CN111376288B - 一种手掌结构及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于机器人技术领域，提供了一种手掌结构及机器人，手掌结构包括手掌主体；以及手臂关节接口组件，与所述手掌主体的端部连接，所述手臂关节接口组件用于与手臂结构连接；所述手臂关节接口组件通过若干个导向件与手臂结构连接，装配时，所述手臂关节接口组件在所述导向件导向的作用下滑入所述手臂结构，所述导向件与所述手臂结构连接。本发明的手掌结构，手臂关节接口组件通过若干个导向件与手臂结构连接，将该手掌结构与手臂结构装配时，该手臂关节接口组件在导向件导向的作用下滑入手臂结构内，随后将导向件与手臂结构连接，从而将整个手掌结构连接在手臂结构上在安装过程中能够较好的定位，拆装比较方便。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种手掌结构及机器人。
背景技术
仿生机器人是能够模仿生物、从事生物特点工作的机器人。例如，仿人机器人可以为人类提供很多便利工作，代替人类从事各种工作，并且在很多方面可以拓展人类的能力，在服务、医疗、教育以及娱乐等多个领域得到广泛应用。因此，仿人机器人越来越得到人们的重视，具有较好的发展前景。
为了使仿人机器人比较逼真地模拟人的特点，仿人机器人通常具有能够模拟人的手部动作的手掌结构，在安装机器人时，通常需要将手掌结构安装在机器人的手臂结构上，从而形成一个完整的手臂，但是在现有的机器人组装过程中，将手掌结构与手臂结构配合安装时，定位比较困难，无法实现快速的安装和拆卸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手掌结构，旨在解决现有的机器人中的手掌结构与手臂结构配合安装时，定位困难的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种手掌结构，包括：
手掌主体；以及
手臂关节接口组件，与所述手掌主体的端部连接，所述手臂关节接口组件用于与手臂结构连接；
所述手臂关节接口组件通过若干个导向件与所述手臂结构连接，装配时，所述手臂关节接口组件在所述导向件导向的作用下滑入所述手臂结构。
进一步地，所述导向件包括相互配合的：
第一凸起部，与所述手臂结构连接；以及
第二凸起部，其一端与所述手掌主体的端部连接，另一端与所述第一凸起部插接。
进一步地，所述第二凸起部包括：
连接部，与所述第一凸起部连接；
第一弯折部，自所述连接部的一端朝向所述手臂关节接口组件的方向弯折；以及
第二弯折部，自所述连接部的另一端朝向所述手臂关节接口组件的方向弯折。
进一步地，所述第二凸起部为弹性件，所述连接部为楔形体。
进一步地，所述手臂关节接口组件包括依次连接的：
连接板，靠近所述手掌主体设置，且与所述手掌主体连接，所述连接板背离所述手掌主体的一面朝外延伸有所述第二凸起部；
连接环，与所述连接板连接，所述连接环的外壁周向向外延伸与所述第二凸起部配合的所述第一凸起部；以及
连接柱，与所述连接环连接。
进一步地，所述手掌主体包括：
掌骨壳体，所述掌骨壳体的一端与所述连接板连接；
手指机构，所述手指机构的数量为多个，各所述手指机构与所述掌骨壳体连接。
进一步地，所述手指机构包括依次连接的：
第一指骨部，与所述掌骨壳体连接；
第二指骨部，与所述第一指骨部枢转连接；
第三指骨部，与所述第二指骨部枢转连接。
进一步地，所述手掌结构还包括：
卡爪件，与所述连接柱连接，所述卡爪件包括与所述连接柱连接的板体部以及自板体部的边缘背离所述连接柱的方向向外延伸的卡爪部和套爪部；
所述卡爪部和所述套爪部与手臂结构连接。
进一步地，所述手臂结构包括：
手臂壳体，内部设有中空结构；以及
驱动件，与所述卡爪件连接。
本发明还提供了一种机器人，包括：躯体结构；
手臂结构，所述手臂结构与所述躯体结构连接；以及
手掌结构，所述手掌结构与所述手臂结构远离所述躯体结构的一端连接，所述手掌结构为上述所述的手掌结构。
本发明提供的手掌结构的有益效果在于：与现有技术相比，手臂关节接口组件通过导向件与手臂结构连接，将该手掌结构与手臂结构装配时，该手臂关节接口组件在导向件导向的作用下滑入手臂结构内，随后将导向件与手臂结构连接，从而将整个手掌结构连接在手臂结构上。在装配过程中，由于有导向件的作用，使得手臂关节接口组件和手臂结构的相应的安装位在安装过程中能够较好的定位，拆装比较方便，从而实现快速的安装和拆卸。
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是本发明实施例提供的手掌结构和手臂结构的立体结构示意图一；
图2是本发明实施例提供的手掌结构和手臂结构的立体结构示意图二；
图3是本发明实施例提供的手掌结构和手臂结构的分解结构示意图；
图4是本发明实施例提供的手指机构的立体结构示意图；
图5是本发明实施例提供的手指机构的分解结构示意图；
图6是本发明实施例提供的手掌壳体的分解结构示意图；
图7是本发明实施例提供的手臂连接接口的分解结构示意图；
图8是图7中A部分的放大结构示意图；
图9是本发明实施例提供的卡爪件的立体结构示意图；
图10是本发明实施例提供的手臂结构的分解结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1-手掌主体；11-掌骨壳体；111-上壳体；112-下壳体；1121-第一连接孔1121；113-手指连接壳体；1131-插孔；114-连接架；1141-平直板；1142-弯折板；115-硅胶皮外套；116-第二连接孔；12-手指机构；121-第一指骨部；1211-第一壳体；1212-第二壳体；1213-第一枢接轴；1214-第一复位弹簧；122-第二指骨部；1221-第三壳体；1222-第四壳体；1223-接触部；1224-第二枢接轴；1225-第二复位弹簧；123-第三指骨部；1231-第五壳体；1232-第六壳体；1233-指纹部；1234-指盖部；
2-手臂关节接口组件；21-连接板；211-圆形板；212-连接耳；22-连接环；23-连接柱；
3-导向件；31-第一凸起部；通孔3332-第二凸起部；320-凹槽；321-第一弯折部；322-第二弯折部；323-连接部；324-抵接部；33-通孔33；331-第一通孔33；332-第二通孔332通孔33；
4-卡爪件；41-板体部；42-卡爪部；43-套爪部；
5-手臂结构；51-第一手腕舵机；511-第一驱动部；512-第一驱动轴；513-连接块；52-第二手腕舵机；521-第二驱动部；522-第二驱动轴；53-小臂舵机；531-第三驱动部；532-第三驱动轴；54-支架；55-连接杆。
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。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
请参阅图1至图3，本发明实施例提供的手掌结构，其包括内部中空的手掌主体1以及与手掌主体1端部连接的手臂关节接口组件2，手臂关节接口组件2用于与手臂结构5连接；其中，手臂关节接口组件2通过若干个导向件3与手臂结构5连接，该导向件3既可以用于导向同时又可以与手臂结构5连接，装配时，手臂关节接口组件2在导向件3导向的作用下滑入手臂结构5，该导向件3滑入手臂结构5后与手臂结构5的相应位置连接。在具体应用中，该导向件3的数量为两个或者多个。
本发明中的手掌结构，手臂关节接口组件2通过若干个导向件3与手臂结构5连接，将该手掌结构与手臂结构5装配时，该手臂关节接口组件2在导向件3导向的作用下滑入手臂结构5内，随后将导向件3与手臂结构5连接，从而将整个手掌结构连接在手臂结构5上。在装配过程中，由于有导向件3的作用，使得手臂关节接口组件2和手臂结构5的相应的安装位在安装过程中能够较好的定位，拆装比较方便，从而实现快速的安装和拆卸。
在具体应用中，具体结合图7，导向件3上设有通孔33，将手掌结构滑入手臂结构5后，通过螺钉等连接件穿过导向件3上的通孔33从而将手臂结构5与导向件3连接在一起。拆卸时，只需反向旋转螺钉即可将手掌结构与手臂结构5分离，实现快速安装和拆卸，避免了安装过程中手臂关节接口组件2与手臂结构5的安装位发生错位的问题。
在一个实施例中，请参阅图1至图3，手掌主体1包括掌骨壳体11以及与掌骨壳体11连接的手指机构12，手指机构12与掌骨壳体11背离手臂关节结构的一端连接。其中，手指机构12的数量为多个，各个手指机构12与掌骨壳体11连接。需要说明的是，多个手指机构12包括一个大拇指结构以及其他部位的直指结构。具体地，大拇指结构主要模拟人的拇指；其他部位的直指结构的数量为四个，其主要模拟人的食指、中指、无名指以及小指。这样主要是为了与人体的手指相适应，较好地达到仿人的效果。
在一个实施例中，为了使得手指灵活模拟出人手指的弯曲动作，多个手指机构12进行配合工作，使得手掌结构具有了对于物体的抓持等工作能力，提高了机器人的仿真效果。请结合图4，手指机构12包括依次连接的第一指骨部121、第二指骨部122和第三指骨部123，其中，第一指骨部121与掌骨壳体11连接，第二指骨部122与第一指骨部121枢转连接，第三指骨部123与第二指骨部122枢转连接，从而使得第二指骨部122相对于第一指骨部121可转动，第三指骨部123相对于第二指骨部122可转动，从而灵活地模拟了人的手指的弯曲动作。
在本实施例中，进一步结合图5，为了达到美观的效果，使得手指机构12较好的达到仿人的效果，第一指骨部121包括两相对插接第一壳体1211和第二壳体1212，第一壳体1211和第二壳体1212插接形成有第一枢接轴1213，第二指骨部122套设于第一枢接轴1213上，第一枢接轴1213上还设有第一复位弹簧1214，方便第二指骨部122相对于第一指骨部121转动之后，可复位。第二指骨部122包括两相对插接的第三壳体1221和第四壳体1222，以及插设于第三壳体1221和第四壳体1222底部的接触部1223；第三壳体1221和第四壳体1222插接形成有第二枢接轴1224，第三指骨部123套设于该第二枢接轴1224上，第二枢接轴1224上还设有第二复位弹簧1225，方便第三指骨部123相对于第二指骨部122转动之后，可复位。第三指骨部123包括两相对插接的第五壳体1231和第六壳体1232，以及插接于第五壳体1231和第六壳体1232相对两表面的指纹部1233和指盖部1234。
在一个实施例中，进一步结合图3及图6，掌骨壳体11包括两相互对接的上壳体111和下壳体112，以及插接于上壳体111和下壳体112端部的手指连接壳体113，手指连接壳体113用于连接其他部位的手指机构12。其中，手指连接壳体113上开设有与其他部位的直指结构数量相同的插孔1131，其他部位的直指结构插入该插孔1131内，下壳体112上开设有用于连接大拇指结构的第一连接孔1121，大拇指结构插入该第一连接孔1121内与下壳体112连接。
为了保证上壳体111与下壳体112稳定的连接在一起，上壳体111与下壳体112之间设有一连接架114，通过将螺钉等连接件依次穿过上壳体111、连接架114以及下壳体112从而将上壳体111和下壳体112稳定地连接在一起。
为了隐藏位于上壳体111和下壳体112上的第二连接孔116，达到美观的效果，掌骨壳体11还包括硅胶皮外套115，分别在上壳体111上和下壳体112上分别盖设上述的硅胶皮外套115，一方面可以遮挡位于上壳体111和下壳体112上的第二连接孔116，达到美观的效果；另一方面具有更加逼真的仿人效果。
在一个实施例中，连接架114包括平直板1141以及自平直板1141两端弯折延伸的两相对设置的弯折板1142，其中一个弯折板1142通过螺钉等连接件与手指连接壳体113连接，另一个弯折板1142通过螺钉等连接件与手臂关节接口组件2连接。
其中，进一步结合图7，手臂关节接口组件2包括依次连接的连接板21、连接环22以及连接柱23；连接板21靠近手掌主体1设置，且与手掌主体1连接，连接环22和连接柱于手臂结构5连接。具体的，连接板21包括圆形板211以及设置圆形板211的外壁上两相对设置的连接耳212，连接板21背离手掌主体1的一面朝外延伸有第二凸起部32，即各个连接耳212上分别设有一个第二凸起部32；连接环22为一面封闭的环形件，连接柱23插设于连接环22内，连接环22的外壁周向向外延伸有与第二凸起部32配合的第一凸起部31。优选地，第二凸起部32与连接板21为一体结构，第一凸起部31与连接环22为一体结构。
需要说明的是，第一凸起部31和第二凸起部32配合形成上述的导向件3，第二凸起部32面向第一凸起部31的一侧设有凹槽320，第一凸起部31容设于该凹槽320内。在具体应用中，第一凸起部31的数量为两个或者多个，多个第一凸起部31均匀分布在连接环22的圆周方向上，第二凸起部32的数量与第一凸起部31的数量相同且位置相对。通孔33包括分别设置于第一凸起部31和第二凸起部32上第一通孔331和第二通孔332，第一通孔331和第二通孔332相互贯通，通过螺钉等连接件穿过第一通孔331和第二通孔332将第一凸起部31和第二凸起部32连接在一起，进而将手臂结构5和手掌结构连接在一起。
在一个实施例中，进一步结合图8，第二凸起部32依次弯折连接的第一弯折部321、连接部323以及第二弯折部322，第一弯折部321、连接部323以及第二弯折部322弯折形成用于容纳上述第一凸起部31的凹槽320。其中，连接部323相对的两端分别朝向连接环22的方向弯折形成上述的第一弯折部321和第二弯折部322，第二通孔332设置于连接部323上。自第一弯折部321和第二弯折部322的端部向外弯折有两抵接部324，该抵接部324与连接环22的外壁抵接。优选地，第二凸起部32为弹性件，便于在装配过程中，具有弹性收缩能力。连接部323为楔形体，进一步便于装配过程中导向。
为了驱动该手掌结构运动，请参阅结合图2、图3及图9，手臂结构5包括内中空的手臂壳体以及位于手臂壳体内部的驱动件，手掌结构还包括与驱动件连接的卡爪件4，卡爪件4与连接柱23连接便于驱动件带动该手掌结构摆动。具体地，该卡爪件4包括与连接柱23连接的板体部41以及自板体部41的边缘背离连接柱23的方向向外延伸的卡爪部42和套爪部43，卡爪部42和套爪部43均与手臂结构5内的驱动件连接。
可选地，进一步结合图10，该驱动件包括第一手腕舵机51。舵机是一种位置(角度)伺服驱动器，适用于角度需要不断变化并可以保持的控制系统。第一手腕舵机51包括第一驱动部511以及竖直贯穿第一驱动部511的第一驱动轴512，卡爪件4通过卡爪部42和套爪部43安装在第一手腕舵机51，卡爪件4相对于第一驱动轴512可左右转动但不可上下移动，从而使得第一驱动部511驱动第一驱动轴512旋转时，以带动卡爪件4左右摆动，进而带动整个手掌结构左右摆动，从而模拟人手的手腕活动，进一步提高了该手掌结构的灵活度。
当然，在其他实施例中，该驱动件包括电机。只要可以驱动手掌结构摆动即可。
其中，结合图10，手臂结构5还包括设于手臂壳体内的支架54，其中，该支架54由两块板拼接而成，支架54靠近手掌结构的一端设有第一手腕舵机51，支架54远离手掌结构的一端设有小臂舵机53，该支架54主要模拟人的小臂，该小臂舵机53用于驱动支架54摆动，主要包括第三驱动部531以及第三驱动轴532，第三驱动部531用于驱动第三驱动轴532旋转。
在一个实施例中，支架54内位于第一手腕舵机51和小臂舵机53之间还设有第二手腕舵机52，该第二手腕舵机52用于驱动第一手腕舵机51上下摆动。具体的，该第二手腕舵机52包括第二驱动部521以及第二驱动轴522，第一驱动部511外设有与第二驱动轴522连接的连接块513，连接块513与第二驱动轴522通过连接杆55连接，以带动第一手腕舵机51上下摆动，进而带动整个手掌结构上下摆动。结合第一驱动部511驱动第一驱动轴512旋转以带动手掌结构左右摆动，使得手掌结构可以上下左右摆动。
本发明实施例还提供了一种机器人，包括躯体结构、与躯体结构连接的手臂结构5以及与手臂结构5连接的手掌结构，该手掌结构与手臂结构5远离躯体结构的一端连接，手掌结构为上述实施例所述的手掌结构。
本实施例提供的机器人，通过采用上述实施例所述的手掌结构，将手掌结构与手臂结构5进行装配时，手臂关节接口组件2在导向件3导向的作用下滑入手臂结构5内，随后将导向件3与手臂结构5相应的安装位连接起来，从而将整个手掌结构连接在手臂结构5上，由于导向件3的作用，使得手臂关节接口组件2和手臂结构5在装配过程中有较好的定位，拆装比较方便。
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 (8)
1.一种手掌结构，其特征在于，包括：
手掌主体；以及
手臂关节接口组件，与所述手掌主体的端部连接，所述手臂关节接口组件用于与手臂结构连接；
所述手臂关节接口组件通过若干个导向件与所述手臂结构连接，装配时，所述手臂关节接口组件在所述导向件导向的作用下滑入所述手臂结构；
所述导向件包括相互配合的：
第一凸起部，与所述手臂结构连接；以及
第二凸起部，其一端与所述手掌主体的端部连接，另一端与所述第一凸起部插接，所述第二凸起部包括连接部、第一弯折部以及第二弯折部，所述连接部与所述第一凸起部连接，所述第一弯折部自所述连接部的一端朝向所述手臂关节接口组件的方向弯折，所述第二弯折部自所述连接部的另一端朝向所述手臂关节接口组件的方向弯折。
2.如权利要求1所述的手掌结构，其特征在于，所述第二凸起部为弹性件，所述连接部为楔形体。
3.如权利要求2所述的手掌结构，其特征在于，所述手臂关节接口组件包括依次连接的：
连接板，靠近所述手掌主体设置，且与所述手掌主体连接，所述连接板背离所述手掌主体的一面朝外延伸有所述第二凸起部；
连接环，与所述连接板连接，所述连接环的外壁周向向外延伸与所述第二凸起部配合的所述第一凸起部；以及
连接柱，与所述连接环连接。
4.如权利要求3所述的手掌结构，其特征在于，所述手掌主体包括：
掌骨壳体，所述掌骨壳体的一端与所述连接板连接；
手指机构，所述手指机构的数量为多个，各所述手指机构与所述掌骨壳体连接。
5.如权利要求4所述的手掌结构，其特征在于，所述手指机构包括依次连接的：
第一指骨部，与所述掌骨壳体连接；
第二指骨部，与所述第一指骨部枢转连接；
第三指骨部，与所述第二指骨部枢转连接。
6.如权利要求5所述的手掌结构，其特征在于，所述手掌结构还包括：
卡爪件，与所述连接柱连接，所述卡爪件包括与所述连接柱连接的板体部以及自板体部的边缘背离所述连接柱的方向向外延伸的卡爪部和套爪部；
所述卡爪部和所述套爪部与手臂结构连接。
7.如权利要求6所述的手掌结构，其特征在于，所述手臂结构包括：
手臂壳体，内部设有中空结构；以及
驱动件，与所述卡爪件连接。
8.一种机器人，其特征在于，包括：
躯体结构；
手臂结构，所述手臂结构与所述躯体结构连接；以及
手掌结构，所述手掌结构与所述手臂结构远离所述躯体结构的一端连接，所述手掌结构为如权利要求1至7任一项所述的手掌结构。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5447403A (en) * | 1990-01-05 | 1995-09-05 | Engler, Jr.; Charles D. | Dexterous programmable robot and control system |
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| CN108515534A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-11 | 王华银 | 一种快换机械手 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811641550.6A patent/CN111376288B/zh active Active
Patent Citations (5)
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