机械手的制作方法

1.本技术涉及机器人控制技术领域，具体而言，涉及一种机械手。


背景技术：

2.随着技术的发展，灵巧手越来越多的应用在生产生活中，灵巧手与人类的手类似，具有较多的自由度，实现丰富的动作，然而，灵巧手的手指的指节和指节之间的传动结构较为复杂，而且指节与指节之间的传动为硬传动，使得手指的指节在与外界物体发生接触或者碰撞时，容易碰伤，存在改进的空间。


技术实现要素：

3.本技术实施方式提供一种机械手，所述机械手结构简单，且具有柔顺性。
4.本技术实施方式的机械手，包括：多个连杆，相邻两个连杆通过关节面接触配合，每个所述关节面为圆弧面，所述多个连杆包括位于两端的第一端杆和第二端杆，以及位于第一端杆和第二端杆之间的活动杆，所述第一端杆具有固线部，所述第二端杆具有出线部，所述活动杆具有过线部；扭簧，相邻两个所述连杆中的一个设有所述扭簧，且所述扭簧的两端分别固定在相邻两个所述连杆上；绳索，所述绳索设于所述多个连杆内，所述绳索的一端固设于所述固线部，所述绳索的中部穿过所述过线部，所述绳索的另一端从所述出线部穿出，在所述绳索受到外力拉动时，可带动所述机械手弯折。
5.本技术实施方式的机械手，多个连杆通过圆弧的关节面配合，并通过绳索和扭簧的配合，在绳索拉动时，即可实现机械手的灵活弯折，扭簧变形产生的扭力与绳索拉力对连杆产生的力矩相平衡，使得机械手弯折过程稳定可靠，通过绳索以及绳索在固线部、过线部以及出线部之间限位实现机械手在一个方向上活动的柔顺性，通过扭簧的变形可实现机械手在另外两个方向上活动的柔顺性，相邻两个连杆之间未设置机械约束件，由此避免了连杆之间的硬传动，防止了连杆碰撞碰伤等，且整体结构简单，生产装配方便，便于应用推广。
6.本技术实施方式的机械手，所述连杆包括相对的第一侧和第二侧，在垂直于所述连杆的延伸方向，所述第一端杆的固线部和所述第二侧的距离小于所述第一端杆的固线部和所述第一侧的距离。
7.具体地，所述活动杆的过线部包括第一过线部、第二过线部和第三过线部，所述第二过线部设于所述第一过线部和所述第三过线部之间，其中，在垂直于所述连杆的延伸方向，所述第一过线部相对于所述第二过线部靠近所述第二侧，所述第三过线部相对于所述第二过线部靠近所述第二侧。
8.进一步地，所述活动杆具有位于所述第一侧的操作口，所述操作口与所述第二过线部连通。
9.具体地，所述活动杆包括多个，所述绳索在每个所述活动杆内延伸路径相同。
10.本技术实施方式的机械手，还包括：轴杆，所述轴杆包括设于所述第一端杆的第一轴杆、设于所述第二端杆的第二轴杆以及设于所述活动杆的第三轴杆，每个所述轴杆的延
伸方向与所述绳索所在面垂直。
11.进一步地，还包括：滑轮，所述滑轮可转动地设在所述轴杆上，所述绳索与所述滑轮滑动配合，所述过线部位于所述滑轮的外周面。
12.具体地，所述扭簧套设于所述轴杆，且设有所述扭簧的所述轴杆上具有两个所述扭簧，两个所述扭簧对称布置在所述绳索所在面的两侧。
13.本技术实施方式的机械手，所述扭簧包括本体和从所述本体两侧延伸的两个伸出段，两个伸出段之间的夹角为α，其中，α大于0
°
且小于或等于180
°
。
14.本技术实施方式的机械手，还包括：保护套，所述保护套套设在多个所述连杆外侧且与所述连杆贴合；和/或，还包括：驱动件，所述驱动件与所述绳索配合，以驱动所述绳索活动。
15.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
16.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是本技术实施方式的机械手在一个视角的结构示意图；
18.图2是本技术实施方式的机械手在另一个视角的结构示意图；
19.图3是沿图2中a-a线的剖视图；
20.图4是沿图2中b-b线的剖视图；
21.图5是本技术实施方式的机械手的爆炸图。
22.附图标号：
23.机械手100，
24.第一侧101，第二侧102，关节面103，第一端杆11，固线部111，第一轴杆112，第四过线部113，第二端杆12，出线部121，第二轴杆122，第五过线部123，第六过线部124，活动杆13，第一过线部131，第二过线部132，第三过线部133，第三轴杆134，操作口135，滑轮14，罩盖15，
25.扭簧20，伸出段21，
26.绳索30。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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技术的限制。此外，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。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.下面参考图1-图5描述根据本技术实施例的机械手100。
31.如图1-图5所示，根据本技术实施例的机械手100包括多个连杆，多个连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，第一端杆11和第二端杆12分别布置在两端，活动杆13布置在第一端杆11和第二端杆12之间，其中，相邻两个连杆通过关节面103接触配合，每个关节面103为圆弧面，也就是说，第一端杆11和活动杆13的端部通过圆弧面抵靠接触，第二端杆12和活动杆13的端部通过圆弧面抵靠接触，活动杆13可以包括多个，每个活动杆13端部均具有圆弧面，以使得相邻两个活动杆13的端部通过圆弧面抵靠接触。
32.机械手100还包括扭簧20，在任意相邻的两个连杆中，扭簧20设置在其中一个连杆上，扭簧20的两端分别与相邻的两个连杆固定连接，实现扭簧20的安装和固定。
33.机械手100还包括绳索30，绳索30穿设在多个连杆内，第一端杆11具有固线部111，第二端杆12具有出线部121，活动杆13具有过线部，绳索30的一端固设于固线部111，绳索30的中部穿过过线部，绳索30的另一端从出线部121穿出，在绳索30受到外力拉动时，可带动机械手100弯折，通过固线部111和过线部的限位，可以保证多个连杆同步转动；同时带动扭簧20变形，扭簧20变形产生的扭力与绳索30拉力对连杆产生的力矩相平衡，以保证机械手弯折过程中的稳定性；在撤去外力时，机械手100可以在扭簧20的作用下复位。
34.如图1和图5所示，扭簧20的两端分别与两个连杆连接，在扭簧20的作用下，可以对连杆在前后方向和左右方向上起到限位，同时可以保证机械手100在该方向上活动的柔顺性；绳索30将多个连杆依次连接，可以对连杆在上下方向上起到限位，同时可以保证机械手100在该方向上活动的柔顺性。
35.本技术实施方式的机械手100，多个连杆通过圆弧的关节面103配合，并通过绳索30和扭簧20的配合，在绳索30拉动时，即可实现机械手100的灵活弯折，扭簧20变形产生的扭力与绳索30拉力对连杆产生的力矩相平衡，使得机械手100弯折过程稳定可靠，通过绳索30以及绳索30在固线部111、过线部以及出线部121之间限位实现机械手100在一个方向上活动的柔顺性，通过扭簧20的变形可实现机械手100在另外两个方向上活动的柔顺性，相邻两个连杆之间未设置机械约束件，由此避免了连杆之间的硬传动，防止了连杆碰撞碰伤等，且整体结构简单，生产装配方便，便于应用推广。
36.如图3和图4所示，根据本技术的一些实施例，连杆包括相对的第一侧101和第二侧102，如图3所示，连杆沿上下方向延伸，第一侧101和第二侧102可以分别为连杆的前侧和后侧，在垂直于连杆的延伸方向(如图3所示的前后方向)，第一端杆11上的固线部111和第二侧102之间的距离为s1，第一端杆11上的固线部111和第一侧101之间的距离为s2，其中，s1小于s2，也就是说，固线部111相对于第一端杆11的中心偏心设置，固线部111更靠近第二侧102，在绳索30受到外力拉动时，以带动机械手100向第二侧弯折。
37.在一些示例中，在垂直于连杆的延伸方向(如图3所示的前后方向)，第二端杆12上的出线部121和第一侧101之间的距离为s3，第二端杆12上的出线部121和第二侧102之间的距离为s4，其中，s3小于s4，也就是说，出线部121相对于第二端杆12的中心偏心设置，出线部121更靠近第一侧101，出线部121相对于固线部111而言更靠近第一侧101，进而在绳索30受到外力拉动时，更加便于机械手100向第二侧弯折。
38.通过固线部111和出线部121对绳索30起到一定的约束作用，进而约束机械手100整体在上下方向上的长度，保证整体结构的稳定性，当然，绳索30在上下方向上可以具有一定的余量，以进一步保证机械手100弯折活动中的柔顺性。
39.如图3所示，在一些具体的示例中，活动杆13的过线部包括第一过线部131、第二过线部132和第三过线部133，第二过线部132位于第一过线部131和第三过线部133之间，其中，在垂直于连杆的延伸方向(如图3所示的前后方向)，第一过线部131相对于第二过线部132靠近第二侧102，第三过线部133相对于第二过线部132靠近第二侧102。
40.在一些具体的示例中，第二过线部132相对于活动杆13的中心向靠近第一侧的方向偏心，第一过线部131相对于活动杆13的中心向靠近第二侧的方向偏心，第三过线部133相对于活动杆13的中心向靠近第二侧的方向偏心，且第一过线部131和第三过线部133与第二侧102之间的距离相同，由此绳索30在穿设活动杆13内时，第一过线部131与第二过线部132之间的绳索30长度与第三过线部133与第二过线部132之间的绳索30的长度始终保持一直，第一过线部131、第二过线部132和第三过线部133之间大致围成等腰三角形，可以提高绳索30活动的稳定性。
41.如图3所示，在一些示例中，活动杆13具有操作口135，操作口135位于活动杆13的第一侧101，操作口135与第二过线部132相连通，通过设置操作口135，可以便于绳索30在活动杆13内穿设时，绳索30可以与第二过线部132进行可靠的配合，便于对绳索30的固定限位。
42.在一些示例中，活动杆13包括多个，多个活动杆13依次通过关节面103两两抵靠接触布置，绳索30在每个活动杆13内延伸路径相同，每个活动杆13内均具有三个过线部，绳索30的一端与固线部111配合固定，绳索30穿过每个活动杆13上的过线部，绳索30的另一端从出线部121穿出，由此在绳索30受到外力拉动时，多个活动杆13可以同步活动，从而实现机械手100的弯折。
43.如图3和图5所示，根据本技术的一些实施例，连杆上还具有轴杆，具体而言，第一端杆11具有第一轴杆112，第二端杆12具有第二轴杆122，活动杆13具有第三轴杆134，其中，轴杆的延伸方向与绳索30所在面垂直，轴杆沿左右方向延伸，轴杆的左右两端分别与连杆固定连接，绳索30可以绕设在轴杆的外侧，在绳索30活动时，轴杆的外侧面可以形成过线部，以对绳索30的活动起到限位的作用。
44.如图5所示，在一些示例中，轴杆上设有可转动的滑轮14，绳索30与滑轮14滑动配合，滑轮14可以对绳索30起到导向作用，滑轮14的外侧面可以形成过线部，对绳索30的活动起到限位的作用，通过设置滑轮14，可以使绳索30的摩擦力减小，避免绳索30反复摩擦被磨损，由此既可以提高机械手100活动的柔顺性，又可以提高绳索30的使用寿命。
45.如图3所示，在一些具体的示例中，每个活动杆13具有三个第三轴杆134，第三轴杆134与三个过线部的位置对应，每个第三轴杆134上套设有滑轮14，滑轮14与第三轴杆134转
动配合，第一过线部131、第二过线部132和第三过线部133可以分别位于对应的三个滑轮14的外周面上。
46.如图4和图5所示，在一些示例中，扭簧20套设在轴杆上，扭簧20的两端分别与设置该轴杆的连杆以及相邻的连杆固定连接，实现扭簧20的固定，由此使得扭簧20的安装固定更加方便，同时避免扭簧20的中心偏移等，提高扭簧20的稳定性。
47.如图2所示，在一些示例中，设有扭簧20的轴杆上具有两个扭簧20，通过在一个轴杆上设置两个扭簧20，可以提高机械手100活动时的稳定性，同时可便于在外力撤去时的复位，保证复位的稳定性。
48.如图2和图5所示，活动杆13的邻近第一端杆11的第三轴杆134上设有两个扭簧20，每个扭簧20的一端与活动杆13配合连接，每个扭簧20的另一端与第一端杆11配合连接，两个扭簧20对称布置在绳索30所在面的两侧，由此可以提高第一端杆11和活动杆13之间配合的可靠性和稳定性；对应地，第二端杆12的邻近活动杆13的第二轴杆122上也设有两个扭簧20，每个扭簧20的一端与第二端杆12配合连接，每个扭簧20的另一端与活动杆13配合连接，两个扭簧20对称布置在绳索30所在面的两侧，由此可以提高第二端杆12和活动杆13之间配合的可靠性和稳定性，进而使得机械手100的弯折更加稳定可控。
49.在一些具体的示例中，扭簧20包括本体和伸出段21，本体套设在轴杆上，伸出段21从本体两侧延伸出，一个伸出段21与设置该轴杆的连杆配合连接，另一个伸出段21与相邻的连杆配合连接，其中，两个伸出段之间的夹角为α，其中，α大于0
°
，且α小于或等于180
°
，例如，α可以为30
°
，45
°
，60
°
，90
°
，120
°
，150
°
，180
°
等，即α可以为锐角，也可以为钝角。
50.在一些具体的示例中，两个伸出段之间的夹角α为90
°
，扭簧设置在相邻两个连杆中位于下侧的连杆的轴杆上，且扭簧20与该轴杆的轴线同轴，伸出段21从本体的两侧延伸出，一个伸出段连接该位于下侧的连杆上，另一个伸出段21连接位于上侧的连杆，两个伸出段21垂直，由此既可以保证扭簧20与相邻两个轴杆配合的可靠性，又便于在绳索30受到外力拉动带动机械手100弯折时，扭簧20可以同步发生变形，同时在撤去外力后便于扭簧20复位到初始状态。
51.在一些具体的示例中，连杆的端部具有安装孔，伸出段21从本体的两侧延伸出，且一个伸出段21固定在本体套设的轴杆附近，且伸出段21沿前后方向延伸，另一个伸出段21插接在邻近连杆的安装孔内，例如，第一端杆11的下端具有安装孔，扭簧20的本体套设在活动杆13上端的轴杆134上，一个伸出段21从本体上侧延伸出，并插接至第一端杆11内，另一个伸出段21与活动杆13配合连接，活动杆13上还具有罩盖15，罩盖15安装在与扭簧20对应的位置，通过设置罩盖15，可以便于扭簧20的安装，同时对扭簧20起到一定的限位作用，避免扭簧20晃动移位等影响整体结构的稳定性。
52.可以理解的是，扭簧20的两个伸出段21可以在前后方向上活动，同时在扭力作用下复位，两个伸出段21也可以在左右方向上进行一定的变形活动，同时也可以在扭力作用下复位，由此保证机械手100在前后方向和左右方向上的柔顺性；而通过在一个轴杆上设置间隔布置的两个扭簧20，还可以便于扭簧20在左右方向上的复位，提高机械手100的稳定性。
53.根据本技术的一些实施例，机械手100还包括保护套，保护套套设在多个连杆外侧，且保护套与连杆贴合，可以理解的是，保护套为柔性的，保护套包裹在连杆外侧，一方
面，可以使得机械手100的整体结构更加美观，另一方面，保护套可以对连杆起到一定的限位作用，进而可以提高机械手100的稳定性。这里的保护套可以为皮质材料件。
54.根据本技术的一些实施例，机械手100还包括驱动件，驱动件与绳索30配合，通过驱动件驱动绳索30活动，使得机械手100的弯折更加稳定可控，同时实现自动化，便于推广应用至生活工业等领域。
55.如图3所示，在一些示例中，第一端杆11还具有第四过线部113，第一端杆11的第一轴杆112上具有滑轮14，第四过线部113位于滑轮14的外周面，其中，第四过线部113位于固线部111的下方，第四过线部113邻近活动杆13，第四过线部113与第二侧102的距离与固线部111与第二侧102的距离相同，由此绳索30从固线部111穿出后，经过第四过线部113后穿入活动杆13内，通过在第一端杆11的靠近活动杆13的位置处设置一过线部，对绳索30进一步限位，可以进一步提高机械手100弯折过程中的可控性和稳定性。
56.如图3所示，在一些示例中，第二端杆12还具有第五过线部123，第二端杆12的第二轴杆122上具有滑轮14，第五过线部123位于滑轮14的外周面，其中，第五过线部123位于第三过线部133的下方，第五过线部123邻近活动杆13，第五过线部123与第二侧102的距离与第三过线部133与第二侧102的距离相同，由此绳索30从活动杆13穿出后，经过第三过线部133、第五过线部123穿入第二端杆12内，通过在第二端杆12的靠近活动杆13的位置处设置一过线部，对绳索30进一步限位，由于第三过线部133与第五过线部123之间的距离相较于第三过线部133与出线部121之间的距离的短，因而更便于操作机械手100的弯折，使得弯折更加可控和稳定。
57.如图3所示，在一些示例中，第二端杆12还具有第六过线部124，第二端杆12的第二轴杆122上具有滑轮14，第六过线部124位于滑轮14的外周面，其中，第六过线部124位于出线部121的上方，第六过线部124邻近出线部121，第六过线部124与第一侧101的距离与出线部121与第一侧101的距离相同，由此绳索30穿入第二端杆12后，经过第六过线部124、出线部121穿出第二端杆12，通过在第二端杆12的靠近出线部121的位置处设置一过线部，对绳索30进一步限位，可以进一步提高机械手100弯折过程中的可控性和稳定性。
58.如图1-图5所示，在一些具体的示例中，连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，每个连杆具有轴杆，轴杆上套设有可转动的滑轮14，第一端杆11上具有第四过线部113，第二端杆12上具有第五过线部123和第六过线部124，活动杆13上具有第一过线部131、第二过线部132和第三过线部133，每个过线部113形成在对应的滑轮的外周面上，以使得绳索30绕设在滑轮14的外侧，实现对绳索的限位。
59.其中，第一过线部131、第三过线部133、第四过线部113、第五过线部123以及固线部111与第二侧之间的距离均相同，第二过线部132、第六过线部124以及出线部121与第一侧101之间的距离均相同，由此便于绳索30在多个连杆内的穿设，机械手100的活动更稳定可控。
60.在又一些示例中，连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，每个连杆具有轴杆，轴杆上套设有可转动的滑轮14，活动杆13上具有第一过线部131和第二过线部132，第二端杆12上具有第五过线部123，其中，第一过线部131、第五过线部123以及固线部111与第二侧102之间的距离均相同，第二过线部132以及出线部121与第一侧101之间的距离相同，由此便于绳索30在多个连杆内的穿设，机械手100的活动更稳定可控。
61.在又一些示例中，连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，每个连杆具有轴杆，轴杆上套设有可转动的滑轮14，活动杆13上具有第一过线部131和第二过线部132，第二端杆12上具有第五过线部123和第六过线部124，其中，第一过线部131、第五过线部123以及固线部111与第二侧102之间的距离均相同，第二过线部132、第六过线部124以及出线部121与第一侧101之间的距离均相同，由此便于绳索30在多个连杆内的穿设，机械手100的活动更稳定可控。
62.在又一些示例中，连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，每个连杆具有轴杆，轴杆上套设有可转动的滑轮14，活动杆13上具有第一过线部131和第二过线部132，第一端杆11上具有第四过线部113，第二端杆12上具有第五过线部123，其中，第一过线部131、第四过线部113、第五过线部123以及固线部111与第二侧102之间的距离均相同，第二过线部132以及出线部121与第一侧101之间的距离相同，由此便于绳索30在多个连杆内的穿设，机械手100的活动更稳定可控。
63.在又一些示例中，连杆包括第一端杆11、第二端杆12和活动杆13，每个连杆具有轴杆，轴杆上套设有可转动的滑轮14，第一端杆11上具有第四过线部113，活动杆13上具有第二过线部132，第二端杆12上具有第五过线部123，其中，第四过线部113、第五过线部123以及固线部111与第二侧102之间的距离均相同，第二过线部132以及出线部121与第一侧101之间的距离相同，由此便于绳索30在多个连杆内的穿设，机械手100的活动更稳定可控。
64.如图1所示，在一些示例中，每个连杆大致形成棱柱状，每个连杆都沿上下方向延伸，连杆的上端或下端形成关节面，当然，每个连杆可以为圆柱状，圆柱状的连杆的端部也具有圆弧状的关节面。需要说明的是，多个连杆依次通过扭簧20和绳索30连接形成一个手指状组件，该机械手100可以包括一个手指状组件，也可以包括多个手指状组件，每个手指状组件的活动方向可以相同，也可以不同，由此可以增加机械手100的自由度，提高机械手100使用的灵活性。
65.在一些示例中，绳索30可以为pe材质绳，绳索30具有一定的弹性，依靠绳索30的弹性，提高机械手100在上下方向上的柔顺性；绳索30也可以在上下方向上具有一定的长度余量，以进一步保证机械手100弯折活动中的柔顺性。当然，绳索30也可以为钢丝绳。
66.根据本技术实施例的拖把的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。其中，上下方向、左右方向和前后方向以图示的上下方向、左右方向和前后方向为准。
67.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。