CN109968388A - 灵巧手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体公开一种灵巧手，包括电机座，驱动机构，所述驱动机构固定设置在所述电机座上，丝杆副，所述丝杆副通过联轴器与驱动机构连接，抓取机构，所述抓取机构与所述丝杆副配接并随所述丝杆副的运动做往复运动，所述抓取机构包括手掌和设置在所述手掌上的手指和手掌，所述手指包括至少两个指节，所述指节之间设置有扭簧，所述丝杆副通过运动传递元件驱动所述指节做往复运动。本发明提供的一种具有自锁功能的灵巧手，使用一个电机同时驱动一根手指上的多个指节，进一步减少了灵巧手中需要的电机数量，节省空间的同时给布置更大的电机提供了可能。

Description

灵巧手

技术领域

本发明涉及一种应用于机器人、自动化等领域的灵巧手。尤其涉及一种具有自锁功能的灵巧手。

背景技术

现在已经有很多种类型的灵巧手，其中有仿人形，也有功能形的。而为了实现灵巧手手指的灵活运动，现有的灵巧普遍由多个电机或其它动力源来进行驱动。这种布置方式，使得电机的体积较小，从而影响了灵巧手的抓取力度。

另外，现有的灵巧手模块，一般是将手的驱动电机布置在手掌及手指内部，这种布置方式，限制了电机的体积，从而影响了灵巧手的抓取力度。

同时由于灵巧手大部分体积偏小，结构紧凑，无法安装制动器一类的元件，所以现有灵巧手大部分都不具有自锁功能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种实现多指节驱动时，具有较大抓取力的带有自锁功能的灵巧手。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种灵巧手，包括：电机座，驱动机构，所述驱动机构固定设置在所述电机座上，丝杆副，所述丝杆副通过联轴器与驱动机构连接，抓取机构，所述抓取机构与所述丝杆副配接并随所述丝杆副的运动做往复运动，所述抓取机构包括手掌和设置在所述手掌上两个或两个以上的手指，所述手指包括至少两个指节，所述指节之间设置有扭簧，所述丝杆副通过运动传递元件驱动所述指节做往复运动。

优选的，所述指节包括可活动的末端指节和根指节，所述手掌和所述指节上设置有孔，所述运动传递元件依次穿过设置在所述手掌、所述根指节和所述末端指节上的孔最终与末端指节固定连接。

优选的，所述手指包括用于安装所述指节的手指座，所述手指座一端固定安装在所述手掌上，所述手指座的另一端与所述根指节通过扭簧连接。

优选的，所述丝杆副包括丝杆和丝杆螺帽，所述丝杆螺帽与所述运动传递元件固定配接。

优选的，所述灵巧手还包括保持架，所述丝杆的两端分别设置在所述保持架的上端和下端，所述丝杆相对于所述保持架和所述手掌可自由转动。

优选的，所述保持架和所述电机座之间固定设置有导向轴，所述丝杆螺帽可运动的设置在所述丝杆和所述导向轴上。

优选的，所述灵巧手还包括外壳，所述电机座和所述手掌可转动的与所述外壳配接。

优选的，所述外壳上固定设置有用于驱动所述电机座转动的电机座驱动电机。

优选的，所述电机座和所述电机座驱动电机上设置有齿轮，所述电机座驱动电机通过齿轮传动使所述电机座相对于所述外壳转动。

本发明的有益效果在于：本发明提供的灵巧手结构紧凑，由于驱动机构布置在相当于小臂的内部，因此，抓取力大，可以抓取更重的物体。同时，通过齿轮传动，使得手掌部分可以自由的转动，区别于其它手掌无法转动的驱动外置型灵巧手。在驱动外置于小臂内部的同时，不影响手腕部的灵活性。

本发明使用丝杆副来驱动钢丝，因为丝杆传动拥有自锁的特点，所以当灵巧手抓取到物体时，可以在不消耗能量的情况下进行保持。提高抓取的安全性和可靠性。

本发明灵巧手使用一个电机同时驱动一根手指上的多个指节，进一步减少了灵巧手中需要的电机数量，节省空间的同时给布置更大的电机提供了可能。并由于其可以自适应的驱动方式，并没有减少可抓取物品的范围。

附图说明

图1是本发明灵巧手的结构的正视图；

图2是本发明灵巧手手掌结构的剖视图；

图3是本发明灵巧手手指结构剖视图。

其中：

1、末端指节 2、根指节

3、手指座 4、保持架

5、外壳 6、第一齿轮

7、第一轴套 8、导向轴

9、丝杆 10、丝杆螺帽

11、第二轴套 12、联轴器

13、丝杆驱动电机 14、手掌

15、第一轴承 16、电机座

17、第二轴承 18、第二齿轮

19、电机座驱动电机 20、第一扭簧

21、钢丝 22、第二扭簧

30、灵巧手

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，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用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

首先参考图1和图2所示，图1为本发明的提供的一种灵巧手，包括：电机座，固定设置在电机座上的驱动机构，丝杆副和抓取机构，丝杆副通过联轴器与驱动机构连接，抓取机构与丝杆副配接并随丝杆副的运动做往复运动。

抓取机构与丝杆副配接并随丝杆副的运动做往复运动，具体的，丝杆副通过运动传递元件驱动指节做往复运动。

电机座的形状没有特别限定，可以根据实际应用场景来设定，具体的，电机座可以是大致方形的板件。驱动机构固定设置在电机座上，在具体的实施例中，驱动机构可以是电机。

联轴器的一端与丝杆副连接，另一端与驱动机构连接，驱动机构驱动丝杆副运动。具体的，丝杆副包括丝杆和丝杆螺帽，丝杆螺帽与运动传递元件固定配接。示例但不限定的，运动传递元件可以是钢丝。

具体的，抓取机构包括手掌和设置在手掌上两个或两个以上的手指，手指包括至少两个指节，指节之间设置有扭簧。扭簧有助于指节之间发生相对运动后的复位。

手指包括用于安装指节的手指座，手指座一端固定安装在手掌上，手指座的另一端与指节通过扭簧连接。

在一个具体的实施例中，指节包括可活动的末端指节和根指节，末端指节和根指节之间通过第一扭簧连接，根指节与手指座之间通过第二扭簧连接。

手掌和指节上设置有孔，运动传递元件依次穿过设置在手掌、根指节和末端指节上的孔最终与末端指节固定连接。当丝杆副运动时，通过所述运动传递元件从而带动手指中各个指节发生运动。

在一个具体的实施例中，灵巧手包括保持架，丝杆的两端分别设置在保持架的上端和下端，丝杆相对于保持架和手掌可自由转动。

优选的，保持架和电机座之间固定设置有导向轴，丝杆螺帽可运动的设置在丝杆和导向轴上。

优选的，灵巧手还包括外壳，电机座和手掌可转动的与外壳配接。

优选的，外壳上固定设置有用于驱动电机座转动的电机座驱动电机。电机座和电机座驱动电机上设置有齿轮，电机座驱动电机通过齿轮传动使电机座相对于外壳转动。

下面通过具体的实施例来说明本发明中的灵巧手的具体结构。

请参考图1和图2所示，灵巧手30包括有外壳5、电机座16、丝杆驱动电机13(驱动机构)、联轴器12、丝杆螺帽10、丝杆9、导向轴8、保持架4、手掌14、两个指节1，2、第一齿轮6、第二齿轮18、第一轴承15、第二轴承17、钢丝21、第一扭簧20和第二扭簧22。

丝杆驱动电机13固定的安装在电机座16上，联轴器12的一端与丝杆驱动电机13连接，联轴器12的另一端与丝杆9相连接。

丝杆9的两端分别装有第一轴套7和第二轴套11，第一轴套7和第二轴套11分别安装在保持架4的上端和下端，丝杆9可以相对第一轴套7和第二轴套11自由转动。

导向轴8两端分别固定在保持架4和电机座16上，丝杆螺帽10安装在丝杆9和导向轴8上，丝杆9在丝杆驱动电机13的驱动下旋转时，丝杆螺帽10可以沿导向轴8上下运动。

如图3所示，手指有两个可活动的指节——末端指节1和根指节2，以及一个固定的手指座3。手指座3安装在手掌14上，手掌14与保持架4固定，指节之间装有第一扭簧20及第二扭簧22。钢丝21(运动传递元件)穿过手指、手掌14，一端固定在末端指节1上，另一端固定在丝杆螺帽10上。

当丝杆驱动电机13转动，通过联轴器12带动丝杆9旋转，从而带动丝杆螺帽10上下运动，拉动钢丝21，最终带动手指指节运动。

下面来具体说明本发明灵巧手如何实现抓取和松开物品。

当丝杆驱动电机13驱动丝杆螺帽10向下运动时，丝杆螺帽10拉紧钢丝也向下运动，进而在钢丝21带动下，手指的末端指节和根指节收缩，当其中一个指节在收缩的过程中遇到被抓取物品时，该指节即停止，其余指节可以继续收缩运动，直到所有指节都与物品贴合。此时，即实现灵巧手30抓取物品。

当丝杆驱动电机13驱动丝杆螺帽10向上运动时，钢丝21不再提供向下的拉力，此时设置在末端直接1和根指节2之间的第一扭簧20及设置在根指节2和手指座3之间的第二扭簧22起作用，使发生相对运动的指节复位到原始的张开的状态。此时，即实现灵巧手30松开所抓取的物品。

具体在本实施例中有三个手指，所以上述的手指传动机构有三套。三套机构组成了灵巧手抓取物体的部分。上述抓取部分通过第一轴承15以及第二轴承17与外壳5连接，可以相对外壳5旋转。

电机座16上还安装有第一齿轮6，电机座驱动电机19固定于外壳5上，电机座驱动电机19上装有第二齿轮18，第一齿轮6与第二齿轮18互相啮合，当电机座驱动电机19运转时，通过齿轮传动，电机座16也一同转动，从而带动抓取部分转动，实现灵巧手手腕部分的自由活动。

本发明提供的灵巧手结构紧凑，由于驱动机构布置在相当于小臂的内部，因此，抓取力大，可以抓取更重的物体。同时，通过齿轮传动，使得手掌部分可以自由的转动，区别于其它手掌无法转动的驱动外置型灵巧手。在驱动外置于小臂内部的同时，不影响手腕部的灵活性。

本发明使用丝杆副来驱动钢丝，因为丝杆传动拥有自锁的特点，所以当灵巧手抓取到物体时，可以在不消耗能量的情况下进行保持。提高抓取的安全性和可靠性。

本发明灵巧手使用一个电机同时驱动一根手指上的多个指节，进一步减少了灵巧手中需要的电机数量，节省空间的同时给布置更大的电机提供了可能。并由于其可以自适应的驱动方式，并没有减少可抓取物品的范围。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种灵巧手，包括：

电机座，

驱动机构，所述驱动机构固定设置在所述电机座上，

丝杆副，所述丝杆副通过联轴器与驱动机构连接，

抓取机构，所述抓取机构与所述丝杆副配接并随所述丝杆副的运动做往复运动，所述抓取机构包括手掌和设置在所述手掌上两个或两个以上的手指，所述手指包括至少两个指节，所述指节之间设置有扭簧，所述丝杆副通过运动传递元件驱动所述指节做往复运动。

2.根据权利要求1所述的灵巧手，其特征在于，所述指节包括可活动的末端指节和根指节，所述手掌和所述指节上设置有孔，所述运动传递元件依次穿过设置在所述手掌、所述根指节和所述末端指节上的孔最终与末端指节固定连接。

3.根据权利要求2所述的灵巧手，其特征在于，所述手指包括用于安装所述指节的手指座，所述手指座一端固定安装在所述手掌上，所述手指座的另一端与所述根指节通过扭簧连接。

4.根据权利要求2所述的灵巧手，其特征在于，所述丝杆副包括丝杆和丝杆螺帽，所述丝杆螺帽与所述运动传递元件固定配接。

5.根据权利要求4所述的灵巧手，其特征在于，所述灵巧手还包括保持架，所述丝杆的两端分别设置在所述保持架的上端和下端，所述丝杆相对于所述保持架和所述手掌可自由转动。

6.根据权利要求5所述的灵巧手，其特征在于，所述保持架和所述电机座之间固定设置有导向轴，所述丝杆螺帽可运动的设置在所述丝杆和所述导向轴上。

7.根据权利要求1所述的灵巧手，其特征在于，所述灵巧手还包括外壳，所述电机座和所述手掌可转动的与所述外壳配接。

8.根据权利要求7所述的灵巧手，其特征在于，所述外壳上固定设置有用于驱动所述电机座转动的电机座驱动电机。

9.根据权利要求8所述的灵巧手，其特征在于，所述电机座和所述电机座驱动电机上设置有齿轮，所述电机座驱动电机通过齿轮传动使所述电机座相对于所述外壳转动。