CN109760085B - 一种动力机构及具有该动力机构的机械手指 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力机构及具有该动力机构的机械手指，其特征在于，包括：轴结构件、第一动力结构件和传动件，所述传动件设置在所述轴结构件和所述第一动力结构件上，所述第一动力结构件用于通过所述传动件带动所述轴结构件转动。本发明公开的具有该动力机构可以更精准地控制机械手的末端手指，从而达到最佳的末端手指抓取物体的效果。

Description

一种动力机构及具有该动力机构的机械手指

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体涉及一种动力机构及具有该动力机构的机械手指。

背景技术

机械手作为机械臂系统与外部操作对象的执行部件，其功能和性能直接影响甚至决定了整个机器人系统的性能。随着我国机械臂工业的崛起，尤其是以UR为代表的协作机器人被迅速推广应用后，对于能执行复杂功能的灵巧机械手的需求将出现增长态势。目前国内外能执行复杂功能的灵巧机械手却因价格不菲，多用在科研、国防领域，使机械手应用范围受限。

现有的机械手指存在末端手指的运动精度控制差；末端手指的组装位置不准确；末端手指的预紧差，且存在预紧后锁不住的情况；连接手指内的钢丝绳结构存在窜动和侧向位移的问题。

为了解决上述缺陷，所以急需研发一种新的结构来解决上述技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种动力机构及具体该动力机构的机械手指，用以解决现有存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种动力机构，包括：轴结构件、第一动力结构件和传动件，所述传动件设置在所述轴结构件和所述第一动力结构件上，所述第一动力结构件用于通过所述传动件带动所述轴结构件转动。

优选地，所述轴结构件的外围为螺旋圆弧凹槽结构，所述轴结构件的一端面设置有空心圆柱体，所述轴结构件另一端面与第二动力结构件形成可拆卸组装。

优选地，所述第二动力结构件包括第一蜗轮和与所述第一蜗轮配对连接的第一蜗杆，所述第一蜗轮与所述轴结构件另一端面可拆卸组装。

优选地，所述轴结构件的外围设置有径向小孔，所述空心圆柱体轴心处设置有第一固定件，所述第一固定件用于固定所述传动件的一末端。

优选地，所述传动件的两个末端缠绕在所述轴结构件的螺旋圆弧凹槽结构上，所述小孔用于穿过所述传动件的一末端并被所述第一固定件固定，所述传动件的另一末端被第二固定件固定，所述传动件的中间位置被第三固定件固定，所述第三固定件设置在所述第一动力结构件上。

优选地，所述第一动力结构件包括第二蜗轮，与所述第二蜗轮配对连接的第二蜗杆，第三蜗轮和与所述第三蜗轮配对连接的第三蜗杆。

优选地，所述第一固定件为第一钢球，所述第二固定件为第二钢球和所述第三固定件为第三钢球，所述传动件穿过所述第一钢球，所述第二钢球和所述第三钢球并被固定，所述第三钢球与所述第二蜗轮的扇形结构的两侧边接触。

优选地，所述第二蜗轮和所述第三蜗轮设置在同一公用轴上。

优选地，所述传动件中间位置设置在所述第二蜗轮的圆弧形导向凹槽内。

优选地，所述传动件为钢丝绳，所述传动件设置在镂空的手指连接组件内，所述手指连接组件与所述第一动力结构件绕所述公用轴做旋转运动。

另外一方面，本发明实施例还提供了一种包括上述动力机构的机械手指，所述动力机构驱动所述机械手指转动。

优选地，所述机械手指包括：

手掌连接组件，所述手掌连接组件中设置有第一动力结构件；

末端手指组件，所述第一动力结构件驱动所述末端手指组件转动；

手指连接组件，所述手指连接组件设置在所述手掌连接组件和所述末端手指组件之间。

优选地，所述末端手指组件包括末端手指连接件和末端手指，所述末端手指设置在所述末端手指连接件上，所述末端手指连接件与所述末端手指共同绕轴结构件做旋转运动。

优选地，所述轴结构件与第二动力结构件形成可拆卸组装。

优选地，所述第一动力结构件包括第二蜗轮，与所述第二蜗轮配对连接的第二蜗杆，第三蜗轮和与所述第三蜗轮配对连接的第三蜗杆，所述第二蜗轮和所述第三蜗轮设置在同一公用轴上，所述手指连接组件绕所述公用轴做旋转运动。

优选地，所述动力机构还包括传动件，所述传动件设置在所述手指连接组件内，所述传动件中间部分设置在所述第二蜗轮的圆弧形导向凹槽内，所述传动件的两个末端缠绕在所述轴结构件的螺旋圆弧凹槽结构上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过蜗轮蜗杆结构实现传动件的预紧；固定在传动件中间位置的第三固定件通过第二蜗轮上的扇形结构固定在特定位置不滑动和移动，进而精准的控制末端手指的旋转运动；中间位置的第三固定件与传动件保持在同一平面内，不发生侧向的位移，有利于精确的控制末端手指的运动；传动件的两端缠绕在外圆具有螺旋凹槽结构的轴结构件上，因此传动件在末端手指作旋转运动时能够缠绕在特定的位置上，增加运动轨迹的准确度。

附图说明

图1为本发明公开的实施例的动力机构正视结构图；

图2为本发明公开的实施例的动力机构俯视结构图；

图3为本发明公开的实施例的轴结构件的立体图1；

图4为本发明公开的实施例的轴结构件的立体图2；

图5为本发明公开的实施例的带有手指连接组件的动力机构结构图；

图6为本发明公开的实施例的带有手指连接组件的动力机构剖视图；

图7为本发明公开的实施例的机械手指结构图；

图8为本发明公开的实施例的机械手指的连接指内部结构图。

轴结构件01，传动件02，第一动力结构件03，第三钢球04，第二涡轮03-1，第二蜗杆03-2，第三涡轮03-3，第三蜗杆03-4，第二动力结构件05，第一蜗杆05-1，第一涡轮05-2，公用轴06，第二钢球07，手指连接组件08，第一钢球09，手掌固定组件10，手掌连接组件11，手指连接组件12，末端手指组件13，末端手指连接件13-1，末端手指13-2，径向小孔14，空心圆柱体15，轴结构件与第二动力结构件的连接端16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

下面将结合具体的实施例详细描述本发明的技术方案，具体如下：

如图1至图2所示，为了清楚的显示各部件的结构，图1和图2只显示一对蜗轮蜗杆结构，另外一对蜗轮蜗杆结构隐藏，本发明实施例公开的一种动力机构，包括：轴结构件01、第一动力结构件03和传动件02，上述传动件02设置在上述轴结构件01和上述第一动力结构件03上，上述第一动力结构件03用于通过上述传动件02带动上述轴结构件01转动。

需要说明的是，通过上述第一动力机构03顺时针驱动，上述传动件02的上边从左向右运动，传动件02的下边从右向左运动，进而带动轴结构件01做顺时针旋转运动并带动末端手指组件的绕上述轴结构件01做旋转运动，实现末端手指组件的夹取动作。

如图3至图4所示，可选地，上述轴结构件01的外围为螺旋圆弧凹槽结构，上述轴结构件01的一端面设置有空心圆柱体15，上述轴结构件01另一端面与第二动力结构件05形成可拆卸组装。

需要说明的是，轴结构件01的外圆设计有螺旋的圆弧形凹槽结构特征，传动件02的两末端缠绕于其上，并且传动件02在运动过程中始终贴合在圆弧形凹槽结构特征上。

如图5至图6所示，为了清楚显示各部件的结构，图5只显示一对蜗轮蜗杆，另外一对隐藏，可选地，上述第二动力结构件05包括第一蜗轮和与上述第一蜗轮05-2配对连接的第一蜗杆05-1，上述第一蜗轮05-2与上述轴结构件01另一端面可拆卸组装，上述第二动力结构件05用于对上述传动件02的预紧，对上述传动件02打紧后，利用蜗轮蜗杆的自锁功能，上述蜗轮蜗杆就会固定不动。

需要说明的是，上述预紧蜗轮即第一蜗轮05-2与轴结构件01通过轴向的螺纹形成可拆卸配合固定连接，因此预紧蜗轮与轴结构件01连动旋转运动；预紧蜗杆即第一蜗杆05-1在拧紧的过程中带动预紧蜗轮和轴结构件01同步做旋转运动，实现上述传动件的预紧，同时紧固蜗轮蜗杆结构有自锁特性，预紧后不会发生回退。

可选地，上述轴结构件01的外围设置有径向小孔14，上述空心圆柱体15轴心处设置有第一固定件，上述第一固定件用于固定上述传动件02的一末端。

可选地，上述传动件02的两个末端缠绕在上述轴结构件01的螺旋圆弧凹槽结构上，上述径向小孔14用于穿过上述传动件02的一末端并被上述第一固定件固定，上述传动件02的另一末端被第二固定件固定，上述传动件02的中间位置被第三固定件固定，上述第三固定件设置在上述第一动力结构件03上。

需要说明的是，上述传动件02的一末端首先缠绕在轴结构件01的外圆的螺旋凹槽结构内，再穿过其径向小孔14孔位，之后穿过第一固定件的孔位并将该第一固定件通过模具模压在传动件02的端点位置处，传动件02的另一末端也缠绕在轴结构件01的外圆凹槽结构内，并穿过第二固定件的孔位模压固定，然后将第二固定件固定在末端手指连接件13-1的圆柱形凹槽内。

优选地，上述第一动力结构件03包括第二蜗轮03-1，与上述第二蜗轮03-1配对连接的第二蜗杆03-2，第三蜗轮03-3和与上述第三蜗轮03-3配对连接的第三蜗杆03-4。

需要说明的是，第一动力结构件03包括两对蜗轮蜗杆结构，两个蜗杆平行设置，传动件02及中间部分的第三固定件组装在其中一个蜗轮上，两蜗轮公用一个公用轴06，手指连接组件绕该公用轴06作旋转运动；传动件02的两端缠绕在外圆具有螺旋凹槽结构的轴结构件01上，传动件02的两末端压紧被第一固定件和第二固定件固定，并利用第二动力结构件05对传动件02进行预紧，预紧后第二动力结构件05的蜗轮蜗杆不会发生回退。末端手指组件绕该具有外圆螺旋凹槽的轴结构件01做旋转运动。因此，手指连接组件绕两对蜗轮的公用轴06做旋转运动，同时，末端手指组件绕着外圆具有螺旋凹槽结构的轴结构件01作旋转运动，实现多连杆手指对抓取物体的包络动作，进而完成抓取物体的功能。

优选地，上述第一固定件，第二固定件和第三固定件都为钢球，分别为第一钢球09，第二钢球07和第三钢球04，第一钢球09，第二钢球07和第三钢球04中间设置有穿过传动件02的孔，上述传动件02穿过上述第一钢球09，上述第二钢球07和上述第三钢球04并被固定，上述第三钢球04与上述第二蜗轮03-1的扇形结构的两侧边接触。

需要说明的是，传动件02的中间位置模压固定有第三钢球04，该第三钢球04置于其中一个蜗轮的扇形结构空缺内，扇形结构的两侧边与第三钢球04始终保持接触，传动件02在运动过程中，传动件02不会被带走或跟随运动；传动件02固定在其中一个蜗轮的圆弧形导向凹槽结构内，并与第三钢球04始终保持在同一平面内。

传动件02的另外两端缠绕在外圆具有螺旋凹槽结构特征的轴结构件01上。

优选地，上述传动件02为钢丝绳，上述传动件02设置在镂空的手指连接组件内，上述手指连接组件与上述第一动力结构件03绕所述公用轴06做旋转运动。

需要说明的是，手指连接组件的前端设计有两个蜗轮，分别为第二涡轮03-1和第三涡轮03-3，其中一个涡轮具有扇形结构空缺特征和圆弧形凹槽特征，圆弧形凹槽用于放置钢丝绳，扇形结构空缺结构用于放置第三钢球04，两蜗轮绕同一个公用轴06做旋转运动，上述第一动力结构件03的其中第二蜗杆03-2带动第二蜗轮03-1运动，当第二蜗轮03-1顺时针旋转时，扇形结构的两侧因卡配住了第三钢球04，所以第三钢球04一同做顺时针旋转，拉动传动件02的上边从左向右运动，下边从右向左运动；同时，第二蜗轮03-1上设计的圆弧形导向凹槽结构以及扇形结构特征，使得钢丝绳的上、下边和第三钢球04始终处于同一个平面上，无侧向的位移。

本发明实施例公开了一种动力机构，利用传动件穿过三个带孔的钢球，并将三个钢球通过特制模具压紧固定在传动件上，其中一个钢球位于钢丝绳的中间位置，另外两个钢球位于钢丝绳的两端位置。

固定在传动件中间位置的第三钢球04组装在蜗轮内部特定扇形结构内，扇形结构使该第三钢球04不会发生移动或滑动，该第三钢球04两侧的传动件置于第二蜗轮03-1的圆弧形导向凹槽内，从而在第二蜗轮03-1转动时使得中间位置的第三钢球04拉动其两侧的传动件运动，且传动件02因第二蜗轮03-1上圆弧形导向凹槽的存在，该钢球不会偏离传动件01的运动方向。同时，该第三钢球04与传动件02保持在同一平面内，使传动件在动作过程中不会发生侧向的位移。

轴结构件01是末端手指与连接手指的旋转轴；外圆为螺旋圆弧凹槽结构，便于两端的传动件02缠绕在上面；一侧端面开孔用于放置第一钢球09，且径向小孔14用于穿过传动件02；另一侧端面加工螺纹结构及孔位特征即轴结构件与第二动力结构件的连接端16，用于与第二动力结构件05形成可拆卸配合。

传动件02的一端首先穿过该轴结构件01的径向小孔14后，再穿过第一钢球09并将第一钢球09压紧固定，传动件02缠绕在该轴结构件01的外圆螺旋凹槽结构上。传动件02的另一端也缠绕在该轴结构件01的外圆螺旋凹槽结构上，然后卡配固定在末端手指连接件13-1上。

该轴结构件01的另一端端面与紧固蜗轮组装成一体，当与之配合的紧固蜗杆拧紧时，紧固蜗轮做旋转运动，从而带动该轴结构件01旋转，实现传动件的预紧，同时紧固蜗轮蜗杆结构有自锁特性，预紧后不会发生回退。

实际工作时，当卡住中间钢球第三钢球04的蜗轮随蜗杆进行旋转运动时，因该中间钢球第三钢球04被限定在特定位置不发生移动或滑动，该中间钢球第三钢球04拉动传动件的两端运动，传动件一端向前运动一端向后运动，从而带动末端手指连接件和末端手指一起绕轴结构件04做旋转运动，完成末端手指的抓取和松开的动作，实现末端手指的抓取物体和松开物体的功能。

如图7至图8所示，另外一方面，本发明实施例还公开了具有该动力机构的机械手指，其特征在于，上述动力机构用于驱动所述机械手指转动。

上述机械手指包括：

手掌连接组件11，所述手掌连接组件11中设置有第一动力结构件03；

末端手指组件13，所述第一动力结构件03驱动所述末端手指组件13转动；

手指连接组件12，所述手指连接组件12设置在所述手掌连接组件11和所述末端手指组件13之间。

上述动力机构还包括传动件02，上述传动件02设置在上述手指连接组件12内，上述传动件02中间部分设置在上述第二涡轮03-1的圆弧形导向凹槽内，上述传动件02的两个末端缠绕在上述轴结构件01的螺旋圆弧凹槽结构上。

上述第一动力结构件03设置在手掌连接组件11内，上述第一动力结构件03通过传动件02驱动轴结构件01旋转，进而带动末端手指连接组件12旋转，实现上述末端手指组件13绕轴结构件01做旋转运动，达成末端手指的包络动作。

上述末端手指组件13包括末端手指连接件13-1和末端手指13-2，上述末端手指13-2设置在上述末端手指连接件13-1上，上述末端手指连接件13-1与上述末端手指13-2共同绕轴结构件01做旋转运动。

需要说明的是，上述末端手指连接件13-1与末端手指13-2形成可拆卸配合，同时末端手指零件为可替换件，一定的工作周期内可进行更换，末端手指组件绕轴结构件做旋转运动，达成末端手指的包络动作。

上述轴结构件01与第二动力结构件05形成可拆卸组装，上述第二动力结构件05包括第一蜗轮05-2和与上述第一蜗轮05-2配对连接的第一蜗杆05-1，所述第一蜗轮05-2与上述轴结构件01另一端面形成可拆卸组装，第一蜗轮05-2与轴结构件01通过轴向的螺纹形成可拆卸配合，第一蜗杆05-1在拧紧的过程中带动第一蜗轮05-2和轴结构件01一起运动。

上述第一蜗轮05-2为紧固蜗轮，与之配合的第一蜗杆05-1为紧固蜗杆，当第一蜗杆05-1拧紧时，带动紧固蜗轮做旋转运动，从而带动该轴结构件01旋转，实现传动件02的预紧。同时紧固蜗轮和紧固蜗杆结构有自锁特性，预紧后不会发生回退。

上述第一动力结构件03包括第二蜗轮03-1，与上述第二蜗轮03-1配对连接的第二蜗杆03-2，第三蜗轮03-3和与上述第三蜗轮03-3配对连接的第三蜗杆03-4，上述第二蜗轮03-1和上述第三蜗轮03-3设置在同一公用轴06上，上述手指连接组件12绕上述公用轴06做旋转运动。

上述机械手指还包括手掌固定组件10，手掌固定组件10与上述手掌连接组件11连接，其中，手掌连接组件11内包含两对蜗轮蜗杆结构，传动件及传动件中间部分的钢球组装在其中一个蜗轮上，两蜗轮公用一个公用轴，手指连接组件绕该公用轴作旋转运动；钢丝绳的两末端缠绕在外圆具有螺旋凹槽结构的轴结构件上，传动件的两个末端压紧固定有两个钢球，并利用预紧蜗轮蜗杆锁紧固定，预紧后第二动力结构件的蜗轮蜗杆不会发生回退，末端手指组件绕该具有外圆螺旋凹槽的轴结构件做旋转运动。因此，手指连接组件绕两蜗轮公用轴做旋转运动，同时，末端手指组件绕着外圆具有螺旋凹槽结构的轴结构件作旋转运动，实现多连杆手指对抓取物体的包络动作，进而完成抓取物体的功能。

手指连接组件12的另一端设计有公用轴06，第二涡轮03-1和第三蜗轮03-3，手指连接组件12绕该公用轴06作旋转运动，形成手指连接组件12的旋转运动。

手指连接组件12和末端手指组件13的旋转运动为连动动作，其连动的运动实现了多连杆手指对抓取物体的包络动作，进而完成抓取物体的功能。

由传动件02上边从右至左、下边从左至右运动带动末端手指组件13绕轴结构件01做旋转运动，实现末端手指的夹取动作。

末端手指连接件13与末端手指13-2通过孔位特征形成可拆卸连接，因此末端手指连接件13-1与末端手指13-2共同绕轴结构件01做旋转运动，达成末端手指的包络和抓取动作。

本发明实施例公开的技术方案，通过第二动力结构05蜗轮蜗杆结构实现传动件02的预紧；固定在传动件02中间位置的第三钢球04通过第二蜗轮03-1上的扇形结构固定在特定位置不滑动和移动，进而精准的控制末端手指的旋转运动；传动件02中间位置的第三钢球04与传动件02保持在同一平面内，不发生侧向的位移，有利于精确的控制末端手指的运动；传动件的两端缠绕在外圆具有螺旋凹槽结构的轴上，因为传动件02在末端手指作旋转运动时能够缠绕在特定的位置上，增加运动轨迹的准确度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种机械手指，其特征在于，动力机构驱动机械手指转动；

所述机械手指包括：

手掌连接组件，所述手掌连接组件中设置有第一动力结构件；

末端手指组件，所述第一动力结构件驱动所述末端手指组件转动，所述末端手指组件包括末端手指连接件和末端手指，所述末端手指设置在所述末端手指连接件上，所述末端手指连接件与所述末端手指共同绕轴结构件做旋转运动；

手指连接组件，所述手指连接组件设置在所述手掌连接组件和所述末端手指组件之间；

所述动力机构包括：轴结构件、第一动力结构件和传动件，所述传动件设置在所述轴结构件和所述第一动力结构件上，所述第一动力结构件用于通过所述传动件带动所述轴结构件转动；

所述轴结构件的外围为螺旋圆弧凹槽结构，所述轴结构件的一端面设置有空心圆柱体，所述轴结构件的外围设置有径向小孔，所述空心圆柱体轴心处设置有第一固定件，所述第一固定件用于固定所述传动件的一末端；

所述传动件的两个末端缠绕在所述轴结构件的螺旋圆弧凹槽结构上，所述小孔用于穿过所述传动件的一末端并被所述第一固定件固定，所述传动件的另一末端被第二固定件固定，所述传动件的中间位置被第三固定件固定，所述第三固定件设置在所述第一动力结构件上；

所述第一固定件为第一钢球，所述第二固定件为第二钢球和所述第三固定件为第三钢球，所述传动件穿过所述第一钢球、所述第二钢球和所述第三钢球并被固定，所述第三钢球与第二蜗轮的扇形结构的两侧边接触；

所述第一动力结构件包括第二蜗轮，与所述第二蜗轮配对连接的第二蜗杆，第三蜗轮和与所述第三蜗轮配对连接的第三蜗杆，所述第二蜗轮和所述第三蜗轮设置在同一公用轴上，所述手指连接组件绕所述公用轴做旋转运动；

所述动力机构还包括传动件，所述传动件设置在所述手指连接组件内，所述传动件中间部分设置在所述第二蜗轮的圆弧形导向凹槽内，所述传动件的两个末端缠绕在所述轴结构件的螺旋圆弧凹槽结构上。

2.如权利要求1所述的一种机械手指，其特征在于，所述第二蜗轮和所述第三蜗轮设置在同一公用轴上。

3.如权利要求1所述的一种机械手指，其特征在于，所述传动件中间位置设置在所述第二蜗轮的圆弧形导向凹槽内。

4.如权利要求1所述的一种机械手指，其特征在于，所述传动件为钢丝绳，所述传动件设置在镂空的手指连接组件内，所述手指连接组件与所述第一动力结构件绕所述公用轴做旋转运动。

5.如权利要求1所述的一种机械手指，其特征在于，所述轴结构件与第二动力结构件形成可拆卸组装。