CN221186569U - 一种灵巧手解耦关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灵巧手解耦关节，包括基座、保持架和第一关节，基座设定有相互垂直且相交设置的横摆轴线和弯曲轴线；保持架绕所述弯曲轴线转动设于所述基座；第一关节绕所述横摆轴线转动设于所述基座且绕所述弯曲轴线转动设置于所述基座，所述第一关节，使得第一关节在保持架的带动下绕所述弯曲轴线转动所述基座。通过驱动保持架转动从而间接带动第一关节基板弯曲，即间接方式驱动第一关节进行弯曲动作，直接方式驱动第一关节基板进行摆动，进而实现横摆和弯曲两个动作的解耦。弯曲和横摆保持架的轴心互相垂直，并且经过球关节中心，相比于连杆和齿轮齿条，具备很好的稳定性。使得灵巧手可以完成更多更复杂的动作。

Description

一种灵巧手解耦关节

技术领域

本实用新型涉及机器人手指基关节技术领域，特别涉及一种灵巧手解耦关节。

背景技术

对于人手的手掌和第一关节而言，有2个自由度，弯曲和左右摆动。目前主流的灵巧手，往往会简化或去掉左右摆动的自由度。使用线驱动可以很好的再现这2个自由度，但是其关节在远端的的驱动占地较大。对于连杆驱动的方式，这个根部的万向关节就难以实现。使用2个不相交的轴进行手指的设计，会导致手指弯曲点和左右摆动不同心。使用锥齿轮差速传动，结构复杂程度较高，并且存在齿轮间隙。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种灵巧手解耦关节，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本实用新型提供了一种灵巧手解耦关节，包括基座、保持架和第一关节，基座设定有相互垂直且相交设置的横摆轴线和弯曲轴线；保持架绕所述弯曲轴线转动设于所述基座；第一关节绕所述横摆轴线转动设于所述基座且绕所述弯曲轴线转动设置于所述基座，所述第一关节，使得第一关节在保持架的带动下绕所述弯曲轴线转动所述基座。

本实用新型的有益效果是：

通过驱动保持架转动从而间接带动第一关节基板弯曲，即间接方式驱动第一关节进行弯曲动作，直接方式驱动第一关节基板进行摆动，进而实现横摆和弯曲两个动作的解耦。弯曲和横摆保持架的轴心互相垂直，并且经过球关节中心，相比于连杆和齿轮齿条，具备很好的稳定性。使得灵巧手可以完成更多更复杂的动作。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括驱动结构，所述驱动结构包括相对所述基座固定设置的横摆驱动单元和弯曲驱动单元，所述横摆驱动单元与所述第一关节传动连接，所述弯曲驱动单元与所述保持架传动连接。将弯曲驱动单元固定于基座，弯曲驱动单元无需跟随横摆驱动单元一起摆动，结构更加紧凑，有利于减少弯曲驱动单元的驱动功率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述基座转动设有与所述横摆轴线同轴设置的摇摆轴，所述摇摆轴转动设有与所述弯曲轴线同轴设置的横摆轴，所述第一关节转动设于所述横摆轴。

作为上述技术方案的进一步改进，所述保持架通过弯曲驱动同步带与所述弯曲驱动单元传动连接。使得弯曲驱动单元的输入端可以固在基座，并且位置保持不变化。

作为上述技术方案的进一步改进，所述摇摆轴通过横摆驱动同步带与所述横摆驱动单元传动连接。横摆驱动同步带和弯曲驱动同步带横摆使得横摆和弯曲的输入端可以固定在基座，即手掌中，并保持位置不发生变化。

作为上述技术方案的进一步改进，所述摇摆轴的两端均设置有横摆动作轴承。

作为上述技术方案的进一步改进，所述保持架通过弯曲驱动轴承与所述基座转动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，基座设有弯曲支架，所述弯曲支架设有两个呈间隔设置的支撑块，所述保持架转动设于所述支撑块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述保持架设有滑动槽，所述第一关节穿过所述滑动槽且沿着所述滑动槽滑动设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一关节设有横摆关节轴承，所述横摆关节轴承滑动设于所述滑动槽。提高滑动稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；

图1是本实用新型所提供的一种灵巧手解耦关节，其一实施例的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型所提供的一种灵巧手解耦关节，其一实施例的另一角度爆炸结构示意图；

图3是本实用新型所提供的一种灵巧手解耦关节，其一实施例的结构示意图；

图4是本实用新型所提供的一种灵巧手解耦关节，其一实施例的另一角度的结构示意图；

图5是本实用新型所提供的一种灵巧手解耦关节，其一实施例的另一角度的侧视示意图。

附图标记：

基座100、弯曲支架110、支撑块111、横摆架120、摇摆轴200、横摆动作轴承210、横摆同步轮220、横摆驱动同步带300、第一关节400、横摆关节轴承410、保持架500、滑动槽510、弯曲驱动轴承520、弯曲驱动同步轮530、横摆轴600、弯曲动作轴承610、弯曲驱动同步带700。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

对于人手的手掌和第一关节而言，有两个自由度，弯曲和左右摆动。目前主流的灵巧手，往往会简化或去掉左右摆动的自由度。使用线驱动可以很好的再现这个自由度，但是其关节在远端的的驱动占地较大。对于连杆驱动的方式，这个根部的万向关节就难以实现。使用本发明个不相交的轴进行手指的设计，会导致手指弯曲点和左右摆动不同心。使用锥齿轮差速传动，结构复杂程度较高，并且存在齿轮间隙。

因此，本实用新型提出了一种灵巧手解耦关节，横摆轴600和弯曲轴都是固定的，第一关节手指根部，形成类似球关节的简化结构。同时，设计有弯曲保持稳定系统，很好的解决了上述问题。其特点是手指关节二自由度解耦，横摆和弯曲可以独立动作，互相不干涉；手指关节驱动轴固定不动，因此电机类的驱动单元固定不动。

参照图1至图5，本实用新型作出如下实施例：

在一些实施例中，一种灵巧手解耦关节，包括基座100、第一关节400、保持架500和驱动结构。

基座100设定有相互垂直且相交设置的横摆轴线和弯曲轴线；保持架500绕所述弯曲轴线转动设于所述基座100；第一关节400绕所述横摆轴线转动设于所述基座100且绕所述弯曲轴线转动设置于所述基座100，所述第一关节400滑动设置于所述保持架500，使得第一关节400在保持架500的带动下绕所述弯曲轴线转动所述基座100。

通过驱动保持架转动从而间接带动第一关节基板弯曲，即间接方式驱动第一关节400进行弯曲动作，直接方式驱动第一关节基板进行摆动，进而实现横摆和弯曲两个动作的解耦。弯曲和横摆保持架的轴心互相垂直，并且经过球关节中心，相比于连杆和齿轮齿条，具备很好的稳定性。使得灵巧手可以完成更多更复杂的动作。

所述驱动结构包括相对所述基座100固定设置的横摆驱动单元和弯曲驱动单元，所述横摆驱动单元与所述第一关节400传动连接，所述弯曲驱动单元与所述保持架500传动连接。将弯曲驱动单元固定于基座100，弯曲驱动单元无需跟随横摆驱动单元一起摆动，结构更加紧凑，有利于减少弯曲驱动单元的驱动功率。即驱动结构可以设置在手掌中，具有小体积的特点。

具体地，基座100包括基板，其对应手掌位置，基板的一端设有弯曲支架110，弯曲支架110包括连接板。连接板的两端设置有两个间隔设置的支撑块111，支撑块111设置于连接板的端部，有利缩小结构体积。支撑块111设有两个侧安装孔，用于安装其他结构。连接板中部设有固定孔，用于将弯曲支架110固定于基板。

摇摆轴200转动设于所述基座100，所述基座100设有用于安装固定摇摆轴200的横摆架120，摇摆轴200沿着所述横摆轴线延伸设置，所述摇摆轴200的两端转动设于所述横摆架120，横摆架120设于两个支撑块111之间，横摆架120使得摇摆轴200的转动更为稳定。横摆架120固定于基板，连接板设置于基板和弯曲支架110的底板之间。所述摇摆轴200的两端均设置有横摆动作轴承210，横摆动作轴承210支撑摇摆轴200，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

所述摇摆轴200设有横摆轴600，所述横摆轴600贯穿所述摇摆轴200，因此，横摆轴600沿所述弯曲轴线延伸设置，所述横摆轴600的两端通过弯曲动作轴承610与所述第一关节400连接。第一关节400随着摇摆轴200转动；

所述摇摆轴200设有横摆同步轮220，所述横摆同步轮220与所述横摆驱动同步带300啮合，横摆驱动同步带300用于驱动所述摇摆轴200绕摇摆轴200的轴向转动，横摆驱动同步带300与横摆驱动单元传动连接，并通过横摆驱动单元驱动摇摆轴200转动，带动横摆轴600转动，从而带动第一关节400摆动，实现其中一个自由度的自由转动。

使用横摆驱动同步带300作为动力输入源，可以很好的减少关节的尺寸占用。对于横摆轴600，动力通过横摆驱动同步带300传递到横摆同步轮220后，直接输入到第一关节400，带动其进行横摆运动，横摆运动过程中，第一关节400中的横摆动作轴承210，在横摆稳定器中移动，起到保持水平横摆移动的作用。

保持架500设置有转动端，保持架500的转动端分别转动设于两个所述支撑块111，所述保持架500设有呈弧形设置的滑动槽510，所述第一关节400穿过所述滑动槽510且沿着所述滑动槽510摆动，所述保持架500的转动端设置有弯曲驱动同步轮530，弯曲驱动同步轮530与所述弯曲驱动同步带700啮合，弯曲驱动同步带700还与弯曲驱动单元传动连接。

其中，所述第一关节400设有横摆关节轴承410，所述横摆关节轴承410滑动设于所述滑动槽510。有利于在横摆的过程中，可以根据当前姿态自然的调整角度，且横摆关节轴承410。在其他一些实施例中，第一关节400设置滑动块，滑动块滑动设置于所述滑动槽510。

弯曲驱动同步带700驱动所述保持架500绕所述弯曲轴线摆动，由于第一关节400穿过滑动槽510，故随着保持架500的转动，第一关节400相应地弯曲，实现了另一个自由度的自由移动。对于弯曲轴，当横摆轴600固定不动时，弯曲动力，同样通过弯曲驱动同步带700驱动，不同的是，输入的动力经过横保持架500的滑动槽510传递给第一关节400，带动第一关节400运动。此时，横摆稳定器中的横摆关节轴承410是不发生相对移动的。本实例，通过解耦的关节，实现了对关节的横摆和弯曲的动力控制。

进一步地，所述保持架500通过弯曲驱动轴承520与所述支撑块111转动连接。降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

本实用新型可以进行横摆和弯曲两个动作的解耦，第一、横摆驱动同步带300带动摇摆轴200转动，从而带动第一关节400横向摆动并且滑动槽510起到导向限位作用；第二、弯曲驱动同步带700驱动保持架500转动，从而间接带动第一关节400弯曲。

横摆驱动同步带300和弯曲驱动同步带700横摆使得横摆和弯曲的输入端可以固定在基座100，即手掌中，并保持位置不发生变化。弯曲和横摆保持架500的轴心互相垂直，并且经过球关节中心，相比于连杆和齿轮齿条，具备很好的稳定性。使得灵巧手可以完成更多更复杂的动作。此外，本实用新型的驱动单元可以设置在手掌中，具有小体积的特点。

本实用新型经过了精巧的机构设计，在有限的空间中解耦了两个方向的运动。并提供了稳定的动力输入端，提升了整体的系统稳定性。本专利突破了传统连杆所不容易实现的结构，给灵巧手的灵活性带来了显著的提升。本实用新型设计紧凑，减少了整体机构的空间占用情况，使得灵巧手可以设计的和人手一样大，具备连杆的驱动力和线驱动的灵活度。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种灵巧手解耦关节，其特征在于，包括：

基座，其设定有相互垂直且相交设置的横摆轴线和弯曲轴线；

保持架，其绕所述弯曲轴线转动设于所述基座；

第一关节，其绕所述横摆轴线转动设于所述基座且绕所述弯曲轴线转动设置于所述基座，所述第一关节，使得第一关节在保持架的带动下绕所述弯曲轴线转动所述基座。

2.根据权利要求1所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

还包括驱动结构，所述驱动结构包括相对所述基座固定设置的横摆驱动单元和弯曲驱动单元，所述横摆驱动单元与所述第一关节传动连接，所述弯曲驱动单元与所述保持架传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述基座转动设有与所述横摆轴线同轴设置的摇摆轴，所述摇摆轴转动设有与所述弯曲轴线同轴设置的横摆轴，所述第一关节转动设于所述横摆轴。

4.根据权利要求3所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述保持架通过弯曲驱动同步带与所述弯曲驱动单元传动连接。

5.根据权利要求3所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述摇摆轴通过横摆驱动同步带与所述横摆驱动单元传动连接。

6.根据权利要求3所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述摇摆轴的两端均设置有横摆动作轴承。

7.根据权利要求1所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述保持架通过弯曲驱动轴承与所述基座转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

基座设有弯曲支架，所述弯曲支架设有两个呈间隔设置的支撑块，所述保持架转动设于所述支撑块。

9.根据权利要求1所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述保持架设有滑动槽，所述第一关节穿过所述滑动槽且沿着所述滑动槽滑动设置。

10.根据权利要求9所述的一种灵巧手解耦关节，其特征在于：

所述第一关节设有横摆关节轴承，所述横摆关节轴承滑动设于所述滑动槽。