CN111434468A - 一种机器人手指 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，公开了一种机器人手指，包括手指组件、动力线机构和驱动机构；动力线机构包括动力线、动力组件和卷线轮，动力组件包括多个转动轮，卷线轮和多个转动轮通过动力线张紧连接；手指组件包括手掌和手指；手指包括至少两个指节，且相邻的两个指节之间通过转动轮转动连接，靠近手掌的一个指节通过转动轮与手掌转动连接；驱动机构驱动卷线轮转动，使得卷线轮通过动力线带动转动轮转动，致使指节转动。本发明中，指节之间的转动轮通过动力线提供其转动动力，以实现手指的转动，大大降低了手指重量，且手指的驱动力矩不受限制，同时可使手指动作更加灵活，进而使得手指指节动作速度大大提升。

Description

一种机器人手指

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种机器人手指。

背景技术

随着工业化、智能化进程地快速发展，在越来越多的生产生活中使用机器人。机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接收人类指挥，又可以运行预先编排的程序，协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业、或是危险的工作。

目前，机器人的手指关节驱动通常采用安装在关节处的电机加减速机组合形成驱动机构来驱动，使得机器人成本高昂，且由于驱动机构安装在关节处，不仅增大了机器人手指的重量，而且使得手指的驱动力矩受限、齿轮易受外力的损伤；同时由于电机组件具有重量、体积和惯量大的缺点，使机器人动作速度无法提升，扭矩受体积限制，不会又太大的扭矩输出的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人手指，通过动力线和转动轮来实现手指指节的转动，不仅降低了手指重量，而且手指的驱动力矩不受限制，使得手指动作更加灵活，大大提高手指动作的速度。

本发明提供的技术方案如下：

一种机器人手指，包括：

手指组件、动力线机构和驱动机构；

所述动力线机构包括动力线、动力组件和与所述动力线的数量对应设置的卷线轮，所述动力组件包括多个转动轮，所述卷线轮和多个所述转动轮通过所述动力线张紧连接；

所述手指组件包括手掌和与所述手掌转动连接且与所述卷线轮的数量对应设置的手指；

所述手指包括至少两个指节，且相邻的两个指节之间通过所述转动轮转动连接，靠近所述手掌的一个所述指节通过所述转动轮与所述手掌转动连接；

所述驱动机构驱动所述卷线轮转动，使得所述卷线轮通过所述动力线带动所述转动轮转动，致使所述指节转动。

本技术方案中，手指指节之间的转动轮通过动力线提供其转动动力，以实现手指的转动，相比于现有技术中的通过电机加减速机组合来提高转动驱动力的方式，大大降低了手指重量，且手指的驱动力矩不受限制，同时可使手指动作更加灵活，进而使得手指指节动作速度大大提升；当需要控制多根手指的动作时，设置多个卷线轮和动力线即可实现，使得整个动力原件成本低廉。

优选地，所述动力组件还包括与所述转动轮对应设置的张紧件；

所述动力线卷绕在所述卷线轮上，且所述动力线的一端穿过多个所述转动轮的一侧并固设于距离所述手掌最远的转动轮，所述动力线的另一端穿过多个所述转动轮的另一侧和所述张紧件并固设于距离所述手掌最远的转动轮，使所述转动轮、所述张紧件和所述卷线轮通过所述动力线张紧连接。

本技术方案中，动力线卷绕在卷线轮上，可为动力线提供一定的余量，当手指关节遭受外力随意掰动，实现动力线与卷线轮的超荷打滑，起到保护电机过载的损伤，避免内部电机或其他部件的损坏；同时，动力线卷绕在卷线轮上，利用动力线卷绕在卷线轮上所提供的一定的摩擦力，产生指节转动的驱动力；在转动轮之间设置张紧件其主要作用是为了防止手指弯曲时，动力线露出指节外，其次要作用是对动力线起到张紧作用，使动力线更贴合转动轮，当然，若通过其他方法使手指弯曲时动力线不露出指节外，此处也可不设置张紧件，因为动力线的预紧是在指尖线结处施加外力收紧固定的。

优选地，所述转动轮和与所述转动轮对应设置的所述张紧件分别设置于所述动力线的两侧。

本技术方案中，将转动轮和与转动轮对应设置的张紧件分别设置在动力线的两侧，可保证动力线与转动轮的张紧力，进而提高转动轮的驱动力，以保证手指的灵活转动。

优选地，所述手指包括依次转动连接的第一指节、第二指节和第三指节；

所述转动轮包括第一转动轮、第二转动轮和第三转动轮；

所述第一指节通过所述第一转动轮与所述手掌转动连接；

所述第一指节与所述第二指节之间通过所述第二转动轮转动连接；

所述第二指节与所述第三指节之间通过所述第三转动轮转动连接。

优选地，所述动力组件还包括第一张紧件、第二张紧件和第三张紧件；

所述动力线卷绕在所述卷线轮上，且所述动力线的一端依次穿过所述第一转动轮的上部、所述第二转动轮的上部、所述第三转动轮的上部并固设于所述第三转动轮，所述动力线的另一端依次穿过所述第一张紧件的上部、所述第一转动轮的下部、所述第二张紧件的上部、所述第二转动轮的下部、所述第三张紧件的上部、所述第三转动轮的下部并固设于所述第三转动轮。

优选地，所述手指组件还包括手指座；

用于转动连接所述手掌与所述指节的所述转动轮通过所述手指座固设于所述手掌。

优选地，距离所述手掌最远的指节的一端与所述转动轮固接，另一端为自由端；

剩余的指节一端与所述转动轮固接，其另一端设有用于容纳所述转动轮的容纳腔；

所述转动轮通过销钉与所述容纳腔的侧壁转动连接。

本技术方案中，通过在指节上开设容纳腔以连接转动轮，可进一步降低手指的整体重量，以提高手指的灵活度。

优选地，所述动力线机构还包括线管和线座；

所述线管套设于所述手指座与所述卷线轮之间的动力线的外侧；

所述线管靠近所述卷线轮的一端通过所述线座固设于所述手掌内，所述线管的另一端固设于所述手指座。

本技术方案中，线管可对手指座和卷线轮之间移动的动力线起到保护作用，隔绝动力线与其它部件之间的接触，防止动力线受到其它部件干扰(如卡死、卡挂、磨损等现象)，而导致动力线无法灵活移动，进而使得手指无法及时转动到位的情况。

优选地，每一个所述指节的外部套设有外壳；

和/或，

所述驱动机构包括与所述卷线轮数量对应设置的驱动部。

优选地，还包括关节件；

所述手掌远离所述手指组件的一端与所述关节件转动连接。

通过本发明提供的一种机器人手指，能够带来以下至少一种有益效果：

1、本发明中，手指指节之间的转动轮通过动力线提供其转动动力，以实现手指的转动，相比于现有技术中的通过电机加减速机组合来提高转动驱动力的方式，大大降低了手指重量，且手指的驱动力矩不受限制，同时可使手指动作更加灵活，进而使得手指指节动作速度大大提升；当需要控制多根手指的动作时，设置多个卷线轮和动力线即可实现，使得整个动力原件成本低廉。

2、本发明中，指节处的转动轮通过动力线提供转动力，动力线卷绕在卷线轮上，可为动力线提供一定的余量，当手指关节遭受外力随意掰动，实现动力线与卷线轮的超荷打滑，起到保护电机过载的损伤，避免内部电机或其他部件的损坏；同时，动力线卷绕在卷线轮上，利用动力线卷绕在卷线轮上所提供的一定的摩擦力，产生指节转动的驱动力。

3、线管可对手指座和卷线轮之间移动的动力线起到保护作用，隔绝动力线与其它部件之间的接触，防止动力线受到其它部件干扰(如卡死、卡挂、磨损等现象)，而导致动力线无法灵活移动，进而使得手指无法及时转动到位的情况。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种机器人手指的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种机器人手指的手指处于张开状态时的剖面图；

图2是本发明一种机器人手指的手指处于张开状态时的俯视图；

图3是本发明一种机器人手指的手指爆炸图；

图4是本发明一种机器人手指的手指处于弯曲状态时的剖面图；

图5是本发明一种机器人手指的手指处于弯曲状态时的俯视图；

图6是本发明一种机器人手指的手指处于张开状态时的结构图；

图7是本发明一种机器人手指的手指处于弯曲状态时的结构图。

附图标号说明

11、动力线；111、线结；12、卷线轮；13、转动轮；131、第一转动轮；132、第二转动轮；133、第三转动轮；14、张紧件；141、第一张紧件；142、第二张紧件；143、第三张紧件；15、线管；16、线座；21、手掌；22、手指；221、指节；2211、容纳腔；2212、第一指节；2213、第二指节；2214、第三指节；23、手指座；24、销钉；25、指尖帽；30、驱动机构；40、关节件。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，需要说明的是，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。在本文中，以机器人的高度方向为上下方向，以机器人的左右方向为左右方向，以机器人的前后方向为前后方向进行说明，并不完全代表实际情况。

在实施例一中，如图1-7所示，一种机器人手指，包括：手指组件、动力线机构和驱动机构30；动力线机构包括动力线11、动力组件和与动力线11的数量对应设置的卷线轮12，动力组件包括多个转动轮13，卷线轮12和多个转动轮13通过动力线11张紧连接；手指组件包括手掌21和与手掌21转动连接且与卷线轮12的数量对应设置的手指22；手指22包括至少两个指节221，且相邻的两个指节221之间通过转动轮13转动连接，靠近手掌21的一个指节221通过转动轮13与手掌21转动连接；驱动机构30驱动卷线轮12转动，使得卷线轮12通过动力线11带动转动轮13转动，致使指节221转动。在实际应用中，一个手指22对应一个卷线轮12和一个动力线11，即由一个卷线轮12和一个动力线11控制一个手指22的动作。一个手指22包括多个指节221，指节221之间通过转动轮13转动连接，当需要控制一个手指22转动时，通过驱动机构30驱动卷线轮12转动，由于卷线轮12与多个转动轮13之间通过动力线11张紧连接，因此当卷线轮12转动时，多个转动轮13在动力线11的带动下也会发生转动，多个转动轮13转动时，指节221会发生转动，从而实现手指22的多个指节221的拟人动作。

本发明中，指节221之间的转动轮13通过动力线11提供其转动动力，以实现手指22的转动，相比于现有技术中的通过电机加减速机组合来提高转动驱动力的方式，大大降低了手指22重量，且手指22的驱动力矩不受限制，同时可使手指22动作更加灵活，进而使得手指22动作速度大大提升；当需要控制多根手指22的动作时，设置多个卷线轮12和动力线11即可实现，使得整个动力原件成本低廉。

在实施例二中，如图1-7所示，在实施例一的基础上，动力组件还包括与转动轮13对应设置的张紧件14；动力线11卷绕于卷线轮12，且动力线11的一端穿过多个转动轮13的一侧并固设于距离手掌21最远的转动轮13，动力线11的另一端穿过多个转动轮13的另一侧和张紧件14并固设于距离手掌21最远的转动轮13，使转动轮13、张紧件14和卷线轮12通过动力线11张紧连接。动力线11的两端分别固定在距离手掌21最远的转动轮13上形成线结111。

为了防止手指弯曲时，动力线11露出指节外，本实施例中还设置了张紧件14，张紧件14与转动轮13对应设置，张紧件14可设置在转动轮13的内侧或外侧，优选地，张紧件14设置在转动轮13的内侧，即转动轮13和张紧件14分别设置于动力线11的两侧。动力线11的中部卷绕在卷线轮12上，动力线11在卷线轮12上至少卷绕一圈，优选地，可卷绕二至三圈，使得卷线轮12不仅可为动力线11提供一定的余量，使手指22关节遭受外力随意掰动，实现动力线11与卷线轮12的超荷打滑，起到保护驱动机构30(电机)过载的损伤，避免内部电机或其他部件的损坏；同时，利用动力线11卷绕在卷线轮12上所提供的一定的摩擦力，产生指节221转动的驱动力。张紧件14可为耐磨销，耐磨销设置在指节221上。本实施例中，张紧件14除了可防止手指22弯曲时，动力线11露出指节221外，还可对动力线11起到进一步的张紧作用，使动力线11更贴合转动轮13，从而进一步提高张紧力。

在实施例三中，如图1-7所示，在实施例一或实施例二的基础上，手指组件还包括手指座23；用于转动连接手掌21与指节221的转动轮13通过手指座23固设于手掌21，手掌21与手指22通过手指座23连接，手指座23靠近指节221的一端设有容纳转动轮13的容纳腔。

距离手掌21最远的指节221的一端与转动轮13固接，另一端为自由端；剩余的指节221一端与转动轮13固接，其另一端设有用于容纳转动轮13的容纳腔2211；转动轮13通过销钉24与容纳腔2211的侧壁转动连接。距离手掌21最远的指节221为指尖，指尖的一端与转动轮13固接，指尖的另一端为自由端，指尖上套设有指尖帽25，其它指节221上套设有有外壳。剩余的指节221一端与转动轮13固接，剩余的指节221的另一端用于与其他指节221的转动轮13转动连接，以实现多个指节221的连接。

动力线机构还包括线管15和线座16；线管15套设于手指座23与卷线轮12之间的动力线11的外侧；线管15靠近卷线轮12的一端通过线座16固设于手掌21内，线管15的另一端固设于手指座23。线管15可对手指座23和卷线轮12之间的动力线11起到保护作用，隔绝动力线11与其它部件之间的接触，防止动力线11受到其它部件干扰(如卡死、卡挂、磨损等现象)，而导致动力线11无法灵活移动，进而使得手指22无法及时转动到位的情况。动力线11可为尼龙线，线管15为四氟管。驱动机构30包括与卷线轮12数量对应设置的驱动部，驱动部可为电机，电机和线座16都设置在手掌21内。

手掌21的一端与手指组件转动连接，手掌21的另一端与关节件40转动连接，此处的关节件40为肘关节件，即实现手掌21相对肘关节的转动。手掌21与关节件40之间也通过转动轮13转动连接，在手掌21中还可以设置一个控制转动轮13转动的卷线轮12和动力线11，同样通过动力线11来实现手掌21相对肘关节的转动。

在实施例四中，如图1-7所示，在上述实施例一或实施例二或实施例三的基础上，手指组件包括手掌21和与手掌21转动连接的五个手指22。手指22包括依次转动连接的第一指节2212、第二指节2213和第三指节2214；转动轮13包括第一转动轮131、第二转动轮132和第三转动轮133；第一指节2212通过第一转动轮131与手掌21转动连接；第一指节2212与第二指节2213之间通过第二转动轮132转动连接；第二指节2213与第三指节2214之间通过第三转动轮133转动连接。

张紧件14包括第一张紧件141、第二张紧件142和第三张紧件143；动力线11卷绕于卷线轮12，且动力线11的一端依次穿过第一转动轮131的上部、第二转动轮132的上部、第三转动轮133的上部并固设于第三转动轮133，动力线11的另一端依次穿过第一张紧件141的上部、第一转动轮131的下部、第二张紧件142的上部、第二转动轮132的下部、第三张紧件143的上部、第三转动轮133的下部并固设于第三转动轮133。动力线11的两个线头分别固设在第三转动轮133上形成两个线结111。

卷线轮12和驱动部分别为五个，驱动部与卷线轮12一一对应设置，通过驱动部驱动卷线轮12转动。卷线轮12与动力线11一一对应设置，卷线轮12转动时带动动力线11移动，使得与动力线11张紧连接的多个转动轮13转动，从而实现手指22的转动。卷线轮12和驱动部都设置在手掌21内，卷线轮12与手指座23之间的动力线11上套设有线管15，线管15可对动力线11起到保护作用，隔绝动力线11与其它部件之间的接触，防止动力线11受到其它部件干扰。

如图1所示，当卷线轮12顺时针转动时，转动轮13上部的动力线11向右移动，转动轮13下部的动力线11向左移动，使转动轮13在动力线11的作用下也顺时针转动，从而实现手指22的转动。当卷线轮12逆时针转动时，转动轮13下部的动力线11向右移动，转动轮13上部的动力线11向左移动，使转动轮13在动力线11的作用下也发生逆时针转动，从而实现手指22的转动。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人手指，其特征在于，包括：

手指组件、动力线机构和驱动机构；

所述动力线机构包括动力线、动力组件和与所述动力线的数量对应设置的卷线轮，所述动力组件包括多个转动轮，所述卷线轮和多个所述转动轮通过所述动力线张紧连接；

所述手指组件包括手掌和与所述手掌转动连接且与所述卷线轮的数量对应设置的手指；

所述手指包括至少两个指节，且相邻的两个指节之间通过所述转动轮转动连接，靠近所述手掌的一个所述指节通过所述转动轮与所述手掌转动连接；

所述驱动机构驱动所述卷线轮转动，使得所述卷线轮通过所述动力线带动所述转动轮转动，致使所述指节转动。

2.根据权利要求1所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述动力组件还包括与所述转动轮对应设置的张紧件；

所述动力线卷绕在所述卷线轮上，且所述动力线的一端穿过多个所述转动轮的一侧并固设于距离所述手掌最远的转动轮，所述动力线的另一端穿过多个所述转动轮的另一侧和所述张紧件并固设于距离所述手掌最远的转动轮，使所述转动轮、所述张紧件和所述卷线轮通过所述动力线张紧连接。

3.根据权利要求2所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述转动轮和与所述转动轮对应设置的所述张紧件分别设置于所述动力线的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述手指包括依次转动连接的第一指节、第二指节和第三指节；

所述转动轮包括第一转动轮、第二转动轮和第三转动轮；

所述第一指节通过所述第一转动轮与所述手掌转动连接；

所述第一指节与所述第二指节之间通过所述第二转动轮转动连接；

所述第二指节与所述第三指节之间通过所述第三转动轮转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述动力组件还包括第一张紧件、第二张紧件和第三张紧件；

所述动力线卷绕在所述卷线轮上，且所述动力线的一端依次穿过所述第一转动轮的上部、所述第二转动轮的上部、所述第三转动轮的上部并固设于所述第三转动轮，所述动力线的另一端依次穿过所述第一张紧件的上部、所述第一转动轮的下部、所述第二张紧件的上部、所述第二转动轮的下部、所述第三张紧件的上部、所述第三转动轮的下部并固设于所述第三转动轮。

6.根据权利要求1所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述手指组件还包括手指座；

用于转动连接所述手掌与所述指节的所述转动轮通过所述手指座固设于所述手掌。

7.根据权利要求6所述的一种机器人手指，其特征在于，

距离所述手掌最远的指节的一端与所述转动轮固接，另一端为自由端；

剩余的指节一端与所述转动轮固接，其另一端设有用于容纳所述转动轮的容纳腔；

所述转动轮通过销钉与所述容纳腔的侧壁转动连接。

8.根据权利要求6所述的一种机器人手指，其特征在于，

所述动力线机构还包括线管和线座；

所述线管套设于所述手指座与所述卷线轮之间的动力线的外侧；

所述线管靠近所述卷线轮的一端通过所述线座固设于所述手掌内，所述线管的另一端固设于所述手指座。

9.根据权利要求1所述的一种机器人手指，其特征在于，

每一个所述指节的外部套设有外壳；

和/或，

所述驱动机构包括与所述卷线轮数量对应设置的驱动部。

10.根据权利要求1所述的一种机器人手指，其特征在于，还包括关节件；

所述手掌远离所述手指组件的一端与所述关节件转动连接。

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