CN109278059A - 机器人及其手指限位结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人手指技术领域，涉及机器人及其手指限位结构。相邻两个关节部的限位臂在周向形成摆动空间，关节部可以在摆动空间内作摆动，相邻两个关节部的限位臂沿周向抵接配合以限定两个关节部的相对摆动角度。机器人手指限位结构可防止关节部张开并持平时，关节部过度运动导致关节部上翻。此外，还可以加强关节部的强度和硬度，不易受外力弯折而受损，提升关节部的使用寿命。

Description

机器人及其手指限位结构
技术领域
本发明属于机器人手指技术领域，更具体地说，是涉及机器人及其手指限位结构。
背景技术
机器人手部是智能服务机器人的重要关节部位，可跟随机器人主体一同运动，也可根据人机交互指令或内设的控制指令作出相应的动作。现有技术中的机器人手指部易过度弯折受损，降低手指部使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供机器人及其手指限位结构，以解决现有机器人手指部易过度弯折受损、降低手指部使用寿命的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种机器人手指限位结构，应用于两个枢接的关节部，所述机器人手指限位结构包括设于所述关节部靠近于所述关节部的枢接轴线处的限位臂，相邻两个所述关节部的限位臂沿周向抵接配合以限定相邻两个所述关节部的相对摆动角度，相邻两个所述关节部的限位臂在周向形成摆动空间，在所述关节部的排列方向上形成近端与远端。
进一步地，所述关节部具有枢接孔，相邻两个所述关节部的枢接孔穿设有转轴，所述限位臂于所述关节部的枢接孔的边缘沿所述枢接孔的轴向延伸形成。
进一步地，所述关节部具有枢接筒，所述枢接筒内形成所述枢接孔，所述枢接筒的一端部开设有缺口，且于所述枢接筒靠近所述缺口处形成有所述限位臂，相邻两个所述关节部中的其中一个所述关节部的限位臂对应容纳于另外一个所述关节部的缺口。
进一步地，所述转轴套设有扭簧，所述扭簧的两个扭臂分别抵接于相邻两个所述关节部。
进一步地，还包括连接于位于远端的所述关节部的拉绳、及用于使所述拉绳向远端或近端移动的传动机构；所述拉绳向远端移动时所述关节部舒张，所述拉绳向近端移动时所述关节部翻折。
进一步地，所述传动机构包括摆动设置且与所述拉绳的一端相连接的摆动杆、用于与动力机构连接的转动凸轮、及用于作用在所述摆动杆以使所述摆动杆摆动而所述拉绳向近端或远端移动的弹性件；所述转动凸轮具有用于与所述摆动杆抵接配合的突出部。
进一步地，所述传动机构还包括底座及连接于所述底座的第一支撑柱，所述摆动杆开设有安装孔，所述第一支撑柱穿设于所述安装孔以使所述摆动杆摆动设置于所述底座；
所述第一支撑柱远离于所述底座的一端固定于位于近端的所述关节部；
所述底座连接有与所述第一支撑柱相间隔的第二支撑柱，所述第二支撑柱远离于所述底座的一端连接于位于近端的所述关节部；
所述弹性件的其中一端连接于所述摆动杆，所述弹性件的另外一端连接于所述第二支撑柱。
进一步地，每一所述关节部均设有连接耳，所述连接耳具有过孔，所述拉绳依次穿设于各个所述连接耳的过孔；
所述摆动杆开设有卡接槽，所述拉绳的其中一端设有用于卡接于所述卡接槽的第一卡接头；
所述拉绳的另外一端设有用于与位于远端的所述关节部的连接耳相抵接的第二卡接头。
进一步地，所述摆动杆的摆动轴线位于所述拉绳与所述弹性件之间；所述转动凸轮与所述摆动杆的抵接区域位于所述摆动杆的摆动轴线与所述拉绳之间。
本发明提供一种机器人，包括手部主体及上述机器人手指限位结构，所述手部主体包括至少两个依次枢接的关节部。
本发明相对于现有技术的技术效果是：相邻两个关节部的限位臂在周向形成摆动空间，关节部可以在摆动空间内作摆动，相邻两个关节部的限位臂沿周向抵接配合以限定两个关节部的相对摆动角度。机器人手指限位结构可防止关节部张开并持平时，关节部过度运动导致关节部上翻。此外，还可以加强关节部的强度和硬度，不易受外力弯折而受损，提升关节部的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机器人手指限位结构在手部主体呈张开状态的立体装配图；
图2为图1的机器人手指限位结构的另一角度的立体装配图；
图3为图1的机器人手指限位结构的另一角度的立体装配图；
图4为图3的机器人手指限位结构的立体分解图；
图5为图4的机器人手指限位结构的进一步的立体分解图；
图6为图3的机器人手指限位结构的局部剖视图；
图7为本发明实施例提供的机器人手指限位结构在手部主体呈握紧状态的立体装配图；
图8为图7的机器人手指限位结构的局部剖视图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1、图3、图5、图6，先对本发明提供的机器人手指限位结构进行说明。机器人手指限位结构应用于两个枢接的关节部11，其包括设于关节部11靠近于关节部11的枢接轴线处的限位臂115，相邻两个关节部11的限位臂115沿周向抵接配合以限定相邻两个关节部11的相对摆动角度，相邻两个关节部11的限位臂115在周向形成摆动空间C，在关节部11的排列方向上形成近端A与远端B。
相邻两个关节部11的限位臂115在周向形成摆动空间C，关节部11可以在摆动空间C内作摆动，相邻两个关节部11的限位臂115沿周向抵接配合以限定两个关节部11的相对摆动角度。机器人手指限位结构可防止关节部11张开并持平时，关节部11过度运动导致关节部11上翻。此外，还可以加强关节部11的强度和硬度，不易受外力弯折而受损，提升关节部11的使用寿命。
限位臂115具有呈预定角度错开的第一限位面与第二限位面。相邻两个关节部11装配好后，两个第一限位面相对应，两个第二限位面相对应。相邻两个关节部11相互摆动，在两个第一限位面相抵接或者两个第二限位面相抵接时，可以限定关节部11摆动的极限位置。
在关节部11的排列方向上形成近端A与远端B，近端A比远端B靠近于机器人主体。关节部11呈片状，容易成型。关节部11开设安装孔，用于通过紧固件连接其它部件。
进一步地，请参阅图5、图6、图8，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，关节部11具有枢接孔111，相邻两个关节部11的枢接孔111穿设有转轴12，使两个关节部11枢接。限位臂115于关节部11的枢接孔111的边缘沿枢接孔111的轴向延伸形成。该结构容易成型，便于转轴12装配于相邻两个关节部11之间。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，关节部11具有枢接筒114，枢接筒114内形成枢接孔111，枢接筒114的一端部开设有缺口116，且于枢接筒114靠近缺口116处形成有限位臂115，相邻两个关节部11中的其中一个关节部11的限位臂115对应容纳于另外一个关节部11的缺口116。该结构容易成型，结构紧凑，便于相邻两个关节部11的限位臂115在周向形成摆动空间C，关节部11可以在摆动空间C内作摆动，相邻两个关节部11的限位臂115沿周向抵接配合以限定两个关节部11的相对摆动角度。关节部11为钣金件，关节部11的侧边卷曲形成枢接孔111，容易成型。
进一步地，请参阅图1、图3、图5，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，转轴12套设有扭簧13，扭簧13的两个扭臂131分别抵接于相邻两个关节部11。该结构容易装配。在拉绳40向近端A移动时，各个关节部11翻折，而各个扭簧13会被扭转蓄能。在拉绳40向远端B移动时，各个关节部11能在扭簧13的作用下舒张以使手部主体10呈张开状态。关节部11开设有用于避让扭簧13的避让槽117，便于扭簧13的装配，使整体结构紧凑。
进一步地，请参阅图1至图4，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，还包括连接于位于远端B的关节部11的拉绳40、及用于使拉绳40向远端B或近端A移动的传动机构；拉绳40向远端B移动时关节部11舒张至手部主体10呈张开状态(图1、图6所示)，拉绳40向近端A移动时关节部11翻折至手部主体10呈握紧状态(图7、图8所示)。该结构容易控制，可以在一个自由度的前提下，实现手指预期的弯曲状态。拉绳40可以为钢丝绳，能够传递负载，柔软性能好。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，传动机构包括摆动设置且与拉绳40的一端相连接的摆动杆20、用于与动力机构连接的转动凸轮30、及用于作用在摆动杆20以使摆动杆20摆动而拉绳40向近端A或远端B移动的弹性件50；转动凸轮30具有用于与摆动杆20抵接配合的突出部31。
动力机构驱动转动凸轮30转动，转动凸轮30的突出部31与摆动杆20抵接配合，弹性件50作用于摆动杆20，使得摆动杆20摆动而拉绳40向近端A或远端B移动。如图1所示，突出部31转动并抵接于摆动杆20时摆动杆20摆动，弹性件50拉伸并产生一定预紧力，拉绳40向远端B移动，使关节部11舒张至手部主体10呈张开状态。如图7所示，突出部31转动并远离于摆动杆20时摆动杆20摆动，弹性件50预紧力被释放并回收，拉绳40向近端A移动，使关节部11翻折至手部主体10呈握紧状态。
传动机构组件少，结构简单，使用一根拉绳40配合转动凸轮30、摆动杆20及弹性件50即可控制手部主体10张开及握紧。通过配置合理的弹性件50，可以在一个自由度的前提下，实现手指预期的弯曲状态；同时，由于弹性件50的存在，在手指受到任意外力的情况下，手指总能对应弯曲以避免硬冲击带来的损害。
能将动力机构设置为非限位状态，防止外力作用于手指时损坏动力机构。同时由于转动凸轮30的特殊形态存在，此结构可以容许控制约正负10度的控制误差而丝毫不影响手指活动，给结构组装及控制以极大的方便。
转动凸轮30的突出部31是在基圆的部分区域沿径向突出形成的突出部31，突出部31抵接于摆动设置的摆动杆20，会使摆动杆20作摆动。转动凸轮30具有连接孔，用于与动力机构相连接。比如，转动凸轮30与舵机输出轴连接，受舵机驱动转动。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，传动机构还包括底座60及连接于底座60的第一支撑柱61，摆动杆20开设有安装孔21，第一支撑柱61穿设于安装孔21以使摆动杆20摆动设置于底座60。配置底座60与第一支撑柱61，便于手部主体10与摆动杆20的装配，让摆动杆20摆动设置于底座60。第一支撑柱61远离于底座60的一端固定于位于近端A的关节部11，让手部主体10定位于底座60上。
底座60连接有与第一支撑柱61相间隔的第二支撑柱62，第二支撑柱62远离于底座60的一端连接于位于近端A的关节部11。该结构让手部主体10可靠地定位于底座60上。
弹性件50的其中一端连接于摆动杆20，弹性件50的另外一端连接于第二支撑柱62。该结构便于弹性件50的装配，整体结构紧凑。第二支撑柱62设置在第一支撑柱61靠近于远端B的方向，配合转动凸轮30，实现摆动杆20的摆动而拉绳40向远端B或近端A移动。突出部31转动并远离于摆动杆20时摆动杆20摆动，弹性件50预紧力被释放并回收，拉绳40向近端A移动，使关节部11翻折至手部主体10呈握紧状态。摆动杆20设有连接柱23，弹性件50的一端连接于连接柱23，容易装配。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，每一关节部11均设有连接耳112，连接耳112具有过孔113，拉绳40依次穿设于各个连接耳112的过孔113。该结构容易成型与装配。在拉绳40向近端A移动时，拉绳40带动各个关节部11翻折，使得手部主体10呈握紧状态，避免拉绳40呈直线状而影响手部主体10有效握紧。
摆动杆20开设有卡接槽22，拉绳40的其中一端设有用于卡接于卡接槽22的第一卡接头41；该结构容易成型与装配，让拉绳40的一端固定于摆动杆20。
拉绳40的另外一端设有用于与位于远端B的关节部11的连接耳112相抵接的第二卡接头42。该结构容易成型与装配，让拉绳40的一端穿设于连接耳112的过孔113，并在向近端A拉动拉绳40时，与第二卡接头42抵接配合的连接耳112会带动对应的关节部11翻折，使得手部主体10呈握紧状态。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，摆动杆20的摆动轴线位于拉绳40与弹性件50之间。该结构容易装配，拉绳40与弹性件50分别连接于摆动杆20的两端。摆动杆20摆动，弹性件50拉伸并产生一定预紧力，拉绳40向远端B移动，使关节部11舒张至手部主体10呈张开状态。摆动杆20摆动，弹性件50预紧力被释放并回收，拉绳40向近端A移动，使关节部11翻折至手部主体10呈握紧状态。
转动凸轮30与摆动杆20的抵接区域位于摆动杆20的摆动轴线与拉绳40之间。转动凸轮30与弹簧同时作用于摆动杆20，使得摆动杆20摆动到预定位置，进而使拉绳40向近端A或远端B移动。
转动凸轮30位于摆动杆20的其中一侧，弹性件50与拉绳40位于摆动杆20的另外一侧，该结构紧凑，便于动力机构与转动凸轮30连接。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指限位结构的一种具体实施方式，所有的相邻两个关节部11之间的枢接轴线相互平行；相邻两个关节部11之间的枢接轴线垂直于摆动杆20的摆动轴线。该结构便于装配与调节关节部11的姿态，使得手部主体10能张开状态或呈握紧状态。
本发明还提供一种机器人，包括手部主体10及上述任一实施例机器人手指限位结构，手部主体10包括至少两个依次枢接的关节部11。
手部主体10的各个关节部11依次枢接，相邻两个关节部11的限位臂115在周向形成摆动空间C，关节部11可以在摆动空间C内作摆动，相邻两个关节部11的限位臂115沿周向抵接配合以限定两个关节部11的相对摆动角度。机器人手指限位结构可防止手部主体10张开并持平时，关节部11过度运动导致手部主体10上翻。此外，还可以加强关节部11的强度和硬度，不易受外力弯折而受损，提升手部主体10的使用寿命。
关节部11的数量为三，三个关节部11在翻折时能可靠地握紧。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.机器人手指限位结构，其特征在于，应用于两个枢接的关节部，所述机器人手指限位结构包括设于所述关节部靠近于所述关节部的枢接轴线处的限位臂，相邻两个所述关节部的限位臂沿周向抵接配合以限定相邻两个所述关节部的相对摆动角度，相邻两个所述关节部的限位臂在周向形成摆动空间，在所述关节部的排列方向上形成近端与远端。
2.如权利要求1所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述关节部具有枢接孔，相邻两个所述关节部的枢接孔穿设有转轴，所述限位臂于所述关节部的枢接孔的边缘沿所述枢接孔的轴向延伸形成。
3.如权利要求2所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述关节部具有枢接筒，所述枢接筒内形成所述枢接孔，所述枢接筒的一端部开设有缺口，且于所述枢接筒靠近所述缺口处形成有所述限位臂，相邻两个所述关节部中的其中一个所述关节部的限位臂对应容纳于另外一个所述关节部的缺口。
4.如权利要求2所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述转轴套设有扭簧，所述扭簧的两个扭臂分别抵接于相邻两个所述关节部。
5.如权利要求1至4任一项所述的机器人手指限位结构，其特征在于，还包括连接于位于远端的所述关节部的拉绳、及用于使所述拉绳向远端或近端移动的传动机构；所述拉绳向远端移动时所述关节部舒张，所述拉绳向近端移动时所述关节部翻折。
6.如权利要求5所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述传动机构包括摆动设置且与所述拉绳的一端相连接的摆动杆、用于与动力机构连接的转动凸轮、及用于作用在所述摆动杆以使所述摆动杆摆动而所述拉绳向近端或远端移动的弹性件；所述转动凸轮具有用于与所述摆动杆抵接配合的突出部。
7.如权利要求6所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述传动机构还包括底座及连接于所述底座的第一支撑柱，所述摆动杆开设有安装孔，所述第一支撑柱穿设于所述安装孔以使所述摆动杆摆动设置于所述底座；
所述第一支撑柱远离于所述底座的一端固定于位于近端的所述关节部；
所述底座连接有与所述第一支撑柱相间隔的第二支撑柱，所述第二支撑柱远离于所述底座的一端连接于位于近端的所述关节部；
所述弹性件的其中一端连接于所述摆动杆，所述弹性件的另外一端连接于所述第二支撑柱。
8.如权利要求6所述的机器人手指限位结构，其特征在于，每一所述关节部均设有连接耳，所述连接耳具有过孔，所述拉绳依次穿设于各个所述连接耳的过孔；
所述摆动杆开设有卡接槽，所述拉绳的其中一端设有用于卡接于所述卡接槽的第一卡接头；
所述拉绳的另外一端设有用于与位于远端的所述关节部的连接耳相抵接的第二卡接头。
9.如权利要求6所述的机器人手指限位结构，其特征在于，所述摆动杆的摆动轴线位于所述拉绳与所述弹性件之间；所述转动凸轮与所述摆动杆的抵接区域位于所述摆动杆的摆动轴线与所述拉绳之间。
10.机器人，其特征在于，包括手部主体及如权利要求1至9任一项所述的机器人手指限位结构，所述手部主体包括至少两个依次枢接的关节部。
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