CN110405799A

CN110405799A - 一种多指灵巧机械手

Info

Publication number: CN110405799A
Application number: CN201910696508.2A
Authority: CN
Inventors: 李雲; 孙玲; 曹丹峰
Original assignee: Nanjing Yusheng Robot Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Yusheng Robot Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2019-11-05

Abstract

本发明公开了一种多指灵巧机械手，包括手掌组件，所述手掌组件上设置有多个手指组件，所述手指组件包括多个指节，指节之间通过关节组件握向旋转连接，所述手掌组件上对应手指组件设置有指根座，手指组件与指根座轴向旋转连接；所述关节组件包括滑槽，滑槽设置在靠近手掌组件一侧的指节顶部，且沿所述指节顶部对称设置有两条滑槽，工作时，指节相互握向旋转连接，使得手指组件类似人体手指握曲，灵巧操作，本发明进一步，手指组件与手掌组件轴向旋转连接，使得手指组件能够旋转，进一步大大方便手指组件的灵活应用，单个或多个手指组件的旋转，突破了人体手指以及现有机械手单个手指实现无法扭转的弊端，方便空间多向机械手操作。

Description

一种多指灵巧机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体为一种多指灵巧机械手。

背景技术

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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门；

随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。工业机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景；

然而目前机械手结构呆板，灵巧度差，尤其在空间多向操作时不方便；发明人综合各类因素提出了一种多指灵巧机械手。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决背景技术涉及的技术问题，提供一种多指灵巧机械手。

本发明采用的技术方案如下：

一种多指灵巧机械手，包括手掌组件，所述手掌组件上设置有多个手指组件，所述手指组件包括多个指节，指节之间通过关节组件握向旋转连接，所述手掌组件上对应手指组件设置有指根座，手指组件与指根座轴向旋转连接。

工作时，指节相互握向旋转连接，使得手指组件类似人体手指握曲，灵巧操作，本发明进一步，手指组件与手掌组件轴向旋转连接，使得手指组件能够旋转，进一步大大方便手指组件的灵活应用，单个或多个手指组件的旋转，突破了人体手指以及现有机械手单个手指实现无法扭转的弊端，方便空间多向机械手操作；

其中，所述关节组件包括滑槽，滑槽设置在靠近手掌组件一侧的指节顶部，且沿所述指节顶部对称设置有两条滑槽，远离手掌组件一侧的指节底部对应固定设置有滑板，滑板套装在滑槽上，滑板底端连接有指节转轴，指节转轴与滑槽垂直设置且套装在指节侧壁对应设置的轴承上；滑板能够绕指节转轴在滑槽内转动，所述滑槽所在指节后侧设置有关节机仓，关节机仓内设置有指节转轴动力机构；并排设置的滑板受指节转轴驱动在相应的滑槽内转动，滑槽起到导向作用，实现手指组件中指节之间的旋转连接，提高连接强度和稳定性；

其中，所述指节转轴动力机构包括两从动齿轮，两从动齿轮套装在关节机仓内对应指节转轴的左右两端；所述关节机仓内设置有主动齿轮和驱动主动齿轮的关节电机，关节电机通过第一减速器与主动齿轮的轮轴传动连接；在指节两端分别设置有关节电机，通过两关节电机的配合使用使得指节转轴的动力范围大。

其中，所述滑槽在所述指节顶部前侧贯通，形成半开口式滑槽，滑板能够绕指节转轴在滑槽内转动，且滑板竖直时与滑槽侧壁抵接，指节在只能朝一个方向弯曲，类似与人体手指只能单向弯曲，便于抓握。

其中，所述滑槽后侧顶部设置有限位块，所述滑板底端设置有弧形凸，限位块底部与弧形凸配合的弧形限位槽，通过限位块与弧形凸的设置对滑板进行握曲限位，进一步提高机械手稳定性。

其中，所述手指组件与指根座轴向旋转连接，手指组件中底部指节上连接有指根转轴，指根转轴套装在指根座上对应设置的固定轴承上，所述指根座内设置有指根转轴动力机构。

其中，所述指根转轴动力机构包括竖向锥齿轮，所述竖向锥齿轮套装在指根座内指根转轴底端，指根座内设置有横向锥齿轮和驱动横向锥齿轮转动的指根电机，指根电机通过第二减速器与横向锥齿轮的轮轴传动连接；指根电机带动指根转轴旋转，进而带动整个手指组件轴向旋转，提高灵巧度。

其中，所述手掌组件内设置有主板，主板上设置有MCU，主板上设置有与MCU连接的关节电机接口和指根电机接口，手指组件内关节电机分别连接在关节电机接口上；手掌组件内指根电机分别连接在指节电机接口上，所述主板上还设置有控制信号接口和网络模块；主板通过控制信号接口接收控制信号，控制关节电机和指根电机转动，进而灵活控制手指组件。

其中，所述手掌组件底部设置有连接板，连接板上设置有固定孔，便于手掌组件的安装。

其中，所述手指组件的顶端指节上设置有安装孔，便于在手指组件上加装硬件，进一步方便使用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供一种多指灵巧机械手，结构设置巧妙且布置合理，本发明通过指节相互握向旋转连接，使得手指组件类似人体手指握曲，灵巧操作，本发明进一步，手指组件与手掌组件轴向旋转连接，使得手指组件能够旋转，进一步大大方便手指组件的灵活应用，单个或多个手指组件的旋转，突破了人体手指以及现有机械手单个手指实现无法扭转的弊端，方便空间多向机械手操作。

2、本发明进一步巧妙设置关节组件，提高关节组件灵巧度，尤其是本发明利用并排设置的滑板与滑槽的配合，指节之间旋转连接的稳定性；另外本发明滑槽在所述指节顶部前侧贯通，形成半开口式滑槽，滑板能够绕指节转轴在滑槽内转动，且滑板竖直时与滑槽侧壁抵接，指节在只能朝一个方向弯曲，类似与人体手指只能单向弯曲，便于抓握，进一步所述滑槽后侧顶部设置有限位块，所述滑板底端设置有弧形凸，限位块底部与弧形凸配合的弧形限位槽，通过限位块与弧形凸的设置对滑板进行握曲限位，进一步提高机械手稳定性。

3、本发明进一步所述手掌组件内设置有主板，主板上设置有MCU，主板上设置有与MCU连接的关节电机接口和指根电机接口，手指组件内关节电机分别连接在关节电机接口上；手掌组件内指根电机分别连接在指节电机接口上，所述主板上还设置有控制信号接口和网络模块；主板通过控制信号接口接收控制信号，控制关节电机和指根电机转动，进而灵活控制手指组件。

4、本发明进一步所述手掌组件底部设置有连接板，连接板上设置有固定孔，便于手掌组件的安装；所述手指组件的顶端指节上设置有安装孔，便于在手指组件上加装硬件，进一步方便使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意简图；

图2为本发明中关节组件的结构示意简图；

图3为本发明中关节机仓内结构示意图；

图4为本发明中指根座的内部结构示意图；

图5为本发明中滑槽的剖视图；

图6为本发明的控制系统框图；

图7为本发明进一步实施例的结构示意图。

图中标记：1、连接板；2、固定孔；3、手掌组件；4、指根座；5、底部指节；6、靠近手掌组件一侧的指节；7、关节机仓；8、远离手掌组件一侧的指节；8-1、安装孔；9、滑板；10、滑槽；11、指节转轴；12、从动齿轮；13、主动齿轮；14、主动齿轮的轮轴；15、关节电机；16、第一减速器；17、竖向锥齿轮；18、指根转轴；19、固定轴承；20、横向锥齿轮；21、第二减速器；22、指根电机；23、弧形凸；24、限位块；25、弧形限位槽；26、主板；27、MCU；28、网络模块；29、关节电机接口；30、指根电机接口；31、控制信号接口。

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，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一，参照图1～5，一种多指灵巧机械手，包括手掌组件3，所述手掌组件3底部设置有连接板1，连接板1上设置有固定孔2，便于手掌组件3的安装；所述手掌组件3上设置有多个手指组件，所述手指组件包括多个指节，指节之间通过关节组件握向旋转连接，所述手掌组件3上对应手指组件设置有指根座4，手指组件与指根座4轴向旋转连接。

其中，所述关节组件包括滑槽10，滑槽10设置在靠近手掌组件一侧的指节6顶部，且沿所述指节顶部对称设置有两条滑槽10，远离手掌组件一侧的指节8底部对应固定设置有滑板9，滑板9套装在滑槽10上，滑板9底端连接有指节转轴11，指节转轴11与滑槽10垂直设置且套装在指节侧壁对应设置的轴承上；滑板9能够绕指节转轴11在滑槽10内转动，所述滑槽10所在指节后侧设置有关节机仓7，关节机仓7内设置有指节转轴11动力机构；并排设置的滑板9受指节转轴11驱动在相应的滑槽10内转动，滑槽10起到导向作用，实现手指组件中指节之间的旋转连接，提高连接强度和稳定性；

其中，所述指节转轴11动力机构包括两从动齿轮12，两从动齿轮12套装在关节机仓7内对应指节转轴11的左右两端；所述关节机仓7内设置有主动齿轮13和驱动主动齿轮13的关节电机15，关节电机15通过第一减速器16与主动齿轮的轮轴14传动连接；在指节两端分别设置有关节电机15，通过两关节电机15的配合使用使得指节转轴11的动力范围大。

其中，所述滑槽10在所述指节顶部前侧贯通，形成半开口式滑槽10，滑板9能够绕指节转轴11在滑槽10内转动，且滑板9竖直时与滑槽10侧壁抵接，指节在只能朝一个方向弯曲，类似与人体手指只能单向弯曲，便于抓握。

其中，所述滑槽10后侧顶部设置有限位块24，所述滑板9底端设置有弧形凸23，限位块24底部与弧形凸23配合的弧形限位槽25，通过限位块24与弧形凸23的设置对滑板9进行握曲限位，进一步提高机械手稳定性。

其中，所述手指组件与指根座4轴向旋转连接，手指组件中底部指节5上连接有指根转轴18，指根转轴18套装在指根座4上对应设置的固定轴承19上，所述指根座4内设置有指根转轴18动力机构。

其中，所述指根转轴18动力机构包括竖向锥齿轮17，所述竖向锥齿轮17套装在指根座4内指根转轴18底端，指根座4内设置有横向锥齿轮20和驱动横向锥齿轮20转动的指根电机22，指根电机22通过第二减速器21与横向锥齿轮20的轮轴传动连接；指根电机22带动指根转轴18旋转，进而带动整个手指组件轴向旋转，提高灵巧度。

实施例二，参照图6，本实施例在实施例一的基础上增加了如下技术特征：

所述手掌组件3内设置有主板26，主板26上设置有MCU27，主板26上设置有与MCU27连接的关节电机接口29和指根电机接口30，手指组件内关节电机15分别连接在关节电机接口29上；手掌组件3内指根电机22分别连接在指节电机接口上，所述主板26上还设置有控制信号接口31和网络模块28；主板26通过控制信号接口31接收控制信号，控制关节电机15和指根电机22转动，进而灵活控制手指组件。

实施例三，参照图7，本实施例在实施例二的基础上增加了如下技术特征：

所述手指组件的顶端指节上设置有安装孔8-1，便于在手指组件上加装硬件，进一步方便使用。

工作原理：本发明提供一种多指灵巧机械手，结构设置巧妙且布置合理，本发明通过指节相互握向旋转连接，使得手指组件类似人体手指握曲，灵巧操作，本发明进一步，手指组件与手掌组件轴向旋转连接，使得手指组件能够旋转，进一步大大方便手指组件的灵活应用，单个或多个手指组件的旋转，突破了人体手指以及现有机械手单个手指实现无法扭转的弊端，方便空间多向机械手操作。

以上所述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

1.一种多指灵巧机械手，包括手掌组件（3），所述手掌组件（3）上设置有多个手指组件，其特征在于：所述手指组件包括多个指节，指节之间通过关节组件握向旋转连接，所述手掌组件（3）上对应手指组件设置有指根座（4），手指组件与指根座（4）轴向旋转连接。

2.如权利要求1所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述关节组件包括滑槽（10），滑槽（10）设置在靠近手掌组件一侧的指节（6）顶部，且沿所述指节顶部对称设置有两条滑槽（10），远离手掌组件一侧的指节（8）底部对应固定设置有滑板（9），滑板（9）套装在滑槽（10）上，滑板（9）底端连接有指节转轴（11），指节转轴（11）与滑槽（10）垂直设置且套装在指节侧壁对应设置的轴承上；滑板（9）能够绕指节转轴（11）在滑槽（10）内转动，所述滑槽（10）所在指节后侧设置有关节机仓（7），关节机仓（7）内设置有指节转轴（11）动力机构。

3.如权利要求2所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述指节转轴（11）动力机构包括两从动齿轮（12），两从动齿轮（12）套装在关节机仓（7）内对应指节转轴（11）的左右两端；所述关节机仓（7）内设置有主动齿轮（13）和驱动主动齿轮（13）的关节电机（15），关节电机（15）通过第一减速器（16）与主动齿轮的轮轴（14）传动连接。

4.如权利要求2所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述滑槽（10）在所述指节顶部前侧贯通，形成半开口式滑槽（10），滑板（9）能够绕指节转轴（11）在滑槽（10）内转动，且滑板（9）竖直时与滑槽（10）侧壁抵接。

5.如权利要求4所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述滑槽（10）后侧顶部设置有限位块（24），所述滑板（9）底端设置有弧形凸（23），限位块（24）底部与弧形凸（23）配合的弧形限位槽（25）。

6.如权利要求1～5任一所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述手指组件中底部指节（5）上连接有指根转轴（18），指根转轴（18）套装在指根座（4）上对应设置的固定轴承（19）上，所述指根座（4）内设置有指根转轴（18）动力机构。

7.如权利要求6所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述指根转轴（18）动力机构包括竖向锥齿轮（17），所述竖向锥齿轮（17）套装在指根座（4）内指根转轴（18）底端，指根座（4）内设置有横向锥齿轮（20）和驱动横向锥齿轮（20）转动的指根电机（22），指根电机（22）通过第二减速器（21）与横向锥齿轮（20）的轮轴传动连接。

8.如权利要求7所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述手掌组件（3）内设置有主板（26），主板（26）上设置有MCU（27），主板（26）上设置有与MCU（27）连接的关节电机接口（29）和指根电机接口（30），手指组件内关节电机（15）分别连接在关节电机接口（29）上；手掌组件（3）内指根电机（22）分别连接在指节电机接口上，所述主板（26）上还设置有控制信号接口（31）和网络模块（28）。

9.如权利要求7所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述手掌组件（3）底部设置有连接板（1），连接板（1）上设置有固定孔（2），便于手掌组件（3）的安装。

10.如权利要求7所述的一种多指灵巧机械手，其特征在于：所述手指组件的顶端指节上设置有安装孔。