模组化手指结构及机器人的制作方法

    专利查询2026-03-03  14


    本发明涉及手指机器人,具体地,涉及一种模组化手指结构及机器人。


    背景技术:

    1、灵巧手是一种指关节能完全控制物体运动的末端执行器,具有自由度高、智能化水平高、维护便捷、通用性强等特点。目前已具有5指、多自由度、多感知(位置、力/力矩)等特点,能够实现人手的某些抓握操作。灵巧手作为一种高度智能化的机器人末端执行器,在人形机器人、医疗康复、制造业、航天领域等多个领域都有广泛的应用前景。

    2、手指机器人的手指具有高度的灵活性和功能性,能够实现多种动作,如弯曲、伸展、抓取和释放等,以模拟人类手指的复杂运动。目前的机器人手指多为不共通设计,专指专用,长短不一,零配件不可共通。这种专指专用的手指结构,存在设计难度增加、整手设计不灵活、维修成本大等问题。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种模组化手指结构及机器人。

    2、本发明是通过以下技术方案实现的:

    3、根据本发明的一个方面,提供一种模组化手指结构,包括:

    4、第一指节,所述第一指节上设有力传感器;

    5、第二指节,其与所述第一指节转动连接,所述第二指节与所述第一指节联动;

    6、第三指节,其与所述第二指节转动连接,所述第三指节与所述第二指节之间的第一关节设有第一角度传感器,所述第一角度传感器用于检测所述第二指节的旋转角度;

    7、驱动机构,其与所述第三指节转动连接,所述驱动机构与所述第三指节之间的第二关节设有第二角度传感器,所述第二角度传感器用于检测所述第三指节的旋转角度;

    8、所述驱动机构包括第一驱动电机和第二驱动电机,腱绳一的一端与所述第一驱动电机连接,另一端与所述第二指节连接,所述第一驱动电机通过所述腱绳一带动所述第二指节转动;腱绳二的一端与所述第二驱动电机连接,另一端与所述第三指节连接,所述第二驱动电机通过所述腱绳二带动所述第三指节转动。

    9、进一步地,通过所述模组化手指结构在手掌上安装位置的不同,模拟手指长短不一。

    10、进一步地,所述第二指节的轴心处设有第一齿轮组,所述第三指节与所述第一齿轮组的输出端通过第二转轴连接,所述第一角度传感器设于所述第二转轴上,所述第一角度传感器偏离所述第二指节的轴心,所述第一齿轮组用于通过多级齿轮传动方式实现所述第一角度传感器检测角度的放大;

    11、所述第三指节的轴心处设有第二齿轮组,所述驱动机构与所述第二齿轮组的输出端通过第三转轴连接,所述第二角度传感器设于所述第三转轴上,所述第二角度传感器偏离所述第三指节的轴心,所述第二齿轮组用于通过多级齿轮传动方式实现所述第二角度传感器检测角度的放大。

    12、进一步地,所述第二指节通过连杆机构与所述第一指节进行联动。

    13、进一步地,所述第三指节上设有腱绳走线装置,所述腱绳走线装置包括:

    14、转轴一,位于基座上,所述转轴一上设有滑轮一,所述滑轮一能够相对于所述转轴一转动;

    15、转轴二,位于所述基座上,所述转轴二与所述转轴一平行设置,所述转轴二上设有滑轮二,所述滑轮二能够相对于所述转轴二转动;所述滑轮一与所述滑轮二之间形成整圆区域,所述腱绳一从所述整圆区域穿过。

    16、可选地,所述第三指节上设有腱绳走线装置,所述腱绳走线装置包括:

    17、支架,固定于基座上,所述支架能够相对于所述基座转动,所述支架为框架结构;

    18、转轴一,其位于所述框架结构内部且两端分别连接于所述支架相对的两个侧壁上,所述转轴一上设有滑轮一,所述滑轮一能够相对于所述转轴一转动;

    19、转轴二,其位于所述框架结构内部且两端分别连接于所述支架相对的两个侧壁上,所述转轴二与所述转轴一平行设置,所述转轴二上设有滑轮二,所述滑轮二能够相对于所述转轴二转动;所述滑轮一与所述滑轮二之间形成整圆区域,所述腱绳一从所述整圆区域穿过。

    20、进一步地,各指节均采用自润滑塑料材料制成,指节在连接部分的两侧设有安装孔,连接轴一穿过一侧的安装孔,连接轴二穿过另一侧的安装孔,所述连接轴一与所述连接轴二之间非贯通,从而在相邻指节之间的转动连接处形成中空区域。

    21、进一步地,所述第一驱动电机与第一涡轮蜗杆机构连接,所述第一涡轮蜗杆机构与绞盘一形成一体结构,所述腱绳一的一端固定于所述绞盘一上;

    22、所述第二驱动电机与第二涡轮蜗杆机构连接,所述第二涡轮蜗杆机构与绞盘二形成一体结构,所述腱绳二的一端固定于所述绞盘二上。

    23、进一步地,所述第一指节和所述第二指节在相互靠近的指背上设有第一拉力弹簧,所述第二指节和所述第三指节在相互靠近的指背上设有第二拉力弹簧,所述第一拉力弹簧和所述第二拉力弹簧用于提供指节回位的拉力。

    24、根据本发明的另一方面,提供一种机器人,所述机器人包括上述的模组化手指结构。

    25、与现有技术相比,本发明具有如下至少之一的有益效果:

    26、1、本发明提供的手指结构,通过各指节以及角度传感器、指腹力传感器、驱动机构等之间的相互配合,具有多自由度,可以独立动作,也可以配合多个指头协同动作,通过多个模组化手指结构灵活搭配,能够适应不同的任务和环境,具有较高的灵活性和通用性。

    27、2、本发明提供的手指结构,采用模组化设计,通过手指结构安装在手掌上的位置不同,模拟真实人手不同长短,解决了机器人手指多指共通问题。在功能不变的前提下,本发明的手指设计更加简化,模组化结构的手指更加便于安装和维修,从而能够优化手指机器人的成本。



    技术特征:

    1.一种模组化手指结构,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,通过所述模组化手指结构在手掌上安装位置的不同,模拟手指长短不一。

    3.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第二指节的轴心处设有第一齿轮组,所述第三指节与所述第一齿轮组的输出端通过第二转轴连接,所述第一角度传感器设于所述第二转轴上,所述第一角度传感器偏离所述第二指节的轴心,所述第一齿轮组用于通过多级齿轮传动方式实现所述第一角度传感器检测角度的放大;

    4.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第二指节通过连杆机构与所述第一指节进行联动。

    5.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第三指节上设有腱绳走线装置,所述腱绳走线装置包括:

    6.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第三指节上设有腱绳走线装置,所述腱绳走线装置包括:

    7.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,各指节均采用自润滑塑料材料制成,指节在连接部分的两侧设有安装孔,连接轴一穿过一侧的安装孔,连接轴二穿过另一侧的安装孔,所述连接轴一与所述连接轴二之间非贯通,从而在相邻指节之间的转动连接处形成中空区域。

    8.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第一驱动电机与第一涡轮蜗杆机构连接,所述第一涡轮蜗杆机构与绞盘一形成一体结构,所述腱绳一的一端固定于所述绞盘一上;

    9.根据权利要求1所述的模组化手指结构,其特征在于,所述第一指节和所述第二指节在相互靠近的指背上设有第一拉力弹簧,所述第二指节和所述第三指节在相互靠近的指背上设有第二拉力弹簧,所述第一拉力弹簧和所述第二拉力弹簧用于提供指节回位的拉力。

    10.一种机器人,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的模组化手指结构。


    技术总结
    本发明提供一种模组化手指结构及机器人,所述手指结构包括:第一指节,其上设有力传感器;第二指节,其与第一指节转动连接并与第一指节联动;第三指节,其与第二指节转动连接,第三指节与第二指节之间的第一关节设有第一角度传感器;驱动机构,其与第三指节转动连接,驱动机构与第三指节之间的第二关节设有第二角度传感器;驱动机构包括第一驱动电机和第二驱动电机,第一驱动电机通过腱绳一带动第二指节转动;第二驱动电机通过腱绳二带动第三指节转动。本发明的手指结构具有较高的灵活性和通用性,解决了机器人手指多指共通问题,简化了手指结构设计,便于安装和维修。

    技术研发人员:朱豪华,周晨
    受保护的技术使用者:浙江灵巧智能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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