一种灵巧的仿人形机械手及机器人的制作方法

本技术属于机器人，具体涉及一种灵巧的仿人形机械手及机器人。

背景技术：

1、随着现代科技的不断发展和机器人的应用普及，机器人会越来越多的参与到人类的生产生活中，并且在可预见的未来许多领域都将由机器人完成。其中，机械手作为机器人一个重要的末端执行部件，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人类的繁重劳动以实现工业生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子和轻工等工业领域中。

2、在以上领域中，此类机械手的特点是工作环境较为固定、执行动作单一，其通常多用两指或三指夹持器作为机械手，另外有少部分单位采用仿人形五指作为机械手。但是，在医疗、建筑工程、农业生产等很多方面仍然需要人手才能完成相关作业，这是因为现有机械手结构较大、外形笨重、控制复杂，自由度少，灵活度低，难以满足当前的需求。因此，人们迫切需要类似人手的多指灵巧机械手来满足上述作业。

3、有鉴于此，特提出此实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种灵巧的仿人形机械手及机器人，该仿人形机械手不仅能通过相对应的驱动机构使五指分别做屈伸动作，而且可使拇指相对手掌基体做上下旋转动作和/或左右摆动动作，因此本实用新型通过五指的协同配合能够实现握拳、伸掌或抓取不同物体等各种目的，同时该仿人形机械手具有自由度多、小巧灵活、大小与人手相仿且易于控制等优点。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

3、一方面本实用新型提供一种灵巧的仿人形机械手，包括手掌基体和与所述手掌基体连接的五指，所述五指依次包括小指、无名指、中指、食指和拇指；

4、其中，所述小指、无名指、中指和食指均包括依次铰接的第一指节、第二指节和第三指节，且所述第一指节铰接于手掌基体前端的第一铰接座上，所述第二指节通过第一连杆与所述第一铰接座铰接，所述第三指节与第一指节通过第二连杆铰接从而形成五连杆结构，所述第一连杆与铰接在手掌基体上相对应的第一驱动机构的伸缩端铰接，所述第一驱动机构用于为各手指屈伸动作提供动力；

5、所述拇指能够实现三种动作，包括屈伸动作以及相对手掌基体的上下旋转动作和左右摆动动作。

6、进一步地，所述拇指依次包括连接框架、第四指节和第五指节，所述第四指节一端铰接于连接框架前端的第二铰接座上，另一端与第五指节铰接，所述第五指节通过第三连杆与所述第二铰接座铰接从而形成连杆结构，所述第三连杆与铰接在连接框架上并为拇指屈伸动作提供动力的第二驱动机构的伸缩端铰接。

7、进一步地，所述拇指通过旋转驱动机构设置在摆动架上，所述旋转驱动机构的转动输出轴与连接框架固定连接，用于驱动拇指以转动输出轴为旋转中心相对手掌基体做上下旋转动作，所述摆动架通过销轴铰接在手掌基体后部预设的安装座上，所述摆动架与铰接在手掌基体侧部的第三驱动机构的伸缩端铰接，所述第三驱动机构用于驱动摆动架、旋转驱动机构以及拇指整体以销轴为旋转中心相对手掌基体做左右摆动动作。

8、进一步地，所述销轴相对食指呈角度α设置，用于实现拇指以销轴为旋转中心相对手掌基体左右侧摆动作。

9、进一步地，所述旋转驱动机构包括第一电机，所述第一电机的输出轴与蜗杆连接，所述蜗杆与设置在第一壳体内的涡轮啮合，所述第一壳体固定设置在摆动架内，所述涡轮的转动输出轴伸出第一壳体后与拇指的连接框架固定连接，且所述转动输出轴的轴线与拇指的长度方向垂直。

10、进一步地，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均为电动推杆驱动结构。

11、进一步地，所述电动推杆驱动结构包括第二壳体，所述第二壳体与手掌基体或连接框架铰接，所述第二壳体内设置有由内转子与外定子组成的第二电机，所述第二电机的内转子与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠伸出第二壳体后与丝杠螺母螺接，所述丝杠螺母外表面包覆有连接为一体的第一螺母紧固件和第二螺母紧固件，且所述第一螺母紧固件与第一连杆或第三连杆或摆动架铰接。

12、进一步地，所述小指、无名指、中指和食指分别通过相对应的第一驱动机构能够实现各自3指节相对0°～90°范围内的屈伸动作；

13、所述拇指通过第二驱动机构能够实现2指节相对0°～90°范围内的屈伸动作，通过旋转驱动机构能够实现以转动输出轴为旋转中心相对手掌基体做0°～90°范围内上下旋转动作，通过第三驱动机构能够实现以销轴为旋转中心相对手掌基体做45°～90°范围内的左右摆动动作。

14、进一步地，所述手掌基体的外部包覆有外壳，所述外壳与相关驱动机构留有间隙，避免五指在执行相关动作时产生干涉；

15、所述五指均采用框体结构，用于隐藏连杆同时降低自重；

16、所述仿人形机械手上设置有mark点。

17、另一方面，本实用新型提供一种机器人，所述机器人包括以上所述的仿人形机械手。

18、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

19、本实用新型提供的仿人形机械手，主要由五指、手掌基体和七个驱动机构组成；其中，小指、无名指、中指和食指均包括三个铰接的指节和两个连杆并形成五连杆结构，且每套五连杆结构对应通过一个驱动机构提供动力，用于使各个手指实现屈伸动作；拇指采用连杆结构，其通过三个驱动机构，可实现拇指屈伸动作以及相对手掌基体的上下旋转动作和左右摆动动作。也就是说，本实用新型仿人形机械手为五指提供动力的七个驱动机构之间相互独立，使得每个手指在工作时互不干涉，通过协同控制七个驱动机构，该仿人形机械手能够实现握拳、伸掌或抓取不同物体等各种用途，同时该仿人形机械手具有自由度多、小巧灵活、大小与人手相仿且易于控制等优点，便于在机器人中推广普及。

技术特征：

1.一种灵巧的仿人形机械手，其特征在于，包括手掌基体(1)和与所述手掌基体(1)连接的五指(2)，所述五指(2)依次包括小指(21)、无名指(22)、中指(23)、食指(24)和拇指(25)；

2.根据权利要求1所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述拇指(25)依次包括连接框架(251)、第四指节(252)和第五指节(253)，所述第四指节(252)一端铰接于连接框架(251)前端的第二铰接座上，另一端与第五指节(253)铰接，所述第五指节(253)通过第三连杆(254)与所述第二铰接座铰接从而形成连杆结构，所述第三连杆(254)与铰接在连接框架(251)上并为拇指(25)屈伸动作提供动力的第二驱动机构(4)的伸缩端铰接。

3.根据权利要求2所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述拇指(25)通过旋转驱动机构(5)设置在摆动架(6)上，所述旋转驱动机构(5)的转动输出轴(541)与连接框架(251)固定连接，用于驱动拇指(25)以转动输出轴(541)为旋转中心相对手掌基体(1)做上下旋转动作，所述摆动架(6)通过销轴(7)铰接在手掌基体(1)后部预设的安装座(11)上，所述摆动架(6)与铰接在手掌基体(1)侧部的第三驱动机构(8)的伸缩端铰接，所述第三驱动机构(8)用于驱动摆动架(6)、旋转驱动机构(5)以及拇指(25)整体以销轴(7)为旋转中心相对手掌基体(1)做左右摆动动作。

4.根据权利要求3所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述销轴(7)相对食指(24)呈角度α设置，用于实现拇指(25)以销轴(7)为旋转中心相对手掌基体(1)左右侧摆动作。

5.根据权利要求3所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述旋转驱动机构(5)包括第一电机(51)，所述第一电机(51)的输出轴与蜗杆(52)连接，所述蜗杆(52)与设置在第一壳体(53)内的涡轮(54)啮合，所述第一壳体(53)固定设置在摆动架(6)内，所述涡轮(54)的转动输出轴(541)伸出第一壳体(53)后与拇指(25)的连接框架(251)固定连接，且所述转动输出轴(541)的轴线与拇指(25)的长度方向垂直。

6.根据权利要求3所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述第一驱动机构(3)、第二驱动机构(4)和第三驱动机构(8)均为电动推杆驱动结构。

7.根据权利要求6所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述电动推杆驱动结构包括第二壳体(b1)，所述第二壳体(b1)与手掌基体(1)或连接框架(251)铰接，所述第二壳体(b1)内设置有由内转子与外定子组成的第二电机(b2)，所述第二电机(b2)的内转子与滚珠丝杠(b3)连接，所述滚珠丝杠(b3)伸出第二壳体(b1)后与丝杠螺母(b4)螺接，所述丝杠螺母(b4)外表面包覆有连接为一体的第一螺母紧固件(b5)和第二螺母紧固件(b6)，且所述第一螺母紧固件(b5)与第一连杆(a4)或第三连杆(254)或摆动架(6)铰接。

8.根据权利要求3所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述小指(21)、无名指(22)、中指(23)和食指(24)分别通过相对应的第一驱动机构(3)能够实现各自3指节相对0°～90°范围内的屈伸动作；

9.根据权利要求1所述灵巧的仿人形机械手，其特征在于，所述手掌基体(1)的外部包覆有外壳，所述外壳与相关驱动机构留有间隙，避免五指(2)在执行相关动作时产生干涉；

10.一种机器人，其特征在于，包括根据权利要求1～9任意一项所述灵巧的仿人形机械手。

技术总结
本技术属于机器人技术领域，具体公开了一种灵巧的仿人形机械手及机器人，包括手掌基体和与其连接的五指，所述五指依次包括小指、无名指、中指、食指和拇指；其中，小指、无名指、中指和食指的结构相同，均由三个指节和两个连杆形成五连杆结构，每套五连杆结构均通过相对应的第一驱动机构驱动，用于使各手指执行屈伸动作；拇指通过第二驱动机构、旋转驱动机构和第三驱动机构能够实现三种动作，即包括屈伸动作以及相对手掌基体的上下旋转动作和左右摆动动作。本技术通过协同控制七个驱动机构，能够使五指实现握拳、伸掌或抓取不同物体等各种目的，同时该仿人形机械手具有自由度多、小巧灵活、大小与人手相仿且易于控制等优点。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：陕西伟景机器人科技有限公司
技术研发日：20240402
技术公布日：2024/12/5