CN209717748U - 一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,包括主框架、底座连接盘、第一手指、拇指、手掌掌面、展示底座、舵机后盖、舵机和舵轮带固线机构;本实用新型的有益效果在于,首先,本实用新型的机器手掌真实模仿了手掌和手指的关节,每个关节均有两个微轴承并使用耐磨的弹力水晶线做为收拉牵引线,因此使用寿命长,可持续工作。其次,用户可通过手机APP将手势运动指令集通过蓝牙透传模块传给控制器,实现了手势及运动速度自定义变换以配合商业宣传需要。再次,机器手掌内安装过载自卸力功能的舵机搭配弹力水晶线来实现高低负载自适应,达到了柔性要求,保证了人身及自身安全。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,尤其涉及一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌。
背景技术
现有的电动仿生机械手掌已有较完备的发展,手掌自由度通常可到16个,比如日本歧阜大学研发的GifuⅢ灵巧手,共有5个手指,16个自由度,具有较高的灵活性和控制精度。已有的机械手掌中手指的牵引方式包括两种:一是使用类似挖掘机结构的硬连接。这种方式需要指尖的压力传感器配合完成工作,从而避免过载损坏传动机构或破坏被抓取的物品。硬连接结构具有操作精度高的特点,缺点是结构复杂、故障率高、易卡死、受外力推动下易损坏,比较适用于工厂流水线等固定场所。二是使用钢丝或线绳配合滑轮等牵引的软轴驱动。这种方式优点是结构简单、传动效率高、受外力干扰时能将外力分散到线绳或电机上从而避免结构件损坏。缺点是由于钢丝或线绳有一定弹性,在抓取物品时精度不高。已有的机械手掌中电机及减速装置安装位置也分为两种:一种是放在手掌内。机械手指硬连接驱动多采用这种。另一种是放在机械手前臂里或外置在其它位置。机械手指通过线绳牵引驱动的方式多采用这种。市面上现有的电动仿生机械手掌要么是专业机构开发的精密昂贵设备,性价比不高,要么是外形粗陋、精度差、仅用于教学演示的开源项目。用于商业宣传展示及可玩性丰富的高端减压玩具很少。此发明基于这个市场定位而设计。
发明内容
1.需要解决的技术问题
本发明需要解决的技术问题在于,提供一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,要求其模仿手掌和手指关节运动,同时解决商业展示中可持续加电工作、负载自适应、观赏性强、手势及其运动速度可通过手机APP自定义的展示需求。
2.技术方案
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,包括主框架、底座连接盘、第一手指、拇指、手掌掌面、展示底座、舵机后盖、舵机和舵轮带固线机构;所述主框架为壳体结构,且经所述底座连接盘安装在所述展示底座顶面中心;四个所述第一手指铰接在所述主框架上端,所述拇指铰接在所述主框架侧面;所述手掌掌面扣合在所述主框架内侧,所述舵机后盖通过卡扣安装在所述主框架外侧,五个所述舵机安装在所述舵机后盖内,所述舵轮带固线机构与所述舵机连接。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,还包括控制器和蓝牙串口透传模块;所述控制器与五个所述舵机及蓝牙串口透传模块电性连接,且所述控制器上焊接有Micro USB或Type-C供电接口。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述第一手指包括第一指尖,所述第一指尖插装在第一连接头上,所述第一连接头通过光轴与第一指肚上部铰接,所述第一指肚下部通过光轴与第二指肚上部铰接,所述第二指肚下部通过光轴与主框架铰接。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述拇指包括拇指指尖,所述拇指指尖插装在所述拇指连接头上,所述拇指连接头通过光轴与拇指第一指肚上部铰接,所述拇指第一指肚下部通过光轴与拇指第二指肚上部铰接,所述拇指第二指肚下部通过光轴与主框架铰接。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述第一连接头和拇指连接头上部设置有固线机构,且所述固线机构通过弹力水晶线与所述舵轮带固线机构连接。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述弹力水晶线穿过所述第一手指和拇指内部与所述固线机构和舵轮带固线机构连接。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述光轴两端安装有第一微轴承。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,连接所述拇指第一指肚和拇指第二指肚的光轴中部安装有第二微轴承。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述拇指第二指肚后部设置有限制所述拇指第一指肚转动的限位凸起。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述控制器为STM8系列控制器。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其中,所述舵机具有过载自卸力功能。
上述的商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其机械手掌内设置多组灯光,其使用的PLA材料透光均匀且外壳和结构件是一体的。
3.有益效果
综上所述,本发明的有益效果在于:
(1)本发明的机器手掌模仿了手掌和手指的关节,每个关节均有两个微轴承并使用耐磨的弹力水晶线做为收拉牵引线,因此耐用性强。
(2)本发明的机器手掌可通过蓝牙协议与手机通讯,用户可通过APP将手势运动指令集通过蓝牙透传模块传给控制器,以实现机械手掌的各种手势和运动速度以配合商业宣传需要。
(3)本发明的机器手掌使用过载自卸力功能的舵机搭配弹力水晶线来实现低负载通过弹力变形自适应,高负载通过舵机卸力自适应,达到了柔性要求,保证了人身及自身安全。
(4)本发明的机器手掌外壳(含部分结构件)由PLA材料3D打印而成。PLA材料颜色和光泽种类丰富,可根据商业需要选择仿丝绸光泽金属色,也可选择透明或半透明材质,再配合组合灯光以实现观赏性强的目的。
附图说明
图1是本发明一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌的结构示意图。
图2是本发明一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌的正视图。
图3是本发明一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌的爆炸图。
图4是本发明一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌第一手指的爆炸图。
图5是本发明一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌拇指的爆炸图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见附图1至附图5所示,一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,包括主框架1、底座连接盘2、第一手指3、拇指4、手掌掌面5、展示底座6、舵机后盖7、舵机8和舵轮带固线机构9;所述主框架1为壳体结构,且经所述底座连接盘2安装在所述展示底座6顶面中心;四个所述第一手指3铰接在所述主框架1上端,所述拇指4铰接在所述主框架1侧面;所述手掌掌面5扣合在所述主框架1内侧,所述舵机后盖7通过卡扣安装在所述主框架1外侧,五个所述舵机8安装在所述舵机后盖7内,所述舵轮带固线机构9与所述舵机8连接。
还包括控制器10和蓝牙串口透传模块11;所述控制器10与五个所述舵机8和蓝牙模块11电性连接,且所述控制器10上焊接有Micro USB或Type-C供电接口12,外接电源能通过所述供电接口12为控制器10、蓝牙串口透传模块11和舵机8供电,并通过蓝牙串口透传模块11远程传输所述舵机8的运动指令,以控制手指运动。
所述第一手指3包括第一指尖301,所述第一指尖301插装在第一连接头302上,所述第一连接头302通过光轴13与第一指肚303上部铰接,所述第一指肚303下部通过光轴13与第二指肚304上部铰接,所述第二指肚304下部通过光轴13与主框架1铰接,以模仿真实小拇指、无名指、中指和食指的关节,使得所述第一手指3能够模仿真实手指的运动方式。
所述拇指4包括拇指指尖401,所述拇指指尖401插装在所述拇指连接头402上,所述拇指连接头402通过光轴13与拇指第一指肚403上部铰接,所述拇指第一指肚403下部通过光轴13与拇指第二指肚404上部铰接,所述拇指第二指肚404下部通过光轴13与主框架1铰接,以模仿真实拇指的关节,使得所述拇指4能够模仿真实拇指的运动方式。
所述第一连接头302和拇指连接头402上部设置有固线机构,且所述固线机构通过弹力水晶线与所述舵轮带固线机构9连接。所述弹力水晶线穿过所述第一手指3和拇指4内部与所述固线机构和舵轮带固线机构9连接,所述弹力水晶线在所述固线机构缠绕一周后具有一定的预紧力,当所述舵机8工作时,所述舵轮带固线机构9收线和拉线从而控制所述固线机构远离和接近所述舵轮带固线机构9,以控制所述第一手指3和拇指4张开和收紧。
为了降低所述光轴13旋转的摩阻力以及保证运动流畅,所述光轴13两端安装有第一微轴承14。
连接所述拇指第一指肚403和拇指第二指肚404的光轴13中部安装有第二微轴承15,所述第二微轴承可实现滑轮的功能,以引导弹力水晶线转向。
所述拇指第二指肚404后部设置有限制所述拇指第一指肚403转动的限位凸起405,用于限制所述拇指第一指肚403向后翻转的角度过大。
所述控制器10为STM8系列控制器,用户可通过手机APP形成控制指令集并通过所述蓝牙串口透传模块11将控制指令集传入所述控制器10以对所述舵机8进行控制。
使用方法:上电后,通过蓝牙串口透传模块11的无线通讯方式,用户可在手机APP上编写和储存动作样式,并发送给所述控制器10,然后所述控制器10根据接收的动作样式代码对五个所述舵机8施加运动指令,工作的舵机8旋转所述舵轮带固线机构9,并通过所述弹力水晶线控制安装在所述第一手指3和拇指4的固线机构接近和远离所述舵轮带固线机构9,以实现每个手指的张开和收紧动作。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:包括主框架(1)、底座连接盘(2)、第一手指(3)、拇指(4)、手掌掌面(5)、展示底座(6)、舵机后盖(7)、舵机(8)和舵轮带固线机构(9);所述主框架(1)为壳体结构,且经所述底座连接盘(2)安装在所述展示底座(6)顶面中心;四个所述第一手指(3)铰接在所述主框架(1)上端,所述拇指(4)铰接在所述主框架(1)侧面;所述手掌掌面(5)扣合在所述主框架(1)内侧,所述舵机后盖(7)通过卡扣安装在所述主框架(1)外侧,五个所述舵机(8)安装在所述舵机后盖(7)内,所述舵轮带固线机构(9)与所述舵机(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:还包括控制器(10)和蓝牙串口透传模块(11);所述控制器(10)与五个所述舵机(8)和蓝牙串口透传模块(11)电性连接,且所述控制器(10)上焊接有Micro USB或Type-c供电接口(12),所述舵机(8)具有过载自卸力功能。
3.根据权利要求2所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述第一手指(3)包括第一指尖(301),所述第一指尖(301)插装在第一连接头(302)上,所述第一连接头(302)通过光轴(13)与第一指肚(303)上部铰接,所述第一指肚(303)下部通过光轴(13)与第二指肚(304)上部铰接,所述第二指肚(304)下部通过光轴(13)与主框架(1)铰接。
4.根据权利要求3所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述拇指(4)包括拇指指尖(401),所述拇指指尖(401)插装在所述拇指连接头(402)上,所述拇指连接头(402)通过光轴(13)与拇指第一指肚(403)上部铰接,所述拇指第一指肚(403)下部通过光轴(13)与拇指第二指肚(404)上部铰接,所述拇指第二指肚(404)下部通过光轴(13)与主框架(1)铰接。
5.根据权利要求4所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述第一连接头(302)和拇指连接头(402)上部设置有固线机构,且所述固线机构通过弹力水晶线与所述舵轮带固线机构(9)连接。
6.根据权利要求5所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述弹力水晶线穿过所述第一手指(3)和拇指(4)内部与所述固线机构和舵轮带固线机构(9)连接。
7.根据权利要求6所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述光轴(13)两端安装有第一微轴承(14)。
8.根据权利要求7所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:连接所述拇指第一指肚(403)和拇指第二指肚(404)的光轴(13)中部安装有第二微轴承(15)。
9.根据权利要求8所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述拇指第二指肚(404)后部设置有限制所述拇指第一指肚(403)转动的限位凸起(405)。
10.根据权利要求9所述的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌,其特征在于:所述控制器(10)为STM8系列控制器。
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