本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靈巧手。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，原有的機(jī)器人末端操作器已經(jīng)不能滿足當(dāng)今生產(chǎn)需求。為了克服普通末端操作器夾持方式單一、活動(dòng)空間小、缺少靈活性、難以精確控制等缺點(diǎn)，靈巧型機(jī)械裝置(簡(jiǎn)稱靈巧手)應(yīng)運(yùn)而生。靈巧手有多個(gè)自由度，可以抓取多種形狀、不同材質(zhì)的物體，還可以對(duì)所抓持的物體進(jìn)行精細(xì)操作。用其代替專用的夾持器，安裝到機(jī)器人操作器末端，不僅能擴(kuò)大機(jī)器人的作業(yè)范圍，還能提高機(jī)器人的作業(yè)質(zhì)量。

如中國(guó)實(shí)用新型專利(CN204712061U)公開(kāi)了一種仿人機(jī)械手，該仿人機(jī)械手包括：手掌，大拇指，食指，中指，無(wú)名指，小拇指組成；所述的大拇指、食指、中指、無(wú)名指以及小拇指分別與手掌通過(guò)螺栓固定連接；所述的大拇指包括遠(yuǎn)端手指罩、銷軸、上斜桿、指間手指罩、中間桿、下斜桿、遠(yuǎn)端連桿、近端手指罩、指間桿、近端連桿、直角架、氣缸和近端掌手指罩組成，大拇指由近端掌手指罩與手掌固定連接，氣缸(粗缸)通過(guò)螺栓固定連接在近端掌手指罩，氣缸(細(xì)缸)與直角架鉸接，直角架上部與近端手指罩焊接連接，共同鉸接在近端掌手指罩上，指間桿中部與近端手指罩鉸接，近端連桿分別與近端掌手指罩、指間桿鉸接，遠(yuǎn)端連桿分別與指間桿、近端手指罩鉸接，指間手指罩下部與近端手指罩鉸接，中間桿與指間手指罩鉸接，下斜桿分別與中間桿、近端手指罩鉸接，上斜桿分別與中間桿、遠(yuǎn)端手指罩通過(guò)銷軸鉸接；大拇指、食指、中指、無(wú)名指、小拇指結(jié)構(gòu)及其組成部件連接方式亦相同。

上述的仿人機(jī)械手雖然能夠?qū)崿F(xiàn)各手指的彎曲動(dòng)作，但是，由于各手指采用多個(gè)連續(xù)的連桿結(jié)構(gòu)以杠桿原理驅(qū)動(dòng)各手指罩轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)難免會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行卡死的問(wèn)題，因而具有手指伸曲運(yùn)行的可靠不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種靈巧手，旨在可靠實(shí)現(xiàn)靈巧手的手指伸屈運(yùn)動(dòng)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種靈巧手，包括：一手掌，所述手掌的前端伸出至少兩根可彎曲的手指，其中，每根所述手指均由多個(gè)依次軸接的指關(guān)節(jié)組成；每根所述手指的內(nèi)部由指尖位置向后延伸出一根貫穿所述手掌的牽引體，并且，所述手掌的后端安裝有操控所述牽引體的控制機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，每相鄰兩個(gè)所述指關(guān)節(jié)分別由一銷軸鉸接，并且，所述銷軸套裝有扭轉(zhuǎn)彈簧。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述控制機(jī)構(gòu)包含連接所述牽引體的轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力組件，并且，所述轉(zhuǎn)軸的軸心線垂直于所述手指彎曲方向所在的平面。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述動(dòng)力組件具有電機(jī)和減速器，并且，所述減速器的輸入端和輸出端分別連接所述電機(jī)的輸出軸和所述轉(zhuǎn)軸。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述手指依次包含：近指關(guān)節(jié)、中指關(guān)節(jié)以及遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)；所述牽引體包含：長(zhǎng)條狀的本體、嵌裝在所述轉(zhuǎn)軸內(nèi)且與所述本體一端固定連接的第一安裝柱、嵌裝在所述遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)內(nèi)且與所述本體另一端固定連接的第二安裝柱。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述轉(zhuǎn)軸沿軸向開(kāi)設(shè)用于容納所述第一安裝柱的深孔；所述轉(zhuǎn)軸沿軸向開(kāi)設(shè)連通所述深孔的豁口，并且，所述本體貫穿所述豁口。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述第二安裝柱的其中一端開(kāi)設(shè)止轉(zhuǎn)定位槽，并且，所述遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)設(shè)置與所述止轉(zhuǎn)定位槽相匹配的定位柱。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述轉(zhuǎn)軸為階梯軸。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述手掌的前端伸出至少一根第一手指和至少兩根沿一直線方向排列的第二手指；其中，所述第一手指的彎曲方向朝向所述直線，并且，所述第二手指的彎曲方向與所述第一手指的彎曲方向相反。

進(jìn)一步的，上述的靈巧手中，所述電機(jī)為直流電機(jī)，所述減速器為四級(jí)齒輪減速器。

上述的靈巧手中，控制機(jī)構(gòu)采用貫穿手掌的牽引體連接手指，當(dāng)控制機(jī)構(gòu)未拉動(dòng)牽引體時(shí)，手指處于伸直狀態(tài)；當(dāng)控制機(jī)構(gòu)拉動(dòng)牽引體并逐漸增大拉力時(shí)，手指逐漸彎曲。本發(fā)明的靈巧手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝簡(jiǎn)單、手指伸屈運(yùn)動(dòng)可控性和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例中所述靈巧手在手指伸直狀態(tài)下的正視圖；

圖2是實(shí)施例中動(dòng)力組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是實(shí)施例中手指和轉(zhuǎn)軸的連接示意圖；

圖4是實(shí)施例中手指的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖5是實(shí)施例中中指關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)的鉸接示意圖；

圖6是實(shí)施例中中指關(guān)節(jié)的分解結(jié)構(gòu)圖；

圖7是實(shí)施例中遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖8是實(shí)施例中所述靈巧手在手指彎曲狀態(tài)下的俯視圖。

附圖中：1、手掌；2、手指；2a、第一手指；2b、第二手指；21、近指關(guān)節(jié)；22、中指關(guān)節(jié)；22a、中關(guān)節(jié)殼；23、遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)；23、定位柱；24、銷軸；25、扭轉(zhuǎn)彈簧；3、牽引體；31、本體；32、第一安裝柱；33、第二安裝柱；331、止轉(zhuǎn)定位槽；4、控制機(jī)構(gòu)；41、轉(zhuǎn)軸；411、深孔；412、豁口；42、動(dòng)力組件；421、電機(jī)；422、減速器；A、直線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

圖1是實(shí)施例中所述靈巧手在手指伸直狀態(tài)下的正視圖，圖2是實(shí)施例中動(dòng)力組件的結(jié)構(gòu)圖，圖3是實(shí)施例中手指和轉(zhuǎn)軸的連接示意圖。圖4是實(shí)施例中手指的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖1至圖4所示，本實(shí)施例提供了一種靈巧手，并定義該靈巧手遠(yuǎn)離機(jī)器人本體的一端為前端。具體的，該靈巧手包括一手掌1，手掌1的前端伸出至少兩根可彎曲的手指2，其中，每根手指2均由多個(gè)依次軸接的指關(guān)節(jié)組成。各手指2的可優(yōu)選相同規(guī)格，當(dāng)然也可以參照人類手掌做出適當(dāng)變形。其中，每根手指2的內(nèi)部由指尖位置向后延伸出一根貫穿手掌1的牽引體3，并且，手掌1的后端安裝有操控牽引體3的控制機(jī)構(gòu)4。

本實(shí)施例中，當(dāng)控制機(jī)構(gòu)4未拉動(dòng)牽引體3時(shí)，手指2處于伸直狀態(tài)；當(dāng)控制機(jī)構(gòu)4拉動(dòng)牽引體3并逐漸增大拉力時(shí)，手指2逐漸彎曲。

圖5是實(shí)施例中中指關(guān)節(jié)和遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)的鉸接示意圖。如圖1至圖5所示，為了便于手指2靈活地伸屈運(yùn)動(dòng)，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，每相鄰兩個(gè)指關(guān)節(jié)分別由一銷軸24鉸接，并且，銷軸24套裝有扭轉(zhuǎn)彈簧25。

如圖1和圖2所示，為了便于牽引體3根據(jù)需要實(shí)時(shí)施加適當(dāng)?shù)臓恳刂剖种?的彎曲程度，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，控制機(jī)構(gòu)4包含連接牽引體3的轉(zhuǎn)軸41和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸41旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力組件42，并且，轉(zhuǎn)軸41的軸心線垂直于手指2彎曲方向所在的平面。

當(dāng)動(dòng)力組件42驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸41正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，牽引體3逐漸增大施加給手指2的牽引力，在牽引力的作用下，手指2逐漸彎曲；當(dāng)動(dòng)力組件42驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸41反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，牽引體3施加給手指2的牽引力逐漸減弱并消失，與此同時(shí)，扭轉(zhuǎn)彈簧25在復(fù)原力的作用下可使相鄰兩個(gè)指關(guān)節(jié)由彎曲狀態(tài)回復(fù)到伸直狀態(tài)。

更為具體的，動(dòng)力組件42具有作為動(dòng)力源的電機(jī)421和將電機(jī)421的輸出轉(zhuǎn)矩傳遞至轉(zhuǎn)軸41的減速器422，其中，電機(jī)421和減速器422均內(nèi)置于一殼體中，并且，減速器422的輸入端和輸出端分別連接電機(jī)421的輸出軸和轉(zhuǎn)軸41。

如圖1至圖4所示，為了提高手指2的仿真度和彎曲度，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，手指2依次包含：近指關(guān)節(jié)21、中指關(guān)節(jié)22以及遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23。近指關(guān)節(jié)21安裝在手掌1的前端，并且，近指關(guān)節(jié)21與中指關(guān)節(jié)22由一銷軸24鉸接，中指關(guān)節(jié)22與遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23由一銷軸24鉸接。

其中，牽引體3包含：長(zhǎng)條狀的本體31、嵌裝在轉(zhuǎn)軸41內(nèi)且與本體31一端固定連接的第一安裝柱32、嵌裝在遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23內(nèi)且與本體31另一端固定連接的第二安裝柱33。需要說(shuō)明的是，本體31可以是柔性桿、鋼絲繩等任意一種可彎曲的物體。

為了防止第一安裝柱32相對(duì)于轉(zhuǎn)軸41發(fā)生偏轉(zhuǎn)影響對(duì)手指2的牽引效果，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，轉(zhuǎn)軸41沿軸向開(kāi)設(shè)用于容納第一安裝柱32的深孔411，并且，轉(zhuǎn)軸41沿軸向開(kāi)設(shè)連通深孔411的豁口412，第一安裝柱32可軸向內(nèi)置于轉(zhuǎn)軸41中，另外，連接第一安裝柱32的本體31貫穿豁口412向外延伸。

圖7是實(shí)施例中遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖4和圖7所示，為了防止因第二安裝柱33發(fā)生偏轉(zhuǎn)影響牽引體3的牽引作用，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，第二安裝柱33的其中一端開(kāi)設(shè)止轉(zhuǎn)定位槽331，并且，止轉(zhuǎn)定位槽331呈十字型。相對(duì)應(yīng)的，遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23設(shè)置與止轉(zhuǎn)定位槽331相匹配的定位柱231，止轉(zhuǎn)定位槽331和定位柱231的配合能夠有效保證第二安裝柱33相對(duì)于遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23的周向位置固定。

圖6是實(shí)施例中中指關(guān)節(jié)的分解結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示，另外，為了便于安裝第二安裝柱33、銷軸24以及扭轉(zhuǎn)彈簧25，本實(shí)施例中，中指關(guān)節(jié)22均由兩個(gè)相對(duì)稱的中關(guān)節(jié)殼22a相扣合形成。相類似的，近指關(guān)節(jié)21和遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)23分別均由兩個(gè)相對(duì)稱的關(guān)節(jié)殼相扣合形成。

如圖1和圖3所示，為了防止各牽引體3相互纏繞影響手指2的靈活性，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，轉(zhuǎn)軸41為階梯軸，各牽引體3的本體31分別纏繞在各自對(duì)應(yīng)的軸段上。

圖8是實(shí)施例中所述靈巧手在手指彎曲狀態(tài)下的俯視圖。如圖3和圖8所示，為了提高靈巧手的抓握穩(wěn)定性，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的，手掌1的前端伸出至少一根第一手指2a和至少兩根沿一直線A方向排列的第二手指2b。

其中，第一手指2a的彎曲方向朝向該直線A，并且，第二手指2b的彎曲方向與第一手指2a的彎曲方向相反。

在本實(shí)施例中，電機(jī)421優(yōu)選為直流電機(jī)，減速器422優(yōu)選為四級(jí)齒輪減速器422。具體的，直流電機(jī)采用深圳萬(wàn)至達(dá)電機(jī)制造有限公司制造的FFN20PA型直流電機(jī)。

另外，為了提高靈巧手的美觀度和仿真性，本實(shí)施例提供的靈巧手還可在手掌1和手指2部位包覆圖中未顯示的柔性蒙皮。

本實(shí)施例提供的靈巧手，控制機(jī)構(gòu)采用貫穿手掌的牽引體連接手指，當(dāng)控制機(jī)構(gòu)未拉動(dòng)牽引體時(shí)，手指處于伸直狀態(tài)；當(dāng)控制機(jī)構(gòu)拉動(dòng)牽引體并逐漸增大拉力時(shí)，手指逐漸彎曲。本發(fā)明的靈巧手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝簡(jiǎn)單、手指伸屈運(yùn)動(dòng)可控性和可靠性好的有點(diǎn)。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理，但需要說(shuō)明的是，上述的這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的具體限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其他具體實(shí)施方式或等同替換，都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。