CN2761380Y - 仿人形机器人手指机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于仿人形机器人手指机构，它由远指节、中指节、近指节构成，手指各指节间以关节轴相连接，关节轴上装有齿轮，各关节轴间通过传动齿轮组成多组轮系，同一个电机驱动多组轮系实现各指节的运动。为了使手指对被抓持物体形状具有适应性，在手指近指节关节轴处安装有解耦装置，当手指近指节接触物体受阻时，中指节和远指节仍然可以继续运动，完成对物体的包络抓持。本实用新型利用一个电机实现手指的三个指节运动，传动精度高，维护周期长，结构紧凑，方便加工和安装。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有三个关节的仿人形机器人手指机构。
背景技术
人类研究手及手功能开始于医学外科领域的残疾人义肢研制和伤残程度评定。随着现代科技的发展，各种类型的夹持器、机械手不断涌现。十九世纪六十年代初，南斯拉夫Tomovic和Boni开发了第一只机械手，它有五个手指和五个自由度。七十年代末产生了多种夹持器的设计方案。此后，机械手向着两个方向发展：其一是机器人灵巧手，此种手自由度多，常常在九个以上；其二是仿人形机器手，此种手自由度少，通常少于五个。
近年来，仿人形机器人得到国际上有关研究机构的重视，所开发的仿人形机器人也越来越多。设计仿人形机器手的一个主要要求是：使用较少数目的电机，实现较多数目的关节运动。为此，有多种可能的传动方案可以采纳，用来实现手指各关节的运动。较常见的是采用钢丝绳传动，另外，还有连杆传动、齿形带传动、齿轮传动等。这些传动方式各有优缺点：钢丝绳传动灵活性好，有利于长距离传动，但需要解决钢丝绳张紧问题；连杆传动结构简单，传动精度较高，但运动连续性较差；齿形带传动精度较高，有利于长距离传动，但对于带轮尺寸有限制；齿轮传动精度高，维护周期长，但不利于长距离传动。因此，设计出功能全面、结构简单、安全可靠的仿人机器手成为一个重要课题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有三个关节的仿人形机器人手指机构。该手指的传动方式采用三组定轴齿轮系来完成指节间的运动关系，近指节关节轴处安装有解耦装置，当手指近指节接触物体受阻时，中指节和远指节仍然可以继续运动，完成对物体的包络抓持。
本实用新型是一种仿人形机器人手指机构，由远指节、中指节、近指节、分配轴构成，远指节通过远指节关节轴连接在中指节上，中指节通过中指节关节轴连接在近指节上，近指节通过近指节关节轴连接在仿人形机器人手掌上，分配轴与轴承安装于手掌上；所述的远指节关节轴、中指节关节轴、近指节关节轴和分配轴上安装有齿轮。
所述的仿人形机器人手指机构，其手指关节轴上的齿轮组成三组定轴齿轮系，由同一电机驱动手指运动。
所述的仿人形机器人手指机构，其手指的远指节关节轴和近指节关节轴运动耦合，近指节关节轴处设置有运动解耦装置，共结构是通过螺钉将近指节压紧在近指节关节轴上，形成摩擦连接，当外力小于摩擦力时，近指节与近指节关节轴保持固定连接，当外力大于摩擦力时产生滑动，从而，当手指近指节接触物体受阻时，其他指节仍可继续运动，完成对物体的包络抓持。
所述的仿人形机器人手指机构，其远指节为
形结构，中指节为
形结构，近指节为
形结构。
本实用新型仿人形机器人手指机构的优点：针对仿人形机器手的结构特点，本设计采用齿轮传动方案，以达到传动精度较高、机构尺寸较小、结构简单、维护周期长等的要求。本实用新型结构为：手指各指节间以转轴相连接，转轴上装有齿轮，各转轴间通过传动齿轮组成多组轮系，手掌中内置一个电机，驱动多组轮系实现各指节的运动，同时，为了使手指对物体形状具有适应性，在手指与手掌的连接轴处安装有解耦装置，当手指近指节接触物体受阻时，中指节和远指节仍然可以继续运动，完成对物体的包络抓持。本实用新型利用一个电机实现手指的三个关节运动，传动精度高，维护周期长，结构紧凑，方便加工和安装。
附图说明
图1是本实用新型手指结构剖视图。
图2是本实用新型手指指节结构示意图。
图中： 201.远指节 202.中指节 203.近指节204.电机 205.电机主动轮 206.分配轴 207.近指节关节轴208.齿轮心轴 209.中指节关节轴 210.远指节关节轴211.第一齿轮 212.第二齿轮 213.第三齿轮 214.第四齿轮215.第五齿轮 216.第六齿轮 217.第七齿轮 218.第八齿轮219.第九齿轮 220.第十齿轮 221.第十一齿轮222.第十二齿轮 223.第十三齿轮 224.第十四齿轮
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型是一种仿人形机器人手指机构，具有三个指节，即远指节、中指节、近指节，能够完成类似人手的功能。由远指节201、中指节202、近指节203、分配轴206构成，远指节201通过远指节关节轴210连接在中指节202上，中指节202通过中指节关节轴209连接在近指节203上，近指节203通过近指节关节轴207连接在仿人形机器人手掌6上，分配轴206与轴承安装于手掌6上；各指节的连接，是通过设在各指节上的轴孔801与轴(远指节关节轴、中指切关节轴、近指节关节轴)实现的，备轴穿过各指节上的轴孔801。所述的远指节关节轴210、中指节关节轴209、近指节关节轴207和分配轴206上安装有多个齿轮，齿轮之间的传递通过同一电机204驱动。指节的关节轴上设有多个齿轮组成三组定轴齿轮系。
本实用新型仿人形机器人手指机构，其手指的远指节关节轴210和近指节关节轴207运动耦合，近指节关节轴207处设置有运动解耦装置，其结构是通过螺钉将近指节203压紧在近指节关节轴207上，形成摩擦连接，当外力小于摩擦力时，近指节203与近指节关节轴207保持固定连接，当外力大于摩擦力时产生滑动，从而，当手指近指节接触物体受阻时，其他指节仍可继续运动，完成对物体的包络抓持。
请参见图1、2所示，电机204固定于仿人形机器人手掌6内，电机主动轮205以紧顶螺钉与电机204的输出轴固连，电机主动轮205通过第一齿轮211传动于第二齿轮212，第二齿轮212、第三齿轮213、第四齿轮214及分配轴206通过销钉相固连，分配轴206以轴承安装于手掌6上。第二齿轮212的运动分别通过第三齿轮213传递给第七齿轮217，通过第四齿轮214、第五齿轮215传递给第六齿轮216。第六齿轮216通过销钉与近指节203、近指节关节轴207相固连，近指节关节轴207以轴承安装于手掌6上，近指节203的一个安装架以轴承与近指节关节轴207联接，另一个安装架以紧顶螺钉与近指节关节轴207形成摩擦联接，调节紧顶螺钉可以改变近指节203与近指节关节轴207间的摩擦力值。当近指节203不受外阻力时，近指节203在摩擦力矩作用下与第六齿轮216、近指节关节轴207一同运动，当近指节203受到外阻力，且阻力矩大于摩擦力矩时，近指节203与近指节关节轴207间发生相对运动，近指节203受阻停止运动，近指节关节轴207可以继续转动，从而，允许中指节202、远指节201继续运动，形成对物体的包络抓持。由此，电机主动轮205、第一齿轮211、第二齿轮212、第四齿轮214及第六齿轮216形成一组定轴轮系，实现近指节203相对手掌6的运动，并通过近指节203与近指节关节轴207的摩擦联接，实现近指节203相对手掌6的运动离合。第三齿轮213传动第七齿轮217，第七齿轮217以近指节关节轴207为心轴，通过第八齿轮218传动于第九齿轮219，第九齿轮219与第十齿轮220固连，并通过第十齿轮220传动于第十一齿轮221，第十一齿轮221与中指节关节轴209、中指节202以销钉相固连，中指节关节轴209以轴承安装于近指节203上，第十一齿轮221运动时带动中指节202一同运动。由此，电机主动轮205、第一齿轮211、第二齿轮212、第三齿轮213、第七齿轮217、第八齿轮218、第九齿轮219、第十齿轮220及第十一齿轮221形成一组定轴轮系，实现中指节202相对近指节203的运动。第九齿轮219传动于第十二齿轮222，第十二齿轮222以中指节关节轴209为心轴，通过第十三齿轮223传动于第十四齿轮224，第十四齿轮224、远指节关节轴210、远指节201通过销钉相固连，第十四齿轮224运动时带动远指节201一同运动。由此，电机主动轮205、第一齿轮211、第二齿轮212、第三齿轮213、第七齿轮217、第八齿轮218、第九齿轮219、第十二齿轮222、第十三齿轮223及第十四齿轮224形成一组定轴轮系，实现远指节201相对中指节202的运动。中指节202、远指节201运动耦合，即当其中一个指节受到外阻力停止运动时，另一个指节也将停止运动。在本实用新型中，手指的远指节关节轴210、中指节关节轴209和近指节关节轴207运动耦合，近指节关节轴207处设置有运动解耦装置，其结构是通过螺钉将近指节203压紧在近指节关节轴207上，形成摩擦连接，当外力小于摩擦力时，近指节203与近指节关节轴207保持固定连接，当外力大于摩擦力时产生滑动，从而，当手指近指节接触物体受阻时，其他指节仍可继续运动，完成对物体的包络抓持。
在本实用新型中，手指的远指节201为
形结构，中指节202为
形结构，近指节203为
形结构。各指节的形状规范，设计精度高。
本实用新型是一种应用于仿人形机器人的手指机构。手指各指节间以转轴相连接，转轴上装有齿轮，各转轴间通过传动齿轮组成多组轮系，手掌中内置一个电机，驱动多组轮系实现各指节的运动，同时，为了使手指对物体形状具有适应性，在手指与手掌的连接轴处安装有解耦装置，当手指近指节接触物体受阻时，中指节和远指节仍然可以继续运动，完成对物体的包络抓持。本实用新型利用一个电机实现手指的三个关节运动，传动精度高，维护周期长，结构紧凑，方便加工和安装。
Claims (4)
1、一种仿人形机器人手指机构，其特征是：由远指节(201)、中指节(202)、近指节(203)、分配轴(206)构成，远指节(201)通过远指节关节轴(210)连接在中指节(202)上，中指节(202)通过中指节关节轴(209)连接在近指节(203)上，近指节(203)通过近指节关节轴(207)连接在仿人形机器人手掌(6)上，分配轴(206)与轴承安装于手掌(6)上；所述的远指节关节轴(210)、中指节关节轴(209)、近指节关节轴(207)和分配轴(206)上安装有齿轮。
2、根据权利要求1所述的仿人形机器人手指机构，其特征是：手指关节轴上的齿轮组成三组定轴齿轮系，由同一电机驱动手指运动。
3、根据权利要求1所述的仿人形机器人手指机构，其特征是：手指的远指节关节轴(210)和近指节关节轴(207)运动耦合，近指节关节轴(207)处设置有运动解耦装置，其结构是通过螺钉将近指节(203)压紧在近指节关节轴(207)上，形成摩擦连接，当外力小于摩擦力时，近指节(203)与近指节关节轴(207)保持固定连接，当外力大于摩擦力时产生滑动，从而，当手指近指节接触物体受阻时，其他指节仍可继续运动，完成对物体的包络抓持。
4、根据权利要求1所述的仿人形机器人手指机构，其特征是：远指节(201)为
形结构，中指节(202)为
形结构，近指节(203)为
形结构。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 200420120584 CN2761380Y (zh) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 仿人形机器人手指机构 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 200420120584 CN2761380Y (zh) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 仿人形机器人手指机构 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103100811A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | 一种基于仿生学的新型焊枪 |
| CN105598992A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-25 | 清华大学 | 多轴轮系平行开合自适应包络机器人手指装置 |
| CN106826899A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-06-13 | 东南大学 | 一种基于轴传动的仿人机械手指结构 |
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2004
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|---|---|---|---|---|
| CN103100811A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | 一种基于仿生学的新型焊枪 |
| CN103100811B (zh) * | 2013-01-22 | 2015-06-03 | 北京工业大学 | 一种基于仿生学的新型焊枪 |
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