮Ⅲ53相比图6的第一动指的结构，分别位于相反的一侧外，其传动原理和零件、机构设计是完全相同的。

为进一步增强多指手的刚性和承载能力，所有三个手指的同步带传动亦可用相应的细钢丝传动代替，即同步带-带轮传动更换为钢丝-槽轮机构。

综上，第一动指电机组合1、固定电机组合2、基座上圆板3、第二动指电机组合4、协作电机组合5是多指手基座的重要件。固定电机组合2、圆板支架3和图6固定手指安装组合成一个模块化手指，在电机往复旋转时，可实现固定手指的伸展和弯曲运动。

第一动指电机组合2、上圆板3和图6第一动指安装组合成一个模块化手指，在电机往复旋转时，可实现固定手指的伸展和弯曲运动。同理，可实现第二动指的伸展和弯曲运动。

协作电机组合5主要通过同向钢丝传动19和反向钢丝传动18，如图5所示，使得安装的图6第一动指和图7第二动指沿着自身的电机旋转轴线同时异向旋转运动，最大旋转范围为180°。

图8是其协作型多指手安装的初始位置。其中J1和J2表示定指的运动自由度，J3、J4、J5、J6为两个动指的运动自由度，J7和J8为两动指沿基座上圆盘的两旋转自由度。在基座上圆板上方固定一个长方形和半圆形的组成的长圆薄板54，板的上表面设有一个或多个阵列式触觉传感器55，形状类似薄板。在圆柱形壳体56上内嵌有1个可弯曲柔性触摸屏57，用以通过触摸屏幕图符或输入数值实现对多指手的操作控制，方便了指令操作和结果回馈。圆柱形壳体表面同时设有1个或多个微型麦克风58，用户的语音命令由此麦克风采集输入，多指手具有人机对话和识别语音控制信号的功能。基座底部安装有下圆板59，上下圆板中心线重合，下圆板底部与机器人法兰连接。

所有电机的轴线均垂直于上圆板表面，有利于优化安装布局和动力的输出，且全部动力内置于壳体内部，有利于手指机构的精简设计。三个手指的电机将动力分两路往手指输送，分别驱动每个手指的中间连杆和手指尖部分，使中间连杆和指尖部分按一定的传动比运动，高效利用了动力。

三个手指的指尖部分与其关节轴固连，与关节轴共同转动；中部连杆均空套在其相应的关节轴上，中部连杆和关节轴均可以独立或复合转动。

多指手上、下圆板采用轻质金属加工而成，从而为安装三个手指等提供刚度、强度及安装尺寸精度上的保证。手指、圆柱形壳体、长圆薄板等可采用轻质金属或工程塑料，可进一步减轻整体质量。

圆柱形壳体内有主控制器电路板，可控制电机、采集触觉传感器、电机编码器等信息，与柔性触摸屏通信。液晶触控屏由于其轻便、占用空间少、方便灵活等优点，已经成为嵌入式系统的一种人机交互工具，可以代替键盘和鼠标。用户只要用手指轻轻地碰显示屏的图符、文字或数字就能实现对机械手抓取操作，从而使人机交互更为简单、方便、自然的交互。可以通过触摸屏的图符或输入指令实现对机械手的位置控制、力控制和多指的力/位协调控制，轻松地实现多指手的抓取和操作，并能实现结果的反馈显示或错误报警。本发明将超薄柔性触摸屏内嵌在多指手的基座壳体表面，借助面板LED指示灯和相应的颜色编码系统，可提供相关信息，指示机械手系统是否已准备就绪，可以进行操作或判别抓取的工件是否正确。借助集成的可弯曲柔性触摸屏，可直接与机械手进行通讯，可以输入控制指令和显示各种操作结果，可视化多指手的操作指令，提高了人机交互与协作水平。

主控制器电路板上设有麦克风语音输入接口，用户的语音命令由此输入，其语音识别正确率决定了系统的运行质量，使多指手具有人机对话和识别语音控制信号的功能。语音识别技术是让机器通过识别和理解过程，把人类的语音信号转变为相应的文本或命令的技术，使用语音控制模块，使机械手具备人机对话，语音控制功能。语音合成模块作为对外输出部分，在主控制器控制下，多指手做出对语音输入的响应。

系统可以设置、识别和发送语音控制命令，进行人机对话，控制机械手动作，并对动作进行存储与加载。语音合成模块播报提示音提示系统当前状态，提供了更好的用户体验度，多指手则进行与命令对应的抓取运动。

综上，本实施例具有以下优点，多指手设有3个手指，有8个运动自由度，可编程使用其中二指、三指完成指尖抓取和包络抓取，以在复杂环境中灵巧操作不同尺寸大小的目标物体或工件。

多指手上、下圆板采用轻质金属加工而成，从而为安装定指、动指等组合等提供刚度、强度及安装尺寸精度上的保证。手指和圆柱形壳体可采用轻质金属或工程塑料，可进一步减轻自身质量。

三个手指均可独立实现伸展和弯曲运动，其中两个动指还可沿自身旋转轴线同时反向转动，支持更大范围的目标物体抓取和操作。

每个手指末端安装有阵列式触觉传感器，可以感测微小区域的接触力变化，能实现易碎、软弱以伤物体的操作。

所有电机的旋转轴线均垂直于上圆板，有利于安装设计和动力的高效输出，且全部动力内置于壳体内部，有利于手指机构的优化设计。三指的电机将动力分两路往手指输送，分别驱动每个手指的中间连杆和指尖部分，使中间连杆和指尖部分按一定的传动比运动，有效利用了动力。

该手将主电路板、控制器、电机及驱动等集成在圆柱形壳体内部，具有结构紧凑、灵活性高、易操作等优点。

由于在圆柱形壳体表面内嵌有可弯曲柔性触摸屏，可以通过触摸屏的图符或输入指令实现对多指手的位置控制、力控制，轻松地实现多指手的抓取和操作，并能实现结果的反馈显示或错误报警，提高了人机交互水平。

基座壳体表面设有1个或多个麦克风语音输入接口，可以设置、识别、发送语音控制命令，进行人机对话，控制机械手动作，并对动作进行存储，加载。语音合成模块播报提示音提示系统当前状态，提供了更好的用户体验度，多指手则进行与命令对应的抓取运动。

上述实施例中的三个机械手指即可完成抓取动作，当然，本领域技术人员可以在本发明的技术上增加机械手指的个数，如五个手指，这些改动均属于容易想到的。

同样的，在其他实施例中，上述手指的旋转角度、长度和材质等参数都是可以根据具体要求进行变换或者调整的，并不限于上述实施例中的方式，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种协作型多指机械手，其特征是：包括基座，所述基座上设置有固定驱动机构，所述固定驱动机构的周围至少设置有第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述固定驱动机构带动与其连接的第一机械手指，所述第一驱动机构带动与其连接的第一活动机械手指，所述第二驱动机构带动与其连接的第二活动机械手指；

所述第三驱动机构通过传动机构与第一驱动机构和第二驱动机构连接，驱动第一活动机械手指和第二活动机械手指沿着自身驱动机构轴线进行旋转运动，所述第一机械手指、第一活动机械手指和第二活动机械手指均具有多个活动自由度，利用每个机械手指的多自由度运动以及第一活动机械手指和第二活动机械手指自身方向的调整，实现抓取；

所述第三驱动机构包括减速电机和钢丝双槽轮，所述减速电机与基座连接，所述钢丝双槽轮固定在减速电机的输出轴上，钢丝双槽轮和所述第一驱动机构的槽轮组成同向钢丝传动机构，即其运动方向同向；钢丝双槽轮和第二驱动机构的槽轮组成异向钢丝传动机构，即其运动方向反向；

固定驱动机构的中心轴线通过基座的上圆板圆心，第一驱动机构和第二驱动机构的中心轴线均处于以所述固定驱动机构为中心的同心圆上，且第一驱动机构、固定驱动机构和第二驱动机构处于通过上圆板圆心的一条竖直中心线上；所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构位于以所述固定驱动机构为中心的同心圆上；

所述基座上设置一个由长方形和半圆形组成的长圆薄板；

所述第一驱动机构和第二驱动机构的结构一致，均包括从下到上同轴依次设置的槽轮、电机轴套、电机、减速器以及固定在减速器轴上的锥齿轮，槽轮固接在电机轴套上，电机轴套安装于电机外表面，所述减速器上设置有减速器轴套，减速器轴套外侧套设有旋转支撑轴承，旋转支撑轴承的外圈固定安装在基座上圆板上；

手指根部安装接口装配在基座上圆板上，手指的锥齿轮与减速器轴上的锥齿轮啮合连接；

所有电机的旋转轴线均垂直于基座，有利于安装设计和动力的高效输出，且全部动力内置于壳体内部，有利于机械手指机构的优化设计；三个机械手指的电机将动力分两路往手指输送，分别驱动每个机械手指的中间连杆和指尖部分，使中间连杆和指尖部分按一定的传动比运动，有效利用了动力。

2.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述固定驱动机构包括电机、设置于电机上的减速器和减速器输出轴上的锥齿轮，所述第一驱动机构垂直基座，锥齿轮位于基座上部，与定指根部的锥齿轮配合形成锥齿轮传动，当电机运动时，固定在减速器输出轴的锥齿轮将做旋转运动，从而传递运动和动力。

3.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述第一驱动机构和第二驱动机构的结构一致，均包括从下到上同轴依次设置的槽轮、电机轴套、电机、减速器以及固定在减速器轴上的锥齿轮，所述减速器上设置有减速器轴套，减速器轴套外侧套设有旋转支撑轴承，第一驱动机构和第二驱动机构垂直于基座，槽轮带动整个驱动机构一起垂直于基座旋转，当电机做旋转运动时，减速器输出轴的锥齿轮同样做旋转运动，通过锥齿轮传动传递运动和动力。

4.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述第一驱动机构和第二驱动机构同时沿着自身电机轴线进行旋转运动，其运动范围为0°～180°。

5.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述第一机械手指、第一活动机械手指和第二活动机械手指，包括分别与固定驱动机构、第一驱动机构、第二驱动机构连接的安装接口，设置于安装接口两侧的依次连接的支架、连杆和指尖，安装接口与支架的连接处设置有第一运动轴，所述支架与连杆的连接处设置有第二运动轴，连杆与指尖的连接处设置有第三运动轴，双联带轮固定在第一运动轴上作为主动带轮，从动带轮固定在第二运动轴上，同步带带动两个带轮同向运动，双联带轮的另一分支通过同步带将运动和动力传递给第四带轮，第四带轮固定在连杆上，并且空套在第二运动轴上，带动连杆运动，所述第三运动轴上固接第三带轮，通过同步带的传动使第三带轮运动，实现指尖伸展和弯曲运动，所述指尖上设置有触觉传感器。

6.如权利要求5所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述第一活动机械手指和第二活动机械手指的双联带轮、主动带轮、从动带轮、同步带、第三带轮和第四带轮的安装方向相反，实现第一活动机械手指和第二活动机械手指相对运动。

7.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述基座上设置有板，板上表面设置有一个或多个阵列式触觉传感器；

所述基座下端设置有可弯曲柔性触摸屏，用以通过触摸屏幕图符或输入数值实现对各个机械手指的操作控制；

或不通过触摸屏，由接受外部控制器发出控制命令实现对各个机械手指的操作控制。

8.如权利要求1所述的一种协作型多指机械手，其特征是：所述基座上设置有壳体，壳体表面设有若干微型麦克风采集外界语音，壳体内设置有主控制器，所述主控制器与各驱动机构的电机连接，与各机械手指的触觉传感器连接，与柔性触摸屏通信。

9.一种机器人系统，其特征是：包括如权利要求1-8中任一项所述的协作型多指机械手，所述基座安装有固定法兰板，固定法兰板与机器人本体连接。

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