CN113084846A

CN113084846A - 机器人、全驱动手及手指模块

Info

Publication number: CN113084846A
Application number: CN202110350508.4A
Authority: CN
Inventors: 陈伟杰; 肖阳
Original assignee: Dongguan Weichuang Power Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Weichuang Power Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明提供了机器人、全驱动手及手指模块，其中，手指模块包括多个手指单元和与所述多个手指单元一一对应的多个驱动单元，多个手指单元与多个驱动单元之间以驱动单元和手指单元相间的方式依次连接；其中，多个手指单元包括：依次转动连接的第一手指单元、第二手指单元和第三手指单元；其中，第二手指单元绕所述第一手指单元转动的方向与所述第三手指单元绕第二手指单元转动的方向平行；每个驱动单元均包括：用于带动对应的手指单元运动的齿轮减速器、用于带动齿轮减速器工作的微特电机、用于检测电机的电流的电流传感器与用于处理微特电机工作的处理器；能够解决全驱动机械手结构复杂、抓取精度低下的问题。

Description

机器人、全驱动手及手指模块

技术领域

本发明涉及机器人领域。更具体地说，本发明涉及机器人、全驱动手及手指模块。

背景技术

目前的机器人领域的快速发展，对于机器人的性能要求也越来越高，尤其是机器人的抓取性能。容易理解的是，机器人的抓取性能一般是通过机器手实现的。影响机械手抓取性能的因素可能多种多样，在这些因素中，机械手的驱动方式是一种非常紧要的因素，通常在机器手的设计中无法被回避。

目前的机械手的驱动方式主要包括欠驱动和全驱动两种。但是现有的欠驱动机器手抓取物体时，是靠指关节接触物体表面后进行被动式包裹抓取，同时，作用于物体的抓取力度也会受欠驱动机构里弹簧的限制。而传统的全驱动机械手则或者结构复杂，或者抓取精度低下，无法满足抓取性能的需求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是，至少提供一种机器人、全驱动手及手指模块，能够解决全驱动机械手结构复杂、抓取精度低下的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

<本发明的第一方面>

第一方面提供了一种机器人全驱动手的手指模块，包括多个手指单元和与所述多个手指单元一一对应的多个驱动单元，多个手指单元与多个驱动单元之间以驱动单元和手指单元相间的方式依次连接；其中，

所述多个手指单元包括：依次连接的第一手指单元、第二手指单元和第三手指单元；其中，所述第二手指单元相对于所述第一手指单元转动的方向与所述第三手指单元相对于所述第二手指单元转动的方向平行；

每个驱动单元均包括：用于带动对应的手指单元运动的齿轮减速器、用于带动所述齿轮减速器工作的电机、用于检测所述电机的电流的电流传感器与用于根据所述电流处理所述电机工作的处理器。

在一些技术方案中，所述电机为微特电机。

在一些技术方案中，所述第三手指单元上远离所述第二手指单元的端部设置有压力传感器。

在一些技术方案中，所述驱动单元为舵机。

在一些技术方案中，所述第一手指单元与对应的所述第一驱动单元之间转动连接，所述第二手指单元与对应的所述第二驱动单元之间固定连接，所述第三手指单元与对应的所述第三驱动单元之间固定连接。

在一些技术方案中，所述第二手指单元的数量为至少为两个，所述第二驱动单元的数量为至少为两个，所述至少两个第二手指单元和至少两个第二驱动单元，以第二驱动单元和第二手指单元相间的方式依次连接，每个第二驱动单元与对应的第二手指单元之间转动连接。

<本发明的第二方面>

第二方面提供了一种机器人全驱动手，包括：手掌模块和多个第一方面所述的机器人全驱动手的手指模块；其中，

在每个手指模块中：所述第一手指单元与所述手掌模块转动连接，所述第一手指单元沿与所述手掌模块的掌面平行的方向，绕所述手掌模块转动。

在一些技术方案中，在每个手指模块中：相对于所述第一手指单元，所述第二手指单元和所述第三手指单元朝向远离或者靠近所述手掌模块的掌心的方向运动。

<本发明的第三方面>

第三方面提供了一种机器人，包括第一方面所述的机器人全驱动手的手指模块或第二方面所述的机器人全驱动手。

本发明的实施例的技术效果至少包括：

1、手指模块由多个手指单元和多个驱动单元构成，而每个手指单元和驱动单元又各自是一种经由模块化设计的单元，能够解决结构复杂的问题，因此，便于拆装、维修和更换；此外，由于所述手指模块单元简单，所以制造工艺方便、成本低。

2、每个手指单元都配置有对应的驱动单元，在驱动单元中，电流传感器对电机控制进行电流闭环控制，可以实现对每个手指单元的运动独立进行控制角度和力矩输出，所以，手指模块的灵活性高，便于做精确细腻的动作，能够解决全驱动机械手抓取精度低下的问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本申请的机器人全驱动手的手指模块在一些实施例中的示意图；

图2为图1的一个分解示意图；

图3为图1的又一个分解示意图；

图4为本申请的机器人全驱动手在一些实施例中的示意图；

图5为本申请的机器人全驱动手在另一些实施例中的示意图；

附图标记：

1、全驱动手；10、手指模块；110、多个手指单元；111、第一手指单元；112、第二手指单元；113、第三手指单元；120、多个驱动单元；121、第一驱动单元；122、第二驱动单元；123、第三驱动单元；1131、压力传感器；20、手掌模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本申请实施例中的术语“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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。还需要说明的是，本申请中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，“上”、“下”、“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，并不是指示或暗示所指的装置或器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。再者，术语“包括”和“设置有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除以上所述外，仍需要强调的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1-3所示，第一方面提供了一种机器人全驱动手的手指模块10，包括多个手指单元110和与所述多个手指单元110一一对应的多个驱动单元120，换言之，其中的每个手指单元均对应一个驱动单元，多个手指单元110与多个驱动单元120之间以驱动单元和手指单元相间的方式依次连接；其中，

所述多个手指单元110包括：一个第一手指单元111、一个第三手指单元113和至少一个第二手指单元112；其中，所述第一手指单元111用于与全驱动手1的手掌模块连接，所述第一手指单元111、所述至少一个第二手指单元112和所述第三手指单元113依次连接，所述至少一个第二手指单元112相对于所述第一手指单元111转动的方向与所述第三手指单元113相对于所述至少一个第二手指单元112转动的方向平行；

在一些实施方式中，所述电流传感器为高精度的霍尔电流传感器，进一步地，可以是高精度闭环型霍尔电流传感器。

在一些实施方式中，所述电机为微特电机；需要说明的是，所述微特电机，全称微型特种电机，简称微电机，其直径可以小于160mm。

还需要说明的是，术语“手指单元”是一种对于机器人作出的形象化表达，以便于本领域技术人员理解；该“手指”并不是真实的人体器官，而只是一种类似人体器官的机械结构，因此这种表达不能视为对于本发明的限制。

具体地，所述第一手指单元111的数量为1个，所述第三手指单元113的数量为1个，所述至少一个第二手指单元112的数量为2个；也就是说，所述多个手指单元110的数量为4个。由于所述多个驱动单元120与所述多个手指单元110一一对应，相应地，所述多个驱动单元120的数量也为4个；具体地，所述多个驱动单元120包括：一个与第一手指单元111连接的第一驱动单元121、两个与第二手指单元112连接的第二驱动单元122和一个与第三手指单元113连接的第三驱动单元123；

进一步地，所述第一驱动单元121的一端与所述第一手指单元111转动连接，另一端用于与全驱动手1的手掌模块连接；

所述至少一个第二手指单元112和至少一个第二驱动单元122以第二驱动单元122和第二手指单元112相间的方式依次连接，每个第二驱动单元122与对应的第二手指单元112之间转动连接；

所述第三驱动单元123的一端与所述至少一个第二手指单元112连接，另一端与所述第三手指单元113转动连接。

在本申请中，所述机器人全驱动手1的手指模块10至少具备以下有益效果：

2、每个手指单元都配置有对应的驱动单元，在驱动单元中，处理器和电流传感器对电机进行电流闭环控制，可以实现对每个手指单元的运动独立进行控制角度和力矩输出，所以，手指模块的灵活性高，便于做精确细腻的动作，能够解决全驱动机械手抓取精度低下的问题。

在一些技术方案中，所述第三手指单元113上远离所述第二手指单元112的端部设置有压力传感器1131。所述第三手指单元113上远离所述第二手指单元112的端部用作手指模块10的指尖，该指尖在抓取细小东西时能通过该压力传感器1131检测作用于物体的抓力，在此基础上，调节每个驱动单元输出的力矩，能够实现手指模块10在执行抓取动作时的力矩得以闭环的目的。

在一些技术方案中，所述驱动单元为舵机。

如图4-5所示，在第一方面的基础上，本申请的第二方面提供了一种机器人全驱动手1，其中，图5是所述机器人全驱动手1握持物体2的示意图；

具体地，所述机器人全驱动手1包括：手掌模块20和多个第一方面所述的机器人全驱动手1的手指模块10；其中，

在每个手指模块10中：所述第一手指单元111与所述手掌模块20转动连接，所述第一手指单元111沿与所述手掌模块20的掌面平行的方向，绕所述手掌模块20转动。需要说明的是，这里的“平行”指的是大致平行。

在一些技术方案中，在每个手指模块10中：相对于所述第一手指单元111，所述第二手指单元112和所述第三手指单元113朝向远离或者靠近所述手掌模块20的掌心的方向运动。

在第一方面和第二方面的基础上，本申请的第三方面提供了一种机器人，包括第一方面所述的机器人全驱动手1的手指模块10或第二方面所述的机器人全驱动手1。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.机器人全驱动手的手指模块，其特征在于，包括多个手指单元和与所述多个手指单元一一对应的多个驱动单元，多个手指单元与多个驱动单元之间以驱动单元和手指单元相间的方式依次连接；其中，

2.根据权利要求1所述的手指模块，其特征在于，所述电机为微特电机。

3.根据权利要求1所述的手指模块，其特征在于，所述第三手指单元上远离所述第二手指单元的端部设置有压力传感器。

4.根据权利要求1所述的手指模块，其特征在于，所述驱动单元为舵机。

5.根据权利要求1所述的手指模块，其特征在于，所述第一手指单元与对应的所述第一驱动单元之间转动连接，所述第二手指单元与对应的所述第二驱动单元之间固定连接，所述第三手指单元与对应的所述第三驱动单元之间固定连接。

6.根据权利要求1所述的手指模块，其特征在于，所述第二手指单元的数量为至少为两个，所述第二驱动单元的数量为至少为两个，所述至少两个第二手指单元和至少两个第二驱动单元以第二驱动单元和第二手指单元相间的方式依次连接，每个第二驱动单元与对应的第二手指单元之间转动连接。

7.机器人全驱动手，其特征在于，包括：手掌模块和多个权利要求1-6任一所述的机器人全驱动手的手指模块；其中，

8.根据权利要求7所述的机器人全驱动手，其特征在于，在每个手指模块中：相对于所述第一手指单元，所述第二手指单元和所述第三手指单元朝向远离或者靠近所述手掌模块的掌心的方向运动。

9.机器人，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的机器人全驱动手的手指模块或权利要求7-8任一所述的机器人全驱动手。