一种灵巧手的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种灵巧手。

背景技术：

随着现代科学技术的快速发展和机器人应用领域的不断扩大，原有的机器人末端操作器已经不能满足当今生产需求。为了克服普通末端操作器夹持方式单一、活动空间小、缺少灵活性、难以精确控制等缺点，灵巧型机械装置(简称灵巧手)应运而生。灵巧手有多个自由度，可以抓取多种形状、不同材质的物体，还可以对所抓持的物体进行精细操作。用其代替专用的夹持器，安装到机器人操作器末端，不仅能扩大机器人的作业范围，还能提高机器人的作业质量。

如中国实用新型专利(CN204712061U)公开了一种仿人机械手，该仿人机械手包括：手掌，大拇指，食指，中指，无名指，小拇指组成；所述的大拇指、食指、中指、无名指以及小拇指分别与手掌通过螺栓固定连接；所述的大拇指包括远端手指罩、销轴、上斜杆、指间手指罩、中间杆、下斜杆、远端连杆、近端手指罩、指间杆、近端连杆、直角架、气缸和近端掌手指罩组成，大拇指由近端掌手指罩与手掌固定连接，气缸(粗缸)通过螺栓固定连接在近端掌手指罩，气缸(细缸)与直角架铰接，直角架上部与近端手指罩焊接连接，共同铰接在近端掌手指罩上，指间杆中部与近端手指罩铰接，近端连杆分别与近端掌手指罩、指间杆铰接，远端连杆分别与指间杆、近端手指罩铰接，指间手指罩下部与近端手指罩铰接，中间杆与指间手指罩铰接，下斜杆分别与中间杆、近端手指罩铰接，上斜杆分别与中间杆、远端手指罩通过销轴铰接；大拇指、食指、中指、无名指、小拇指结构及其组成部件连接方式亦相同。

上述的仿人机械手虽然能够实现各手指的弯曲动作，但是，由于各手指采用多个连续的连杆结构以杠杆原理驱动各手指罩转动，连杆机构难免会出现运行卡死的问题，因而具有手指伸曲运行的可靠不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种灵巧手，旨在可靠实现灵巧手的手指伸屈运动。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种灵巧手，包括：一手掌，所述手掌的前端伸出至少两根可弯曲的手指，其中，每根所述手指均由多个依次轴接的指关节组成；每根所述手指的内部由指尖位置向后延伸出一根贯穿所述手掌的牵引体，并且，所述手掌的后端安装有操控所述牵引体的控制机构。

进一步的，上述的灵巧手中，每相邻两个所述指关节分别由一销轴铰接，并且，所述销轴套装有扭转弹簧。

进一步的，上述的灵巧手中，所述控制机构包含连接所述牵引体的转轴和驱动所述转轴旋转的动力组件，并且，所述转轴的轴心线垂直于所述手指弯曲方向所在的平面。

进一步的，上述的灵巧手中，所述动力组件具有电机和减速器，并且，所述减速器的输入端和输出端分别连接所述电机的输出轴和所述转轴。

进一步的，上述的灵巧手中，所述手指依次包含：近指关节、中指关节以及远指关节；所述牵引体包含：长条状的本体、嵌装在所述转轴内且与所述本体一端固定连接的第一安装柱、嵌装在所述远指关节内且与所述本体另一端固定连接的第二安装柱。

进一步的，上述的灵巧手中，所述转轴沿轴向开设用于容纳所述第一安装柱的深孔；所述转轴沿轴向开设连通所述深孔的豁口，并且，所述本体贯穿所述豁口。

进一步的，上述的灵巧手中，所述第二安装柱的其中一端开设止转定位槽，并且，所述远指关节设置与所述止转定位槽相匹配的定位柱。

进一步的，上述的灵巧手中，所述转轴为阶梯轴。

进一步的，上述的灵巧手中，所述手掌的前端伸出至少一根第一手指和至少两根沿一直线方向排列的第二手指；其中，所述第一手指的弯曲方向朝向所述直线，并且，所述第二手指的弯曲方向与所述第一手指的弯曲方向相反。

进一步的，上述的灵巧手中，所述电机为直流电机，所述减速器为四级齿轮减速器。

上述的灵巧手中，控制机构采用贯穿手掌的牵引体连接手指，当控制机构未拉动牵引体时，手指处于伸直状态；当控制机构拉动牵引体并逐渐增大拉力时，手指逐渐弯曲。本发明的灵巧手具有结构简单、制造工艺简单、手指伸屈运动可控性和可靠性好的优点。

附图说明

图1是实施例中所述灵巧手在手指伸直状态下的正视图；

图2是实施例中动力组件的结构图；

图3是实施例中手指和转轴的连接示意图；

图4是实施例中手指的内部结构图；

图5是实施例中中指关节和远指关节的铰接示意图；

图6是实施例中中指关节的分解结构图；

图7是实施例中远指关节的内部结构图；

图8是实施例中所述灵巧手在手指弯曲状态下的俯视图。

附图中：1、手掌；2、手指；2a、第一手指；2b、第二手指；21、近指关节；22、中指关节；22a、中关节壳；23、远指关节；23、定位柱；24、销轴；25、扭转弹簧；3、牵引体；31、本体；32、第一安装柱；33、第二安装柱；331、止转定位槽；4、控制机构；41、转轴；411、深孔；412、豁口；42、动力组件；421、电机；422、减速器；A、直线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是实施例中所述灵巧手在手指伸直状态下的正视图，图2是实施例中动力组件的结构图，图3是实施例中手指和转轴的连接示意图。图4是实施例中手指的内部结构图。如图1至图4所示，本实施例提供了一种灵巧手，并定义该灵巧手远离机器人本体的一端为前端。具体的，该灵巧手包括一手掌1，手掌1的前端伸出至少两根可弯曲的手指2，其中，每根手指2均由多个依次轴接的指关节组成。各手指2的可优选相同规格，当然也可以参照人类手掌做出适当变形。其中，每根手指2的内部由指尖位置向后延伸出一根贯穿手掌1的牵引体3，并且，手掌1的后端安装有操控牵引体3的控制机构4。

本实施例中，当控制机构4未拉动牵引体3时，手指2处于伸直状态；当控制机构4拉动牵引体3并逐渐增大拉力时，手指2逐渐弯曲。

图5是实施例中中指关节和远指关节的铰接示意图。如图1至图5所示，为了便于手指2灵活地伸屈运动，在本实施例中，优选的，每相邻两个指关节分别由一销轴24铰接，并且，销轴24套装有扭转弹簧25。

如图1和图2所示，为了便于牵引体3根据需要实时施加适当的牵引力控制手指2的弯曲程度，在本实施例中，优选的，控制机构4包含连接牵引体3的转轴41和驱动转轴41旋转的动力组件42，并且，转轴41的轴心线垂直于手指2弯曲方向所在的平面。

当动力组件42驱动转轴41正向旋转时，牵引体3逐渐增大施加给手指2的牵引力，在牵引力的作用下，手指2逐渐弯曲；当动力组件42驱动转轴41反向旋转时，牵引体3施加给手指2的牵引力逐渐减弱并消失，与此同时，扭转弹簧25在复原力的作用下可使相邻两个指关节由弯曲状态回复到伸直状态。

更为具体的，动力组件42具有作为动力源的电机421和将电机421的输出转矩传递至转轴41的减速器422，其中，电机421和减速器422均内置于一壳体中，并且，减速器422的输入端和输出端分别连接电机421的输出轴和转轴41。

如图1至图4所示，为了提高手指2的仿真度和弯曲度，在本实施例中，优选的，手指2依次包含：近指关节21、中指关节22以及远指关节23。近指关节21安装在手掌1的前端，并且，近指关节21与中指关节22由一销轴24铰接，中指关节22与远指关节23由一销轴24铰接。

其中，牵引体3包含：长条状的本体31、嵌装在转轴41内且与本体31一端固定连接的第一安装柱32、嵌装在远指关节23内且与本体31另一端固定连接的第二安装柱33。需要说明的是，本体31可以是柔性杆、钢丝绳等任意一种可弯曲的物体。

为了防止第一安装柱32相对于转轴41发生偏转影响对手指2的牵引效果，在本实施例中，优选的，转轴41沿轴向开设用于容纳第一安装柱32的深孔411，并且，转轴41沿轴向开设连通深孔411的豁口412，第一安装柱32可轴向内置于转轴41中，另外，连接第一安装柱32的本体31贯穿豁口412向外延伸。

图7是实施例中远指关节的内部结构图。如图4和图7所示，为了防止因第二安装柱33发生偏转影响牵引体3的牵引作用，在本实施例中，优选的，第二安装柱33的其中一端开设止转定位槽331，并且，止转定位槽331呈十字型。相对应的，远指关节23设置与止转定位槽331相匹配的定位柱231，止转定位槽331和定位柱231的配合能够有效保证第二安装柱33相对于远指关节23的周向位置固定。

图6是实施例中中指关节的分解结构图。如图6所示，另外，为了便于安装第二安装柱33、销轴24以及扭转弹簧25，本实施例中，中指关节22均由两个相对称的中关节壳22a相扣合形成。相类似的，近指关节21和远指关节23分别均由两个相对称的关节壳相扣合形成。

如图1和图3所示，为了防止各牵引体3相互缠绕影响手指2的灵活性，在本实施例中，优选的，转轴41为阶梯轴，各牵引体3的本体31分别缠绕在各自对应的轴段上。

图8是实施例中所述灵巧手在手指弯曲状态下的俯视图。如图3和图8所示，为了提高灵巧手的抓握稳定性，在本实施例中，优选的，手掌1的前端伸出至少一根第一手指2a和至少两根沿一直线A方向排列的第二手指2b。

其中，第一手指2a的弯曲方向朝向该直线A，并且，第二手指2b的弯曲方向与第一手指2a的弯曲方向相反。

在本实施例中，电机421优选为直流电机，减速器422优选为四级齿轮减速器422。具体的，直流电机采用深圳万至达电机制造有限公司制造的FFN20PA型直流电机。

另外，为了提高灵巧手的美观度和仿真性，本实施例提供的灵巧手还可在手掌1和手指2部位包覆图中未显示的柔性蒙皮。

本实施例提供的灵巧手，控制机构采用贯穿手掌的牵引体连接手指，当控制机构未拉动牵引体时，手指处于伸直状态；当控制机构拉动牵引体并逐渐增大拉力时，手指逐渐弯曲。本发明的灵巧手具有结构简单、制造工艺简单、手指伸屈运动可控性和可靠性好的有点。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，但需要说明的是，上述的这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的具体限制。基于此处的解释，本领域的技术人员在不付出创造性劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式或等同替换，都将落入本发明的保护范围。