CN111376286A - 手指驱动机构及灵巧手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手指驱动机构及灵巧手，该手指驱动机构包括靠近掌心的第一指节、与第一指节转动连接的第二指节、用于驱动第二指节转动的第一牵引绳、以及驱动件，第一指节和第二指节的转动轴上套设有第一扭簧，第一扭簧的两端分别卡设于第一指节和第二指节中，第一扭簧的回复力方向与第二指节的弯曲方向相反，且第一牵引绳的一端与驱动件连接，第一牵引绳的另一端伸入第一指节中并绕设于第二指节端部。本发明提供的手指驱动机构及灵巧手，通过第一牵引绳可直接驱动第二指节转动，结构简单，而且第一牵引绳为柔性绳，用户可以从外部转动第二指节，以免用户在不小心碰撞到手指时，手指误伤用户。

Description

手指驱动机构及灵巧手

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种手指驱动机构及灵巧手。

背景技术

随着科技的不断发展，人们对机器人的研究越来越深入，越来越多的重复性工作由机器人完成。为了能够让机器人完成更精细的动作，机器人的手部设计越来越精细，以适用于服务行业、餐饮行业等。

灵巧手与人类的手类似，具有较多的自由度，实现丰富的动作。目前的灵巧手的手指具有多个指节，每个指节均可以转动，所以指节和指节之间的传动结构复杂，而且指节与指节之间的传动为硬传动，即手指的指节在与外界物体发生接触或者碰撞时，不会在外力的作用下转动，容易碰伤身边的用户。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手指驱动机构，以解决现有技术中存在的指节传动结构复杂、不能受外力驱动的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种手指驱动机构，包括靠近掌心的第一指节、与所述第一指节转动连接的第二指节、用于驱动所述第二指节转动的第一牵引绳、以及驱动件，所述第一指节和所述第二指节的转动轴上套设有第一扭簧，所述第一扭簧的两端分别卡设于第一指节和第二指节中，所述第一扭簧的回复力方向与所述第二指节的弯曲方向相反，所述第一牵引绳为柔性绳，且所述第一牵引绳的一端与驱动件连接，所述第一牵引绳的另一端伸入所述第一指节中并绕设于所述第二指节端部。

进一步地，所述手指驱动机构还包括位于手指末端的第三指节，所述第三指节与所述第二指节转动连接，且所述第二指节和所述第三指节的转动轴上套设有第二扭簧，所述第二扭簧的两端分别卡设于第二指节和第三指节中，所述第二扭簧的回复力方向与所述第三指节的弯曲方向相反，所述第二指节中设有用于驱动所述第三指节转动的第二牵引绳，所述第二牵引绳的一端绕设于所述第一指节的端部，所述第二牵引绳的另一端绕设于所述第三指节的端部。

进一步地，所述第一指节靠近所述第二指节一端设有第一转轴、以及分别连接于所述第一转轴两端的第一止挡部，所述第二指节开设有供所述第一转轴穿过的第一轴孔，所述第一止挡部开设有用于卡接所述第一扭簧其中一端的第一止挡槽，所述第二指节开设有用于卡接所述第一扭簧另一端的第二止挡槽；所述第二牵引绳的一端绕设于所述第一转轴的外周。

进一步地，所述第二指节的内部具有第一轴套，所述第一轴孔开设于所述第一轴套，且所述第一牵引绳的一端绕设于所述第一轴套的外周。

进一步地，所述第一扭簧的数量为两个，每个所述第一止挡部上均开设有所述第一止挡槽。

进一步地，所述第二指节靠近所述第三指节一端设有第二转轴、以及分别连接于所述第二转轴两端的第二止挡部，所述第三指节开设有供所述第二转轴穿过的第二轴孔，所述第二止挡部开设有用于卡接所述第二扭簧其中一端的第三止挡槽，所述第三指节开设有用于卡接所述第二扭簧另一端的第四止挡槽。

进一步地，所述第三指节的内部具有第二轴套，所述第二轴孔开设于所述第二轴套，且所述第二牵引绳的一端绕设于所述第二轴套的外周。

进一步地，所述第一指节包括左壳体、及固定连接于所述左壳体的右壳体，所述左壳体的端部设有第一轴段，所述右壳体的端部具有第二轴段，所述第一轴段和所述第二轴段相互插接形成所述第一转轴。

进一步地，所述第二指节靠近所述第一指节端部的两侧均具有与所述第一止挡部相适配的凹陷部。

本发明的另一目的在于提供一种灵巧手，包括上述的手指驱动机构。

本发明提供的手指驱动机构及灵巧手的有益效果在于：与现有技术相比，本发明手指驱动机构至少包括靠近掌心的第一指节、以及与第一指节转动连接的第二指节，第一牵引绳的一端伸入第一指节中并绕设于第二指节的端部，第一指节和第二指节的转动轴上套设有第一扭簧，使得第一牵引绳的端部在受到驱动件的驱动时，带动第二指节绕第一指节转动，使第二指节弯曲，通过第一牵引绳可直接驱动第二指节转动，结构简单。并且，第一牵引绳具有柔性，用户可以从外部转动第二指节，以免用户在不小心碰撞到手指时，手指误伤用户。

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手指驱动机构的立体结构图；

图2为本发明实施例提供的手指驱动机构的部分结构图；

图3为本发明实施例提供的手指驱动机构的爆炸结构图；

图4为本发明实施例提供的第一指节的立体结构图；

图5为本发明实施例提供的第一指节的爆炸结构图；

图6为本发明实施例提供的第二指节的立体结构图；

图7为本发明实施例提供的第二指节的爆炸结构图；

图8为本发明实施例提供的第三指节的立体结构图；

图9为本发明实施例提供的第三指节的爆炸结构图。

其中，图中各附图标记：

21-第一指节；211-左壳体；2111-第一轴段；21110-插孔；212-右壳体；2121-第二轴段；213-第一转轴；2130-径向限位部；214-第一止挡部；2140-第一止挡槽；22-第二指节；220-第二止挡槽；221-第二左壳；2211-第三轴段；222-第二右壳；2221-第四轴段；223-第二转轴；224-第二止挡部；2240-第三止挡槽；225-第一轴套；2250-第一轴孔；23-第三指节；230-第四止挡槽；231-第三左壳；232-第三右壳；233-指尖盖；234-第二轴套；2340-第二轴孔；24-第一牵引绳；25-第二牵引绳；26-第一扭簧；27-第二扭簧；28-牵引绳轴套。

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3，现对本发明提供的手指驱动机构进行说明。该手指驱动机构，包括第一指节21、第二指节22、驱动件、第一扭簧26和第一牵引绳24。第一指节21靠近掌心设置，第二指节22与第一指节21转动连接。第一牵引绳24的一端与驱动件固定连接，第一牵引绳24的另一端伸入第一指节21中，并绕设于第二指节22的端部。具体地，第一牵引绳24的另一端绕设于第二指节22靠近第一指节21的一端。驱动件工作时，拉动第一牵引绳24，第一牵引绳24拉动第二指节22，使第二指节22绕第一指节21转动，从而使第二指节22朝向掌心弯曲。第一扭簧26套设于第一指节21和第二指节22的转动轴上，第一扭簧26的一端卡设于第一指节21中，第一扭簧26的另一端卡设于第二指节22中。在第一扭簧26的初始状态时，第一指节21和第二指节22的长度方向在同一条直线上，手指为伸直状态；驱动件拉动第一牵引绳24时，第二指节22弯曲，第一扭簧26被压缩，使第二指节22平滑转动。同时第一牵引绳24具有柔性，当用户不小心碰撞到手指时，第二指节22拉伸第一牵引绳24，也会带动第二指节22本身转动，缓冲手指对用户的冲击力，避免碰伤用户。

本发明提供的手指驱动机构，与现有技术相比，本发明手指驱动机构至少包括靠近掌心的第一指节21、以及与第一指节21转动连接的第二指节22，第一牵引绳24的一端伸入第一指节21中并绕设于第二指节22的端部，第一指节21和第二指节22的转动轴上套设有第一扭簧26，使得第一牵引绳24的端部在受到驱动件的驱动时，带动第二指节22绕第一指节21转动，使第二指节22弯曲，通过第一牵引绳24可直接驱动第二指节22转动，结构简单。并且，第一牵引绳24为柔性绳，用户可以从外部转动第二指节22，以免用户在不小心碰撞到手指时，手指误伤用户。

请继续参阅图1至图3，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，手指驱动机构还包括位于手指末端的第三指节23，第三指节23与第二指节22转动连接，且第二指节22和第三指节23的转动轴上套设有第二扭簧27，第二扭簧27的两端分别卡设于第二指节22和第三指节23中，第二扭簧27的回复力方向与第三指节23的弯曲方向相反，第二指节22中设有用于驱动第三指节23转动的第二牵引绳25，第二牵引绳25的一端绕设于第一指节21的端部，第二牵引绳25的另一端绕设于第三指节23的端部。在该实施例中，手指驱动机构包括第一指节21、第二指节22和第三指节23，与人的手指类似，具有三个指节，且第二指节22与第一指节21转动连接，第二指节22与第三指节23转动连接，使手指具有多个自由度，提高该手指的灵巧性。当第一牵引绳24受到驱动件的牵引时，带动第二指节22绕第一指节21转动，使第二指节22弯曲，同时，第二指节22的转动带动第三指节23转动，使第三指节23相对第一指节21弯曲，从而在第二牵引绳25的牵引下，第三指节23绕第二指节22转动，使第三指节23弯曲。如此，该手指驱动机构通过牵引第一牵引绳24和第二牵引绳25，即可同时实现第二指节22和第三指节23的弯曲，各个指节内部的结构简单，生产成本较低。可选地，第二牵引绳25也为柔性绳，用户可以从外部转动第三指节23，以免用户在不小心碰撞到第三指节23时，手指误伤用户。

请参阅图4至图7，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第一指节21靠近第二指节22一端设有第一转轴213、以及分别连接于第一转轴213两端的第一止挡部214，第二指节22开设有供第一转轴213穿过的第一轴孔2250，第一止挡部214开设有用于卡接第一扭簧26其中一端的第一止挡槽2140，第二指节22开设有用于卡接第一扭簧26另一端的第二止挡槽220；第二牵引绳25的一端绕设于第一转轴213的外周。假设各个指节靠近掌心一端为首端，靠近指稍一端为尾端。第一指节21的首端与掌心连接，第一指节21的尾端设有第一转轴213，第一转轴213的长度方向与第一指节21的长度方向垂直，使第二指节22的转动方向与人手的指节类似。两个第一止挡部214分别设于第一转轴213的两端，且第二指节22的首端夹设于两个第一止挡部214之间，第一止挡部214可以防止第二指节22首端在第一转轴213上滑动，还可以遮挡第一指节21和第二指节22之间的转动配合结构，如第一转轴213、第一扭簧26等，保持手指外观面的整洁。更具体地，第一止挡槽2140与第一扭簧26端部的形状相适配，由于第一扭簧26套设于第一转轴213上，第一扭簧26的簧心与第一转轴213的轴心相重合，第一止挡槽2140对应的中心也与第一转轴213的轴心相重合，第一转轴213的端部连接于第一止挡槽2140的槽底壁。

在其中一个实施例中，请参阅图4及图5，第一转轴213上具有径向限位部2130，径向限位部2130的外周设有牵引绳轴套28，第二牵引绳25的一端绕设于牵引绳轴套28上，且第二牵引绳25的该端固定于牵引绳轴套28上。牵引绳轴套28的内壁与径向限位部2130的外壁相适配，径向限位部2130的作用在于使牵引绳轴套28固定于第一转轴213上，防止牵引绳轴套28在第二牵引绳25的拉扯下转动。更具体地，径向限位部2130为开设于第一转轴213上的缺口，使得第一转轴213与牵引绳轴套28配合的部分呈方形。在其他实施例中，径向限位部2130也可设置为键槽，通过设置于键槽中的键固定牵引绳轴套28。

可选地，请参阅图5，第一指节21包括左壳体211、及固定连接于左壳体211的右壳体212，左壳体211的端部设有第一轴段2111，右壳体212的端部具有第二轴段2121，所述第一轴段2111和所述第二轴段2121相互插接形成第一转轴213。左壳体211和右壳体212可通过螺钉等紧固件固定连接。两个第一止挡部214分别设于左壳体211和右壳体212。更具体地，第一轴段2111的端部开设有插孔21110，第二轴段2121的端部设有插入该插孔21110的凸起，使第一轴段2111和第二轴段2121相互插接。第二轴段2121的端部设有上述的径向限位部2130，当径向限位部2130为缺口时，牵引绳轴套28套设于第二轴段2121上时，牵引绳轴套28的一侧与缺口的侧壁相抵接，牵引绳轴套28的另一侧与第一轴段2111的端面相抵接，如此实现牵引绳轴套28的轴向定位，防止牵引绳轴套28在第一转轴213上滑动。

可选地，请参阅图4及图5，第一扭簧26的数量为两个，每个第一止挡部214上均开设有第一止挡槽2140，相应地，第二止挡槽220的数量也为两个，开设于第二指节22的两侧，一个第一止挡槽2140和一个第二止挡槽220共同形成一个容纳第一扭簧26的空间。两个第一扭簧26的设置使第二指节22的转动更平稳。

请参阅图4至图7，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第二指节22的内部具有第一轴套225，第一轴孔2250开设于第一轴套225，且第一牵引绳24的一端绕设于第一轴套225的外周。更具体地，第一轴套225套设于第一轴段2111或者第二轴段2121的外周，使第一指节21和第二指节22的转动更稳定，且为第一牵引绳24提供了固定位置。

在其中一个实施例中，第一轴套225上具有穿线孔，第一牵引绳24绕设于第一轴套225，并穿过上述穿线孔，第一牵引绳24穿过穿线孔的一端具有线卡，线卡与第一轴套225相抵接，使第一牵引绳24固定于第一轴套225上。在另一实施例中，第一牵引绳24绕设于第一轴套225上，且通过线卡固定于第二指节22的内壁。

可选地，请参阅图6及图7，第二指节22靠近第一指节21端部的两侧均具有与第一止挡部214相适配的凹陷部。第二指节22首端两侧的凹陷部的作用在于与第一止挡部214相配合，从而使第二指节22指身的直径与第一指节21指身的直径保持一致，与人的手指更相似。更具体地，第二止挡槽220开设于凹陷部的底壁。第二指节22包括相互固定连接的第二左壳221和第二右壳222，第二左壳221和第二右壳222的首端分别设有一个凹陷部。第一轴套225可设于第二左壳221或者第二右壳222内。

请参阅图6及图7，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第二指节22靠近第三指节23一端设有第二转轴223、以及分别连接于第二转轴223两端的第二止挡部224，第三指节23开设有供第二转轴223穿过的第二轴孔2340，第二止挡部224开设有用于卡接第二扭簧27其中一端的第三止挡槽2240，第三指节23开设有用于卡接第二扭簧27另一端的第四止挡槽230。第二指节22的首端设有第一轴孔2250，与第一指节21转动连接，第二指节22的尾端设有与第三指节23转动连接的第二转轴223。两个第二止挡部224分别设于第二转轴223的两端，且第三指节23的首端夹设于两个第二止挡部224之间，第二止挡部224可以防止第三指节23首端在第二转轴223上滑动，还可以遮挡第二指节22和第三指节23之间的转动配合结构，保持手指外观面的整洁。更具体地，第二止挡槽220与第二扭簧27端部的形状相适配，由于第二扭簧27套设于第二转轴223上，第二扭簧27的簧心与第二转轴223的轴心相重合，第二止挡槽220对应的中心也与第二转轴223的轴心相重合，第二转轴223的端部连接于第二止挡槽220的槽底壁。

可选地，第二扭簧27的数量为两个，分别设于第二转轴223的两端，使第三指节23的转动更平稳。相应地，每个第二止挡部224上均设有一个第三止挡槽2240，第三指节23的两侧分别设有一个第四止挡槽230。

请参阅图6及图7，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第二指节22的尾端设有第二转轴223。第二左壳221的端部设有第三轴段2211，第二右壳222的端部具有第四轴段2221，第三轴段2211和第四轴段2221相互插接形成第二转轴223。第二左壳221和第二右壳222可通过螺钉等紧固件固定连接。两个第二止挡部224分别设于第二左壳221和第二右壳222。第三轴段2211和第四轴段2221的插接结构与第一轴段2111及第二轴段2121相同，此处不做赘述。

请参阅图8及图9，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第三指节23的内部具有第二轴套234，第二轴孔2340开设于第二轴套234，且第二牵引绳25的一端绕设于第二轴套234的外周。第二轴套234的设置使第二指节22和第三指节23的转动更稳定，且为第二牵引绳25提供了固定位置。

在其中一个实施例中，第二轴套234上具有穿线孔，第二牵引绳25绕设于第二轴套234，并穿过上述穿线孔，第二牵引绳25穿过穿线孔的一端具有线卡，线卡与第二轴套234相抵接，使第二牵引绳25固定于第二轴套234上。在另一实施例中，第二牵引绳25绕设于第二轴套234上，且通过线卡固定于第三指节23的内壁。

请参阅图8及图9，作为本发明提供的手指驱动机构的一种具体实施方式，第三指节23包括第三左壳231、第三右壳232、以及指尖盖233，第三左壳231、第三右壳232通过螺钉连接，指尖盖233设于手指的正面，其与第三左壳231和第三右壳232均固定连接。第三左壳231、第三右壳232的首端分别开设有第四止挡槽230。更具体地，第二轴套234设于第三左壳231或者第三右壳232内。

本发明还提供一种灵巧手，该灵巧手包括上述任一实施例中的手指驱动机构。

本发明提供的灵巧手，采用了上述的手指驱动机构，本发明手指驱动机构至少包括靠近掌心的第一指节21、以及与第一指节21转动连接的第二指节22，第一牵引绳24的一端伸入第一指节21中并绕设于第二指节22的端部，第一指节21和第二指节22的转动轴上套设有第一扭簧26，使得第一牵引绳24的端部在受到驱动件的驱动时，带动第二指节22绕第一指节21转动，使第二指节22弯曲，通过第一牵引绳24可直接驱动第二指节22转动，结构简单。并且，第一牵引绳24为柔性绳，用户可以从外部转动第二指节22，以免用户在不小心碰撞到手指时，手指误伤用户。

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 (10)

1.手指驱动机构，其特征在于，包括靠近掌心的第一指节、与所述第一指节转动连接的第二指节、用于驱动所述第二指节转动的第一牵引绳、以及驱动件，所述第一指节和所述第二指节的转动轴上套设有第一扭簧，所述第一扭簧的两端分别卡设于第一指节和第二指节中，所述第一扭簧的回复力方向与所述第二指节的弯曲方向相反，且所述第一牵引绳的一端与驱动件连接，所述第一牵引绳的另一端伸入所述第一指节中并绕设于所述第二指节端部。

2.如权利要求1所述的手指驱动机构，其特征在于：所述手指驱动机构还包括位于手指末端的第三指节，所述第三指节与所述第二指节转动连接，且所述第二指节和所述第三指节的转动轴上套设有第二扭簧，所述第二扭簧的两端分别卡设于第二指节和第三指节中，所述第二扭簧的回复力方向与所述第三指节的弯曲方向相反，所述第二指节中设有用于驱动所述第三指节转动的第二牵引绳，所述第二牵引绳的一端绕设于所述第一指节的端部，所述第二牵引绳的另一端绕设于所述第三指节的端部。

3.如权利要求2所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第一指节靠近所述第二指节一端设有第一转轴、以及分别连接于所述第一转轴两端的第一止挡部，所述第二指节开设有供所述第一转轴穿过的第一轴孔，所述第一止挡部开设有用于卡接所述第一扭簧其中一端的第一止挡槽，所述第二指节开设有用于卡接所述第一扭簧另一端的第二止挡槽；所述第二牵引绳的一端绕设于所述第一转轴的外周。

4.如权利要求3所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第二指节的内部具有第一轴套，所述第一轴孔开设于所述第一轴套，且所述第一牵引绳的一端绕设于所述第一轴套的外周。

5.如权利要求3所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第一扭簧的数量为两个，每个所述第一止挡部上均开设有所述第一止挡槽。

6.如权利要求2所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第二指节靠近所述第三指节一端设有第二转轴、以及分别连接于所述第二转轴两端的第二止挡部，所述第三指节开设有供所述第二转轴穿过的第二轴孔，所述第二止挡部开设有用于卡接所述第二扭簧其中一端的第三止挡槽，所述第三指节开设有用于卡接所述第二扭簧另一端的第四止挡槽。

7.如权利要求6所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第三指节的内部具有第二轴套，所述第二轴孔开设于所述第二轴套，且所述第二牵引绳的一端绕设于所述第二轴套的外周。

8.如权利要求3所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第一指节包括左壳体、及固定连接于所述左壳体的右壳体，所述左壳体的端部设有第一轴段，所述右壳体的端部具有第二轴段，所述第一轴段和所述第二轴段相互插接形成所述第一转轴。

9.如权利要求3所述的手指驱动机构，其特征在于：所述第二指节靠近所述第一指节端部的两侧均具有与所述第一止挡部相适配的凹陷部。

10.灵巧手，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的手指驱动机构。

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