CN215875105U - 仿生手手指结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种仿生手手指结构，涉及仿生假手技术领域，包括第一指节、第二指节、传动件、手指基座、传动蜗轮和传动蜗杆；第二指节分别与第一指节和手指基座转动连接，传动件的一端与第一指节连接，传动件的另一端与第二指节连接；传动蜗轮与手指基座转动连接，且传动蜗轮与第二指节连接，传动蜗杆与传动蜗轮啮合，传动蜗杆的延伸方向与第二指节处于展开状态时的延伸方向不共线，与现有技术相比，传动蜗杆远离传动蜗轮的一端向第二指节的弯曲方向倾斜，且传动蜗杆布置在传动蜗轮的外侧，可以降低与手掌相接处的厚度，能在一定程度上减小手掌的厚度，并且可以使手指伸张近似平直，从而能够完成平推物体的动作。

Description

仿生手手指结构

技术领域

本实用新型涉及仿生假手技术领域，尤其是涉及一种仿生手手指结构。

背景技术

现有技术中，仿生手的结构多种多样，仿生手手指模块的驱动机构用于驱动手指结构相对于手掌弯曲和张开，从而实现不同的动作需要，然而现有结构中，动力传递机构通过设置在手掌与手指结构的相接处，因此造成手指结构与手掌的相接处的厚度较大，当手指结构张开时，手指所在平面与手掌无法在同一平面，无法完成手掌与手指结构同时平推物体的动作。同时，因手指结构的动力传递机构的布置不够合合理，从而造成手掌的厚度较大，从而使仿生手的整体体积笨重，外观不够小巧精致。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供仿生手手指结构，以缓解了手指结构的动力传递机构的布置不够合合理，无法完成手掌与手指结构同时平推物体的动作，且造成手掌的厚度较大，从而使仿生手的整体体积笨重，外观不够小巧精致的技术问题。

本实用新型提供的仿生手手指结构，包括第一指节、第二指节、传动件、手指基座、传动蜗轮和传动蜗杆；

所述第二指节分别与所述第一指节和所述手指基座转动连接，所述传动件的一端与所述第一指节连接，所述传动件的另一端与所述第二指节连接；所述传动蜗轮与所述手指基座转动连接，且所述传动蜗轮与所述第二指节连接，所述传动蜗杆与所述传动蜗轮啮合，以使所述蜗杆能够带动所述第二指节和所述第一指节转动；

所述传动蜗杆的延伸方向与所述第二指节处于展开状态时的延伸方向不共线，且所述传动蜗杆远离所述传动蜗轮的一端向第二指节的弯曲方向倾斜。

进一步的，所述仿生手手指结构还包括第一检测机构，所述第一检测机构设置在所述第二指节与所述手指基座的相接处或者所述第一检测机构设置在所述第二指节与所述第一指节的相接处，所述第一检测机构用于检测所述仿生手手指结构的位置。

进一步的，所述仿生手手指结构还包括第一转轴，所述传动蜗杆和所述第二指节均通过所述第一转轴与所述手指基座铰接；

所述第一检测机构与所述第一转轴同轴，且所述第一检测机构嵌入安装在所述第二指节内。

进一步的，所述第一检测机构为旋转电位器。

进一步的，所述传动件包括连杆，所述连杆的一端与所述第一指节铰接，所述连杆的另一端与所述第二指节铰接；

或者，所述传动件包括拉绳，所述传动蜗轮上设有卷绕部；所述拉绳的一端与所述第一指节连接，所述拉绳的另一端绕设在所述卷绕部上。

进一步的，所述传动蜗轮与所述第二指节的相接处设有连接结构；

所述连接结构包括销轴以及设置在所述第二指节上的弧形槽，所述销轴与所述传动蜗轮固定连接，所述销轴滑动连接在所述弧形槽内，所述传动蜗轮带动所述销轴在所述弧形槽内滑动，从而推动所述第二指节相对于所述手指基座转动。

进一步的，所述传动蜗轮上设有用于安装所述第一转轴的蜗轮中心孔，以及用于安装所述销轴的通孔，所述蜗轮中心孔与所述通孔之间的距离与蜗轮节圆半径的比值为0.6-1.1。

进一步的，所述仿生手手指结构还包括驱动机构，所述驱动机构的输出端与所述传动蜗杆连接。

进一步的，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述传动蜗杆连接，且所述驱动电机与所述传动蜗杆同轴设置。

进一步的，所述第一指节与所述第二指节的相接处设有第一复位弹簧；

和/或，所述第二指节与所述手指基座的相接处设有第二复位弹簧。

进一步的，所述第一指节上设有第二检测机构，所述第二检测机构用于检测所述第一指节与物体接触时的压力。

进一步的，所述第二检测机构包括压力传感器或者驱动器扭力反馈机构。

进一步的，所述第一指节上设有手指保护套。

进一步的，所述手指保护套的材质为导电材料。

本实用新型提供的仿生手手指结构，包括第一指节、第二指节、传动件、手指基座、传动蜗轮和传动蜗杆；所述第二指节分别与所述第一指节和所述手指基座转动连接，所述传动件的一端与所述第一指节连接，所述传动件的另一端与所述第二指节连接；所述传动蜗轮与所述手指基座转动连接，且所述传动蜗轮与所述第二指节连接，所述传动蜗杆与所述传动蜗轮啮合，以使所述蜗杆能够带动所述第二指节和所述第一指节转动；所述传动蜗杆的延伸方向与所述第二指节处于展开状态时的延伸方向不共线，且所述传动蜗杆远离所述传动蜗轮的一端向第二指节的弯曲方向倾斜。

与现有技术相比，本实用新型中，传动蜗杆的延伸方向与第二指节处于展开状态时的延伸方向不共线，且传动蜗杆远离传动蜗轮的一端向第二指节的弯曲方向倾斜，且传动蜗杆布置在传动蜗轮的外侧，可以降低与手掌相接处的厚度，能在一定程度上减小手掌的厚度，并且可以使手指伸张近似平直，从而能够完成平推物体的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的侧视图；

图2为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的第一视角的结构图；

图5为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的第二视角的结构图；

图6为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的第二指节与手指基座的连接结构图；

图7为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的手指基座的结构图；

图8为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的手指基座的另一方向结构图；

图9为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的传动蜗轮的结构图；

图10为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的第二指节的结构图；

图11为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的安装主视图；

图12为本实用新型实施例提供的仿生手手指结构的安装侧视图。

图标：100-仿生手手指结构；101-第一转轴；102-第二转轴；103-第三转轴；104-第四转轴；105-第五转轴；110-第一指节；120-第二指节；121- 弧形槽；130-连杆；141-传动蜗轮；142-传动蜗杆；150-手指基座；160-驱动电机；171-第一检测机构；172-第二检测机构；181-第一复位弹簧；182- 第二复位弹簧；200-手掌；

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。

如图1至图12所示，本实施例提供的仿生手手指结构100，包括第一指节110、第二指节120、传动件、手指基座150、传动蜗轮141和传动蜗杆142。

第二指节120分别与第一指节110和手指基座150转动连接，传动件的一端与第一指节110连接，传动件的另一端与第二指节120连接；传动蜗轮141与手指基座150转动连接，且传动蜗轮141与第二指节120连接，传动蜗杆142与传动蜗轮141啮合，以使蜗杆能够带动第二指节120和第一指节110转动。

传动蜗杆142的延伸方向与第二指节120处于展开状态时的延伸方向不共线，且传动蜗杆142远离传动蜗轮141的一端向第二指节120的弯曲方向倾斜。

如图3中所示，本实施例中，第二指节120展开时的延伸方向沿直线A 所示，传动蜗杆142的延伸方向沿直线B所示，从图中可以看出，传动蜗轮141处于手指结构与手掌200的相接处，相当于手指的关节处，因传动蜗杆142远离传动蜗轮141的一端向第二指节120的弯曲方向倾斜，故设置手掌200时，手掌200的厚度能够相对较薄一些，且手指与手掌200能够处于几乎一个平面内，从而完与手指与手掌200一起的平推动作。

与现有技术相比，本实施例提供的仿生手手指结构100中，传动蜗杆 142的延伸方向与第二指节120处于展开状态时的延伸方向不共线，且传动蜗杆142远离传动蜗轮141的一端向第二指节120的弯曲方向倾斜，且传动蜗杆142布置在传动蜗轮141的外侧，可以降低与手掌200相接处的厚度，能在一定程度上减小手掌200的厚度，并且可以使手指伸张近似平直，从而能够完成平推物体的动作。

进一步的，仿生手手指结构100还包括驱动机构，驱动机构的输出端与传动蜗杆142连接。

优选地，驱动机构包括驱动电机160，驱动电机160的输出轴与传动蜗杆142连接，且驱动电机160与传动蜗杆142同轴设置。本实施例中，驱动电机160与传动蜗杆142同轴，这样的传动机构尺寸更小。从而可以让手指结构做得更小，且驱动电机160随传动蜗杆142同方向倾斜放置，手指侧边区域为三角形布置，尺寸小且更贴近人体手形。

进一步的，传动件包括连杆130，连杆130的一端与第一指节110铰接，连杆130的另一端与第二指节120铰接。

进一步的，传动蜗轮141与第二指节120的相接处设有连接结构；连接结构包括销轴以及设置在第二指节120上的弧形槽121，销轴与传动蜗轮 141固定连接，销轴滑动连接在弧形槽121内，传动蜗轮141带动销轴在弧形槽121内滑动，从而推动第二指节120相对于手指基座150转动。

具体地，本实施例中，仿生手手指结构100具体包括第一指节110、第二指节120、连杆130、手指基座150、传动蜗轮141、传动蜗杆142、驱动电机160、第一转轴101、第二转轴102、第三转轴103、第四转轴104和第五转轴105。

第二指节120下端通过第一转轴101与手指基座150转动连接，通过第一转轴101与手指基座150保持转动；传动蜗轮141与第二指节120基于第一转轴101同轴且相对固定。

第二指节120的上端通过第二转轴102与第一指节110铰接，且连接杆的下端通过第三转轴103与第二指节120铰接，连杆130的上端通过第四转动与第一指节110铰接，当第二指节120相对于手指基座150转动时，能够通过连杆130带动第一指节110转动。

第二指节120上设置一弧形槽121，第五转轴105连接在传动蜗轮141 上，且能够随传动蜗轮141一起转动，第五转轴105滑动连接在该弧形槽 121内，通过第五转轴105可将传动蜗杆142转动转换为第二指节120的转动，同时，在手指运动方向提供一定缓冲作用。

手指基座150与驱动电机160相对固定，形成一个基础机械基座。该基础机械基座为一个标准化机械接口，可以与手掌200实现标准化连接，对于需要多个手指结构的仿生手整体结构来说，任意手指基座150都可以配合安装，提高仿生手手指结构100的通用性。

驱动电机160的固定端与手指基座150固定，驱动电机160的输出轴与传动蜗杆142同轴连接，驱动电机160的输出轴的转动传递至传动蜗杆 142的转动。传动蜗杆142与传动蜗轮141啮合，传动蜗杆142的旋转运动可以传递给传动蜗轮141绕其中心轴(即第一转轴101)转动，从而实现第一指节110和第二指节120的转动。

驱动机构还可以为提供旋转动力的动力元件，包含但不限于直流减速电机、微型伺服电机、舵机、直流无刷电机、小型液压马达、小型气动马达。上述动力元件等均可提供旋转动力，兼顾性能体积和价格成本，本实施例中，优选使用直流减速电机。

需要说明的是，作为本实施例的另一种结构形式，传动件还可以包括拉绳，传动蜗轮141上设有卷绕部；拉绳的一端与第一指节110连接，拉绳的另一端绕设在卷绕部上。当传动蜗轮141转动时卷绕部也同步转动，将拦绳缠绕在该卷绕部上，从而也能够拉动第一指节110向手掌200方向转动。

需要说明的是，传动蜗轮141的尺寸相对较小，且其使用行程为大于等于85°，当手指的根部尺寸更小时，才能让手指结构尺寸更小。

如图9所示，传动蜗轮的结构图中，传动蜗轮上设有用于安装所述第一转轴的蜗轮中心孔，以及用于安装所述销轴的通孔，所述蜗轮中心孔与所述通孔之间的距离与蜗轮节圆半径的比值为0.6-1.1。蜗轮中心孔用于安装第一转轴101，另一个通孔用于安装第五转轴105，第五转轴形成上述的销轴，且蜗轮中心孔与通孔之间的距离D与蜗轮节圆半径R的比值为 0.8-0.95。本实施例中，传动蜗轮141的齿顶外径为12mm，齿底外径为 10.5mm，通孔的直径为2mm，蜗轮中心孔的直径为4mm，蜗轮中心孔与通孔之间的距离D为3.3-6.05，优选为4.5-5.5mm。

优选地，为了保证通第五转轴105和传动蜗轮141之间连接固定的强度，在安装第五转轴105的通孔的远离蜗轮中心孔的区域需要加厚以避免传动蜗轮141损坏。

因为手指结构相对于手掌200伸展时候在同一平面，进行平推动作；所以让传动蜗杆142在传动蜗轮141的后侧，可以降低手指关节处的厚度。其指节根部第一转轴101横截面直径小于16mm。使得整个手指结构的体积、尺寸更小巧，可以组合成更为小巧的仿生机械手。优选地，第一转轴 101的横截面直径尺寸可小于10mm。

进一步的，仿生手手指结构100还包括第一检测机构171，第一检测机构171设置在第二指节120与手指基座150的相接处或者第一检测机构171 设置在第二指节120与第一指节110的相接处，第一检测机构171用于检测仿生手手指结构100的位置。

优选地，仿生手手指结构100还包括第一转轴101，传动蜗杆142和第二指节120均通过第一转轴101与手指基座150铰接。

第一检测机构171与第一转轴101同轴，且第一检测机构171嵌入安装在第二指节120内。

具体地，第一检测机构171为可提供旋转角度信息的电子传感器，包含但不限于扁平旋转电位器，圆轴电位器，微型电子编码器。

本实施例中，第一检测机构171为旋转电位器。

具体地，旋转电位器安装于手指基座150上，与第二指节120通过第一转轴101连接；旋转电位器的作用是监测第二指节120与手指基座150 的相对转动角度，并可将位置信息实时传递给相应的控制机构。

需要说明的是，第一检测机构171设置在第二指节120与第一指节110 的相接处的第二转轴102上，同样能够起到检测仿生手手指结构100的空间转动位置的作用。

进一步的，第一指节110上设有第二检测机构172，第二检测机构172 用于检测第一指节110与物体接触时的压力。

优选地，第二检测机构172包括压力传感器或者驱动器扭力反馈机构。

具体地，第一指节110的表面安装有压力传感器，可以提供指尖接触物体时的压力信号，压力传感器包含但不限于薄膜压电传感器、压力应变片等。

需要说明的是，第二检测机构也可以为驱动器扭力反馈机构，其能够检测驱动机构的扭力大小，从而换算出手指与物品之间的力的大小。

进一步的，第一指节110与第二指节120的相接处设有第一复位弹簧 181。

本实施例中，在第一指节110与第二指节120的铰接处设置第一复位弹簧181，即第一指节110和第二指节120之间的销轴上套有第一复位弹簧 181，优选地，第一复位弹簧181为扭簧。该第一复位弹簧181主要作用有两个：一、消除传动蜗轮141与传动蜗杆142在传动时传动间隙，防止手指闭合不精确；二、与连接结构结合，能够起到手指的缓冲防撞效果，并提供手指伸开的张开力。

需要说明的是，本实施例中，第二指节120与手指基座150的相接处设置有第二复位弹簧182，优选地，第二复位弹簧182为碟簧，其套设在第一转轴101上，与连接结构结合，同样能够起到消除传动间隙和防撞的效果。

需要说明的是，本实施例中，第一指节110上设有手指保护套。

优选地，手指保护套的材质为导电材料。

具体地，第一指节110的手指指尖与物体接触的手指保护套可以更换，可以选用柔性材料，金属材料，塑料。优选地，可用电容屏触摸材料，用于操作平板类电子设备。

综上所述，本实用新型提供的仿生手手指结构100，包括第一指节110、第二指节120、传动件、手指基座150、传动蜗轮141和传动蜗杆142；第二指节120分别与第一指节110和手指基座150转动连接，传动件的一端与第一指节110连接，传动件的另一端与第二指节120连接；传动蜗轮141 与手指基座150转动连接，且传动蜗轮141与第二指节120连接，传动蜗杆142与传动蜗轮141啮合，以使蜗杆能够带动第二指节120和第一指节 110转动；传动蜗杆142的延伸方向与第二指节120处于展开状态时的延伸方向不共线，且传动蜗杆142远离传动蜗轮141的一端向第二指节120的弯曲方向倾斜。与现有技术相比，本实用新型中，传动蜗杆142的延伸方向与第二指节120处于展开状态时的延伸方向不共线，且传动蜗杆142远离传动蜗轮141的一端向第二指节120的弯曲方向倾斜，且传动蜗杆142 布置在传动蜗轮141的外侧，可以降低与手掌200相接处的厚度，能在一定程度上减小手掌200的厚度，并且可以使手指伸张近似平直，从而能够完成平推物体的动作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种仿生手手指结构，其特征在于，包括第一指节、第二指节、传动件、手指基座、传动蜗轮和传动蜗杆；

所述第二指节分别与所述第一指节和所述手指基座转动连接，所述传动件的一端与所述第一指节连接，所述传动件的另一端与所述第二指节连接；所述传动蜗轮与所述手指基座转动连接，且所述传动蜗轮与所述第二指节连接，所述传动蜗杆与所述传动蜗轮啮合，以使所述蜗杆能够带动所述第二指节和所述第一指节转动；

所述传动蜗杆的延伸方向与所述第二指节处于展开状态时的延伸方向不共线，且所述传动蜗杆远离所述传动蜗轮的一端向第二指节的弯曲方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述仿生手手指结构还包括第一检测机构，所述第一检测机构设置在所述第二指节与所述手指基座的相接处或者所述第一检测机构设置在所述第二指节与所述第一指节的相接处，所述第一检测机构用于检测所述仿生手手指结构的位置。

3.根据权利要求2所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述仿生手手指结构还包括第一转轴，所述传动蜗杆和所述第二指节均通过所述第一转轴与所述手指基座铰接；

所述第一检测机构与所述第一转轴同轴，且所述第一检测机构嵌入安装在所述第二指节内。

4.根据权利要求3所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述第一检测机构为旋转电位器。

5.根据权利要求1所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述传动件包括连杆，所述连杆的一端与所述第一指节铰接，所述连杆的另一端与所述第二指节铰接；

或者，所述传动件包括拉绳，所述传动蜗轮上设有卷绕部；所述拉绳的一端与所述第一指节连接，所述拉绳的另一端绕设在所述卷绕部上。

6.根据权利要求3所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述传动蜗轮与所述第二指节的相接处设有连接结构；

所述连接结构包括销轴以及设置在所述第二指节上的弧形槽，所述销轴与所述传动蜗轮固定连接，所述销轴滑动连接在所述弧形槽内，所述传动蜗轮带动所述销轴在所述弧形槽内滑动，从而推动所述第二指节相对于所述手指基座转动。

7.根据权利要求6所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述传动蜗轮上设有用于安装所述第一转轴的蜗轮中心孔，以及用于安装所述销轴的通孔，所述蜗轮中心孔与所述通孔之间的距离与蜗轮节圆半径的比值为0.6-1.1。

8.根据权利要求1所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述仿生手手指结构还包括驱动机构，所述驱动机构的输出端与所述传动蜗杆连接。

9.根据权利要求8所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述传动蜗杆连接，且所述驱动电机与所述传动蜗杆同轴设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述第一指节与所述第二指节的相接处设有第一复位弹簧；

和/或，所述第二指节与所述手指基座的相接处设有第二复位弹簧。

11.根据权利要求1-9任一项所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述第一指节上设有第二检测机构，所述第二检测机构用于检测所述第一指节与物体接触时的压力。

12.根据权利要求11所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述第二检测机构包括压力传感器或者驱动器扭力反馈机构。

13.根据权利要求1-9任一项所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述第一指节上设有手指保护套。

14.根据权利要求13所述的仿生手手指结构，其特征在于，所述手指保护套的材质为导电材料。

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