CN110682322A - 一种面向机械手的双向柔性传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向机械手的双向柔性传动机构，属于机械技术领域，其包括：电机、刚性轮毂、柔性栅栏、第一传动绳索、第二传动绳索及机械手指；电机安装于机械手掌内部，且电机的轴穿过刚性轮毂的中心轴；柔性栅栏布置于刚性轮毂的外侧；第一传动绳索由刚性轮毂引出，穿过柔性栅栏后，分别穿过机械手指的各指节，并连接于机械手指的收缩端，并在刚性轮毂旋转时缠绕在柔性栅栏上；第二传动绳索由刚性轮毂引出后，分别穿过机械手指的各指节，连接于机械手指的复位端，且第二传动绳索在刚性轮毂旋转时以和第一传动绳索相反的旋向缠绕于刚性轮毂上。本发明可以在保证机械手指快速性和力量的前提下，用一个电机便能实现机械手指的收缩和复位。

Description

一种面向机械手的双向柔性传动机构

技术领域

本发明属于机械手领域，更具体地，涉及一种面向机械手的双向柔性传动机构。

背景技术

目前市面上的仿人机械手无法在价格和机械手优良性能上做到一个良好的平衡。性能优良，重量轻便的机械手价格过于昂贵，导致残疾人士无法承担。而廉价的机械手要么过于笨重，要么无法提供足够的抓取力，要么无法提供快速的抓取速度。传统的采用扭矩弹簧对机械手指进行复位的结构不仅会影响机械手的性能，而且对机械手指本身的制造精度提出了较高的要求。而采用两个电机控制机械手指的收缩与伸张不仅耗费空间，而且会增加机械手指的重量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种面向机械手的双向柔性传动机构，由此解决目前针对机械手的控制方式存在的性能及结构存在一定局限性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种面向机械手的双向柔性传动机构，包括：电机、刚性轮毂、柔性栅栏、传动绳索及机械手指；

其中，所述传动绳索包括第一传动绳索及第二传动绳索；所述电机安装于机械手掌内部，且所述电机的轴穿过所述刚性轮毂的中心轴；所述柔性栅栏布置于所述刚性轮毂的外侧；所述第一传动绳索由所述刚性轮毂引出，穿过所述柔性栅栏后，分别穿过所述机械手指的各指节，并连接于所述机械手指的收缩端，并在所述刚性轮毂旋转时缠绕在所述柔性栅栏上；所述第二传动绳索由所述刚性轮毂引出后，分别穿过所述机械手指的各指节，连接于所述机械手指的复位端，且所述第二传动绳索在所述刚性轮毂旋转时以和所述第一传动绳索相反的旋向缠绕于所述刚性轮毂上。

优选地，所述刚性轮毂包括依次连接的第一底部圆盘、第一中心轴、第二底部圆盘、第二中心轴及第三底部圆盘。

优选地，所述柔性栅栏包括第一连接圆环、多根栅栏条及第二连接圆环；

所述第一连接圆环及所述第二连接圆环分别与所述第一底部圆盘和所述第二底部圆盘进行配合，以防止所述柔性栅栏在旋转过程中的松动和滑移。

优选地，所述柔性栅栏为柔性蒙皮；

所述柔性蒙皮和所述刚性轮毂的所述第一底部圆盘及所述第二底部圆盘周面粘接，且所述柔性蒙皮表面开有让绳索穿出的引导孔。

优选地，所述第一传动绳索由所述刚性轮毂的所述第一中心轴的表面引出，穿过所述栅栏条，分别穿过所述机械手指的各指节的相应引导孔，连接于所述机械手指的收缩端并在所述第一中心轴旋转时缠绕在所述栅栏条上。

优选地，所述第二传动绳索由所述第二中心轴的表面引出，分别穿过所述机械手指的各指节的相应引导孔，连接于所述机械手指的复位端，且所述第二传动绳索在所述第二中心轴旋转时以和所述第一传动绳索相反的旋向缠绕于所述第二中心轴上。

优选地，所述第一底部圆盘和所述第二底部圆盘表面均设置有相应凹槽，用于放置所述柔性栅栏的所述第一连接圆环和所述第二连接圆环。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明的机构实现了机械手指的抓取速度和抓取力的自适应，其中，刚性轮毂和柔性栅栏共同构成双向柔性传动结构，当手指触碰到物体时，正向传动绳索产生的拉力促使柔性栅栏收缩，实现抓取力的自动增大，当机械手指需要复位时，反向缠绕的传动绳索在电机反转时可以对机械手指进行复位。该设计采用简单的结构解决了业界一些比较困难的问题。本发明结构简单紧凑，价格低廉，易于制造，性能优良，应用前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种机械手的双向柔性传动机构的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种双向柔性传动机构的刚性轮毂的一般视图；

图3是本发明实施例提供的一种双向柔性传动机构的柔性栅栏的一般视图；

图4是本发明实施例提供的一种双向柔性传动机构的机械手指的一般视图；

图5是本发明实施例提供的一种双向柔性传动机构的一般视图；

图6是本发明实施例提供的一种双向柔性传动机构的正视图；

图7是本发明实施例提供的一种柔性传动机构的蒙皮方案一般视图；

在所有的附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-电机，2-刚性轮毂，3-柔性栅栏，4-传动绳索，5-机械手指，6-第一底部圆盘，7-第一中心轴，8-第二底部圆盘，9-第二中心轴，10-第三底部圆盘，11-第一连接圆环，12-栅栏条，13-第二连接圆环，14-第一传动绳索，15-第二传动绳索，16-第一指节，17-第二指节，18-第三指节，19-收缩端，20-复位端，21-柔性蒙皮。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明可以在保证机械手指快速性和力量的前提下，用一个电机便能实现机械手指的收缩和复位。其中，柔性的传动机构可以使机械手指兼具大的速度和大的力量，绳索驱动的方式可以使机械手指具有良好的目标顺应性，由刚性轮毂分别带动两条绳索，因此用一个电机便能实现机械手指的缩紧与复位，且不会对机械手指性能构成影响。本发明结构简单紧凑，价格低廉，易于制造，性能优良，应用前景十分广阔。

在图1中，一种面向机械手的双向柔性传动机构，包括电机1，刚性轮毂2，柔性栅栏3，传动绳索4，机械手指5。其中，如图2所示，刚性轮毂2包括依次连接的第一底部圆盘6，第一中心轴7，第二底部圆盘8，第二中心轴9，第三底部圆盘10。如图3所示，柔性栅栏3包括第一连接圆环11，多根栅栏条12和第二连接圆环13。如图4所示，传动绳索4包括第一传动绳索14和第二传动绳索15。机械手指包括第一指节16，第二指节17，第三指节18，收缩端19和复位端20。

其中，机械手指的指节数量可以根据需要确定，本发明实施例不做唯一性限定。

其中，电机1安装于机械手掌内部，电机轴穿过刚性轮毂2的第一中心轴7和第二中心轴9，柔性栅栏3布于刚性轮毂2外侧。第一传动绳索14由刚性轮毂2的第一中心轴7的表面引出，穿过栅栏条12，分别穿过机械手指第一指节16，第二指节17和第三指节18的相应引导孔，连接于机械手指收缩端19并在第一中心轴7旋转时缠绕在栅栏条12上。第二传动绳索15由第二中心轴9的表面引出，分别穿过机械手指第一指节16，第二指节17和第三指节18的相应引导孔，连接于机械手指复位端20，第二传动绳索15在第二中心轴9旋转时以和第一传动绳索14相反的旋向缠绕于第二中心轴9上。

如图5所示为双向柔性传动机构的一般视图，如图6所示为双向柔性传动机构的正视图。通过图5和图6可以更加综合的反映出双向柔性传动机构的结构和形状。

在一个可选的实施方式中，柔性栅栏条12采用弹性良好的材料制成，布于刚性轮毂2外侧，在机械手指受到力时为改变电机传动比提供条件，其中栅栏条的根数为2根或者以上。

在一个可选的实施方式中，传动绳索4分为两组，分别是第一传动绳索14和第二传动绳索15，每组绳索数量不限，其特点是两组绳索的缠绕方向相反。

在一个可选的实施方式中，第一底部圆盘和第二底部圆盘表面设置有相应凹槽，凹槽数量大小不限，为放置柔性栅栏的第一连接圆环11和第二连接圆环12提供空间。

工作时，电机1带动刚性轮毂2正向(如逆时针)旋转时，第一传动绳索14缠绕拉紧，第二传动绳索15放松，机械手指5收缩。当机械手指5没有遇到阻力时，柔性栅栏3不收缩，电机1传动比小，机械手指5快速收缩，指尖力小。当机械手指5遇到阻力时，柔性栅栏3自动收缩，电机1传动比增大，指尖速度变慢，机械手指5的指尖力增强。电机1带动刚性轮毂2反向旋转时，第一传动绳索14放松，第二传动绳索15缠绕拉紧，机械手指复位。

在另一个实施例中，如图7所示，用柔性蒙皮21代替柔性栅栏3，柔性蒙皮21和刚性轮毂2的第一底部圆盘6及第二底部圆盘8周面粘接，表面开有让绳索穿出的引导孔。且，第一底部圆盘6和第二底部圆盘8表面没有相应凹槽。

工作时，电机1带动刚性轮毂2正向旋转时，第一传动绳索14缠绕拉紧，第二传动绳索15放松，机械手指5收缩。当机械手指5没有遇到阻力时，柔性蒙皮21不收缩，电机1传动比小，机械手指5快速收缩，指尖力小。当机械手指5遇到阻力时，柔性蒙皮21自动收缩，电机1传动比增大，指尖速度变慢，机械手指5的指尖力增强。电机1带动刚性轮毂反向旋转时，第一传动绳索14放松，第二传动绳索15缠绕拉紧，机械手指复位。

本领域的技术人员容易理解，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 (7)

1.一种面向机械手的双向柔性传动机构，其特征在于，包括：电机、刚性轮毂、柔性栅栏、传动绳索及机械手指；

其中，所述传动绳索包括第一传动绳索及第二传动绳索；所述电机安装于机械手掌内部，且所述电机的轴穿过所述刚性轮毂的中心轴；所述柔性栅栏布置于所述刚性轮毂的外侧；所述第一传动绳索由所述刚性轮毂引出，穿过所述柔性栅栏后，分别穿过所述机械手指的各指节，并连接于所述机械手指的收缩端，在所述刚性轮毂旋转时缠绕在所述柔性栅栏上；所述第二传动绳索由所述刚性轮毂引出后，分别穿过所述机械手指的各指节，连接于所述机械手指的复位端，且所述第二传动绳索在所述刚性轮毂旋转时以和所述第一传动绳索相反的旋向缠绕于所述刚性轮毂上。

2.根据权利要求1所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述刚性轮毂包括依次连接的第一底部圆盘、第一中心轴、第二底部圆盘、第二中心轴及第三底部圆盘。

3.根据权利要求2所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述柔性栅栏包括第一连接圆环、多根栅栏条及第二连接圆环；

所述第一连接圆环及所述第二连接圆环分别与所述第一底部圆盘和所述第二底部圆盘进行配合，以防止所述柔性栅栏在旋转过程中的松动和滑移。

4.根据权利要求2所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述柔性栅栏为柔性蒙皮；

所述柔性蒙皮和所述刚性轮毂的所述第一底部圆盘及所述第二底部圆盘周面粘接，且所述柔性蒙皮表面开有让绳索穿出的引导孔。

5.根据权利要求2所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述第一传动绳索由所述刚性轮毂的所述第一中心轴的表面引出，穿过所述栅栏条，分别穿过所述机械手指的各指节的相应引导孔，连接于所述机械手指的收缩端并在所述第一中心轴旋转时缠绕在所述栅栏条上。

6.根据权利要求2所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述第二传动绳索由所述第二中心轴的表面引出，分别穿过所述机械手指的各指节的相应引导孔，连接于所述机械手指的复位端，且所述第二传动绳索在所述第二中心轴旋转时以和所述第一传动绳索相反的旋向缠绕于所述第二中心轴上。

7.根据权利要求3所述的双向柔性传动机构，其特征在于，所述第一底部圆盘和所述第二底部圆盘表面均设置有相应凹槽，分别用于放置所述柔性栅栏的所述第一连接圆环和所述第二连接圆环。

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