CN215589196U - 机械手及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械手及机器人。机械手，包括固定架、指根件、形成于固定架与指根件之间的第一球关节、与指根件铰接的第一连接件、具有第一输出轴的第一直线驱动件、形成于第一输出轴与第一连接件之间的第二球关节、具有第二输出轴的第二直线驱动件、第二连接件、形成于第二输出轴与第二连接件之间的第三球关节，以及形成于第二连接件与指根件之间的第四球关节；第一输出轴与第二输出轴呈预设角度；第一球关节的中心点、第二球关节的中心点及第三球关节的中心点位于同一水平面上。第一直线驱动件及第二驱动件同时动作时，可带动指根件相对固定架同时做左右摆动及前后摆动，此时指根件相对固定架的运动为以第一球关节为旋转中心的旋转运动。

Description

机械手及机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种机械手及机器人。

背景技术

目前机械手的手指运动形式较为单一，通常只能实现两侧的偏转，活动范围较小，无法实现回旋(旋转)运动。同时，常见的手指通常只有一个弯曲自由度，抓握能力与范围有限。为了提升手指的抓握能力，在手指的内部设置驱动电机，进而驱动指尖件相对指根件转动，实现提升手指的抓握能力，但指尖与指根指尖的电机占据的空间较大，不利于机械手结构的小型化。

实用新型内容

本申请的一个目的在于提供一种机械手，旨在解决现有技术中，机械手的手指活动范围小的问题。

为达此目的，本申请实施例采用以下技术方案：

机械手，包括固定架、指根件、形成于所述固定架与所述指根件之间的第一球关节、与所述指根件铰接的第一连接件、具有第一输出轴的第一直线驱动件、形成于所述第一输出轴与所述第一连接件之间的第二球关节、具有第二输出轴的第二直线驱动件、第二连接件、形成于所述第二输出轴与所述第二连接件之间的第三球关节，以及形成于所述第二连接件与所述指根件之间的第四球关节；所述第一输出轴与所述第二输出轴呈预设角度；所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点及所述第三球关节的中心点位于同一水平面上。

在一个实施例中，所述机械手还包括与所述指根件铰接的指尖件，以及活动安装于所述指根件上的连杆；所述连杆与所述固定架之间形成有第五球关节，所述连杆与所述指尖件之间形成有第六球关节；所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点、所述第三球关节的中心点及所述第六球关节的中心点位于同一水平面上。

在一个实施例中，所述指根件开设有让位孔，所述连杆贯穿所述让位孔。

在一个实施例中，所述指根件上开设有转动槽，所述指尖件于所述转动槽内与所述指根件铰接。

在一个实施例中，所述让位孔开设于所述转动槽的槽底。

在一个实施例中，所述机械手还包括水平底板；所述第一直线驱动件、所述第二直线驱动件，以及所述固定架均安装于所述水平底板上。

在一个实施例中，所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点及所述第三球关节的中心点所在的水平面与所述水平底板的表面平行。

在一个实施例中，所述第一输出轴与所述第二输出轴相互垂直。

在一个实施例中，所述机械手还包括外壳；所述第一直线驱动件、所述第二直线驱动件，以及所述固定架均位于所述外壳内；所述外壳上开设有供所述指根件伸出的缺口，所述指根件与所述外壳之间连接有褶皱硅胶件；所述褶皱硅胶件覆盖所述指根件与所述外壳之间的间隙。

在一个实施例中，所述第一连接件包括与所述指根件铰接的第一竖直部，以及与所述第一竖直部相连的第一水平部；所述第一水平部与所述第一输出轴形成所述第二球关节，所述第一竖直部与所述第一水平部呈预设角度；所述第二连接件包括第二竖直部及与所述第二竖直部相连的第二水平部，所述第二竖直部与所述第二输出轴形成所述第三球关节，所述第二水平部与所述指根件形成所述第四球关节，所述第二竖直部与所述第二水平部呈预设角度。

本申请的另一个目的在于提供一种机器人，包括上述任一项实施例中所述的机械手。

申请实施例的有益效果：第一直线驱动件通过第一输出轴及第一连接件可带动指根件相对固定架于一个方向上往复摆动，第二直线驱动件通过第二输出轴及第二连接件可带动指根件相对固定架于另一个方向上往复摆动。第一直线驱动件及第二驱动件同时动作时，可带动指根件相对固定架同时做左右摆动及前后摆动，由于第一球关节、第二球关节及第三球关节的中心点位于同一水平面上，因此此时指根件相对固定架的复合运动为以第一球关节为旋转中心的旋转运动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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获得其他附图。

图1为本申请的实施例中机械手的结构示意图；

图2为图1中机械手内部的局部视图；

图3为图1中机械手的指根件旋转至不同位置时的状态图；

图中：

1、固定架；2、指根件；201、让位孔；202、转动槽；3、第一球关节；4、第一连接件；401、第一竖直部；402、第一水平部；5、第一直线驱动件；501、第一输出轴；6、第二球关节；7、第二直线驱动件；701、第二输出轴；8、第二连接件；801、第二竖直部；802、第二水平部；9、第三球关节；10、第四球关节；11、指尖件；12、连杆；13、第五球关节；14、第六球关节；15、水平底板；16、外壳；1601、缺口；17、褶皱硅胶件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本申请的实现进行详细的描述。

如图1-图3所示，本申请实施例提出了一种机械手，包括固定架1、指根件2、形成于固定架1与指根件2之间的第一球关节3、与指根件2铰接的第一连接件4、具有第一输出轴501的第一直线驱动件5、形成于第一输出轴501与第一连接件4之间的第二球关节6、具有第二输出轴701的第二直线驱动件7、第二连接件8、形成于第二输出轴701与第二连接件8之间的第三球关节9，以及形成于第二连接件8与指根件2之间的第四球关节10；第一输出轴501与第二输出轴701呈预设角度；第一球关节3的中心点、第二球关节6的中心点及第三球关节9的中心点位于同一水平面上。

在本申请的实施例中，第一直线驱动件5配合第二直线驱动件7驱动指根件2移动时，第一球关节3作为指根件2的旋转中心，指根件2可实现以第一球关节3为中心的旋转运动。

具体地，指根件2通过第一球关节3转动安装于固定架1上，第一球关节3处的自由度可供指根件2相对固定架1旋转。第一直线驱动件5通过第一输出轴501及第一连接件4可带动指根件2相对固定架1于一个方向上往复摆动(例如左右摆动)，第二直线驱动件7通过第二输出轴701及第二连接件8可带动指根件2相对固定架1于另一个方向上往复摆动(例如前后摆动)。第一直线驱动件5及第二驱动件同时动作时，可带动指根件2相对固定架1同时做左右摆动及前后摆动，由于第一球关节3、第二球关节6及第三球关节9的中心点位于同一水平面上，因此此时指根件2相对固定架1的复合运动为以第一球关节3为旋转中心的旋转运动。相对于现有技术中，手指只能在一个方向上摆动，本申请提供的机械手的手指可在较大的角度内旋转，进而提升机械手手指的灵活度。

第一直线驱动件5及第二直线驱动件7可为直线电机或可实现直线驱动的舵机。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，机械手还包括与指根件2铰接的指尖件11，以及活动安装于指根件2上的连杆12；连杆12与固定架1之间形成有第五球关节13，指根件2相对固定架1转动时，可带动连杆12相对固定架1转动，且连杆12也会相对指根件2运动。在连杆12与指尖件11之间形成有第六球关节14，连杆12被指根件2转动至相对固定架1旋转时，连杆12通过第六球形关节对指尖件11施力，进而带动指尖件11相对指根件2转动，也即在指根件2相对固定架1旋转时，指尖件11还可实现指根件2转动，提升机械手的抓握能力。无需在指尖件11与指根件2之间设置电机，可简化机械手的结构。

可选的，第一球关节3的中心点、第二球关节6的中心点、第三球关节9的中心点及第六球关节14的中心点位于同一水平面上，也即连杆12上的第五球关节13与第一球关节3、第二球关节6及第三球关节9耦合，四个关节互相影响，因此指根件2旋转的同时，指尖件11即可相对指根件2转动，提升机械手抓握时的灵活度。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，指根件2开设有让位孔201，连杆12贯穿让位孔201。连杆12活动安装于让位孔201内，且连杆12的两端均伸出让位孔201，指根件2旋转时可通过让位孔201的内壁对连杆12施力，带动连杆12以第五球关节13为旋转中心相对固定架1转动。连杆12相对固定架1转动时，通过第六球关节14对指尖件11施力，进而带动指尖件11相对指根件2转动。可选的，让位孔201可为倾斜设置，连杆12随着指根件2旋转时，可较为顺畅的沿让位孔201的轴线方向移动，进而带动指尖件11相对指根件2转动。

请参阅图1-图3，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，指根件2上开设有转动槽202，指尖件11于转动槽202内与指根件2铰接，指尖件11的部分位置伸入转动槽202内，进而简化指尖件11与指根件2连接后的结构，使得机械手的结构更为紧凑。可选的，转动槽202可通过两个相对设置的转动座之间的间隙形成。两个转动座于指尖件11的两侧与指尖件11铰接，实现指尖件11稳定的与指根件2转动连接。

请参阅图2-图3，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，让位孔201开设于转动槽202的槽底，连杆12穿过让位孔201后通过第六球关节14与指尖件11活动连接。具体地，连杆12可伸入指尖件11的内部，因此连杆12远离固定架1的一端的主要部位位于指根部及指尖部的内部，一方面实现结构的紧凑性，另一方面可实现机械手的美观性。在机械手设置有外壳16时，连杆12与固定架1相连的一端主要位于外壳16内，进而实现连杆12的全包裹覆盖，连杆12完全位于机械手的内部。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，机械手还包括水平底板15；第一直线驱动件5、第二直线驱动件7，以及固定架1均安装于水平底板15上。主要部件安装于水平底板15上，可实现机械手内部结构的紧凑性。可选的，水平底板15上可设置定位槽，例如将第一直线驱动件5及第二直线驱动件7安装于定位槽内，安装时无需调节即可实现准确的安装。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，第一球关节3的中心点、第二球关节6的中心点及第三球关节9的中心点所在的水平面与水平底板15的表面平行。机械手的部件以水平底板15为安装基底，可实现各个部件安装后的误差较小，上述各个球关节的中心点可精确的位于同一水平面上，保证机械手内部结构的精密度。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，第一输出轴501与第二输出轴701相互垂直，实现带动指根件2最大范围的相对第一球关节3旋转，例如可实现在360度的范围内以一定的偏转角实现旋转。

请参阅图1-图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，机械手还包括外壳16；第一直线驱动件5、第二直线驱动件7，以及固定架1均位于外壳16内；外壳16上开设有供指根件2伸出的缺口1601，缺口1601的尺寸大于指根件2的外部尺寸，使得指根件2旋转时具有足够的空间。指根件2与外壳16之间连接有褶皱硅胶件17；褶皱硅胶件17覆盖指根件2与外壳16之间的间隙，可有效避免外部异物进入机械手的内部，还可提升机械手的美观度。

请参阅图2，作为本申请提供的机械手及机器人的另一种具体实施方式，第一连接件4包括与指根件2铰接的第一竖直部401，以及与第一竖直部401相连的第一水平部402；第一水平部402与第一输出轴501形成第二球关节6，第一竖直部401与第一水平部402呈预设角度，因此第一直线驱动件5可顺畅的通过第一连接件4将力传递至指根件2处。第二连接件8包括第二竖直部801及与第二竖直部801相连的第二水平部802，第二竖直部801与第二输出轴701形成第三球关节9，第二水平部802与指根件2形成第四球关节10，第二竖直部801与第二水平部802呈预设角度，因此第二直线驱动件7可顺畅的通过第二连接件8将力传递至指根件2处。

本申请实施例提出了一种机器人，包括上述任一项实施例中的机械手。因此本申请实施例提供的机器人的机械手的手指可在较大的角度内旋转。

可以理解的是，另一种具体实施方式中的方案可为在其他实施例的基础上进一步改进的可实现的实施方案。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为了清楚说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.机械手，其特征在于，包括固定架、指根件、形成于所述固定架与所述指根件之间的第一球关节、与所述指根件铰接的第一连接件、具有第一输出轴的第一直线驱动件、形成于所述第一输出轴与所述第一连接件之间的第二球关节、具有第二输出轴的第二直线驱动件、第二连接件、形成于所述第二输出轴与所述第二连接件之间的第三球关节，以及形成于所述第二连接件与所述指根件之间的第四球关节；所述第一输出轴与所述第二输出轴呈预设角度；所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点及所述第三球关节的中心点位于同一水平面上。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括与所述指根件铰接的指尖件，以及活动安装于所述指根件上的连杆；所述连杆与所述固定架之间形成有第五球关节，所述连杆与所述指尖件之间形成有第六球关节；所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点、所述第三球关节的中心点及所述第六球关节的中心点位于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述指根件开设有让位孔，所述连杆贯穿所述让位孔。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述指根件上开设有转动槽，所述指尖件于所述转动槽内与所述指根件铰接。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，所述让位孔开设于所述转动槽的槽底。

6.根据权利要求1-5任一项所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括水平底板；所述第一直线驱动件、所述第二直线驱动件，以及所述固定架均安装于所述水平底板上。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述第一球关节的中心点、所述第二球关节的中心点及所述第三球关节的中心点所在的水平面与所述水平底板的表面平行。

8.根据权利要求1-5任一项所述的机械手，其特征在于，所述第一输出轴与所述第二输出轴相互垂直。

9.根据权利要求1-5任一项所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括外壳；所述第一直线驱动件、所述第二直线驱动件，以及所述固定架均位于所述外壳内；所述外壳上开设有供所述指根件伸出的缺口，所述指根件与所述外壳之间连接有褶皱硅胶件；所述褶皱硅胶件覆盖所述指根件与所述外壳之间的间隙。

10.根据权利要求1-5任一项所述的机械手，其特征在于，所述第一连接件包括与所述指根件铰接的第一竖直部，以及与所述第一竖直部相连的第一水平部；所述第一水平部与所述第一输出轴形成所述第二球关节，所述第一竖直部与所述第一水平部呈预设角度；所述第二连接件包括第二竖直部及与所述第二竖直部相连的第二水平部，所述第二竖直部与所述第二输出轴形成所述第三球关节，所述第二水平部与所述指根件形成所述第四球关节，所述第二竖直部与所述第二水平部呈预设角度。

11.机器人，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的机械手。

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