CN109278060B - 机器人及其手指传动结构 - 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传动结构。动力机构驱动转动凸轮转动，转动凸轮的突出部转动并抵接于摆动杆时摆动杆摆动，弹性件拉伸并产生一定预紧力，拉绳向远端移动，使关节部舒张至手部主体呈张开状态。突出部转动并远离于摆动杆时摆动杆摆动，弹性件预紧力被释放并回收，拉绳向近端移动，使关节部翻折至手部主体呈握紧状态。机器人手指传动结构组件少，结构简单，使用一根拉绳配合转动凸轮、摆动杆及弹性件即可控制手部主体张开及握紧。通过配置合理的弹性件，可以在一个自由度的前提下，实现手指预期的弯曲状态；由于弹性件的存在，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。
Description
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传动结构。
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部的握紧或张开的承受力通常在机器人手部的钢丝绳或包绕手指部位的塑胶件上，这样就导致在不同使用场景下，机器人手部会因使用者或路人不当碰撞而面临易受损的问题，且因频繁使用也会造成手部的手指关节受损。
发明内容
本发明的目的在于提供机器人及其手指传动结构，以解决现有机器人手部会因使用者或路人不当碰撞而面临易受损的问题，且因频繁使用会造成手部的手指关节受损的技术问题。
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传动结构，包括：
手部主体，其包括至少两个依次枢接的关节部，在所述关节部的排列方向上形成近端与远端；
摆动设置的摆动杆；
用于与动力机构连接的转动凸轮，其具有用于与所述摆动杆抵接配合的突出部；
相对两端分别连接于所述摆动杆与位于远端的所述关节部的拉绳；以及
用于作用在所述摆动杆以使所述摆动杆摆动而带动所述拉绳向近端或远端移动的弹性件，所述拉绳向远端移动时，所述关节部被拉绳驱动而舒张以呈张开状态；所述拉绳向近端移动时，所述关节部被拉绳驱动而翻折以呈握紧状态。
进一步地，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；
所述第一支撑柱设置于所述底座的一侧并固定于靠近近端的所述关节部。
进一步地，所述底座的一侧连接有与所述第一支撑柱相隔设置的第二支撑柱，所述第二支撑柱连接于所述底座的一侧与靠近近端的所述关节部之间；
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，所述关节部的数量为三；所述关节部具有枢接孔，相邻两个所述关节部之间的枢接孔对接并通过转轴枢接，所述转轴穿设并连接相邻两个所述关节部。
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，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。
进一步地，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。
进一步地，所有的相邻两个所述关节部之间的枢接轴线相互平行；相邻两个所述关节部之间的枢接轴线垂直于所述摆动杆的摆动轴线。
本发明提供一种机器人，包括上述机器人手指传动结构。
本发明相对于现有技术的技术效果是：动力机构驱动转动凸轮转动，转动凸轮的突出部与摆动杆抵接配合，弹性件作用于摆动杆，使得摆动杆摆动而拉绳向近端或远端移动。突出部转动并抵接于摆动杆时摆动杆摆动，弹性件拉伸并产生一定预紧力，拉绳向远端移动，使关节部舒张至手部主体呈张开状态。突出部转动并远离于摆动杆时摆动杆摆动，弹性件预紧力被释放并回收，拉绳向近端移动，使关节部翻折至手部主体呈握紧状态。
机器人手指传动结构组件少，结构简单，使用一根拉绳配合转动凸轮、摆动杆及弹性件即可控制手部主体张开及握紧。通过配置合理的弹性件，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。
将动力机构设置为非限位状态，有效地保护了动力机构可能存在的失灵带来的动力机构损伤。同时由于转动凸轮的特殊形态存在，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。
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传动结构在手部主体呈张开状态的立体装配图；
图2为图1的机器人手指传动结构的另一角度的立体装配图；
图3为图1的机器人手指传动结构的另一角度的立体装配图；
图4为图3的机器人手指传动结构的立体分解图；
图5为本发明实施例提供的机器人手指传动结构在手部主体呈握紧状态的立体装配图。
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至图5，先对本发明提供的机器人手指传动结构进行说明。机器人手指传动结构包括手部主体10、摆动杆20、转动凸轮30、拉绳40、弹性件50。手部主体10包括至少两个依次枢接的关节部11，在关节部11的排列方向上形成近端A与远端B；摆动杆20摆动设置；转动凸轮30用于与动力机构连接，转动凸轮30具有用于与摆动杆20抵接配合的突出部31；拉绳40相对两端分别连接于摆动杆20与位于远端B的关节部11；弹性件50用于作用在摆动杆20以使摆动杆20摆动而带动拉绳40向近端A或远端B移动，拉绳40向远端B移动时，关节部11被拉绳40驱动而舒张以呈张开状态(图1所示)；拉绳40向近端A移动时，关节部11被拉绳40驱动而翻折以呈握紧状态(图5所示)。
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5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。优选的，所述动力机构为舵机。
本发明实施例的机器人手指传动结构组件少，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动力机构驱动的前提下，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，有效地保护了动力机构可能存在的失灵带来的动力机构损伤。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。
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。
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，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。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传动结构的一种具体实施方式，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设置于底座60的一侧并固定于靠近近端A的关节部11，让手部主体10定位于底座60上。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指传动结构的一种具体实施方式，底座60的一侧连接有与第一支撑柱61相隔设置的第二支撑柱62，第二支撑柱62连接于底座60的一侧与靠近近端A的关节部11之间。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。第一支撑柱61及第二支撑柱62分别设置在靠近于远端A及远端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传动结构的一种具体实施方式，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。关节部11具有枢接孔111，相邻两个关节部11之间的枢接孔111对接并通过转轴12枢接，转轴12穿设并连接相邻两个关节部11。该结构容易成型与装配，让相邻关节部11枢接。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，作为本发明提供的机器人手指传动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。当拉绳40在摆动杆20、凸轮30及弹性件50的带动下向近端A的方向移动时，各个关节部11被拉动并对各个关节部11产生朝向近端A方向的拉力，并使得至少一个关节部11在转轴12及扭簧13的带动下翻折，而各个扭簧13会被扭转蓄能。当拉绳400在摆动杆20、凸轮30及弹性件50的带动下向远端B的方向移动时，所述对各个关节部11产生朝向近端A方向的拉力被释放，各个关节部11在扭簧13的带动下舒张以使手部主体10呈张开状态。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指传动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。
进一步地，作为本发明提供的机器人手指传动结构的一种具体实施方式，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，第二卡接头42与靠近远端B的关节部11的连接耳112抵接，拉绳40带动至少一个关节部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传动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传动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，包括上述任一实施例机器人手指传动结构。
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。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。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。
机器人手指传动结构组件少，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，有效地保护了动力机构可能存在的失灵带来的动力机构损伤。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。
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.机器人手指传动结构，其特征在于，包括：
手部主体，其包括至少两个依次枢接的关节部，在所述关节部的排列方向上形成近端与远端；
摆动设置的摆动杆；
用于与动力机构连接的转动凸轮，其具有用于与所述摆动杆抵接配合的突出部；
相对两端分别连接于所述摆动杆与位于远端的所述关节部的拉绳；以及
用于作用在所述摆动杆以使所述摆动杆摆动而带动所述拉绳向近端或远端移动的弹性件，所述拉绳向远端移动时，所述关节部被拉绳驱动而舒张以呈张开状态；所述拉绳向近端移动时，所述关节部被拉绳驱动而翻折以呈握紧状态。
2.如权利要求1所述的机器人手指传动结构，其特征在于，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；
所述第一支撑柱设置于所述底座的一侧并固定于靠近近端的所述关节部。
3.如权利要求2所述的机器人手指传动结构，其特征在于，所述底座的一侧连接有与所述第一支撑柱相隔设置的第二支撑柱，所述第二支撑柱连接于所述底座的一侧与靠近近端的所述关节部之间；
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。
4.如权利要求1所述的机器人手指传动结构，其特征在于，所述关节部的数量为三；所述关节部具有枢接孔，相邻两个所述关节部之间的枢接孔对接并通过转轴枢接，所述转轴穿设并连接相邻两个所述关节部。
5.如权利要求4所述的机器人手指传动结构，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。
6.如权利要求1至5任一项所述的机器人手指传动结构，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。
7.如权利要求6所述的机器人手指传动结构，其特征在于，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。
8.如权利要求1至5任一项所述的机器人手指传动结构，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。
9.如权利要求1至5任一项所述的机器人手指传动结构，其特征在于，所有的相邻两个所述关节部之间的枢接轴线相互平行；相邻两个所述关节部之间的枢接轴线垂直于所述摆动杆的摆动轴线。
10.机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的机器人手指传动结构。
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