CN109202877B - 仿生机械手指的传动结构及仿生机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抓取器械技术领域，尤其是涉及一种仿生机械手，包括：机械手手掌架和依次设置在所述手掌架上的多个机械手指，且每个所述机械手指均能够单独相对所述机械手手掌架进行弯曲和伸展运动；每个机械手指均由手指外架、传动机构及调节单元组成仿生机械手指的传动结构，所述传动机构包括三组蜗轮蜗杆和三条链带；此传动机构能完成多级弯曲传动，使每个机械手指能弯曲和伸展，通过齿轮间传动比，使手指承受力相对其他设计承受力增大，且自锁，无动力不会松动，电机不动，维持传动机构现有状态不变。

Description

仿生机械手指的传动结构及仿生机械手

技术领域

本发明涉及抓取器械技术领域，尤其涉及一种仿生机械手指的传动结构及仿生机械手。

背景技术

仿生机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，其具有节省人力、稳定性好和安全性高的特点。现有技术中的仿生机械手指的传动结构一般是通过机械手臂的移动和机械人手的抓取而实现抓取的搬运操作，但是机械人手部分的结构一般自由度较低，只是简单地通过松紧和张开的方式进行抓取，且抓取的方式一般只是通过将工件的两侧卡紧，无法完全模拟真实人手的抓取操作，以前不少设计由于结构问题，抓力小，无动力状态下会松动，不能自锁。

发明内容

本发明提供了一种仿生机械手指的传动结构及仿生机械手，其目的是提高机械手的自由度，使其能够较好地模拟真实人手的抓取操作，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明采取的技术方案是：一种仿生机械手指的传动结构，所述传动结构中的每个关节处均设置有由链带做传动的一组蜗轮蜗杆作为关节运动机构；该传动结构包括手指外架、传动机构及调节单元；

所述手指外架包括调节单元外架，第一关节架体，第二关节架体和第三关节架体；所述调节单元外架的前端与第一关节架体的后端铰接连接，所述第一关节架体的前端与第二关节架体的后端铰接连接，所述第二关节架体的前端与第三关节架体的后端铰接连接，所述第三关节架体的前端作为自由端；

所述调节单元包括电机，丝杆，丝套滑块a，直齿齿条和从动齿轮；

所述电机安装在调节单元外架后端内；所述丝杆沿调节单元外架的长度方向安装在电机上并由电机控制带动做旋转运动，所述丝杆上设置有丝套滑块a；所述丝套滑块a的顶部设置有二级直齿齿轮，所述二级直齿齿轮相对于丝套滑块a可转动；所述二级直齿齿轮由上齿和下齿组成，所述上齿和下齿为一体结构；所述丝套滑块a的底部设置有固定件；所述直齿齿条设置在调节单元外架的内侧壁上并位于下齿的一侧与下齿啮合；所述从动齿轮设置在靠近电机处的调节单元外架内并位于丝杆的下方；

所述传动机构包括三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆和三条链带，所述三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆分别为蜗轮蜗杆组Ⅰ、蜗轮蜗杆组Ⅱ和蜗轮蜗杆组Ⅲ；所述三条链带分别为链带Ⅰ，链带Ⅱ和链带Ⅲ；

所述蜗轮蜗杆组Ⅰ包括蜗杆Ⅰ和蜗轮Ⅰ，所述蜗杆Ⅰ的下端设置有下齿轮Ⅰ，所述下齿轮Ⅰ与蜗杆Ⅰ一起同轴转动；所述蜗轮Ⅰ与转动轴锁定连接，所述蜗轮Ⅰ的两侧设置有疏导轮；

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ包括蜗杆Ⅱ和蜗轮Ⅱ，所述蜗杆Ⅱ的上端设置有上齿轮Ⅰ，其下端设置有下齿轮Ⅱ；所述上齿轮Ⅰ、下齿轮Ⅱ和蜗杆Ⅱ一起同轴转动；所述蜗轮Ⅱ与转动轴锁定连接，所述蜗轮Ⅱ的两侧设置有疏导轮；

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ包括蜗杆Ⅲ和蜗轮Ⅲ，所述蜗杆Ⅲ的下端设置有下齿轮Ⅲ；所述下齿轮Ⅲ和蜗杆Ⅲ一起同轴转动；所述蜗轮Ⅲ与转动轴锁定连接；

所述蜗杆Ⅰ安装在调节单元外架前端内，所述蜗轮Ⅰ转动轴两端均分别与第一关节架体的后端锁定连接和调节单元外架前端活动连接；所述蜗轮Ⅱ与蜗轮Ⅰ对称设置，所述蜗轮Ⅱ转动轴两端均分别与第二关节架体的后端活动连接和第一关节架体的前端锁定连接，所述蜗杆Ⅱ安装在第二关节架体后端内；所述蜗杆Ⅲ与蜗杆Ⅱ对称设置，安装在第二关节架体前端内；所述蜗轮Ⅲ的两端均分别与第三关节架体的后端锁定连接和第二关节架体的前端活动连接；

所述链带Ⅰ位于丝杆的下方，该链带Ⅰ的一端安装在从动齿轮上，其另一端安装在蜗杆Ⅰ的下齿轮Ⅰ上；所述链带Ⅰ与直齿齿条同侧的链条通过固定件与丝套滑块a固定连接；所述链带Ⅱ可呈两处弯折的折线，该链带Ⅱ的一端安装在丝套滑块a的上齿上，其另一端安装在蜗杆Ⅱ的上齿轮Ⅰ上，所述链带Ⅱ的第一可弯折处位于蜗轮Ⅰ的疏导轮上，所述链带Ⅱ的第二可弯折处位于蜗轮Ⅱ的疏导轮上；所述链带Ⅲ的一端安装在蜗杆Ⅱ的下齿轮Ⅱ上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ的下齿轮Ⅲ上；

当电机运行时，电机控制丝杆做旋转运动，所述丝套滑块a由丝杆带动运行，丝套滑块a上的下齿在直齿齿条作用下旋转，带动链带Ⅱ运动，所述链带Ⅱ带动蜗轮蜗杆组Ⅱ运动；同时丝套滑块a带动链带Ⅰ运动，所述链带Ⅰ带动蜗轮蜗杆组Ⅰ运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ运动带动链带Ⅲ运行，所述链带Ⅲ带动蜗轮蜗杆组Ⅲ运动。

其进一步技术方案是：所述链带Ⅱ是能向四个方向弯曲的链带；所述链带Ⅰ与链带Ⅱ均为普通链条。

其进一步技术方案是：所述蜗轮Ⅰ安装在调节单元外架与第一关节架体的铰接处，所述调节单元外架通过蜗轮Ⅰ转动轴与第一关节架体铰接；所述蜗轮Ⅱ安装在第一关节架体与第二关节架体的铰接处，所述第一关节架体通过蜗轮Ⅱ转动轴与第二关节架体铰接；所述蜗轮Ⅲ安装在第二关节架体与第三关节架体的铰接处，所述第二关节架体通过蜗轮Ⅲ转动轴与第三关节架体铰接。

其进一步技术方案是：各所述疏导轮通过轴套安装在对应的转动轴上。

其相关的另一技术方案是: 一种仿生机械手，包括手掌架，所述手掌架上安装有五个仿生机械手指，其中四个仿生机械手指均为上述的仿生机械手指的传动结构；还有一个仿生机械手指为拇指，所述拇指包括拇指外架，拇指传动机构和拇指调节单元；

所述拇指外架包括调节单元外架、第二关节架体和第三关节架体；

所述调节单元外架的前端与第二关节架体的后端铰接连接，所述第二关节架体的前端与第三关节架体的后端铰接连接；所述第三关节架体的前端作为自由端；

所述拇指调节单元包括电机，丝杆，丝套滑块b和直齿齿条；

所述电机安装在调节单元外架后端内，所述丝杆沿调节单元外架的长度方向安装在电机上并由电机控制带动做旋转运动，所述丝杆上设置有丝套滑块b，所述丝套滑块b的顶部设置有二级直齿齿轮，所述二级直齿齿轮相对于丝套滑块b可转动；所述二级直齿齿轮由上齿和下齿组成，所述上齿和下齿为一体结构；所述直齿齿条设置在调节单元外架的内侧壁上并位于下齿的一侧与下齿啮合；

所述拇指传动机构包括蜗轮蜗杆组Ⅱ、蜗轮蜗杆组Ⅲ、链带Ⅱ和链带Ⅲ；

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ包括蜗杆Ⅱ和蜗轮Ⅱ，所述蜗杆Ⅱ的上端设置有上齿轮Ⅰ，其下端设置有下齿轮Ⅱ，所述上齿轮Ⅰ、下齿轮Ⅱ和蜗杆Ⅱ一起同轴转动，所述蜗轮Ⅱ与转动轴锁定连接，所述蜗轮Ⅱ的两侧设置有疏导轮；

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ包括蜗杆Ⅲ和蜗轮Ⅲ，所述蜗杆Ⅲ的下端设置有下齿轮Ⅲ，所述下齿轮Ⅲ和蜗杆Ⅲ一起同轴转动，所述蜗轮Ⅲ与转动轴锁定连接；

所述蜗轮Ⅱ设置在调节单元外架前端内，该蜗轮Ⅱ的两端均分别与第二关节架体后端活动连接和调节单元外架的前端锁定连接；所述蜗杆Ⅱ安装在第二关节架体后端内；所述蜗杆Ⅲ与蜗杆Ⅱ对称设置，安装在第二关节架体前端内；所述蜗轮Ⅲ的两端均分别与第三关节架体的后端锁定连接和第二关节架体的前端活动连接；

所述链带Ⅱ可呈一处弯折的折线，该链带Ⅱ的一端安装在丝套滑块b的上齿上，其另一端安装在蜗杆Ⅱ的上齿轮Ⅰ上，所述链带Ⅱ的可弯折处位于蜗轮Ⅱ的疏导轮上；所述链带Ⅲ的一端安装在蜗杆Ⅱ的下齿轮Ⅱ上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ的下齿轮Ⅲ上；当拇指调节单元上的电机运行时，电机控制丝杆做旋转运动，所述丝套滑块b由丝杆带动运行，丝套滑块b上的下齿在直齿齿条作用下旋转，带动链带Ⅱ运动，所述链带Ⅱ带动蜗轮蜗杆组Ⅱ运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ运动带动链带Ⅲ运行，所述链带Ⅲ带动蜗轮蜗杆组Ⅲ运动；

所述五个仿生机械手指的调节单元外架依次与所述手掌架相固定连接。

其相关的又另一技术方案是：一种仿生机械手，包括手掌架，所述手掌架上安装有五个仿生机械手指，五个仿生机械手指均为上述的仿生机械手指的传动结构，五个仿生机械手指的调节单元外架依次与所述手掌架相固定连接。

由于采取上述技术方案，本发明之一种仿生机械手指的传动结构及仿生机械手具有如下有益效果：

本发明的仿生机械手指的传动结构在每个关节处均置有一蜗轮蜗杆组做关节运动机构，且由链带做传动，丝杆61带动丝套滑块a62运行，利用蜗杆传动具有的自锁特点，实现蜗轮蜗杆组带动关节运动均有自锁能力，由此产生两级自锁。由一个电机即可驱动一个手指自由伸展和弯曲。

本发明的仿生机械手的机械手指采用本发明的仿生机械手指的传动结构，每个所述机械手指均能够单独相对所述机械手手掌架进行弯曲和伸展运动；每个机械手指均由一组调节单元（包括有一个电机6， 丝杆61， 丝套滑块a62或是丝套滑块b63，直齿齿条7和从动齿轮8等）和1组传动机构（包括有蜗轮蜗杆组Ⅰ1、蜗轮蜗杆组Ⅱ2、蜗轮蜗杆组Ⅲ3、链带Ⅰ41， 链带Ⅱ42和 链带Ⅲ43等）组成传动单元，该传动单元能完成多级弯曲传动，使每个机械手指能弯曲和伸展，解决以往设计手指不能多级弯曲传动的问题；再有本发明在传动结构里使用了蜗轮蜗杆组，利用蜗轮蜗杆组齿轮间传动比比较大的特点，使手指承受力相对其他设计承受力增大，使手指抓力增大，以小电机产生的力，在蜗轮蜗杆组传动比作用下变大，并能自锁而使抓握稳定，无动力不会松动。例如：电机不动，传动机构自锁，关节就不能伸展和弯曲，关节保持不动。

下面结合附图和实施例对本发明之一种仿生机械手指的传动结构及仿生机械手的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1是实施例之仿生机械手指传动结构的内部结构示意图；

图2是实施例之仿生机械手指传动结构的内部结构剖视图；

图3是实施例之仿生机械手指传动结构的外部结构示意图；

图4-1是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅱ的结构示意图一；

图4-2是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅱ的结构示意图二；

图5-1是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅰ的结构示意图一；

图5-2是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅰ的结构示意图二；

图5-3是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅲ的结构示意图一；

图5-4是实施例之蜗轮蜗杆组Ⅲ的结构示意图二；

图6是实施例之丝套滑块a的结构示意图；

图7-1是实施例之链带Ⅱ的结构示意图一；

图7-2是实施例之链带Ⅱ的结构示意图二；

图7-3是实施例之链带Ⅱ的结构示意图三；

图8-1是调节单元外架的主视图；图8-2是图8-1的俯视图；

图8-3是图8-1的左视图；图8-4是调节单元外架的立体图；

图9-1是第一关节架体的主视图；图9-2是图9-1的俯视图；

图9-3是图9-1的左视图；图9-4是第一关节架体的立体图；

图10-1是第二关节架体的主视图；图10-2是图10-1的俯视图；

图10-3是图10-1的左视图；图10-4是第二关节架体的立体图；

图11-1是第三关节架体的主视图；图11-2是图11-1的俯视图；

图11-3是图11-1的左视图；图11-4是第三关节架体的立体图；

图12是本发明之仿生机械手指传动结构的运行结构示意图一；

图13是本发明之仿生机械手指传动结构的运行结构示意图二；

图14是本发明之仿生机械手的示意图；

图15是拇指传动结构的内部结构示意图。

图中：

1-蜗轮蜗杆组Ⅰ，11-蜗杆Ⅰ，111-下齿轮Ⅰ，12-蜗轮Ⅰ；

2-蜗轮蜗杆组Ⅱ，21-蜗杆Ⅱ，211-上齿轮Ⅰ，212-下齿轮Ⅱ，22-蜗轮Ⅱ；

3-蜗轮蜗杆组Ⅲ，31-蜗杆Ⅲ，311-下齿轮Ⅲ，32-蜗轮Ⅲ；

4-链带，41-链带Ⅰ，42-链带Ⅱ，421-链件Ⅰ，422-链件Ⅱ，423-铰链节，43-链带Ⅲ；

5-机械手架，50-调节单元外架，51-第一关节架体，52-第二关节架体，53-第三关节架体，54-手掌架。

6-电机，61-丝杆，62-丝套滑块a，621-二级直齿齿轮，

6211-上齿，6212-下齿，622-固定件；63-丝套滑块b；

7-直齿齿条；8-从动齿轮；9-转动轴，91-轴套，92-垫片；10-疏导轮。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图3所示，一种仿生机械手指的传动结构，所述传动结构中的每个关节处均设置有由链带做传动的一组蜗轮蜗杆作为关节运动机构；该传动结构包括手指外架、传动机构及调节单元；

所述手指外架包括调节单元外架50，第一关节架体51，第二关节架体52和第三关节架体53；所述调节单元外架50的前端位于第一关节架体51后端的外侧并与第一关节架体51的后端铰接连接，所述第一关节架体51的前端位于与第二关节架体52后端的外侧并与第二关节架体52的后端铰接连接，所述第二关节架体52的前端位于第三关节架体53后端外侧并与第三关节架体53的后端铰接连接，所述第三关节架体53的前端作为自由端；各关节架体的结构可参见图8-1至图11-3。

所述调节单元包括电机6，丝杆61，丝套滑块a62，直齿齿条7和从动齿轮8。

所述电机6安装在调节单元外架50后端内，所述丝杆61沿调节单元外架50的长度方向安装在电机上并由电机控制做旋转运动，所述丝杆61上设置有丝套滑块a62，参见图6，所述丝套滑块a62的顶部设置有二级直齿齿轮621，所述二级直齿齿轮621由上齿6211和下齿6212组成，所述上齿6211和下齿6212为一体结构；所述二级直齿齿轮621可通过销轴安装在丝套滑块a62的上方，可相对于丝套滑块a62转动；所述丝套滑块a62的底部设置有固定槽的固定件622，用于与链带Ⅰ1连接；所述直齿齿条7设置在调节单元外架50的内侧壁上，该直齿齿条7位于下齿6212的一侧并与下齿6212啮合；所述从动齿轮8设置在调节单元外架50内，该从动齿轮8安装在靠近电机处并位于丝杆61下方的位置；所述从动齿轮8可通过销轴安装在调节单元外架内下壁上。

所述传动机构包括三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆和三条链带4，所述三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆分别为蜗轮蜗杆组Ⅰ1、蜗轮蜗杆组Ⅱ2和蜗轮蜗杆组Ⅲ3；所述三条链带4分别为链带Ⅰ41， 链带Ⅱ42和链带Ⅲ43。

所述蜗轮蜗杆组Ⅰ1包括蜗杆Ⅰ11和蜗轮Ⅰ12（参见图5-1和图5-2），所述蜗杆Ⅰ11的下端设置有下齿轮Ⅰ111，所述下齿轮Ⅰ111与蜗杆Ⅰ11一起同轴转动，所述蜗轮Ⅰ12与转动轴9锁定连接，所述蜗轮Ⅰ12的两侧设置有疏导轮10。所述蜗轮Ⅰ12的两端安装有轴套，所述疏导轮10安装在轴套上，相对转动轴9可自由转动，其作用是保持链带Ⅱ相对与蜗轮蜗杆组Ⅰ1的位置不变。

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ2包括蜗杆Ⅱ21和蜗轮Ⅱ22（参见图4-1和图4-2），所述蜗杆Ⅱ21的上端设置有上齿轮Ⅰ211，其下端设置有下齿轮Ⅱ212，所述上齿轮Ⅰ211、下齿轮Ⅱ212和蜗杆Ⅱ21一起同轴转动，所述蜗轮Ⅱ22与转动轴9锁定连接，所述蜗轮Ⅱ22的两侧设置有疏导轮10。所述疏导轮10通过轴套安装在转动轴上，其作用为保持链带Ⅱ相对与蜗轮蜗杆组Ⅱ2的位置不变。

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ3的结构与蜗轮蜗杆组Ⅰ1基本相同（参见图5-3和图5-4），包括蜗杆Ⅲ31和蜗轮Ⅲ32，所述蜗杆Ⅲ31的下端设置有下齿轮Ⅲ311，所述下齿轮Ⅲ311和蜗杆Ⅲ31一起同轴转动，所述蜗轮Ⅲ32与转动轴9锁定连接。蜗轮蜗杆组Ⅲ3的结构与蜗轮蜗杆组Ⅰ1的区别在于，没有安装疏导轮10。在蜗轮Ⅲ32的两端也可以设置有轴套91，所述轴套91起到间隔作用。

上述轴套起到轴承作用，让疏导轮10自由转动；所述疏导轮10的作用是让链带Ⅱ42不与其它部件碰撞，保证链带Ⅱ42的运行效果。

三组蜗轮蜗杆在安装过程中同一组的蜗轮和蜗杆要相互垂直安装，并且蜗杆与蜗轮齿轮啮合，所述蜗杆Ⅰ11安装在调节单元外架50前端内，所述蜗轮Ⅰ12的两端均分别从内向外依次与第一关节架体51的后端锁定连接和调节单元外架50前端部活动连接；所述蜗轮Ⅱ22与蜗轮Ⅰ12对称设置，所述蜗轮Ⅱ22的两端均分别从内向外依次与第二关节架体52的后端活动连接和第一关节架体51的前端锁定连接，所述蜗杆Ⅱ21安装在第二关节架体52后端内；蜗杆Ⅱ21可围绕蜗轮Ⅱ22中心转动；所述蜗杆Ⅲ31与蜗杆Ⅱ21对称设置，安装在第二关节架体52前端内；所述蜗轮Ⅲ32的两端均分别从内向外依次与第三关节架体53的后端锁定连接和第二关节架体52的前端活动连接。

所述链带Ⅰ41位于丝杆的下方，该链带Ⅰ41的一端安装在从动齿轮8上，其另一端安装在蜗杆Ⅰ11的下齿轮Ⅰ111上；所述链带Ⅰ41与直齿齿条7同侧的链条通过固定件622与丝套滑块a62固定连接；所述丝套滑块a62带动链带Ⅰ41运动，所述链带Ⅰ41可带动蜗轮蜗杆组Ⅰ1运行；所述链带Ⅱ42 可呈两处弯折的折线，该链带Ⅱ42的一端安装在丝套滑块a62的上齿6211上，其另一端安装在蜗杆Ⅱ21的上齿轮Ⅰ211上，所述链带Ⅱ42的第一可弯折处位于蜗轮Ⅰ12的疏导轮10上，所述链带Ⅱ42的第二可弯折处位于蜗轮Ⅱ22的疏导轮10上；所述链带Ⅲ43的一端安装在蜗杆Ⅱ21的下齿轮Ⅱ212上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ31的下齿轮Ⅲ311上。

当电机运行时，电机控制丝杆61做旋转运动，所述丝套滑块a62由丝杆61带动运行，丝套滑块a62上的下齿6212在直齿齿条7作用下旋转，带动链带Ⅱ42运动，所述链带Ⅱ42带动蜗轮蜗杆组Ⅱ2运动；同时丝套滑块a62带动链带Ⅰ41运动，所述链带Ⅰ41带动蜗轮蜗杆组Ⅰ1运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ2运动带动链带Ⅲ43运行，所述链带Ⅲ43带动蜗轮蜗杆组Ⅲ3运动。

参见图7-1至图7-3，所述链带Ⅱ42是能向四个方向弯曲的链带，即能向前、后、上、下四个方向移动。该链带主要由链件Ⅰ421和链件Ⅱ422铰接而成，并形成有铰链节423。所述链带Ⅰ41与链带Ⅱ42均为普通链条。

一种较佳的实施方式中，所述蜗轮Ⅰ12安装在调节单元外架50与第一关节架体51的铰接处，所述调节单元外架50通过蜗轮Ⅰ12转动轴与第一关节架体51铰接；所述蜗轮Ⅱ22安装在第一关节架体51与第二关节架体52的铰接处，所述第一关节架体51通过蜗轮Ⅱ22转动轴与第二关节架体52铰接；所述蜗轮Ⅲ32安装在第二关节架体52与第三关节架体53的铰接处，所述第二关节架体52通过蜗轮Ⅲ32转动轴与第三关节架体53铰接。

本实施例中的所述下齿轮Ⅰ111、上齿轮Ⅰ211， 下齿轮Ⅱ212及下齿轮Ⅲ311均为直齿齿轮。

实施例二：

如图14所示，一种仿生机械手，包括手掌架54，所述手掌架54上安装有五个仿生机械手指，其中四个仿生机械手指均为实施例一中所述的仿生机械手指的传动结构；还有一个仿生机械手指为拇指（参见图15），所述拇指包括拇指外架，拇指传动机构和拇指调节单元；

所述拇指外架包括调节单元外架50、第二关节架体52和第三关节架体53；

所述调节单元外架50的前端与第二关节架体52的后端铰接连接，所述第二关节架体52的前端与第三关节架体53的后端铰接连接；所述第三关节架体53的前端作为自由端；

所述拇指调节单元包括电机6，丝杆61，丝套滑块b63和直齿齿条7；

所述电机6安装在调节单元外架50后端内，所述丝杆61沿调节单元外架50的长度方向安装在电机上并由电机控制带动做旋转运动，所述丝杆61上设置有丝套滑块b63，所述丝套滑块b63的顶部设置有二级直齿齿轮621，所述二级直齿齿轮621相对于丝套滑块b63可转动；所述二级直齿齿轮621由上齿6211和下齿6212组成，所述上齿6211和下齿6212为一体结构；所述直齿齿条7设置在调节单元外架50的内侧壁上并位于下齿6212的一侧与下齿6212啮合；

所述拇指传动机构包括蜗轮蜗杆组Ⅱ2、蜗轮蜗杆组Ⅲ3、链带Ⅱ42和链带Ⅲ43；

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ2包括蜗杆Ⅱ21和蜗轮Ⅱ22，所述蜗杆Ⅱ21的上端设置有上齿轮Ⅰ211，其下端设置有下齿轮Ⅱ212，所述上齿轮Ⅰ211、下齿轮Ⅱ212和蜗杆Ⅱ21一起同轴转动，所述蜗轮Ⅱ22与转动轴9锁定连接，所述蜗轮Ⅱ22的两侧设置有疏导轮10；所述疏导轮10通过轴套安装在转动轴上；

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ3包括蜗杆Ⅲ31和蜗轮Ⅲ32，所述蜗杆Ⅲ31的下端设置有下齿轮Ⅲ311，所述下齿轮Ⅲ311和蜗杆Ⅲ31一起同轴转动，所述蜗轮Ⅲ32与转动轴9锁定连接；

所述蜗轮Ⅱ22设置在调节单元外架50前端内，该蜗轮Ⅱ22的两端均分别与第二关节架体52后端活动连接和调节单元外架50的前端锁定连接；所述蜗杆Ⅱ21安装在第二关节架体52后端内，蜗杆Ⅱ21围绕蜗轮Ⅱ22旋转；所述蜗杆Ⅲ31与蜗杆Ⅱ21对称设置，该蜗杆Ⅲ31安装在第二关节架体52前端内；所述蜗轮Ⅲ32的两端均分别与第三关节架体53的后端锁定连接和第二关节架体52的前端活动连接；所述蜗杆Ⅲ31带动蜗轮Ⅲ32旋转；

所述链带Ⅱ42 可呈一处弯折的折线，该链带Ⅱ42的一端安装在丝套滑块b63的上齿6211上 ，其另一端安装在蜗杆Ⅱ21的上齿轮Ⅰ211上，所述链带Ⅱ42的可弯折处位于蜗轮Ⅱ22的疏导轮10上；所述链带Ⅲ43的一端安装在蜗杆Ⅱ21的下齿轮Ⅱ212上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ31的下齿轮Ⅲ311上；当拇指调节单元上的电机运行时，电机控制丝杆61做旋转运动，所述丝套滑块b63由丝杆61带动运行，丝套滑块b63上的下齿6212在直齿齿条7作用下旋转，带动链带Ⅱ42运动，所述链带Ⅱ42带动蜗轮蜗杆组Ⅱ2运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ2运动带动链带Ⅲ43运行，所述链带Ⅲ43带动蜗轮蜗杆组Ⅲ3运动；

所述五个仿生机械手指的调节单元外架50依次与所述手掌架54相固定连接。

所述手掌架54、调节单元外架50、第一关节架体51、第二关节架体52和第三关节架体53共同组成了完整的机械手架5。

作为本实施例的一种变换，一种仿生机械手，五个仿生机械手指均为实施例一所述的仿生机械手指的传动结构。

本发明的仿生机械手，手指和调节单元一一对应，每个所述机械手指均能够单独相对所述机械手手掌架进行弯曲和伸展运动。

工作原理：结合图12和图13，说明本发明之仿生机械手指的传动结构的工作原理。

图12、图13中的电机6驱动丝杆61转动，丝杆61带动丝套滑块a62做直线往返运动，因为链带Ⅰ41与丝套滑块a62的固定件622中的固定槽固定连接，因此丝套滑块a62带动链带Ⅰ41运动，链带Ⅰ41驱动蜗杆Ⅰ11的下齿轮Ⅰ111转动，使蜗轮蜗杆组Ⅰ1开始运行，根据蜗杆传动原理，蜗轮Ⅰ12在蜗杆Ⅰ11作用下转动，又因蜗轮Ⅰ12转动轴两端与第一关节架体51的后端锁定连接，蜗轮Ⅰ12转动带动了第一关节架体51的转动，实现手指第一关节处弯曲或伸展运动。

同时运动中的丝套滑块a62上的二级直齿齿轮621中的下齿6212在直齿齿条7作用下旋转，带动链带Ⅱ42运动，因为链带Ⅱ42是能向四个方向弯曲的链带，具有向下向上弯曲的功能，链带Ⅱ2在疏导轮作用下，跨过蜗轮蜗杆组Ⅰ1，带动蜗杆Ⅱ21的上齿轮Ⅰ211转动，使蜗轮蜗杆组Ⅱ2同时运行，根据蜗杆传动原理，蜗杆Ⅱ21围绕蜗轮Ⅱ22中心转动，又因蜗轮Ⅱ22转动轴两端与第二关节架体52的后端活动连接，因此蜗杆Ⅱ21围绕蜗轮Ⅱ22中心转动带动第二关节架体52转动，实现手指第二关节处弯曲或伸展运动。

同时，又因蜗轮蜗杆组Ⅱ2运行，使蜗杆Ⅱ21的下齿轮Ⅱ212转动，从而带动链带Ⅲ43运行，链带Ⅲ43驱动蜗轮蜗杆组Ⅲ3运动，根据蜗杆传动原理，蜗轮Ⅲ32在蜗杆Ⅲ31作用下转动，又因为蜗轮Ⅲ32转动轴两端与第三关节架体53的后端锁定连接，因此蜗轮Ⅲ32转动带动第三关节架体53转动，实现手指第三关节处弯曲或伸展运动。

在传动机构中，所述蜗轮Ⅱ22与蜗轮Ⅰ12呈对称设置在第一关节架体51内，所述蜗杆Ⅲ31与蜗杆Ⅱ22呈对称设置在第二关节架体52内以及在链带Ⅰ41上选择与直齿齿条7同侧的链条与丝套滑块a62固定连接，是为了使各关节架体能统一朝同一个方向运动（或向下转动或向上转动），模拟整根手指的弯曲或伸展。

举例说明，参考图13，假设电机正转，丝套滑块a62往前运动，链带Ⅰ41， 链带Ⅱ42均在丝套滑块a62的带动下做顺时针运动，蜗杆Ⅰ11、蜗杆Ⅱ21也处于顺时针转动，又因为蜗杆Ⅱ21带动链带Ⅲ43也做顺时针运行，因此蜗杆Ⅲ31也处于顺时针转动，三根蜗杆旋转方向一致，蜗轮Ⅰ12和蜗轮Ⅲ32转动的方向顺时针，蜗轮Ⅱ22则相对第二关节架体固定不动，蜗杆Ⅱ21围绕蜗轮Ⅱ22中心做顺时针转动，因此蜗轮Ⅰ12带动的第一关节架体51转动、蜗杆Ⅱ21带动第二关节架体52转动、蜗轮Ⅲ32带动第三关节架体53转动，三个关节架体均统一朝顺时针方向旋转，模拟手指的弯曲；相同原理，若电机反转，三根蜗杆旋转方向一致，蜗轮Ⅰ12和蜗轮Ⅲ32转动的朝向一致（逆时针转动），蜗轮Ⅱ22相对第二关节体不动，蜗杆Ⅱ21围绕蜗轮Ⅱ22中心做逆时针转动，因此带动三个蜗轮分别带动的第一关节架体51、第二关节架体52、第三关节架体53也统一朝逆时针方向旋转，模拟手指的伸展。

结合图15，说明拇指传动结构的工作原理。

图15中的电机6驱动丝杆61转动，丝杆61带动丝套滑块b63做直线往返运动，与丝套滑块b63一起运动的二级直齿齿轮621在直齿齿条7作用下旋转，带动链带Ⅱ42运行，链带Ⅱ42带动蜗杆Ⅱ21的上齿轮Ⅰ211转动，使蜗轮蜗杆组Ⅱ2同时运行，根据蜗杆传动原理，蜗轮Ⅱ22与调节架体50锁定连接，蜗杆Ⅱ21旋转，并围绕蜗轮Ⅱ22中心转动，又因蜗轮Ⅱ22转动轴两端与第二关节架体52的后端活动连接，因此蜗杆Ⅱ21转动带动第二关节架体52转动，实现拇指第一关节处弯曲或伸展运动。

同时，又因蜗轮蜗杆组Ⅱ2运行，使蜗杆Ⅱ21的下齿轮Ⅱ212转动，从而带动链带Ⅲ43运行，链带Ⅲ43驱动蜗轮蜗杆组Ⅲ3运动，根据根据蜗杆传动原理，蜗轮Ⅲ32在蜗杆Ⅲ31作用下转动，又因为蜗轮Ⅲ32转动轴两端与第三关节架体53的后端锁定连接，因此蜗轮Ⅲ32转动带动第三关节架体53转动，实现拇指第二关节处弯曲或伸展运动。所述蜗杆Ⅲ31与蜗杆Ⅱ21对称设置安装，保证蜗杆Ⅱ21与蜗杆Ⅲ31的旋转方向一致，实现第二关节架体52、第三关节架体53转动朝向一致，模拟了拇指的弯曲或伸展运动。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于上述各实施例的记载，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种仿生机械手指的传动结构，其特征在于：所述传动结构中的每个关节处均设置有由链带做传动的一组蜗轮蜗杆作为关节运动机构；该传动结构包括手指外架、传动机构及调节单元；

所述手指外架包括调节单元外架（50），第一关节架体（51），第二关节架体（52）和第三关节架体（53）；所述调节单元外架（50）的前端与第一关节架体（51）的后端铰接连接，所述第一关节架体（51）的前端与第二关节架体（52）的后端铰接连接，所述第二关节架体（52）的前端与第三关节架体（53）的后端铰接连接，所述第三关节架体（53）的前端作为自由端；

所述调节单元包括电机（6），丝杆（61），丝套滑块a（62），直齿齿条（7）和从动齿轮（8）；

所述电机（6）安装在调节单元外架（50）后端内；所述丝杆（61）沿调节单元外架（50）的长度方向安装在电机上并由电机控制带动做旋转运动，所述丝杆（61）上设置有丝套滑块a（62）；所述丝套滑块a（62）的顶部设置有二级直齿齿轮（621），所述二级直齿齿轮（621）相对于丝套滑块a（62）可转动；所述二级直齿齿轮（621）由上齿（6211）和下齿（6212）组成，所述上齿（6211）和下齿（6212）为一体结构；所述丝套滑块a（62）的底部设置有固定件（622）；所述直齿齿条（7）设置在调节单元外架（50）的内侧壁上并位于下齿（6212）的一侧与下齿（6212）啮合；所述从动齿轮（8）设置在靠近电机处的调节单元外架（50）内并位于丝杆（61）的下方；

所述传动机构包括三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆和三条链带，所述三组作为关节运动机构的蜗轮蜗杆分别为蜗轮蜗杆组Ⅰ（1）、蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）和蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）；所述三条链带分别为链带Ⅰ（41）， 链带Ⅱ（42）和链带Ⅲ（43）；

所述蜗轮蜗杆组Ⅰ（1）包括蜗杆Ⅰ（11）和蜗轮Ⅰ（12），所述蜗杆Ⅰ（11）的下端设置有下齿轮Ⅰ（111），所述下齿轮Ⅰ（111）与蜗杆Ⅰ（11）一起同轴转动；所述蜗轮Ⅰ（12）与转动轴（9）锁定连接，所述蜗轮Ⅰ（12）的两侧设置有疏导轮（10）；

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）包括蜗杆Ⅱ（21）和蜗轮Ⅱ（22），所述蜗杆Ⅱ（21）的上端设置有上齿轮Ⅰ（211），其下端设置有下齿轮Ⅱ（212）；所述上齿轮Ⅰ（211）、下齿轮Ⅱ（212）和蜗杆Ⅱ（21）一起同轴转动；所述蜗轮Ⅱ（22）与转动轴（9）锁定连接，所述蜗轮Ⅱ（22）的两侧设置有疏导轮（10）；

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）包括蜗杆Ⅲ（31）和蜗轮Ⅲ（32），所述蜗杆Ⅲ（31）的下端设置有下齿轮Ⅲ（311）；所述下齿轮Ⅲ（311）和蜗杆Ⅲ（31）一起同轴转动；所述蜗轮Ⅲ（32）与转动轴（9）锁定连接；

所述蜗杆Ⅰ（11）安装在调节单元外架（50）前端内，所述蜗轮Ⅰ（12）转动轴两端均分别与第一关节架体（51）的后端锁定连接和调节单元外架（50）前端活动连接；所述蜗轮Ⅱ（22）与蜗轮Ⅰ（12）对称设置，所述蜗轮Ⅱ（22）转动轴两端均分别与第二关节架体（52）的后端活动连接和第一关节架体（51）的前端锁定连接，所述蜗杆Ⅱ（21）安装在第二关节架体（52）后端内；所述蜗杆Ⅲ（31）与蜗杆Ⅱ（21）对称设置，安装在第二关节架体（52）前端内；所述蜗轮Ⅲ（32）的两端均分别与第三关节架体（53）的后端锁定连接和第二关节架体（52）的前端活动连接；

所述链带Ⅰ（41）位于丝杆的下方，该链带Ⅰ（41）的一端安装在从动齿轮（8）上，其另一端安装在蜗杆Ⅰ（11）的下齿轮Ⅰ（111）上；所述链带Ⅰ（41）与直齿齿条（7）同侧的链条通过固定件（622）与丝套滑块a（62）固定连接；所述链带Ⅱ（42）可呈两处弯折的折线，该链带Ⅱ（42）的一端安装在丝套滑块a（62）的上齿（6211）上，其另一端安装在蜗杆Ⅱ（21）的上齿轮Ⅰ（211）上，所述链带Ⅱ（42）的第一可弯折处位于蜗轮Ⅰ（12）的疏导轮（10）上，所述链带Ⅱ（42）的第二可弯折处位于蜗轮Ⅱ（22）的疏导轮（10）上；所述链带Ⅲ（43）的一端安装在蜗杆Ⅱ（21）的下齿轮Ⅱ（212）上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ（31）的下齿轮Ⅲ（311）上；

当电机运行时，电机控制丝杆（61）做旋转运动，所述丝套滑块a（62）由丝杆（61）带动运行，丝套滑块a（62）上的下齿（6212）在直齿齿条（7）作用下旋转，带动链带Ⅱ（42）运动，所述链带Ⅱ（42）带动蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）运动；同时丝套滑块a（62）带动链带Ⅰ（41）运动，所述链带Ⅰ（41）带动蜗轮蜗杆组Ⅰ（1）运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）运动带动链带Ⅲ（43）运行，所述链带Ⅲ（43）带动蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）运动。

2.根据权利要求1所述的仿生机械手指的传动结构，其特征在于：所述链带Ⅱ（42）是能向四个方向弯曲的链带；所述链带Ⅰ（41）与链带Ⅱ（42）均为普通链条。

3.根据权利要求1所述的仿生机械手指的传动结构，其特征在于：所述蜗轮Ⅰ（12）安装在调节单元外架（50）与第一关节架体（51）的铰接处，所述调节单元外架（50）通过蜗轮Ⅰ（12）转动轴与第一关节架体（51）铰接；所述蜗轮Ⅱ（22）安装在第一关节架体（51）与第二关节架体（52）的铰接处，所述第一关节架体（51）通过蜗轮Ⅱ（22）转动轴与第二关节架体（52）铰接；所述蜗轮Ⅲ（32）安装在第二关节架体（52）与第三关节架体（53）的铰接处，所述第二关节架体（52）通过蜗轮Ⅲ（32）转动轴与第三关节架体（53）铰接。

4.根据权利要求1所述的仿生机械手指的传动结构，其特征在于：各所述疏导轮通过轴套安装在对应的转动轴上。

5.一种仿生机械手，其特征在于：包括手掌架（54），所述手掌架（54）上安装有五个仿生机械手指，其中四个仿生机械手指均为权利要求1所述的仿生机械手指的传动结构；还有一个仿生机械手指为拇指，所述拇指包括拇指外架，拇指传动机构和拇指调节单元；

所述拇指外架包括调节单元外架（50）、第二关节架体（52）和第三关节架体（53）；

所述调节单元外架（50）的前端与第二关节架体（52）的后端铰接连接，所述第二关节架体（52）的前端与第三关节架体（53）的后端铰接连接；所述第三关节架体（53）的前端作为自由端；

所述拇指调节单元包括电机（6），丝杆（61），丝套滑块b（63）和直齿齿条（7）；

所述电机（6）安装在调节单元外架（50）后端内，所述丝杆（61）沿调节单元外架（50）的长度方向安装在电机上并由电机控制带动做旋转运动，所述丝杆（61）上设置有丝套滑块b（63），所述丝套滑块b（63）的顶部设置有二级直齿齿轮（621），所述二级直齿齿轮（621）相对于丝套滑块b（63）可转动；所述二级直齿齿轮（621）由上齿（6211）和下齿（6212）组成，所述上齿（6211）和下齿（6212）为一体结构；所述直齿齿条（7）设置在调节单元外架（50）的内侧壁上并位于下齿（6212）的一侧与下齿（6212）啮合；

所述拇指传动机构包括蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）、蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）、链带Ⅱ（42）和链带Ⅲ（43）；

所述蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）包括蜗杆Ⅱ（21）和蜗轮Ⅱ（22），所述蜗杆Ⅱ（21）的上端设置有上齿轮Ⅰ（211），其下端设置有下齿轮Ⅱ（212），所述上齿轮Ⅰ（211）、下齿轮Ⅱ（212）和蜗杆Ⅱ（21）一起同轴转动，所述蜗轮Ⅱ（22）与转动轴（9）锁定连接，所述蜗轮Ⅱ（22）的两侧设置有疏导轮（10）；

所述蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）包括蜗杆Ⅲ（31）和蜗轮Ⅲ（32），所述蜗杆Ⅲ（31）的下端设置有下齿轮Ⅲ（311），所述下齿轮Ⅲ（311）和蜗杆Ⅲ（31）一起同轴转动，所述蜗轮Ⅲ（32）与转动轴（9）锁定连接；

所述蜗轮Ⅱ（22）设置在调节单元外架（50）前端内，该蜗轮Ⅱ（22）的两端均分别与第二关节架体（52）后端活动连接和调节单元外架（50）的前端锁定连接；所述蜗杆Ⅱ（21）安装在第二关节架体（52）后端内；所述蜗杆Ⅲ（31）与蜗杆Ⅱ（21）对称设置，安装在第二关节架体（52）前端内；所述蜗轮Ⅲ（32）的两端均分别与第三关节架体（53）的后端锁定连接和第二关节架体（52）的前端活动连接；

所述链带Ⅱ（42）可呈一处弯折的折线，该链带Ⅱ（42）的一端安装在丝套滑块b（63）的上齿（6211）上 ，其另一端安装在蜗杆Ⅱ（21）的上齿轮Ⅰ（211）上，所述链带Ⅱ（42）的可弯折处位于蜗轮Ⅱ（22）的疏导轮（10）上；所述链带Ⅲ（43）的一端安装在蜗杆Ⅱ（21）的下齿轮Ⅱ（212）上，其另一端安装在蜗杆Ⅲ（31）的下齿轮Ⅲ（311）上；当拇指调节单元上的电机运行时，电机控制丝杆（61）做旋转运动，所述丝套滑块b（63）由丝杆（61）带动运行，丝套滑块b（63）上的下齿（6212）在直齿齿条（7）作用下旋转，带动链带Ⅱ（42）运动，所述链带Ⅱ（42）带动蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）运动；所述蜗轮蜗杆组Ⅱ（2）运动带动链带Ⅲ（43）运行，所述链带Ⅲ（43）带动蜗轮蜗杆组Ⅲ（3）运动；

所述五个仿生机械手指的调节单元外架（50）依次与所述手掌架（54）相固定连接。

6.一种仿生机械手，其特征在于：包括手掌架（54），所述手掌架（54）上安装有五个仿生机械手指，五个仿生机械手指均为权利要求1所述的仿生机械手指的传动结构，五个仿生机械手指的调节单元外架（50）依次与所述手掌架（54）相固定连接。