CN109109001A - 一种复原魔方的机械手 - Google Patents

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朱立爽
于昊洋
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    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
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Abstract

本发明公开了一种复原魔方的机械手，涉及机器手领域，所述复原魔方的机械包括：第一执行部、第二执行部和手指部和联动部；手指部包括：第一手指、第二手指、第三手指、第四手指和第五手指；第一执行部上依次固定有第一手指、第二手指、第三手指和第四手指，且；第二执行部上固定有第五手指；第一执行部和第二执行部之间通过联动部连接，且联动部还能使第二手指和第五手指之间产生联动；第一执行部分别控制第一手指、第二手指、第三手指和第四手指；配合第二执行部控制第五手指完成对魔方的复原，与现有技术相比，本发明通过模拟人类手指结构，在完成复原魔方时复杂的动作过程中显的更加灵活。

Description

一种复原魔方的机械手
技术领域
本发明涉及机械手领域，尤其涉及一种复原魔方的机械手。
背景技术
魔方是一种手部极限运动。按阶数可分为一阶、二阶、多阶魔方。魔方形状通常是正方体，由有弹性的硬塑料制成，分别有相对的白黄、红橙、蓝绿六个面。目前能够复原魔方的机器人五花八门；
如中国实用新型专利CN 204893960 U所公开的本实用新型设计了一种灵活、开放的智能解魔方机器人，包括机器人本体和遥控器，所述机器人本体包括控制装置、驱动电机、电池、摄像头、手臂摆动机构和魔方仓；
又如中国发明专利CN 106903696 A所公开一种四轴对称式解魔方机器人，包括控制电路、底板和执行单元，执行单元包括颜色传感器、第一舵机、连接杆、第二舵机、机械手臂、第一导轨、木块和第二滑块，控制电路包括电源、单片机和舵机控制器，舵机控制器通过控制第一舵机、第二舵机和第三舵机，第一舵机通过连接杆分别控制导轨上的第二舵机的缩进，导轨上的第二舵机控制机械手臂的旋转，来实现解魔方；
但上述机器人采用单一的驱动方式，机械结构复杂，体积较大，质量较大，对于实现复原魔方这一功能来说显得不够灵活。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种复原魔方的机械手，使魔方复原过程更加灵活。
二、技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种复原魔方的机械手，包括：第一执行部、第二执行部、手指部和联动部；
其中，手指部包括：第一手指、第二手指、第三手指、第四手指和第五手指；第一执行部上依次固定有第一手指、第二手指、第三手指和第四手指；第二执行部上固定有第五手指；第一执行部和第二执行部之间通过联动部连接，且联动部还能使第二手指和第五手指之间产生联动；第一执行部分别控制第一手指、第二手指、第三手指和第四手指；配合第二执行部控制第五手指完成对魔方的复原。
其中，第一执行部包括：手心板、手背板、驱动电机、连接轴、滑轮、驱动轮和腱绳；手心板通过多个连接轴与手背板连接，且每个连接轴靠近手背板一端至少装有一个滑轮；手心板上固定有多个驱动电机，且每个驱动电机上固定有一个驱动轮；每个驱动轮上固定有一个腱绳，且腱绳至少缠绕一个滑轮，用于驱动电机控制对应的手指。
其中，第二执行部包括：第二电机固定板、驱动电机、驱动轮和腱绳；驱动电机固定于第二电机固定板末端，驱动轮固定于驱动电机上；腱绳固定于驱动轮上用于驱动轮控制第五手指。
其中，联动部包括：连接板、联动电机、第一联动机构和第二联动机构；第一联动机构和第二联动机构互相联动配合，且固定于连接板上；联动电机驱动第一联动机构，且驱动电机还固定于连接板上。
其中，第一联动机构包括：第一曲柄、第一连杆、第一联动轮；第一曲柄和第一连杆通过销钉活动连接；第一联动轮与第一曲柄固定连接。
其中，第二联动机构包括：第二曲柄、第二连杆、第二联动轮；第二曲柄和第二连杆通过销钉活动连接；第二联动轮与第二曲柄固定连接；第一联动轮和第二联动轮互相啮合设置。
其中，第一手指、第二手指、第三手指、第四手指和第五手指均包括：前关节、中关节、后关节和传动关节；前关节和中关节通过传动关节活动连接；
第二手指和第五手指的后关节与中关节固定连接；
第一手指、第三手指和第四手指的后关节通过万向节活动连接。
其中，传动关节包括：手指连接板、手指滑轮和手指销轴；手指连接板安装于前关节和后关节的两侧，手指销轴从手指连接板穿入贯穿前关节或后关节，再从另一侧的手指连接板穿出；手指滑轮安装于手指销轴的两端。
其中，手指滑轮还开设有用于扣住腱绳的开口。
其中，第一手指、第三手指和第四手指的后关节还设有至少一根横轴，横轴两端至少套设有一个滑轮，滑轮用于防止多根腱绳之间互相干扰。
三、本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明的复原魔方的机械手，通过利用模拟手指关节运动方式，使机械手在工作过程中更加灵活，能够快速的复原魔方；
通过每个手指关节都装有驱动轮并且通过腱绳将每个驱动轮连接的设计，可以是使一个电机控制一个手指的灵活运动，简化机械手的整体结构。
附图说明
图1为本发明实施例的复原魔方的机械手的结构示意图；
图2为本发明实施例的复原魔方的机械手的手指结构示意图；
图3、4为本发明实施例的复原魔方的机械手的另一角度结构示意图；
图中：1为第一执行部；2为第二执行部；3为手指部；4为联动部；11为手心板；12为手背板；13为驱动电机；14为连接轴；15为滑轮；16为驱动轮；17为腱绳；21为第二电机固定板；31为第一手指；32为第二手指；33为第三手指；34为第四手指；35为第五手指；41为连接板；42为联动电机；43为第一联动机构；44为第二联动机构；301为前关节；302为中关节；303为后关节；304为传动关节；305为万向节；431为第一曲柄；432为第一连杆；433为第一联动轮；441为第二曲柄；442为第二连杆；443为第二联动轮；3041为手指连接板；3042为手指滑轮；3043为手指销轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明实施例一的复原魔方的机械手的结构如图1至图4所示包括：第一执行部1、第二执行部2、手指部3和联动部4；
手指部3包括：第一手指31、第二手指32、第三手指33、第四手指34和第五手指35；
第一执行部1上依次固定有第一手指31、第二手指32、第三手指33和第四手指34；
第二执行部2上固定有第五手指35；
第一执行部1和第二执行部2之间通过联动部4连接，且联动部4还能使第二手指32和第五手指35之间产生联动；
第一执行部1分别控制的第一手指31、第二手指32、第三手指33和第四手指34配合的第二执行部2控制第五手指35完成对魔方的复原。
第一执行部1包括：手心板11、手背板12、驱动电机13、连接轴14、滑轮15、驱动轮16和腱绳17；手心板11通过多个连接轴14与手背板12固定连接，且每个连接轴14靠近手背板12一端安装两个滑轮15；手心板11上固定有多个驱动电机13，且每个驱动电机13上固定有一个驱动轮16；每个驱动轮16上固定有一个腱绳17，且腱绳17沿着对应的滑轮15连接对应手指，并且腱绳17的两端均固定于驱动轮上，用于驱动电机13控制对应的手指。
第二执行部2包括：第二电机固定板21、驱动电机13、驱动轮16和腱绳17；第五手指35固定于第二电机固定板21前端；驱动电机13固定于第二电机固定板21末端，驱动轮16固定于驱动电机13上；腱绳17固定于驱动轮16上用于驱动轮16控制第五手指35。
联动部4包括：连接板41、联动电机42、第一联动机构43和第二联动机构44；第一联动机构43和第二联动机构44互相联动配合，且固定于连接板41上；驱动电机42固定于连接板41上并且联动电机42驱动第一联动机构44。
第一联动机构43包括：第一曲柄431、第一连杆432、第一联动轮433；第一曲柄431和第一连杆432通过销钉活动连接；第一联动轮433与第一曲柄431固定连接。
第二联动机构44包括：第二曲柄441、第二连杆442、第二联动轮443；第二曲柄441和第二连杆442通过销钉活动连接；第二联动轮443与第二曲柄441固定连接；第一联动轮433和第二联动轮443互相啮合设置。
第一联动轮433和第二联动轮443为不完全齿轮。
第一手指31、第二手指32、第三手指33、第四手指34和第五手指35均包括：前关节301、中关节302、后关节303和传动关节304；前关节301和中关节302通过传动关节304活动连接；
第二手指32和第五手指35的后关节303与中关节302固定连接；
第一手指31、第三手指33和第四手指34的后关节303通过万向节305活动连接，并且在后关节303处还设有横轴3031，横轴两端套设有滑轮15，防止多根腱绳17之间互相干扰。
万向节305上还固定有多个滑轮15，腱绳17经过滑轮15后再与手指关节连接能有效的防止腱绳17之间互相干扰。
传动关节304包括：手指连接板3041、手指滑轮3042和手指销轴3043；手指连接板3041安装于前关节301和后关节302的两侧，手指销轴3043从手指连接板3041穿入贯穿前关节301或后关节302，再从另一侧的手指连接板3041穿出；手指滑轮3042安装于手指销轴3043的两端。
手指滑轮3042还开设有用于扣住腱绳17的开口，开口扣住腱绳17后延伸经过对应的滑轮15，再与驱动轮16固定，使驱动电机13能够驱动腱绳17对应手指的关节。
本发明实施例二还可以通过两个实施例一中的机械手互相配合，更进一步的模拟人体手部的动作，对魔方有一个更加灵活的复原。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复原魔方的机械手，其特征在于，所述复原魔方的机械手，包括：第一执行部(1)、第二执行部(2)、手指部(3)和联动部(4)；
所述手指部(3)包括：第一手指(31)、第二手指(32)、第三手指(33)、第四手指(34)和第五手指(35)；
所述第一执行部(1)上依次固定有所述第一手指(31)、所述第二手指(32)、所述第三手指(33)和所述第四手指(34)；
所述第二执行部(2)上固定有所述第五手指(35)；
所述第一执行部(1)和第二执行部(2)之间通过联动部(4)连接，且所述联动部(4)还能使所述第二手指(32)和所述第五手指(35)之间产生联动；
所述第一执行部(1)分别控制的所述第一手指(31)、所述第二手指(32)、所述第三手指(33)和所述第四手指(34)配合所述第二执行部(2)控制的所述第五手指(35)完成对所述魔方的复原。
2.如权利要求1所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第一执行部(1)包括：手心板(11)、手背板(12)、驱动电机(13)、连接轴(14)、滑轮(15)、驱动轮(16)和腱绳(17)；所述手心板(11)通过多个所述连接轴(14)与所述手背板(12)连接，且每个所述连接轴(14)靠近所述手背板(12)一端至少装有一个所述滑轮(15)；所述手心板(11)上固定有多个所述驱动电机(13)，且每个驱动电机(13)上固定有一个所述驱动轮(16)；所述每个驱动轮(16)上固定有一个所述腱绳(17)，且所述腱绳(17)至少缠绕一个所述滑轮(15)，用于所述驱动电机(13)控制所述对应的手指。
3.如权利要求1所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第二执行部(2)包括：第二电机固定板(21)、驱动电机(13)、所述驱动轮(16)和腱绳(17)；所述驱动电机(13)固定于所述第二电机固定板(21)末端，所述驱动轮(16)固定于所述驱动电机(13)上；所述腱绳(17)固定于所述驱动轮(16)上用于所述驱动轮(16)控制所述第五手指(35)。
4.如权利要求1所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述联动部(4)包括：连接板(41)、联动电机(42)、第一联动机构(43)和第二联动机构(44)；所述第一联动机构(43)和所述第二联动机构(44)互相联动配合，且固定于所述连接板(41)上；所述联动电机(42)驱动所述第一联动机构(44)，且所述驱动电机(42)还固定于所述连接板(41)上。
5.如权利要求4所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第一联动机构(43)包括：第一曲柄(431)、第一连杆(432)、第一联动轮(433)；所述第一曲柄(431)和第一连杆(432)通过销钉活动连接；所述第一联动轮(433)与所述第一曲柄(431)固定连接。
6.如权利要求5所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第二联动机构(44)包括：第二曲柄(441)、第二连杆(442)、第二联动轮(443)；所述第二曲柄(441)和第二连杆(442)通过销钉活动连接；所述第二联动轮(443)与所述第二曲柄(441)固定连接；所述第一联动轮(433)和所述第二联动轮(443)互相啮合设置。
7.如权利要求1所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第一手指(31)、所述第二手指(32)、所述第三手指(33)、所述第四手指(34)和所述第五手指(35)均包括：前关节(301)、中关节(302)、后关节(303)和传动关节(304)；所述前关节(301)和所述中关节(302)通过所述传动关节(304)活动连接；
所述第二手指(32)和所述第五手指(35)的所述后关节(303)与所述中关节(302)固定连接；
所述第一手指(31)、所述第三手指(33)和所述第四手指(34)的所述后关节(303)通过万向节(305)活动连接。
8.如权利要求7所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述传动关节(304)包括：手指连接板(3041)、手指滑轮(3042)和手指销轴(3043)；所述手指连接板(3041)安装于所述前关节(301)和所述后关节(302)的两侧，所述手指销轴(3043)从所述手指连接板(3041)穿入贯穿所述前关节(301)或所述后关节(302)，再从另一侧的所述手指连接板(3041)穿出；所述手指滑轮(3042)安装于所述手指销轴(3043)的两端。
9.如权利要求8所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述手指滑轮(3042)还开设有用于扣住所述腱绳的开口。
10.如权利要求7所述的复原魔方的机械手，其特征在于，所述第一手指(31)、所述第三手指(33)和所述第四手指(34)的所述后关节(303)还设有至少一根横轴(3031)，所述横轴两端至少套设有一个滑轮(15)，所述滑轮(15)用于防止多根腱绳(17)之间互相干扰。
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