CN205238068U - 一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，它解决了钳式机械手通用性差、力控困难、只能实现特定抓取任务的问题。该灵巧手的特征在于，包括用于固定安装各手指组件并与旋转手指转动机构相连的支撑座；所述支撑座中线的两端各设置一个旋转手指组件，所述支撑座上面后端中间设置一个固定手指组件，固定手指组件和旋转手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座中部设置旋转手指转动机构，所述旋转手指转动机构一端与旋转手指组件相连，一端与转动电机相连；所述转动电机固定在支撑座的下部。本灵巧手可替代人工完成常用物料及不规则物体的搬运任务或完成各种灵巧及精细的操作任务，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。

Description

一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手。主要用于替代人工完成常用物料及不规则物体的搬运任务或在有害的环境下完成各种灵巧及精细的操作任务。

背景技术

在工业应用领域内，执行上下料或装配作业的工业机器人多采用两指末端执行器。这种执行器包括两个手指和一个自由度，通过电动机或汽缸驱动两指张合，实现夹持操作。为了对搬运物体稳定精准的抓持，末端执行器的手指需要根据物体的形状进行设计，因此其适应对象的范围极其有限。另外，这种两指末端执行器对物体的夹持和定位主要依靠手指和抓取物体之间的摩擦力来维持，缺少精确的力控制，无法完成加持力要求很高的任务，可靠性较差。为此本实用新型提供一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，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，提供一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手。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，可实现常用物料及不规则物体的搬运任务或在有害的环境下完成各种灵巧及精细的操作任务，提高工业生产的自动化程度。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装各手指组件并与旋转手指转动机构相连的支撑座；所述支撑座中线的两端各设置一个旋转手指组件，所述支撑座上面后端中间设置一个固定手指组件，固定手指组件和旋转手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座中部设置旋转手指转动机构，所述旋转手指转动机构一端与两个旋转手指组件相连，一端与转动电机相连；所述转动电机固定在支撑座的下部。

前述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述的支撑座为中空的圆柱形结构，由手掌上板和手掌下板组成；所述手掌上板和手掌下板设计为圆盘形结构，通过连接螺栓和连接螺母固接在一起；所述手掌上板上面设置固定手指，所述手掌下板上面设置转动电机；所述手掌上板和手掌下板之间设置旋转手指转动机构。

前述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述固定手指组件主要由远指节、中指节、近指节、固定指节、远指节电机、中指节电机、近指节电机、远指节轴、中指节轴、近指节轴、近指节传动机构、中指节传动机构、远指节传动机构、端盖、轴套、连接螺钉、轴承等组成；所述固定指节一端固定在前述的手掌上板上面，一端设置近指节轴，所述固定指节的内部设置近指节电机和近指节传动机构；所述近指节一端固定在近指节轴上，一端设置中指节轴，所述近指节的内部设置中指节电机和中指节传动机构；所述中指节一端固定在中指节轴上，一端设置远指节轴，所述中指节的内部设置远指节电机和远指节传动机构；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。

前述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述旋转手指组件主要由远指节、中指节、近指节、固定指节、远指节电机、中指节电机、近指节电机、远指节轴、中指节轴、近指节轴、近指节传动机构、中指节传动机构、远指节传动机构、端盖、轴套、连接螺钉、轴承等组成；所述固定指节一端与旋转手指转动机构相连，一端设置近指节轴，所述固定指节的内部设置近指节电机和近指节传动机构；所述近指节一端固定在近指节轴上，一端设置中指节轴，所述近指节的内部设置中指节电机和中指节传动机构；所述中指节一端固定在中指节轴上，一端设置远指节轴，所述中指节的内部设置远指节电机和远指节传动机构；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；同时，为了加工方便、降低成本，两个旋转手指组件结构完全相同，且旋转手指组件的远指节、中指节和近指节与固定手指组件采用相同的结构。

前述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述旋转手指转动机构由转动电机、旋转轴、主动齿轮、从动齿轮组成；每个旋转手指组件由一台转动电机驱动，可绕旋转轴线做回转运动；由于两个旋转手指组件转动相对独立，因此可与固定手指组件形成0度到180度的任意夹角。

综上所述，本灵巧手具有三个手指组件，十一个自由度。固定手指组件和旋转手指组件可实现近指节、中指节和远指节相对独立的弯曲运动，两个旋转手指组件可实现绕自身轴线的回转运动。为了加工方便、降低成本，除固定指节外，固定手指组件和旋转手指组件采用相同的结构。本灵巧手可替代人工完成常用物料及不规则物体的搬运任务或在有害的环境下完成各种灵巧及精细的操作任务，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结构侧视图；

图3是本实用新型固定手指组件结构图；

图4是本实用新型旋转手指组件结构图；

图5是本实用新型的手指组件布置图；

其中：图1中的编号分别为：1、旋转手指组件A2、固定手指组件3、旋转手指组件B4、挡板5、手掌上板6、手掌下板

图2中的编号分别为：7、主动齿轮8、连接螺栓9、转动电机10、连接螺母11、安装板12、旋转轴13、从动齿轮14、压盖15、紧固螺钉

图3中的编号分别为：16、远指节右17、中指节右18、端盖19、轴套20、螺钉21、远指节电机板22、轴承23、中指节电机24、近指节右25、近指节轴26、近指节电机27、固定指节右28、固定指节左29、近指节电机板30、近指节传动机构31、近指节左32、中指节传动机构33、中指节轴34、远指节电机35、远指节传动机构36、远指节轴37、中指节左38、远指节左39、连接螺钉

图4中的编号分别为：40、远指节右41、中指节右42、端盖43、轴套44、螺钉45、远指节电机板46、轴承47、中指节电机48、近指节右49、近指节轴50、近指节电机51、固定指节右52、固定指节左53、近指节电机板54、近指节传动机构55、近指节左56、中指节传动机构57、中指节轴58、远指节电机59、远指节传动机构60、远指节轴61、中指节左62、远指节左63、连接螺钉

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、图5所示，一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装旋转手指组件A1、固定手指组件2、旋转手指组件B3并与旋转手指转动机构相连的支撑座；所述的支撑座由手掌上板5和手掌下板6组成；所述支撑座中线的两端设置旋转手指组件A1和旋转手指组件B3，所述支撑座上面后端中间设置固定手指组件2；固定手指组件2、旋转手指组件A1和旋转手指组件B3成等腰三角形分布；所述支撑座中部设置旋转手指转动机构，所述旋转手指转动机构由主动齿轮7、旋转轴12、从动齿轮13组成，所述旋转手指转动机构一端与两个旋转手指组件相连，一端与转动电机相9相连；所述转动电机9固定在支撑座的下部。

下面根据图1-图5说明本实用新型的工作过程。

固定手指组件的弯曲过程：

中指节电机23和近指节电机26不启动，远指节电机34启动。远指节电机34带动由锥齿轮组成的远指节传动机构35转动，远指节轴36跟随远指节传动机构35转动，同时带动远指节旋转，远指节相对远指节轴36弯曲。

近指节电机26和远指节电机34不启动，中指节电机23启动。中指节电机23带动由锥齿轮组成的中指节传动机构32转动，中指节轴33跟随中指节传动机构32转动，同时带动中指节旋转，中指节相对中指节轴33弯曲。

远指节电机34和中指节电机23不启动，近指节电机26启动。近指节电机26带动由锥齿轮组成的近指节传动机构30转动，近指节轴25跟随近指节传动机构30转动，同时带动近指节旋转，近指节相对近指节轴25弯曲。

远指节电机34、中指节电机23和近指节电机26同时启动。远指节电机34带动由锥齿轮组成的远指节传动机构35转动，远指节轴36跟随远指节传动机构35转动，同时带动远指节旋转，远指节相对远指节轴36弯曲。中指节电机23带动由锥齿轮组成的中指节传动机构32转动，中指节轴33跟随中指节传动机构32转动，同时带动中指节旋转，中指节相对中指节轴33弯曲。近指节电机26带动由锥齿轮组成的近指节传动机构30转动，近指节轴25跟随近指节传动机构30转动，同时带动近指节旋转，近指节相对近指节轴25弯曲。从而实现了整个固定手指组件2的弯曲动作。

旋转手指组件的弯曲过程与固定手指组件完全相同，这里不再赘述。

旋转手指组件的转动过程：

转动电机9启动，带动主动齿轮7转动，主动齿轮7带动从动齿轮13旋转，从动齿轮13带动旋转轴12转动，旋转手指组件A1跟随旋转轴12绕轴线转动。旋转手指组件B3的旋转过程与旋转手指组件A1相同。

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 (5)

1.一种基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，其特征在于，包括用于固定安装各手指组件并与旋转手指转动机构相连的支撑座；所述支撑座中线的两端各设置一个旋转手指组件，所述支撑座上面后端中间设置一个固定手指组件，固定手指组件和旋转手指组件成等腰三角形分布；所述支撑座中部设置旋转手指转动机构，所述旋转手指转动机构一端与两个旋转手指组件相连，一端与转动电机相连；所述转动电机固定在支撑座的下部。

2.根据权利要求1所述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述的支撑座为中空的圆柱形结构，由手掌上板和手掌下板组成；所述手掌上板和手掌下板设计为圆盘形结构，通过连接螺栓和连接螺母固接在一起；所述手掌上板上面设置固定手指，所述手掌下板上面设置转动电机；所述手掌上板和手掌下板之间设置旋转手指转动机构。

3.根据权利要求1所述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述固定手指组件主要由远指节、中指节、近指节、固定指节、远指节电机、中指节电机、近指节电机、远指节轴、中指节轴、近指节轴、近指节传动机构、中指节传动机构、远指节传动机构、端盖、轴套、连接螺钉、轴承组成；所述固定指节一端固定在前述的手掌上板上面，一端设置近指节轴，所述固定指节的内部设置近指节电机和近指节传动机构；所述近指节一端固定在近指节轴上，一端设置中指节轴，所述近指节的内部设置中指节电机和中指节传动机构；所述中指节一端固定在中指节轴上，一端设置远指节轴，所述中指节的内部设置远指节电机和远指节传动机构；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。

4.根据权利要求1所述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述旋转手指组件主要由远指节、中指节、近指节、固定指节、远指节电机、中指节电机、近指节电机、远指节轴、中指节轴、近指节轴、近指节传动机构、中指节传动机构、远指节传动机构、端盖、轴套、连接螺钉、轴承组成；两个旋转手指组件结构完全相同，且旋转手指组件的远指节、中指节和近指节与固定手指组件采用相同的结构。

5.根据权利要求1所述的基于齿轮传动的全驱动三指灵巧手，所述旋转手指转动机构由转动电机、旋转轴、主动齿轮、从动齿轮组成；每个旋转手指组件由一台转动电机驱动，可绕旋转轴线做回转运动；由于两个旋转手指组件转动相对独立，因此可与固定手指组件形成0度到180度的任意夹角。