CN213197584U - 一种仿生机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿生机械手，包括依次连接的手、手腕、小臂，所述手包括各段分别铰接连接的机械手指，机械手指与机械手掌铰接，机械手掌与手腕铰接，手腕与小臂转动连接；在机械手指和机械手掌内设置柔性牵引件，柔性牵引件的一端与手指指端段连接，另一端连接舵机；若干舵机设置在小臂中空腔内的不同位置，由若干舵机牵引不同的手指实现多根手指的运动。本实用新型能有效减小舵轮占用空间，且柔性牵引件运动与舵机旋转角度成线性关系，控制更为精准；手指、手掌、腕关节和小臂内的设计，让整个手的控制如同人手一样灵活；小臂内舵机和柔性牵引件的交错设计，使得在狭小的空间内即可完成5根手指的控制。

Description

一种仿生机械手

技术领域

本实用新型涉及一种仿生机械手和驱动方法，属于机器人领域。

背景技术

现有仿生机械手驱动主要有连杆驱动结构，拉绳和扭簧复位结构，双拉绳结构。其中连杆驱动结构复杂，制造难度大；拉绳和扭簧复位结构受限于空间限制，使得手指关节单薄，强度变差；双拉绳结构虽然简单，但是拉绳在空间布局复杂，加工制造工艺难度大，现有拉绳驱动的机械手受限于拉绳传动布局，要实现手指动作的同时再实现腕部动作就会做得结构非常复杂，且为了保证良好的力学性能体积就做的很大，要么为了满足体积需求，力学性能就做的很差，很难做到像人手一样灵活有力。

现有技术中舵机牵引拉绳为舵臂牵引，舵臂最大牵引距离为舵机旋转180度，且并不是跟舵机的旋转角度呈线性关系，这样运动控制就不精准，且为了实现较大距离的运动占用空间比较大，使得在机器人手臂狭小的空间内很难做到多个大扭矩舵机的布局。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种像人手一样灵活有力的仿生机械手，并给出其驱动方法。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案是：一种仿生机械手，包括依次连接的手、手腕、小臂，所述手包括各段分别铰接连接的机械手指，机械手指与机械手掌铰接，机械手掌与手腕铰接，手腕与小臂转动连接；在机械手指和机械手掌内设置柔性牵引件，柔性牵引件的一端与手指指端段连接，另一端连接舵机；若干舵机设置在小臂中空腔内的不同位置，由若干舵机牵引不同的手指实现多根手指的运动。

进一步的，所述机械手掌内设置若干手掌内管道，若干手掌内管道分别对应不同的柔性牵引件，柔性牵引件穿过手掌内管道的中空管。

更进一步的，所述手掌内管道为硬质管道，若干硬质管道从靠近腕关节部向各个机械手指根部发散排列。

进一步的，所述机械手指由若干指节通过销轴串联组成，在机械手指的指背上设置手指复位弹性带，手指复位弹性带的一端安装在手掌上。

更进一步的，所述机械手指的各段指节的指节背中部和对应机械手指的手掌背上设置复位带定位槽，使手指复位弹性带始终在各关节外侧居中位置运动，使各指节之间的指关节在柔性牵引件松开时自复位。

进一步的，所述机械手掌与手腕连接处的手掌背以及手腕外壁上设置复位带定位槽，在复位带定位槽内设置掌弹性复位带。

进一步的，所述小臂的腔体内交错布置设置若干舵轮，柔性牵引件的一端连接在舵轮上，舵机连接并驱动舵轮，从靠近腕关节的小臂处设置若干根通向每个舵轮的硬质管道，硬质管道靠近腕关节处集中，而后在小臂腔体内发散，柔性牵引件穿过硬质管道内孔。

更进一步的，所述舵轮为槽轮，柔性牵引件固定在舵轮上，并绕在槽轮内。

本实用新型的有益技术效果是：

1、舵轮牵引拉柔性牵引件且绕在轮槽内做圆周运动，使用较小直径的舵轮就可以牵引较长范围的拉绳运动，能有效减小舵轮占用空间，且柔性牵引件运动与舵机旋转角度成线性关系，控制更为精准；

2、手指、手掌、腕关节和小臂内的设计，让整个手的控制如同人手一样灵活；

3、小臂内舵机和柔性牵引件的交错设计，使得在狭小的空间内即可完成5根手指的控制。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2 为本实用新型的透视图。

图中 1、机械手指，2、手指复位弹性带，3、轴销，4、机械手掌，5、手腕，6、小臂，7、柔性牵引件，8、舵轮，9、舵机，10、掌复位弹性带，11、硬质管道，12、手掌内管道，13、手指指端段。

具体实施方式

如图1、2所示的仿生机械手，包括依次连接的手、手腕5、小臂6，所述手包括各段分别铰接连接的机械手指1，机械手指1与机械手掌4铰接，机械手掌4与手腕5铰接，手腕5与小臂6转动连接；在机械手指1和机械手掌4内设置柔性牵引件7（如绳索），柔性牵引件7的一端与手指指端段13连接，另一端连接舵机9；若干舵机9设置在小臂6中空腔内的不同位置，由若干舵机9牵引不同的机械手指1实现多根手指的运动。

作为优选的设计，所述机械手掌4内设置若干手掌内管道12，若干手掌内管道12分别对应不同的柔性牵引件7，柔性牵引件7穿过手掌内管道12的中空管。一般的情况下，机械手按人的5根手指的方位设计即可，当然，也不排出采用4根或3根，甚至2根手指的情况，主要看其应用场合。

作为优选，所述手掌内管道12为硬质管道，若干硬质管道从靠近腕关节部向各个机械手指根部发散排列。

作为优选，所述机械手指1由若干指节通过销轴3串联组成，在机械手指1的指背上设置手指复位弹性带2，手指复位弹性带2的一端安装在机械手掌4上。

作为优选，所述机械手指1的各段指节的指节背中部和对应机械手指1的机械手掌背上设置复位带定位槽，使手指复位弹性带始终在各关节外侧居中位置运动，使各指节之间的指关节在柔性牵引件松开时自复位。

作为优选，所述机械手掌4与手腕5连接处的手掌背以及手腕外壁上设置复位带定位槽，在复位带定位槽内设置掌弹性复位带10。

作为优选，所述小臂6的腔体内交错布置设置若干舵轮8，柔性牵引件7的一端连接在舵轮8上，舵机9连接并驱动舵轮8，从靠近腕关节的小臂处设置若干根通向每个舵轮8的硬质管道11，硬质管道11靠近腕关节处集中，而后在小臂6腔体内发散，柔性牵引件7穿过硬质管道11内孔。

作为优选，所述舵轮8为槽轮，柔性牵引件7固定在舵轮8上，并绕在轮槽内。

本实用新型的优点在于：

1、舵轮牵引拉柔性牵引件且绕在轮槽内做圆周运动，使用较小直径的舵轮就可以牵引较长范围的拉绳运动，能有效减小舵轮占用空间，且柔性牵引件运动与舵机旋转角度成线性关系，控制更为精准；

2、手指、手掌、腕关节和小臂内的设计，让整个手的控制如同人手一样灵活；

3、小臂内舵机和柔性牵引件的交错设计，使得在狭小的空间内即可完成5根手指的控制。

本实用新型所公开的实施例，只作为对本实用新型的解释说明，并不作为对本实用新型特征的限定，在本实用新型基础上的简单替换和变形，属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种仿生机械手，包括依次连接的手、手腕、小臂，其特征在于：所述手包括各段分别铰接连接的机械手指，机械手指与机械手掌铰接，机械手掌与手腕铰接，手腕与小臂转动连接；在机械手指和机械手掌内设置柔性牵引件，柔性牵引件的一端与手指指端段连接，另一端连接舵机；若干舵机设置在小臂中空腔内的不同位置，由若干舵机牵引不同的机械手指实现多根手指的运动。

2.根据权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于：所述机械手掌内设置若干手掌内管道，若干手掌内管道分别对应不同的柔性牵引件，柔性牵引件穿过手掌内管道的中空管。

3.根据权利要求2所述的仿生机械手，其特征在于：所述手掌内管道为硬质管道，若干硬质管道从靠近腕关节部向各个机械手指根部发散排列。

4.根据权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于：所述机械手指由若干指节通过销轴串联组成，在机械手指的指背上设置手指复位弹性带，手指复位弹性带的一端安装在机械手掌上。

5.根据权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于：所述机械手指的各段指节的指节背中部和对应机械手指的机械手掌背上设置复位带定位槽，使手指复位弹性带始终在各关节外侧居中位置运动，使各指节之间的指关节在柔性牵引件松开时自复位。

6.根据权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于：所述机械手掌与手腕连接处的手掌背以及手腕外壁上设置复位带定位槽，在复位带定位槽内设置掌弹性复位带。

7.根据权利要求1所述的仿生机械手，其特征在于：所述小臂的腔体内交错布置设置若干舵轮，柔性牵引件的一端连接在舵轮上，舵机连接并驱动舵轮，从靠近腕关节的小臂处设置若干根通向每个舵轮的硬质管道，硬质管道靠近腕关节处集中，而后在小臂腔体内发散，柔性牵引件穿过硬质管道内孔。

8.根据权利要求7所述的仿生机械手，其特征在于：所述舵轮为槽轮，柔性牵引件固定在舵轮上，并绕在轮槽内。

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