手指机构及灵巧手的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种手指机构以及具有该手指机构的灵巧手。

背景技术：

随着社会的发展，人口红利不断减少，并且老龄化的问题越来越严重。更多的重复性的工作需要由更高效的机器来替代。这对于末端执行器的功能要求也是越来越苛刻，例如实现对于人类工具的操作，物品的抓取挑拣等等。比较典型的应用是电子商务(仓库系统)领域。对于订单快速反应的商业战略需求，急需寻找替代人工进行订单反应的新方式。

随着机器人技术不断成熟，使得机器人逐渐走出了实验室，面向广大的消费群体。这就要求机器人设备的价格不能太高。对应于灵巧手的研发也是同样的思路。同时，机器人设备不能过于庞大，应该要能适应于人类的日常生活场景，包括人类使用的各种生活生产工具。设备的体积重量主要集中于驱动部分。而欠驱动灵巧手正好具有驱动器数量低于机构自由度的特点，便可以做到轻便小巧，同时也降低了控制的难度。

一般的灵巧手设计都不单独考虑传感器的安装问题，往往只是设计出简单的驱动结构，需要自己加设相应的传感器。不添加传感器的灵巧手虽然也能实现抓取功能，但是具有很大的局限性，对于物体的操作，感知都无法提出太高的要求。而对于自己加设传感器的方式来说，补上的传感器安装、拆卸和维护不方便，不利于灵巧手的模块化的组装。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种灵巧手，旨在解决现有技术中如何在灵巧手中设置传感器以提高感知及达到传感器拆卸安装方便的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种手指机构，包括多个指节组件，各所述指节组件包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块、安装于所述基体模块上并用于感知被抓取物品的触觉传感器；所述基体模块包括用于安装所述触觉传感器的本体部、沿所述本体部两侧突出延伸并用于与相邻所述基体模块连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与相邻所述基体模块的第二连接部转动连接。

进一步地，所述触觉传感器包括固定安装于所述本体部上的电路板及贴设所述电路板上并朝向被抓取物品的传感器本体。

进一步地，所述触觉传感器还包括固定安装于电路板一侧的总线接口，所述本体部设有容置并固定所述电路板的安装槽以及与所述安装槽相通且用于嵌设所述总线接口的嵌设槽。

进一步的，所述本体部还设有容纳总线的容纳槽，所述总线容纳槽与嵌设所述触觉传感器的所述嵌设槽相通，总线插接在所述总线接口上；所述总线从所述总线接口经第一连接部或第二连接部延伸至基体模块外。

进一步地，所述触觉传感器之背离所述电路板的一侧涂覆有硅胶涂层。

进一步地，所述第一连接部包括相互间隔设置并形成插接槽的插接块，并于所述插接块上设有与相邻所述第二连接部铰接的转轴孔。

进一步地，所述第二连接部包括相对设置并形成连接槽的第一安装块和第二安装块，所述第一安装块上设有与相邻所述基体模块铰接的轴接孔，所述第一安装块上固定安装有角度传感器，所述角度传感器用于获取相邻所述指节组件间角度变化信息；所述插接块容纳于所述连接槽内，转轴穿入所述转轴孔及所述轴接孔。

进一步地，所述第一安装块设有容置所述角度传感器的收容槽、位于所述收容槽槽壁上以与所述角度传感器侧边配合的滑动槽以及位于所述收容槽底部并用于限制所述角度传感器的限位槽，所述角度传感器设有嵌合于所述限位槽的限位柱。

进一步地，所述基体模块还包括固定安装于所述本体部两侧的盖板，所述盖板将所述角度传感器盖设于所述本体部中。

本实用新型还提供了一种灵巧手，包括上述手指机构。

本实用新型相对于现有技术的技术效果是：该手指机构包括多个依次连接的指节组件，且在各所述指节组件的基体模块上安装所述触觉传感器有利于提高灵巧手的感知能力，并通过设置所述本体部、所述第一连接部和所述第二连接部以实现对所述指节组件上所述触觉传感器的支撑和固定。所述触觉传感器安装在所述本体部朝向被抓取物品一侧使得结构紧凑，该触觉传感器容易安装、拆卸。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的手指机构的结构图；

图2是图1中指节部件的结构图；

图3是图2中指节部件的分解图；

图4是图2中基体模块的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参照图1至图4，本实用新型实施例提供的手指机构包括多个指节组件50，各所述指节组件50包括用于实现相互连接以实现手指构型的基体模块52、安装于所述基体模块52上并朝向被抓取物品一侧用于感知被抓取物品的触觉传感器54。所述基体模块52包括用于安装所述触觉传感器54的本体部521、沿所述本体部521两侧突出延伸并用于与相邻所述基体模块52连接的第一连接部522和第二连接部523，所述第二连接部523上安装有所述角度传感器56，其中所述第一连接部522与相邻所述基体模块52的所述第二连接部523转动连接。

本实用新型实施例提供的手指机构包括四个依次连接的指节组件50，且在各所述指节组件50的每个基体模块52上安装所述触觉传感器54和所述角度传感器56，有利于提高灵巧手的感知能力，并通过设置所述本体部521、所述第一连接部522和所述第二连接部523以实现对所述指节组件50上所述触觉传感器54和所述角度传感器56的支撑和固定，使得结构紧凑。

在该实施例中，所述第一连接部522、所述本体部521和所述第二连接部523沿所述手指机构长度方向设置，且所述触觉传感器54设置于所述本体部521上并朝向各所述指节组件50朝向被抓取物品的一侧，以用于感触被抓取物品，并在所述第二连接部523的侧边安装有所述角度传感器56，以检测相邻两所述指节组件50的转动角度。

请参照图2至图3，进一步地，所述触觉传感器54包括固定安装于所述本体部521上的电路板542、贴设有所述电路板542上并朝向被抓取物品的传感器本体544。所述传感器本体544固定设于所述电路板542的背面上并用于感知被抓取物品。所述电路板542用于将传感器本体544获取的信号处理为通过总线传输的信号。较优方式下，角度传感器56电性连接于电路板542，所述电路板542用于将所述传感器本体544以及角度传感器56获取的信号处理为通过总线传输的信号，从而加强了指节组件50的集成度。

请参照图3，进一步地，所述触觉传感器54还包括固定安装于电路板542一侧的总线接口540，所述本体部521设有容置并固定所述电路板542的安装槽5210以及与所述安装槽5210相通且用于嵌设所述总线接口540的嵌设槽5212。所述总线接口540安装于所述触觉传感器54上并收容于所述嵌设槽5212内。所述嵌设槽5212设置于所述安装槽5210的槽底，以使所述总线接口540、所述电路板542和所述传感器本体544能够完全收容于所述嵌设槽5212和所述安装槽5210中。

进一步地，所述本体部521还设有容纳总线的总线容纳槽5214，所述总线容纳槽5214与嵌设所述触觉传感器54的所述嵌设槽5212相通，总线插接在所述总线接口540上，并收容于所述总线容纳槽5214中，且相连的多所述指节组件50的所述总线容纳槽5214位于同侧，并构成相通的走线空间，提供电性连接各指节组件50的总线接口540的总线统一走线至手指机构外部。具体的，总线从总线接口540经第一连接部522或第二连接部523延伸至基体模块52外。充分利用指节组件50的结构空间实现内部走线，便于通信数据线的管理。

在本实施方式中，所述触觉传感器54与所述总线接口540电性连接，总线通过总线容纳槽5214收容，并与所述总线接口540连接。其中，在所述触觉传感器54拆卸时，取下所述触觉传感器54的所述电路板542以及所述传感器本体544，并从所述总线接口540上拔掉总线，即完成拆卸；在所述触觉传感器54安装时，将总线插接在所述总线接口540上，将所述电路板542以及所述传感器本体544安装在所述安装槽5210内，即实现安装。所述触觉传感器54的安装以及拆卸方式简单、方便，且易于操作。

请参照图3，进一步地，所述触觉传感器本体544之背离所述电路板542的一侧涂覆有硅胶涂层(未图示)。通过在所述传感器本体544的外表面涂覆一层所述硅胶涂层，以对所述传感器本体544起到保护作用，以及增加手指与被抓取物体之间的接触面积及摩擦力的作用。

在其他实施例中，所述硅胶涂层可以采用其他涂层材料替代，不限于此。

请参照图2至图4，进一步地，所述第一连接部522包括相互间隔设置并形成插接槽5222的两个插接块5224，并于所述插接块5224上设有与相邻所述第二连接部523铰接的转轴孔5226。相邻两所述指节组件50通过插接块5224与对应的插接槽5222配合，并利用转动轴59铰接于所述转轴孔5226内，以使相邻两所述指节组件50转动连接。所述插接块5224容纳于所述连接槽5233内，转动轴59穿入所述转轴孔5226及所述轴接孔5234内，从而实现了第二连接部523与相邻的第一连接部522的转动连接。

请参照图2至图4，进一步地，所述第二连接部523包括相对设置并形成连接槽5233的第一安装块5230和第二安装块5232，所述第一安装块5230上设有与相邻所述基体模块52铰接的轴接孔5234，所述第一安装块5230上固定安装有所述角度传感器56。所述角度传感器56嵌设于所述第一安装块5230内，所述第一安装块5230与所述第二安装块5232平行设置。所述第一安装块5230、所述第二安装块5232与所述本体部521和所述第一连接部522由一体成型而制成。

在该实施例中，相邻两所述指节组件50利用所述第一连接部522与所述第二连接部523相互咬合，并通过铰接于所述转轴孔5226、5234的转动轴59使得相邻两所述指节组件50转动连接。

请参照图2至图4，进一步地，所述第一安装块5230设有容置所述角度传感器56的收容槽524、位于所述收容槽524槽壁上以与所述角度传感器56侧边配合的滑动槽525以及位于所述收容槽524底部并用于限制所述角度传感器56的限位槽526，所述角度传感器56设有嵌合于所述限位槽526的限位柱560。通过在所述第二连接部523的所述第一安装块5230上设置所述收容槽524，以将所述角度传感器56收容于所述第二连接部523内，使得所述角度传感器56与所述基体模块52的结合更加紧凑。通过在所述第一安装块5230上设置所述滑动槽525，以使所述角度传感器56可以从一侧滑入所述收容槽524内，以便于安装，并且在所述收容槽524的槽底设置所述限位槽526，随着所述角度传感器56滑入所述滑动槽525内时，所述限位柱560插入所述限位槽526内，以使所述角度传感器56固定于所述收容槽524中，从而避免所述角度传感器56沿所述滑动槽525的长度方向移动。利用所述滑动槽525的外壁挡止于所述角度传感器56的外表面上，从而防止所述角度传感器56沿所述转动轴59的轴向移动。

需要说明的是：所述转动轴59的轴向垂直于所述滑动槽525的长度方向，所述限位柱560的轴向与所述转动轴59的轴向一致。

请参照图2至图4，进一步地，所述基体模块52还包括固定安装于所述本体部521两侧的盖板527，所述盖板527将所述角度传感器56盖设于所述本体部521中。通过将所述触觉传感器54嵌设于所述安装槽5210中，且所述触觉传感器54的外表面与所述本体部521的外表面齐平或者略凸出于所述本体部521的外表面，以减小各所述指节组件50的体积，结构紧凑。通过设置所述盖板527已将所述角度传感器56密闭于所述收容槽524内。在该实施例中，利用螺丝固定方式将所述盖板527固定于所述本体部521上。

请参照图2至图4，在该实施例中，所述触觉传感器54上电性连接有嵌设有所述安装槽5210内的所述总线接口540，所述盖板527设有使所述总线接口540固定的缺口5270。所述总线接口540安装于所述触觉传感器54上并收容于所述安装槽5210内，且所述总线接口540沿靠近所述盖板527一侧定位于所述缺口5270，从而使所述总线接口540更加牢固的固定于所述嵌设槽5212与所述缺口5270内。

请参照图1至图4，本实用新型实施例提供的灵巧手包括上述手指机构。该实施例中的手指机构与上述各实施例中的手指机构具有相同的结构，且所起作用也相同，此处不赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。