CN209551749U - 一种机械手手指自锁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械手手指自锁装置，所述机械手包含手掌和手指，所述手指具有远指节和近指节，所述近指节通过驱动轴设置在手掌上，所述驱动轴上设置有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆的输入端设置有驱动电机；所述蜗轮蜗杆为反向自锁蜗轮蜗杆。本实用新型机械手手指自锁装置相对于现有技术的自锁装置而言，由于采用了蜗轮蜗杆机构，具有传动比高，结构紧凑，运行噪音小，失电自锁稳定可靠的特点。

Description

一种机械手手指自锁装置

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种机械手手指自锁装置。

背景技术

机器人的手部的抓握动作可分为捏取和握持，一旦驱动力消失，则相应捏取力或握持力也将消失。故需要刹车装置来保持捏取或抓握动作。

现有机械手指的抓握锁定结构中，可分为气/液压方式和电动方式，气/ 液压方式依靠保持介质的压力来保证抓紧时的定位，电动方式因无法长时间堵转维持夹紧，故使用电磁刹车装置来保证夹紧后的定位，其体积及重量较大，安装受限。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型的主要目的是提供一种机械手手指自锁装置，在驱动机构中通过采用蜗轮蜗杆机构，利用蜗轮蜗杆的反向自锁性实现手部的失电刹车。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。

一种机械手手指自锁装置，所述机械手包含手掌和手指，所述手指具有远指节和近指节，所述近指节通过驱动轴设置在手掌上，所述驱动轴上设置有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆的输入端设置有驱动电机；所述蜗轮蜗杆为反向自锁蜗轮蜗杆。

进一步地，所述手掌设置有上、下铰接孔，远指节的近手掌端设置有上、下铰接孔；所述手掌上的上铰接孔与远指节的下铰接孔之间设置第一连杆臂，手掌上的下铰接孔与远指节的上铰接孔之间设置第二连杆臂，所述第一连杆臂、第二连杆臂作为所述近指节；所述驱动轴设置在手掌的下铰接孔中，所述驱动轴与所述第二连杆臂固定连接，其余铰接孔设置销轴；所述蜗轮驱动所述第二连杆臂绕驱动轴的中轴线转动。

进一步地，所述远指节的上、下铰接孔的孔距与手掌的上、下铰接孔的孔距相等，第一连杆臂的长度与第二连杆臂的长度相等。

进一步地，所述远指节上设置有上摆限位块，所述上摆限位块用于限定所述第一连杆臂绕手掌上铰接轴向上旋转的极限位置；所述手掌上设置有下摆限位块，所述下摆限位块用于限定所述第一连杆臂绕手掌下铰接轴向下旋转的极限位置。

进一步地，所述第一连杆臂为拐臂。

进一步地，所述第二连杆臂为拐臂。

进一步地，所述第一连杆臂包含两根第一子连杆臂，所述第二连杆臂处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂的一端在手掌的上铰接孔处与手掌同轴铰接，另一端在远指节的下铰接孔处与远指节铰接。

进一步地，所述第二连杆臂包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌的下铰接孔处与手掌同轴铰接，另一端在远指节的上铰接孔处与远指节铰接。

本实用新型机械手手指自锁装置相对于现有技术的自锁装置而言，由于采用了蜗轮蜗杆机构，具有传动比高，结构紧凑，运行噪音小，失电自锁稳定可靠的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型机械手手指的一种实施方式的俯视图；

图2为图1的主视图及A-A处的剖面图；

图3为机械手另一种实施方式的主视图及蜗轮蜗杆啮合处的剖面图；

在以上图中：1手掌；2远指节；3近指节；31第一连杆臂；311第一子连杆臂；32第二连杆臂；4驱动轴；5蜗轮；6蜗杆；7电机；8上摆限位块；9下摆限位块。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

参考图1和图2，一种机械手手指自锁装置，所述机械手包含手掌1和手指，所述手指具有远指节2和近指节3，所述近指节3通过驱动轴4设置在手掌1上，所述驱动轴4上设置有蜗轮5，所述蜗轮5啮合有蜗杆6，所述蜗杆 6的输入端设置有驱动电机7；所述蜗轮蜗杆为反向自锁蜗轮蜗杆。

以上实施例中，近指节3摆动带动远指节2随动，近指节3的驱动机构采用蜗轮蜗杆机构，本实施例中选择具有反向自锁性的蜗轮蜗杆，利用蜗轮蜗杆机构的反向自锁性，可以实现机械手断电刹车。采用蜗轮蜗杆机构具有以下特点：(一)传动比高，且结构紧凑；(二)蜗轮蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；(三)蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低；(四)蜗杆输出端轴向力较大。

进一步地，所述手掌1设置有上、下铰接孔，远指节2的近手掌1端设置有上、下铰接孔；所述手掌1上的上铰接孔与远指节2的下铰接孔之间设置第一连杆臂31，手掌1上的下铰接孔与远指节2的上铰接孔之间设置第二连杆臂32，所述第一连杆臂31、第二连杆臂32作为所述近指节3；所述驱动轴4设置在手掌1的下铰接孔中，所述驱动轴4与所述第二连杆臂32固定连接，其余铰接孔设置销轴；所述蜗轮5驱动所述第二连杆臂32绕驱动轴4的中轴线转动。

以上实施例中，机械手的手指包含远指节2和近指节3，远指节2与手掌 1之间通过交叉的第一连杆臂31和第二连杆臂32连接在一起，即第一连杆臂 31和第二连杆臂32作为近指节3。远指节2、手掌1、第一连杆臂31、第二连杆臂32铰接形成了交叉四连杆机构。参考图2，第二连杆臂32逆时针旋转的过程中，远指节2与近指节3之间的夹角越来越小，即近指节3蜷曲，远指节2也蜷曲，此种机构形成的动作更接近于人体手指的蜷曲过程。而使用非交叉的四连杆机构，当近指节3向手心蜷曲时，远指节2虽整体上向手心有蜷曲，但远指节2相对于近指节3却是外翻，不符合人体手指的蜷曲过程。因此，采用交叉四连杆机构优于非交叉四连杆机构。

本实施例中具体在手掌1的下铰接孔中设置驱动轴4，蜗轮5的输出轴与驱动轴4固定连接，即以第二连杆臂32为驱动连杆臂。

参考图3，根据本实用新型的机械手手指锁定装置，所述手掌1设置有上、下铰接孔，远指节2的近手掌1端设置有上、下铰接孔；所述手掌1上的上铰接孔与远指节2的与下铰接孔之间设置第一连杆臂31，手掌1的下铰接孔与远指节2的与上铰接孔之间设置第二连杆臂32，所述第一连杆臂31、第二连杆臂32作为所述近指节3；所述驱动轴4设置在手掌1的上铰接孔中，所述驱动轴4与所述第二连杆臂32固定连接，其余铰接孔设置销轴；所述蜗轮 5驱动所述第一连杆臂31绕驱动轴4的中轴线转动。

本实施例中具体在手掌1的上铰接孔中设置驱动轴4，蜗轮5的输出轴与驱动轴4固定连接，即以第一连杆臂31为驱动连杆臂。

进一步地，所述远指节2的上、下铰接孔的孔距与手掌1的上、下铰接孔的孔距相等，第一连杆臂31的长度与第二连杆臂32的长度相等。

本实施例中，作为更优选的，远指节2的上、下铰接孔之间的孔距与手掌1的上、下铰接孔之间的孔距相等，第一连杆臂31的两端点距离与第二连杆臂32的两端点距离相等。这样形成反平行四边形机构。

进一步地，所述远指节2上设置有上摆限位块8，所述上摆限位块8用于限定所述第一连杆臂31绕手掌1上铰接轴向上旋转的极限位置；所述手掌1 上设置有下摆限位块9，所述下摆限位块9用于限定所述第一连杆臂31绕手掌1下铰接轴向下旋转的极限位置。

为了限定手指相对于手掌1的摆动范围，利用交叉四连杆机构的本身特点，以第二连杆臂32为驱动臂举例：在远指节2的上、下铰接孔中间部位设置上摆限位块8，第一连杆臂31或第二连杆臂32顺时针旋转的过程中，第一连杆臂31的上表面触碰到上摆限位块8，即近指节3摆动的上限位置；在手掌1的上、下铰接孔中间部位设置下摆限位块9，第一连杆臂31或第二连杆臂32逆时针旋转的过程中，第一连杆臂31的下表面触碰到下摆限位块9，即为近指节3摆动的下限位置。

进一步地，所述第一连杆臂31为拐臂。

参考图2和图3，进一步地，所述第一连杆臂31为拐臂。本实施例中，优选向上弯曲的拐臂有两个优点，第一，第一连杆臂31向上弯曲更加符合人体近指节3的外形，第二，拐臂相对于直臂而言，在强度上优于直臂。

同理，参考图2和图3，所述第二连杆臂32为拐臂。

参考图1，进一步地，所述第一连杆臂31包含两根第一子连杆臂311，所述第二连杆臂32处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂311的一端在手掌1的上铰接孔处与手掌1同轴铰接，另一端在远指节2的下铰接孔处与远指节2铰接。

以上实施例中，优选地，将第一连杆臂31分为两根第一子连杆臂311，两根第一子连杆臂311将第二连杆臂32夹在中间，两根第一子连杆的两端分别于远指节2和手掌1上的铰接孔同轴铰接。采用这样的结构，交叉四连杆机构呈对称结构，在稳定性和平衡性上性能更优。

基于同样的理由，所述第二连杆臂32包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂31处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌1的下铰接孔处与手掌1同轴铰接，另一端在远指节2的上铰接孔处与远指节2 铰接。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种机械手手指自锁装置，所述机械手包含手掌(1)和手指，所述手指具有远指节(2)和近指节(3)，所述近指节(3)通过驱动轴(4)设置在手掌(1)上，其特征在于，所述驱动轴(4)上设置有蜗轮(5)，所述蜗轮(5)啮合有蜗杆(6)，所述蜗杆(6)的输入端设置有驱动电机(7)；

所述蜗轮蜗杆为反向自锁蜗轮蜗杆。

2.根据权利要求1所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述手掌(1)设置有上、下铰接孔，远指节(2)的近手掌(1)端设置有上、下铰接孔；

所述手掌(1)上的上铰接孔与远指节(2)的与下铰接孔之间设置第一连杆臂(31)，手掌(1)上的下铰接孔与远指节(2)的与上铰接孔之间设置第二连杆臂(32)，所述第一连杆臂(31)、第二连杆臂(32)作为所述近指节(3)；所述驱动轴(4)设置在手掌(1)的下铰接孔中，所述驱动轴(4)与所述第二连杆臂(32)固定连接，其余铰接孔设置销轴；

所述蜗轮(5)驱动所述第二连杆臂(32)绕驱动轴(4)的中轴线转动。

3.根据权利要求1所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述手掌(1)设置有上、下铰接孔，远指节(2)的近手掌(1)端设置有上、下铰接孔；

所述手掌(1)上的上铰接孔与远指节(2)的下铰接孔之间设置第一连杆臂(31)，手掌(1)的下铰接孔与远指节(2)的上铰接孔之间设置第二连杆臂(32)，所述第一连杆臂(31)、第二连杆臂(32)作为所述近指节(3)；所述驱动轴(4)设置在手掌(1)的上铰接孔中，所述驱动轴(4)与所述第二连杆臂(32)固定连接，其余铰接孔设置销轴；

所述蜗轮(5)驱动所述第一连杆臂(31)绕驱动轴(4)的中轴线转动。

4.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述远指节(2)的上、下铰接孔的孔距与手掌(1)的上、下铰接孔的孔距相等，第一连杆臂(31)的长度与第二连杆臂(32)的长度相等。

5.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述远指节(2)上设置有上摆限位块(8)，所述上摆限位块(8)用于限定所述第一连杆臂(31)绕手掌(1)上铰接轴向上旋转的极限位置；所述手掌(1)上设置有下摆限位块(9)，所述下摆限位块(9)用于限定所述第一连杆臂(31)绕手掌(1)下铰接轴向下旋转的极限位置。

6.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述第一连杆臂(31)为拐臂。

7.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述第二连杆臂(32)为拐臂。

8.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述第一连杆臂(31)包含两根第一子连杆臂(311)，所述第二连杆臂(32)处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂(311)的一端在手掌(1)的上铰接孔处与手掌(1)同轴铰接，另一端在远指节(2)的下铰接孔处与远指节(2)铰接。

9.根据权利要求2或3所述的机械手手指自锁装置，其特征在于，所述第二连杆臂(32)包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂(31)处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌(1)的下铰接孔处与手掌(1)同轴铰接，另一端在远指节(2)的上铰接孔处与远指节(2)铰接。