CN117656107A - 一种机械手指及机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械手指，包括：至少三个依次转动连接的指节，在相邻指节相互呈平行状态的情况下，机械手指为第一状态，在相邻指节相互呈垂直状态，且间隔一个指节的两个指节相互呈平行的状态的情况下，机械手指为第二状态；在机械手指从伸直状态向完全弯曲的状态运动时，首先对第一指节施加机械手指向内弯曲的作用力向，在第一指节弯曲移动的过程中，第一指节与第二指节之间产生的摩擦力逐渐增大，当摩擦力逐渐增大的情况下，第一指节带动第二指节一同弯曲移动，在第二指节弯曲移动的过程中，第二指节与第三指节之间产生的摩擦力逐渐增大，此时，第一指节和第二指节以近似的速率同时运动。

Description

一种机械手指及机械手

技术领域

本发明涉及仿生线驱机械手技术领域，尤其涉及一种机械手指及机械手。

背景技术

近几年各种各样形式的机械手不断涌现，可是仍然有基本的几大问题没能很好的解决，线驱机械手的手指常常会出现先弯曲远端关节，等弯曲到极限后再牵引近端关节的问题，或者是先近端后远端。而实际情况应该是手指的两节关节要以近似的速率同时运动，最后同时达到约等于90度的角度；同时。有些机械手通过连杆结构解决这个问题。但是实际的人手指可以做到仅弯曲近端关节，对于这种运动模式连杆结构又无法做到。

发明内容

(一)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种机械手指。

本发明实施例提出的一种机械手指，包括：

至少三个依次转动连接的指节，在相邻指节相互呈平行状态的情况下，机械手指为第一状态，在相邻指节相互呈垂直状态，且间隔一个指节的两个指节相互呈平行的状态的情况下，机械手指为第二状态；

其中，在机械手指从第一状态向第二状态运动的情况下，相邻指节间的摩擦力同时逐渐增大；

位于中间的指节为第一指节，位于第一指节两侧的指节分别为第二指节和第三指节。

可选地，机械手指还包括：

第一驱动件，在机械手指为第二状态的情况下，第一驱动件固定连接于第一指节靠近第三指节的端面。

可选地，机械手指还包括：

第二驱动件，在机械手指为第二状态的情况下，第二驱动件固定连接于第二指节靠近第一指节的端面。

可选地，机械手指还包括：

复位驱动件，复位驱动件同时连接第一指节和第二指节，用于使机械手指从第一状态向第二状态运动。

可选地，指节包括：

支撑杆；

连接件，连接件固定安装于支撑杆的一端，连接件的横截面为半圆形；

其中，支撑杆转动安装于相邻的连接件，支撑杆转动圆心与固定圆柱的轴线不重合。

可选地，机械手指还包括：

限位件，限位对称转动安装于固定圆柱的两侧，限位件与相邻的支撑杆固定连接。

可选地，第一驱动件滑动贯穿第二驱动件。

可选地，第一驱动件和第二驱动件均为柔性驱动件。

可选地，复位驱动件为柔性驱动件。

第二方面，本发明实施例提供一种机械手。

本发明实施例提出的一种机械手，实现如上述第一方面中任一项提出的机械手指。

(二)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的机械手指包括至少三个依次转动连接的指节，其中，位于中间的指节为第一指节，位于第一指节两侧的指节分别为第二指节和第三指节，示例性的，第三指节为近端指节，第一指节为远端指节，在第一指节、第二指节和第三指节相互平行的情况下，机械手指为第一状态，在第一指节、第二指节和第三指节依次垂直，且第一指节和第三指节相互呈平行的状态的情况下，机械手指为第二状态，在第一指节与第二指节相互平行，且第三指节与第二指节相互垂直的情况下，机械手指为第三状态，在机械手指从第一状态向第二状态运动的情况下，相邻指节间的摩擦力同时逐渐增大。在机械手指从伸直状态向完全弯曲的状态运动时，首先对第一指节施加机械手指向内弯曲的作用力向，在第一指节弯曲移动的过程中，第一指节与第二指节之间产生的摩擦力逐渐增大，当摩擦力逐渐增大的情况下，第一指节带动第二指节一同弯曲移动，在第二指节弯曲移动的过程中，第二指节与第三指节之间产生的摩擦力逐渐增大，此时，第一指节和第二指节以近似的速率同时运动，最后同时达到约等于90°的角度，使机械手指从第一状态转变为第二状态，有效解决了机械手指出现先弯曲远端关节，等弯曲到极限后再牵引近端关节的问题。

附图说明

图1为本发明的机械手指的主视结构示意图；

图2为本发明的机械手指的第一状态的结构示意图；

图3为本发明的机械手指的第二状态的结构示意图；

图4为本发明的机械手指的第三状态的结构示意图。

【附图标记说明】

100-指节、200-第一驱动件、300-第二驱动件、400-复位驱动件、500-限位件；

110-支撑杆、120-连接件。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1至图4所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种机械手指，包括：至少三个依次转动连接的指节100，在相邻上述指节100相互呈平行状态的情况下，上述机械手指为第一状态，在相邻上述指节100相互呈垂直状态，且间隔一个上述指节100的两个指节100相互呈平行的状态的情况下，上述机械手指为第二状态；其中，在上述机械手指从上述第一状态向上述第二状态运动的情况下，相邻上述指节100间的摩擦力同时逐渐增大；位于上述中间的指节100为第一指节，位于上述第一指节两侧的上述指节100分别为第二指节和第三指节。

本申请实施例提供的机械手指包括至少三个依次转动连接的指节100，其中，位于中间的指节100为第一指节，位于第一指节两侧的指节分别为第二指节和第三指节，示例性的，第三指节为近端指节，第一指节为远端指节，在第一指节、第二指节和第三指节相互平行的情况下，机械手指为第一状态，在第一指节、第二指节和第三指节依次垂直，且第一指节和第三指节相互呈平行的状态的情况下，机械手指为第二状态，在第一指节与第二指节相互平行，且第三指节与第二指节相互垂直的情况下，机械手指为第三状态，在机械手指从第一状态向第二状态运动的情况下，相邻指节100间的摩擦力同时逐渐增大。

由上述内容可知，在机械手指为第一状态的情况下，机械手指为伸直状态，在机械手指处于第二状态的情况下，机械手指为完全弯曲的状态，在机械手指处于第三状态的情况下，机械手指为部分弯曲的状态；在机械手指从第一状态向第二状态运动的情况下，相邻指节100间的摩擦力同时逐渐增大，其中，在机械手指从伸直状态向完全弯曲的状态运动时，首先对第一指节施加机械手指向内弯曲的作用力向，在第一指节弯曲移动的过程中，第一指节与第二指节之间产生的摩擦力逐渐增大，当摩擦力逐渐增大的情况下，第一指节带动第二指节一同弯曲移动，在第二指节弯曲移动的过程中，第二指节与第三指节之间产生的摩擦力逐渐增大，此时，第一指节和第二指节以近似的速率同时运动，最后同时达到约等于90°的角度，使机械手指从第一状态转变为第二状态，有效解决了机械手指出现先弯曲远端关节，等弯曲到极限后再牵引近端关节的问题。

如图1至图4所示，在一些示例中，机械手指还包括：第一驱动件200，在上述机械手指为第二状态的情况下，上述第一驱动件200固定连接于上述第一指节靠近上述第三指节的端面。

在该技术方案中，机械手指还包括固定连接在第一指节上的第一驱动件200，其中，第一驱动件200安装的位置为：在机械手指为第二状态的情况下，第一驱动件200固定连接于第一指节靠近第三指节的端面；在机械手指运动时，当机械手指处于第一状态的情况下，通过对第一驱动件200施加作用力，使第一驱动件200对第一指节施加拉力，第一指节收到拉力的作用下，机械手指开始向第二状态弯曲，在第一指节弯曲移动的过程中，第一指节与第二指节之间产生的摩擦力逐渐增大，当摩擦力逐渐增大的情况下，第一指节带动第二指节一同弯曲移动，在第二指节弯曲移动的过程中，第二指节与第三指节之间产生的摩擦力逐渐增大，此时，第一指节和第二指节以近似的速率同时运动，最后同时达到约等于90°的角度，使机械手指从第一状态转变为第二状态。

如图1至图4所示，在一些示例中，机械手指还包括：第二驱动件300，在上述机械手指为第二状态的情况下，上述第二驱动件300固定连接于上述第二指节靠近上述第一指节的端面。

在该技术方案中，机械手指还包括固定连接在第二指节的第二驱动件300，其中，第二驱动件300安装的位置为：在机械手指为第二状态的情况下，第二驱动件300固定连接于第二指节靠近第一指节的端面，示例性的，在机械手指为第二状态的情况下，第二驱动件300与第一驱动件200同侧安装于机械手指，第二驱动件300固定安装于第二指节位于第二指节弯曲的表面；当机械手指处于第一状态的情况下，通过对第二驱动件300施加作用力，使第二驱动件300对第二指节施加拉力，第二指节受到拉力的作用下，机械手指开始向第三状态弯曲，在第二指节弯曲移动的过程中，第二指节同时带动第一指节一同转动，直至第一指节和第二指节同时与第三直接垂直，使机械手指从第一状态转变为第三状态。

如图1所示，在一些示例中，上述第一驱动件200和上述第二驱动件300均为柔性驱动件。

在该技术方案中，当第一驱动件200和第二驱动件300为柔性驱动件时，可保证在机械手指弯曲运动的过程中，可随着机械手指一同变形，避免机械手指在状态变化的过程中，第一驱动件200和第二驱动件300影响机械手指的运动，保证了其机械手指运动的稳定性，避免在运动过程中机械手指产生损伤。

示例性的，在每个指节100上均设有限位壳，限位壳与指节100之间形成有通孔，第一驱动件200和第二驱动件300可设置于通孔内，在第一驱动件200和第二驱动件300驱动机械手指变化状态的过程中，第一驱动件200和第二驱动件300始终处于通孔内，随着机械手指一同运动，避免在机械手指运动的过程中，第一驱动件200和第二驱动件300缠绕到机械手指上，保证其机械手指运动的稳定性。

如图1所示，在一些示例中，上述第一驱动件200滑动贯穿上述第二驱动件300。

在该技术方案中，在通过驱动件驱动机械手指运动的过程中，第一驱动件200与第二驱动件300滑动连接在一起，在第一驱动件200和第二驱动件300相互不响应的情况下，第一驱动件200和第二驱动件300能够紧密的接触，避免第一驱动件200和第二驱动件300相互缠绕，从而避免影响机械手指的正常运动，提高了机械手指运动时的稳定性。

如图1至图4所示，在一些示例中，机械手指还包括：复位驱动件400，上述复位驱动件400同时连接上述第一指节和上述第二指节，用于使上述机械手指从上述第二状态向上述第一状态运动。

在该技术方案中，机械手指还包括同时与第一指节和第二指节固定连接的复位驱动件400，其中，示例性的，复位驱动件400安装于机械手指远离第一驱动件200和第二驱动件300一侧的端面；在工作时，复位驱动件400可控制机械手指从第二状态或第三状态向机械手指的第一状态运动，同时对第一指节和第二指节施加作用力，直至第一指节、第二指节和第三指节相互平行，呈现机械手指的第一状态。

示例性的，第一驱动件200和第二驱动件300可选用但不限于PLA或TPU材料。

如图1所示，在一些示例中，上述复位驱动件400为柔性驱动件。

在该技术方案中，示例性的，当复位驱动件400为柔性驱动件时，可保证在机械手指伸直运动的过程中，可随着机械手指一同变形，避免机械手指在状态变化的过程中，复位驱动件400影响机械手指的运动，保证了其机械手指运动的稳定性，避免在运动过程中机械手指产生损伤。

示例性的，由上述内容可知，在每个指节100上均设有限位壳，限位壳与指节100之间形成有通孔，其中，限位壳设置于机械手指的两侧，复位驱动件400可设置于远离第一驱动件200和第二驱动件300一侧的通孔内，在复位驱动件400驱动机械手指变化状态的过程中，复位驱动件400始终处于通孔内，随着机械手指一同运动，避免在机械手指运动的过程中，复位驱动件400缠绕到机械手指上，保证其机械手指运动的稳定性。

示例性的，复位驱动件400可选用但不限于PLA或TPU材料。

如图1至图4所示，在一些示例中，上述指节100包括：支撑杆110；连接件120，上述连接件120固定安装于上述支撑杆110的一端，上述连接件120的横截面为半圆形；其中，上述支撑杆110转动安装于相邻的上述连接件120，上述支撑杆110转动圆心与上述固定圆柱120的轴线不重合。

在该技术方案中，指节100包括支撑杆110和连接件120，其中，连接件的横截面为半圆形，支撑杆110转动安装于相邻的连接件120，支撑杆110转动圆心与固定圆柱120的轴线不重合，可使在机械手指从第一状态向第二状态运动的情况下，相邻支撑杆110和连接件120间的摩擦力同时逐渐增大。

如图1至图4所示，在一些示例中，机械手指还包括：限位件500，上述限位对称转动安装于上述固定圆柱120的两侧，上述限位件500与相邻的上述支撑杆110固定连接。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种机械手，实现如上述任一技术方案上述的机械手指。

由于本申请实施例提供的一种机械手，因包括了如上述第一方面中任一项提出的机械手指，因此具备该机械手指的全部有益效果，这里不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种机械手指，其特征在于，包括：

至少三个依次转动连接的指节(100)，在相邻所述指节(100)相互呈平行状态的情况下，所述机械手指为第一状态，在相邻所述指节(100)相互呈垂直状态，且间隔一个所述指节(100)的两个指节(100)相互呈平行的状态的情况下，所述机械手指为第二状态；

其中，在所述机械手指从所述第一状态向所述第二状态运动的情况下，相邻所述指节(100)间的摩擦力同时逐渐增大；

位于所述中间的指节(100)为第一指节，位于所述第一指节两侧的所述指节(100)分别为第二指节和第三指节。

2.如权利要求1所述的机械手指，其特征在于，还包括：

第一驱动件(200)，在所述机械手指为第二状态的情况下，所述第一驱动件(200)固定连接于所述第一指节靠近所述第三指节的端面。

3.如权利要求2所述的机械手指，其特征在于，还包括：

第二驱动件(300)，在所述机械手指为第二状态的情况下，所述第二驱动件(300)固定连接于所述第二指节靠近所述第一指节的端面。

4.如权利要求1所述的机械手指，其特征在于，还包括：

复位驱动件(400)，所述复位驱动件(400)同时连接所述第一指节和所述第二指节，用于使所述机械手指从所述第二状态向所述第一状态运动。

5.如权利要求1所述的机械手指，其特征在于，所述指节(100)包括：

支撑杆(110)；

连接件(120)，所述连接件(120)固定安装于所述支撑杆(110)的一端，所述连接件(120)的横截面为半圆形；

其中，所述支撑杆(110)转动安装于相邻的所述连接件(120)，所述支撑杆(110)转动圆心与所述固定圆柱(120)的轴线不重合。

6.如权利要求5所述的机械手指，其特征在于，还包括：

限位件(500)，所述限位对称转动安装于所述固定圆柱(120)的两侧，所述限位件(500)与相邻的所述支撑杆(110)固定连接。

7.如权利要求3所述的机械手指，其特征在于，所述第一驱动件(200)滑动贯穿所述第二驱动件(300)。

8.如权利要求3所述的机械手指，其特征在于，所述第一驱动件(200)和所述第二驱动件(300)均为柔性驱动件。

9.如权利要求4所述的机械手指，其特征在于，所述复位驱动件(400)为柔性驱动件。

10.一种机械手，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的机械手指。