CN214352505U - 机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械手。机械手包括手掌组件、手指组件、手指驱动器、绕线轮以及牵引绳。手指组件与手掌组件枢接，包括枢接的多个指节。绕线轮通过手指驱动器驱动以进行正转或反转。牵引绳包括第一牵引段、绕设段和第二牵引段。绕设段绕设于绕线轮上，第一牵引段经指节的第一侧连接至末节的指节，第二牵引段经指节的第二侧连接至末节的指节。手指驱动器驱动绕线轮进行正转或反转时，手指组件基于第一牵引段或第二牵引段的牵引作用而相对手掌组件作握紧或张开的动作。本申请使用同一个驱动装置实现手指组件相对手掌组件作握紧或张开动作，降低了机械手的复杂程度。

Description

机械手

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，特别是涉及一种机械手。

背景技术

机械手可以替代人手，做一些人手不方便做的工作。

目前，机械手通过一对牵引绳分别带动机械手的手指弯曲或伸直。一对牵引绳由不同的驱动装置驱动，增加了机械手的结构复杂度。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种机械手，降低结构复杂程度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种机械手，包括：

手掌组件；

手指组件，手指组件与手掌组件枢接，包括枢接的多个指节；

手指驱动器，手指驱动器通过手掌组件固定设置；

绕线轮，绕线轮通过手指驱动器驱动以进行正转或反转；

牵引绳，牵引绳包括第一牵引段、绕设段和第二牵引段，绕设段绕设于绕线轮上，第一牵引段经指节的第一侧连接至末节的指节，第二牵引段经指节的第二侧连接至末节的指节；

其中，手指驱动器驱动绕线轮进行正转或反转时，手指组件基于第一牵引段或第二牵引段的牵引作用而相对手掌组件作握紧或张开的动作。

本申请使用同一个驱动装置实现手指组件相对手掌组件作握紧或张开动作，降低了机械手的复杂程度。

进一步地，手掌组件包括间隔设置的第一板体和第二板体，

手指驱动器和绕线轮设于第一板体和第二板体之间；和/或

手指驱动器和绕线轮设于第二板体外侧。

手指驱动器和绕线轮设于第一板体和第二板体之间，合理利用空间，使得机械手整体尺寸较小。手指驱动器和绕线轮设于第二板体外侧，可以避免占用机械手内侧的空间。

进一步地，机械手包括枢接座，枢接座与手掌组件固定连接，包括固定板和设于固定板上的枢接板，枢接板设有枢接孔以枢接手指组件。

进一步地，固定板和/或枢接板设有导线槽以约束牵引绳。

进一步地，指节包括指身及设于指身两端的第一枢接部和第二枢接部，相邻指节通过第一枢接部与第二枢接部枢接。

通过枢接，使得手指组件中的各个指节可以同时动作。另外，采用结构方便维护。

进一步地，第一枢接部为单片式，第二枢接部为双片式，第一枢接部嵌设枢接于第二枢接部之间。

第一枢接部嵌设枢接于第二枢接部之间，避免相邻指节相对转动过程中在垂直于旋转平面的方向晃动。

进一步地，指节的两侧分别设有用于容置第一牵引段和第二牵引段的第一穿线槽和第二穿线槽。

将第一牵引段和第二牵引段容置于第一穿线槽和第二穿线槽中，避免机械手使用过程第一牵引段或第二牵引段缠绕其它物件，影响牵引动作。

进一步地，机械手包括多个滑绳轮，每一个滑绳轮绕其自身轴线可转动地设置于手掌组件，用于在第一牵引段、第二牵引段运动时进行导向。

滑绳轮可以对第一牵引段、第二牵引段导向。

进一步地，机械手包括安装座以及手掌驱动器，手掌组件可转动地设置于安装座，手掌驱动器用于驱动手掌组件转动。

通过设置安装座以及手掌驱动器，可以使得机械手转动。

进一步地，绕线轮上套设有隔板，以将绕设段分隔成两部分。

隔板将绕设段分隔成两部分，一部分放卷，另一部分同时进行收卷，不会相互干涉。

附图说明

图1是本申请机械手一实施方式的三维结构示意图；

图2是图1机械手的三维分解图；

图3是图2中手指驱动组件容置于手掌组件的三维结构示意图；

图4是图2中第二支撑体的三维结构示意图；

图5是图2中第二支撑体的三维分解图；

图6是图2中枢接座另一个角度的三维结构示意图；

图7是图1中手指组件和手指驱动组件的三维结构示意图；

图8是图7中手指组件中指节的三维结构示意图；

图9是图1机械手的剖视图；

图10是手指组件由伸直状态切换至弯曲状态的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本申请机械手一实施方式的三维结构示意图。图2是图1机械手的三维分解图。

如图1和图2所示，机械手100包括手掌组件101、四个手指组件102以及一个手指组件103。

四个手指组件102均具有三个指节，分别通过枢接座104枢接于手掌组件101的边缘，以分别模拟人手的食指、中止、无名指以及小指。一个手指组件103具有两个指节，通过枢接座105枢接于手掌组件101的一侧，以模拟人手的拇指。

机械手100还包括四个手指驱动组件106以及一个手指驱动组件107。

四个手指驱动组件106与四个手指组件102一一对应。每个手指驱动组件106用于驱动相对应的手指组件102弯曲或伸直。手指驱动组件107用于驱动手指组件103弯曲或伸直。在手指驱动组件106、107的驱动下，机械手100可以模拟人手作握紧或张开的动作，从而可以抓取或释放物体。

机械手100还包括安装座108和手掌驱动器(电机109)。

手掌驱动器用于驱动可转动地设置于安装座108上的手掌组件101转动，使得机械手100具有类似人手的扭动功能。

下面具体描述机械手100的各个部件的具体结构。其中，手指组件102以及手指组件103结构类似，具体介绍手指组件102，手指组件103可参照执行。同样地，手指驱动组件106以及手指驱动组件107结构类似，具体介绍手指驱动组件106，手指驱动组件107可参照执行。

安装座108可以固定连接于机械肘关节机构的摆臂上(图未示)。如图1和图2所示，安装座108为角铁形状，具有垂直的第一安装板110和第二安装板111。第一安装板110上设置有腰形孔112，通过腰形孔112可以调节安装座108的安装位置。安装座108的结构不局限于此，也可以采用其它合适结构。

手掌驱动器可以为电机109。电机109的壳体固定连接于安装座108的第二安装板111上，电机109的转轴贯穿第二安装板111。

如图1和图2所示，手掌组件101包括第一板体113、第二板体114、第一支撑体115、第二支撑体116、第三支撑体117和结构件118。

第一板体113和第二板体114间隔设置。第一支撑体115、第二支撑体116、第三支撑体117夹设于第一板体113和第二板体114之间，且相互间隔或开设有凹槽，以形成容置空间。

图3是手指驱动组件容置于手掌组件的三维结构示意图。为使得视图更清晰，省略了部分零部件。

如图3所示，上述容置空间用于安装四个手指驱动组件106。

第一支撑体115、第二支撑体116、第三支撑体117除了支撑的作用外，还合理分割第一板体113和第二板体114所夹空间，使得机械手100的结构更紧凑。

如图1所示，第一支撑体115固定连接于电机109的转轴上。

如图1和图2所示，结构件118凸设于第二板体114表面，用于安装手指驱动组件107。

如图3所示，机械手100还包括四对滑绳轮128。四对滑绳轮128与四个手指驱动组件102一一对应，间隔设置于第二支撑体116上。每个滑绳轮128绕其自身轴线可转动。

图4是图2中第二支撑体的三维结构示意图。图5是图2中第二支撑体的三维分解图。

如图4和图5所示，第二支撑体116包括型材125、固定板127以及一对盖板126。

型材125在长度方向被分割为五个部分。每对滑绳轮128夹设于相邻两部分，并分别套设于两根贯穿型材125的转轴(图未示)上，以实现转动。

一对盖板126固设于型材125的两端。固定板127设置于型材125一侧，并与其卡接。

另外，如图2和图3所示，枢接座104固定于第二支撑体116上，且其朝向第二支撑体116一侧的形状与固定板127类似。

组装第二支撑体116时，先将四对滑绳轮128夹设于型材125后，再将固定板127和枢接座104分别沿型材125的轴向插入其两侧。

图6是图2中枢接座另一个角度的三维结构示意图。

如图6所示，枢接座104包括固定板119和四个枢接板120。四个枢接板120相互平行，且间隔地设于固定板119一侧。每个枢接板120与固定板119一体成型。当然，也可以为分体结构。每个枢接板120上开设有贯穿的枢接孔121。

固定板119的相对的两个边缘在对应每一个枢接板120的位置处分别设置有导线槽122和导线槽123。每一个枢接板120在对应导线槽123处设置有导线槽124。

图7是图1机械手中手指组件和手指驱动组件的三维结构示意图。

如图7所示，手指组件102包括三个指节129。三个指节129依次枢接。三个指节129的枢接轴相互平行。

手指驱动组件106包括手指驱动器(电机135)、绕线轮136以及牵引绳137。

手指驱动器可以为电机135。电机135的壳体固设于手掌组件101的上述容置空间中。电机135在控制系统(图未示)的控制下可以正反转。绕线轮136同轴地套设于电机135的转轴上。牵引绳137可以为金属绳。牵引绳137的一部分绕设于绕线轮136上，两端从绕线轮136上引出。

图8是图7中手指组件中指节的三维结构示意图。

如图8所示，指节129包括指身130及设于指身130两端的第一枢接部131和第二枢接部132。第一枢接部131为单片式。第二枢接部132为双片式。

如图7和图8所示，相邻两个指节129中，一个指节129的第一枢接部131嵌设于另一个指节129的第二枢节部132之间，通过第一枢接部131与第二枢接部132枢接。

另外，如图8所示，每个指节129的两侧均设置有第一穿线槽133和第二穿线槽134。该两侧具体指枢接轴的两侧。

图9是图1机械手的剖视图。

如图9所示，每个手指组件102中位于首节的指节129与枢接座104上的枢接板120枢接，且首节的指节129与枢接板120的枢接轴平行于相邻两根指节129的枢接轴。

牵引绳137包括第一牵引段138、绕设段139和第二牵引段140。绕设段139绕设于绕线轮136上。第一牵引段138和第二牵引段140即为牵引绳137的两端自绕线轮136引出的部分。第一牵引段138和第二牵引段140的长度并不是固定不变的。在绕线轮136转动过程中，收卷第一牵引段138的同时放卷第二牵引段140，或收卷第二牵引段140的同时放卷第一牵引段138，且收卷量和放卷量相等。

绕设段139可以螺旋缠绕于绕线轮136上。采用螺旋缠绕的方式可以避免第一牵引段138或第二牵引段140在放卷时被绕设段139覆盖而无法顺利放卷。

其中，第一牵引段138自绕线轮136引出、绕过滑绳轮128、依次穿过枢接座104上的导线槽122、每个指节129的第一穿线槽133后固定至末节的指节129。同样地，第二牵引段140自绕线轮136引出、绕过滑绳轮128(一对滑绳轮128中的另一个，与第一牵引段138对应的滑绳轮128不是同一个)、依次贯穿每个指节129的第二穿线槽134后固定至末节的指节129。

图10是手指组件由伸直状态切换至弯曲状态的示意图。

如图10所示，手指驱动组件137驱动手指组件102动作过程如下：

绕线轮136沿D1方向转动时，收卷第一牵引段138，同时放卷第二牵引段140。由于第一牵引段138张紧，首节的指节129朝向手掌组件101侧(顺时针)相对手掌组件101转动。相邻的两个指节129相对转动(顺时针)。手指组件102整体弯曲。

绕线轮136沿D1方向的反向D2(见图9)转动时，收卷第二牵引段140，同时收卷第一牵引段138。由于第二牵引段140张紧，首节的指节129被向手掌组件101侧(逆时针)相对手掌组件101转动。相邻的两个指节129相对转动(逆时针)。手指组件102整体伸直。

另外，手指组件102在弯曲状态和伸直状态切换过程中，第一牵引段138和第二牵引段140均处于张紧状态下，二者的长度和具有最大值。在组装机械手100的时候，将第一牵引段138和第二牵引段140的长度和设置为大于该最大值。这样可以确保手指组件102相对手掌组件101处于任何位置时，第一牵引段138和第二牵引段140中有一个处于松弛状态，从而可以避免绕线轮136卡死。

其它可选方式：

本申请手指组件的数量并不局限于上述实施方式中的五个，在别的实施方式中也可以为一个、两个、三个或其它数量。

本申请的手指组件中的指节数量并不限于上述实施方式中的两个或三个。在别的实施方式中也可以为四个以上。

上述实施方式中的牵引绳并不限于一整根，也还可以看作是两根独立牵引绳的组合。两根独立牵引绳的一端分别以相反的方向绕设于绕线轮上。

上述实施方式中，为避免牵引绳干涉，可以在绕线轮上套设隔板，以将绕设段分隔成两部分。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械手，其特征在于，包括：

手掌组件；

手指组件，所述手指组件与所述手掌组件枢接，包括枢接的多个指节；

手指驱动器，所述手指驱动器通过所述手掌组件固定设置；

绕线轮，所述绕线轮通过所述手指驱动器驱动以进行正转或反转；

牵引绳，所述牵引绳包括第一牵引段、绕设段和第二牵引段，所述绕设段绕设于所述绕线轮上，所述第一牵引段经所述指节的第一侧连接至末节的所述指节，所述第二牵引段经所述指节的第二侧连接至末节的所述指节；

其中，所述手指驱动器驱动所述绕线轮进行正转或反转时，所述手指组件基于所述第一牵引段或所述第二牵引段的牵引作用而相对所述手掌组件作握紧或张开的动作。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述手掌组件包括间隔设置的第一板体和第二板体，

所述手指驱动器和所述绕线轮设于所述第一板体和所述第二板体之间；和/或

所述手指驱动器和所述绕线轮设于所述第二板体外侧。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，包括：

枢接座，所述枢接座与所述手掌组件固定连接，包括固定板和设于所述固定板上的枢接板，所述枢接板设有枢接孔以枢接所述手指组件。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，

所述固定板和/或所述枢接板设有导线槽以约束所述牵引绳。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述指节包括指身及设于所述指身两端的第一枢接部和第二枢接部，相邻所述指节通过所述第一枢接部与所述第二枢接部枢接。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，

所述第一枢接部为单片式，所述第二枢接部为双片式，所述第一枢接部嵌设枢接于所述第二枢接部之间。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述指节的两侧分别设有用于容置所述第一牵引段和所述第二牵引段的第一穿线槽和第二穿线槽。

8.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，包括：

多个滑绳轮，每一个所述滑绳轮绕其自身轴线可转动地设置于所述手掌组件，用于在所述第一牵引段、所述第二牵引段运动时进行导向。

9.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，包括：

安装座以及手掌驱动器，所述手掌组件可转动地设置于所述安装座，所述手掌驱动器用于驱动所述手掌组件转动。

10.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述绕线轮上套设有隔板，以将所述绕设段分隔成两部分。

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