CN206170113U - 手指机构及灵巧手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的手指机构包括多个指节组件和总线，所述多个指节组件之间首尾依次相接，且相邻的两个所述指节组件转动连接，每个所述指节组件均包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块、安装于所述基体模块上并用于感知被抓取物品的触觉传感器；所述基体模块包括用于安装所述触觉传感器的本体部，所述本体部设有用于容纳所述触觉传感器的安装槽及总线容纳槽，所述手指机构设有出线孔，所述总线在所述总线容纳槽中延伸并伸出所述出线孔，以将所述触觉传感器电连接至灵巧手的控制中心。本实用新型还提供一种灵巧手。本实用新型使得灵巧手的布线隐藏在指节内部，手指机构能够实现抓取的功能，还具有理线的功能。

Description

手指机构及灵巧手

技术领域

本实用新型属于灵巧手技术领域，尤其涉及一种手指机构以及具有该手指机构的灵巧手。

背景技术

随着社会的发展，人口红利不断减少，并且老龄化的问题越来越严重。更多的重复性的工作需要由更高效的机器来替代。这对于末端执行器的功能要求也是越来越苛刻，例如实现对于人类工具的操作，物品的抓取挑拣等等。比较典型的应用是电子商务(仓库系统)领域。对于订单快速反应的商业战略需求，急需寻找替代人工进行订单反应的新方式。

随着灵巧手技术不断成熟，使得灵巧手逐渐走出了实验室，面向广大的消费群体。这就要求灵巧手设备的价格不能太高。对应于灵巧手的手指机构的研发也是同样的思路。同时，灵巧手设备不能过于庞大，应该要能适应于人类的日常生活场景，包括人类使用的各种生活生产工具。

一般的手指机构设计都不单独考虑传感器的安装问题，往往只是设计出简单的驱动结构，需要自己加设相应的传感器。不添加传感器的手指机构虽然也能实现抓取功能，但是具有很大的局限性，对于物体的操作，感知都无法提出太高的要求。而对于自己加设传感器的方式来说，补上的传感器安装、拆卸和维护均不方便，不利于手指机构的模块化的组装。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手指机构，旨在解决现有技术中如何在手指机构中设置传感器以提高感知及达到传感器拆卸安装方便的技术问题。

本实用新型提供的技术方案如下。

一方面，本实用新型提供一种手指机构，包括多个指节组件和总线，所述多个指节组件之间首尾依次相接，且相邻的两个所述指节组件转动连接，每个所述指节组件均包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块、安装于所述基体模块上并用于感知被抓取物品的触觉传感器；所述基体模块包括用于安装所述触觉传感器的本体部，所述本体部设有用于容纳所述触觉传感器的安装槽、及总线容纳槽，所述手指机构设有出线孔，所述总线在所述总线容纳槽中延伸并伸出所述出线孔，以将所述触觉传感器电连接至控制中心。

其中，所述触觉传感器包括固定安装于所述本体部上的电路板及贴设于所述电路板上并朝向被抓取物品的传感器本体，所述总线电连接至所述电路板。

其中，所述触觉传感器还包括固定安装于所述电路板一侧的总线接口，所述本体部设有与所述安装槽相通且用于嵌设所述总线接口的嵌设槽，所述总线电连接至所述总线接口。

其中，所述基体模块还包括沿所述本体部两端突出延伸并用于与相邻所述基体模块连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与相邻所述基体模块的所述第二连接部转动连接。

其中，所述总线经所述总线容纳槽朝向所述第一连接部或所述第二连接部方向延伸至所述基体模块外，并进入相邻的所述基体模块中的所述总线容纳槽内。

其中，所述手指机构还包括角度传感器，所述角度传感器安装至所述第二连接部，用于获取相邻所述指节组件间角度变化信息，所述角度传感器与所述电路板电连接。

其中，所述总线容纳槽和所述安装槽分别设置在所述本体部的相邻的两个侧面上，所述角度传感器与所述总线容纳槽位于所述本体部的同侧，电连接在所述角度传感器和所述电路板之间的导线收纳在所述总线容纳槽中。

其中，所述第一连接部包括相互间隔设置并形成插接槽的两个插接块，并于所述插接块上设有与相邻所述第二连接部铰接的转轴孔；所述第二连接部包括相对设置并形成连接槽的第一安装块和第二安装块，所述第一安装块上设有与相邻所述基体模块铰接的轴接孔，所述第二安装块上固定安装所述角度传感器，所述插接块容纳于所述连接槽内，转动轴穿入所述转轴孔及所述轴接孔。

其中，所述第二安装块设有容置所述角度传感器的收容槽、位于所述收容槽槽壁上以与所述角度传感器侧边配合的滑动槽以及位于所述收容槽底部并用于限制所述角度传感器的限位槽，所述角度传感器设有嵌合于所述限位槽的限位柱。

另一方面，本实用新型提供一种灵巧手，包括前述手指机构。

本实用新型相对于现有技术的技术效果是：通过手指机构包括多个依次连接的指节组件，且在各所述指节组件的基体模块上安装所述触觉传感器有利于提高灵巧手的感知能力。而且通过在每个指节组件的基体模块的本体部上设置总线容纳槽和安装槽，将触觉传感器安装在安装槽内，并在总线容纳槽中布置总线，通过总线实现将所述触觉传感器电连接至灵巧手的控制中心，使得灵巧手的布线隐藏在指节内部，手指机构能够实现抓取的功能，还具有理线以及保护信号总线的功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的手指机构的结构图；

图2是图1中指节部件的结构图；

图3是图2中指节部件的分解图；

图4是图2中基体模块的结构图。

图5是本实用新型提供的手指机构总线布线示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请同时参照图1至图5，本实用新型实施例提供的手指机构包括多个指节组件50及总线L(如图5所示)。多个指节组件50之间首尾依次相接，且相邻的两个指节组件50转动连接。各指节组件50包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块52、安装于基体模块52上并朝向被抓取物品一侧用于感知被抓取物品的触觉传感器54。基体模块52包括用于安装触觉传感器54的本体部521、沿本体部521两端突出延伸并用于与相邻基体模块52连接的第一连接部522和第二连接部523，第二连接部523上安装有角度传感器56，其中第一连接部522与相邻基体模块52的第二连接部523转动连接。本体部521设有用于容纳触觉传感器54的安装槽5210及总线容纳槽5214，手指机构设有出线孔601，总线L在总线容纳槽5214中延伸并伸出出线孔601，以将触觉传感器54及角度传感器56电连接至控制中心。

本实用新型实施例提供的手指机构包括四个依次连接的指节组件50，且在各指节组件50的每个基体模块52上安装触觉传感器54和角度传感器56，有利于提高手指机构的感知能力，并通过设置本体部521、第一连接部522和第二连接部523以实现对指节组件50上触觉传感器54和角度传感器56的支撑和固定，使得结构紧凑，并且实现了相邻指节组件50之间的连动，使得手指机构活动灵活。

在该实施例中，第一连接部522、本体部521和第二连接部523沿手指机构长度方向依次相连设置，且触觉传感器54设置于本体部521上并朝向各指节组件50接触抓取物件的一侧，用于感触被抓取物件，并在第二连接部523的侧边安装有角度传感器56，用于获取相邻两指节组件50间角度变化信息，例如包括转动角度。

请参照图2至图3，进一步地，触觉传感器54包括固定安装于本体部521上的电路板542、贴设有电路板542上并朝向被抓取物品的传感器本体544，总线L电连接至电路板542。传感器本体544固定设于电路板542的背面上并用于感知被抓取物品。电路板542用于将传感器本体544获取的信号处理为通过总线传输的信号。较优方式下，角度传感器56电性连接于电路板542，电路板542用于将传感器本体544以及角度传感器56获取的信号处理为通过总线传输的信号，从而加强了指节组件50的集成度。

请参照图3，进一步地，触觉传感器54还包括固定安装于电路板542一侧的总线接口540，本体部521设有容置并固定电路板542的安装槽5210以及与安装槽5210相通且用于嵌设总线接口540的嵌设槽5212。总线L的一端电连接至总线接口540。总线接口540安装于触觉传感器54上并收容于嵌设槽5212内。嵌设槽5212设置于安装槽5210的槽底，以使总线接口540、电路板542和传感器本体544能够完全收容于嵌设槽5212和安装槽5210中。

进一步地，

本体部521还设有容纳总线的总线容纳槽5214，总线容纳槽5214与嵌设触觉传感器54的嵌设槽5212相通，总线L插接在总线接口540上并收容于总线容纳槽5214中。具体的，总线容纳槽5214和安装槽5210分别设置在本体部521的相邻的两个侧面上，角度传感器56与总线容纳槽5214位于本体部521的同侧，电连接在角度传感器56和电路板542之间的导线收纳在总线容纳槽5214中。相连的多指节组件50的总线容纳槽5214位于手指机构的同侧，并构成相通的走线空间。具体的，总线L分别电连接至各指节组件50的总线接口540，经总线容纳槽5214朝向第一连接部522或第二连接部523方向，依次延伸至相邻的基体模块52的总线容纳槽5214，直至走线至出线孔601。具体的，总线L包括多根信号线，由多个指节组件50连接构成的手指机构的一个相对末端的指节组件50，具体的可以为手指机构的相对自由端，多根信号线的一端连接于该相对末端的指节组件50的总线接口540，另一端分别经该指节组件50的总线容纳槽5214朝向朝向第一连接部522或第二连接部523方向，延伸进入相邻的指节组件50的总线容纳槽5214，该相邻的指节组件50的总线接口540连接有多根数据线，该多根数据线的另一端分别对应搭接于末端的指节组件50延伸而来的多根数据线上，进而延伸至下一相邻的指节组件50。依次类推，即由末端的指节组件50延伸出的多根数据线分别进入到依次连接的指节组件50，多根数据线分别通过搭接至进入的指节组件50中连接于其内的总线接口540的多根数据线，实现统一总线通信。具体的，总线L包括但不限于四根信号线。从而提供电性连接各指节组件50的总线接口540的总线统一走线至手指机构外部，充分利用指节组件50的结构空间实现内部走线，便于通信数据线的管理。

在本实施方式中，触觉传感器54与总线接口540电性连接，总线通过总线容纳槽5214收容，并与总线接口540连接。其中，在触觉传感器54拆卸时，取下触觉传感器54，并从总线接口540上拔掉总线，即完成拆卸；在触觉传感器54安装时，将总线插接在总线接口540上，将电路板542以及传感器本体544安装在安装槽5210内，即实现安装。触觉传感器54的安装以及拆卸方式简单、方便，且易于操作。

请参照图3，进一步地，触觉传感器本体544之背离电路板542的一侧涂覆有硅胶涂层(未图示)。通过在传感器本体544的外表面涂覆一层硅胶涂层，以对传感器本体544起到保护作用，以及增加指节组件50与被抓取物体之间的接触面积及摩擦力的作用。

在其他实施例中，硅胶涂层可以采用其他涂层材料替代，不限于此。

请参照图2至图4，进一步地，第一连接部522包括相互间隔设置并形成插接槽5222的两个插接块5224，并于插接块5224上设有与相邻第二连接部523铰接的转轴孔5226。插接块5224容纳于第二连接部523的连接槽5233内，转动轴59穿入转轴孔5226及轴接孔5234内，从而实现了第二连接部523于相邻的第一连接部522的转动连接。

请参照图2至图4，进一步地，第二连接部523包括相对设置并形成连接槽5233的第一安装块5230和第二安装块5232，第一安装块5230上设有与相邻基体模块52铰接的轴接孔5234，第二安装块5232上固定安装有角度传感器56。具体的，第二安装块5232设置于靠近总线容纳槽5214的所在侧。角度传感器56嵌设于第二安装块5232内，第一安装块5230与第二安装块5232平行设置。第一安装块5230、第二安装块5232与本体部521和第一连接部522一体成型而制成，可以理解的是，本发明并不限于此，也可以为分别制作然后通过胶粘合或者螺钉紧固成为整体的制作方式。

在该实施例中，相邻两指节组件50利用第一连接部522与第二连接部523相互配合，并通过铰接于转轴孔5226、5234的转动轴59使得相邻两指节组件50转动连接。

请参照图2至图4，进一步地，第二安装块5232设有容置角度传感器56的收容槽524、位于收容槽524槽壁上以与角度传感器56侧边配合的滑动槽525，以及位于收容槽524底部并用于限制角度传感器56的限位槽526，角度传感器56设有嵌合于限位槽526的限位柱560。通过在第二连接部523的第二安装块5232上设置收容槽524，以将角度传感器56收容于第二连接部523内，使得角度传感器56与基体模块52的结合更加紧凑。通过在第二安装块5232上设置滑动槽525，以使角度传感器56可以从一侧滑入收容槽524内，以便于安装，并且在收容槽524的槽底设置限位槽526，随着角度传感器56滑入滑动槽525内时，限位柱560插入限位槽526内，以使角度传感器56固定于收容槽524中，从而避免角度传感器56沿滑动槽525的长度方向移动。利用滑动槽525的外壁挡止于角度传感器56的外表面上，从而防止角度传感器56沿转动轴59的轴向移动，以及绕转动轴59的转动。

需要说明的是：转动轴59的轴向垂直于滑动槽525的长度方向，限位柱560的轴向与转动轴59的轴向一致。

请参照图2至图4，进一步地，基体模块52还包括固定安装于本体部521的第一盖板527，第一盖板527用于遮挡总线容纳槽5214。通过将触觉传感器54嵌设于安装槽5210中，且触觉传感器54的外表面与本体部521的外表面齐平或者略凸出于本体部521的外表面，以减小各指节组件50的体积，结构紧凑。通过螺丝固定的方式将第一盖板527固定于本体部521上。

请参照图2至图4，在该实施例中，触觉传感器54上电性连接有嵌设于嵌设槽5212内的总线接口540，第一盖板527设有使总线接口540固定的缺口5270。总线接口540安装于触觉传感器54上并收容于嵌设槽5212内，且总线接口540沿靠近第一盖板527一侧定位于缺口5270，从而使总线接口540更加牢固的固定于嵌设槽5212与缺口5270内。

请参阅图5，手指机构包括四个首尾依次相接的指节组件50及分别位于首端和尾端的两个指尖结构60。指尖结构60与指节组件50之间设置为插槽式连接。本实施方式中，其中一个指尖结构60设有出线孔601，其它实施方式中，出线孔601也可以设置在任意一个指节组件50上。总线L在总线容纳槽5214内延伸，总线L的一端电连接至触觉传感器54的电路板542，电线L的另一端从出线孔601伸出，以与灵巧手的控制中心电连接，灵巧手的控制中心位于用于驱动手指机构的驱动器中。

具体而言，总线L从总线接口540经第一连接部522或第二连接部523延伸至基体模块52外，并进入相邻的基体模块52中的总线容纳槽5214内。

本实用新型实施例提供的灵巧手包括上述手指机构。该实施例中的手指机构与上述各实施例中的手指机构具有相同的结构，且所起作用也相同，此处不赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手指机构，其特征在于，包括多个指节组件和总线，所述多个指节组件之间首尾依次相接，且相邻的两个所述指节组件转动连接，每个所述指节组件均包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块、安装于所述基体模块上并用于感知被抓取物品的触觉传感器；所述基体模块包括用于安装所述触觉传感器的本体部，所述本体部设有用于容纳所述触觉传感器的安装槽及总线容纳槽，所述手指机构设有出线孔，所述总线在所述总线容纳槽中延伸并伸出所述出线孔，以将所述触觉传感器电连接至控制中心。

2.如权利要求1所述的手指机构，其特征在于，所述触觉传感器包括固定安装于所述本体部上的电路板及贴设于所述电路板上并朝向被抓取物品的传感器本体，所述总线电连接至所述电路板。

3.如权利要求2所述的手指机构，其特征在于，所述触觉传感器还包括固定安装于所述电路板一侧的总线接口，所述本体部设有与所述安装槽相通且用于嵌设所述总线接口的嵌设槽，所述总线电连接至所述总线接口。

4.如权利要求3所述的手指机构，其特征在于，所述基体模块还包括沿所述本体部两端突出延伸并用于与相邻所述基体模块连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与相邻所述基体模块的所述第二连接部转动连接。

5.如权利要求4所述的手指机构，其特征在于，所述总线经所述总线容纳槽朝向第一连接部或所述第二连接部方向延伸至所述基体模块外，并进入相邻的所述基体模块中的所述总线容纳槽内。

6.如权利要求4所述的手指机构，其特征在于，所述手指机构还包括角度传感器，所述角度传感器安装至所述第二连接部，用于获取相邻所述指节组件间角度变化信息，所述角度传感器与所述电路板电连接。

7.如权利要求6所述的手指机构，其特征在于，所述总线容纳槽和所述安装槽分别设置在所述本体部的相邻的两个侧面上，所述角度传感器与所述总线容纳槽位于所述本体部的同侧，电连接在所述角度传感器和所述电路板之间的导线收纳在所述总线容纳槽中。

8.如权利要求6所述的手指机构，其特征在于，所述第一连接部包括相互间隔设置并形成插接槽的两个插接块，并于所述插接块上设有与相邻所述第二连接部铰接的转轴孔；所述第二连接部包括相对设置并形成连接槽的第一安装块和第二安装块，所述第一安装块上设有与相邻所述基体模块铰接的轴接孔，所述第二安装块上固定安装所述角度传感器，所述插接块容纳于所述连接槽内，转动轴穿入所述转轴孔及所述轴接孔。

9.如权利要求8所述的手指机构，其特征在于，所述第二安装块设有容置所述角度传感器的收容槽、位于所述收容槽槽壁上以与所述角度传感器侧边配合的滑动槽以及位于所述收容槽底部并用于限制所述角度传感器的限位槽，所述角度传感器设有嵌合于所述限位槽的限位柱。

10.一种灵巧手，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述手指机构。