CN205219103U - 一种新型欠驱动三指灵巧手 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种新型欠驱动三指灵巧手，它解决了传统末端执行器只能实现特定抓取任务，通用性较差的问题。该灵巧手的特征在于，包括用于固定安装各手指组件的支撑座、绳传动机构和驱动电机；所述支撑座设计为矩形结构；所述支撑座上面前端设置一个手指组件，所述支撑座上面后端设置二个手指组件，三个手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座内部固定安装三个驱动电机，驱动电机带动绕线轮转动时，通过钢丝绳带动手指组件的近指节和远指节实现弯曲动作。本灵巧手可实现常用物料精确、快速的搬运任务，同时也能够对不规则物体进行抓取操作，在工业机器人领域有广阔的应用前景和重要的社会意义。

Description

一种新型欠驱动三指灵巧手

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种新型欠驱动三指灵巧手。主要用在工业生产中代替人工实现常用物料精确、快速的搬运任务，同时也能够对不规则物体进行抓取操作。

背景技术

在工业应用领域中，传统机器人的末端执行器多是根据所夹持物体的形状、大小进行设计的，一般只能实现特定物体的抓取任务。当对不同型号、规格的物料进行搬运任务时，需要重新设计末端执行器的结构形状，不但会延长生产周期，也增加生产制作成本。另外，传统的末端执行器一般不能调整手指的抓握姿态，因此只适合规则物体的抓取任务，通用性较差。为此本实用新型提供一种新型欠驱动三指灵巧手，该灵巧手可通过调整手指的抓握姿态，适应被操作对象外形的变化，具有很高的通用性、稳定性和可靠性，可与工业机器人进行高效配合，提高工业生产的自动化程度。

发明内容

本实用新型的技术目的是克服现有技术中的问题，提供一种新型欠驱动三指灵巧手。该灵巧手能够通过调整手指的抓握姿态，稳定的抓取形状各异的物体。即可实现常用物料精确、快速的搬运任务，也能够对不规则物体进行抓取操作，通用性好。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型欠驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装各手指组件的支撑座、绳传动机构和驱动电机；所述支撑座设计为矩形结构；所述支撑座上面前端设置一个手指组件，所述支撑座上面后端设置二个手指组件，三个手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座内部固定安装三个驱动电机。

前述的新型欠驱动三指灵巧手，所述手指组件主要由固定指节、近指节、近指节连接板、近指节轴、近指节轴承、近指节轴承盖、远指节、远指节连接板、远指节轴、远指节轴承、远指节轴承盖等组成；所述固定指节一端固定安装在支撑座上，另一端设置近指节轴；所述近指节一端固定在近指节轴上，另一端设置远指节轴；所述远指节一端固定在远指节轴上，另一端设计为圆弧形端面；为加工制作方便，降低生产成本，三个手指组件采用模块化设计，结构完全相同。

前述的新型欠驱动三指灵巧手，所述绳传动机构由绕线轮、钢丝绳、近指节轴、近指节扭簧、远指节轴、远指节扭簧组成；所述绕线轮安装在驱动电机轴上，钢丝绳一端与绕线轮连接，另一端通过近指节轴和远指节轴的绕线孔，与远指节连接；驱动电机带动绕线轮转动时，通过钢丝绳带动近指节和远指节实现弯曲动作。

综上所述，本灵巧手为欠驱动灵巧手，具有三个手指组件，每个手指组件有两个转动关节，可实现近指节和远指节的弯曲运动，共六个自由度；每个手指组件两个指节的弯曲均由一个驱动电机通过钢丝绳传动来实现。三个手指组件采用模块化设计，节约成本、方便加工。本灵巧手可在极限或者有害的环境下代替人工实现灵活、精确、快速、高重复量的抓取操作，在工业机器人领域中有广阔的应用前景和重要的社会意义。

附图说明

图1是本实用新型的灵巧手的结构总图；

图2是本实用新型的灵巧手的侧视图；

图3是本实用新型手指组件的结构图；

图4是本实用新型的驱动电机分布图；

其中：图1中的编号分别为：1、手指组件A2、支撑座3、绕线轮4、L板5、驱动电机A6、驱动电机B7、手指组件B

图2中的编号分别是：8、手指组件C

图3中的编号分别为：9、远指节10、远指节连接板11、远指节轴承12、远指节轴承盖13、近指节14、近指节连接板15、近指节轴承16近指节轴承盖17、固定指节18、近指节轴19、近指节扭簧20、远指节轴21、远指节扭簧

图4中的编号分别为：22、驱动电机C。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案、技术特征、达成目的与功能易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述。

如图1、图2、图3、图4所示，一种新型欠驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装手指组件A1、手指组件B7和手指组件C8的支撑座2、绳传动机构、驱动电机A5、驱动电机B6和驱动电机C22；所述支撑座2设计为矩形结构；所述支撑座2上面前端设置手指组件C8，所述支撑座2上面后端设置手指组件A1、手指组件B7；手指组件A1、手指组件B7和手指组件C8成等腰三角形分布；所述支撑座2内部固定安装驱动电机A5、驱动电机B6和驱动电机C22。所述手指组件主要由固定指节17、近指节13、近指节连接板14、近指节轴18、近指节轴承15、近指节轴承盖16、远指节9、远指节连接板10、远指节轴20、远指节轴承11、远指节轴承盖12等组成；所述绳传动机构由绕线轮3、钢丝绳、近指节轴18、近指节扭簧19、远指节轴20、远指节扭簧21组成。

下面根据图1-图4说明本实用新型的工作过程。

为完成物体的抓取任务，三个手指组件必须协调运动，下面根据灵巧手抓取不同形状、大小物体的工作过程加以说明。

提拉抓取：

当需要抓取的物体较重、体积较大，且具有插入手指的空间时，如工具箱。驱动电机A5、驱动电机B6启动，驱动电机C22不启动，驱动电机A5转动，带动绕线轮3旋转，钢丝绳收紧，带动近指节轴18转动，近指节13弯曲；同时近指节轴18转动会收紧绕在远指节轴20上的钢丝绳，从而带动远指节轴20转动，远指节9弯曲，手指组件A1弯曲；同理，驱动电机B6转动，也会驱动手指组件B7弯曲；这样可以形成一个钩状的结构，伸入所要提起物体的把手，提拉所需物体。当需要释放物体时，驱动电机A5、驱动电机B6反转，绕在绕线轮3上的钢丝绳被释放，近指节扭簧19、远指节扭簧21在弹性力作用下恢复原状，带动近指节轴18和远指节轴20反向转动，手指组件A1、手指组件B7恢复到初始状态，释放物体。

物料的捏取：

当需要抓取的物体较小或者物料较薄，如钥匙。驱动电机A5、驱动电机C22启动，驱动电机B6不启动，驱动电机A5转动，带动绕线轮3旋转，钢丝绳收紧，带动近指节轴18转动，近指节13弯曲；同时近指节轴18转动会收紧绕在远指节轴20上的钢丝绳，从而带动远指节轴20转动，远指节9弯曲，手指组件A1弯曲；同理，驱动电机C22转动，也会驱动手指组件C8弯曲；两个手指组件的远端关节和近端关节依据物体形状转动，直到捏住物体。当需要释放物体时，驱动电机A5、驱动电机C22反转，绕在绕线轮3上的钢丝绳被释放，近指节扭簧19、远指节扭簧21在弹性力作用下恢复原状，带动近指节轴18和远指节轴20反向转动，手指组件A1、手指组件C8恢复到初始状态，释放物体。

包络抓取：

当需要抓取球形或不规则形状的物体时，如鸡蛋。驱动电机A5、驱动电机B6、驱动电机C22同时启动，驱动电机A5转动，带动绕线轮3旋转，钢丝绳收紧，带动近指节轴18转动，近指节13弯曲；同时近指节轴18转动会收紧绕在远指节轴20上的钢丝绳，从而带动远指节轴20转动，远指节9弯曲，手指组件A1弯曲；同理，驱动电机B6转动，会驱动手指组件B7弯曲；驱动电机C22转动，也会驱动手指组件C8弯曲；通过调整三个手指组件的弯曲程度，直到牢靠抓住物体。当需要释放物体时，驱动电机A5、驱动电机B6、驱动电机C22反转，绕在绕线轮3上的钢丝绳被释放，近指节扭簧19、远指节扭簧21在弹性力作用下恢复原状，带动近指节轴18和远指节轴20反向转动，手指组件A1、手指组件B7和手指组件C8恢复到初始状态，释放物体，这种抓取方式适用于大多数物体。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种新型欠驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装各手指组件的支撑座、绳传动机构和驱动电机；所述支撑座设计为矩形结构；所述支撑座上面前端设置一个手指组件，所述支撑座上面后端设置二个手指组件，三个手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座内部固定安装三个驱动电机。

2.根据权利要求1所述的一种新型欠驱动三指灵巧手，其特征是，所述手指组件主要由固定指节、近指节、近指节连接板、近指节轴、近指节轴承、近指节轴承盖、远指节、远指节连接板、远指节轴、远指节轴承、远指节轴承盖组成；所述固定指节一端固定安装在支撑座上，另一端设置近指节轴；所述近指节一端固定在近指节轴上，另一端设置远指节轴；所述远指节一端固定在远指节轴上，另一端设计为圆弧形端面；为加工制作方便，降低生产成本，三个手指组件采用模块化设计，结构完全相同。

3.根据权利要求1所述的一种新型欠驱动三指灵巧手，其特征是，所述绳传动机构由绕线轮、钢丝绳、近指节轴、近指节扭簧、远指节轴、远指节扭簧组成；所述绕线轮安装在驱动电机轴上，钢丝绳一端与绕线轮连接，另一端通过近指节轴和远指节轴的绕线孔，与远指节连接；驱动电机带动绕线轮转动时，通过钢丝绳带动近指节和远指节实现弯曲动作。