仿生机械手和仿生机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种仿生机械手和仿生机器人。

背景技术：

机械手是机器人领域里必不可少的一部分，目前的机械手中，手指关节通常采用单一牵拉钢丝使手指朝一个方向运动，再依靠弹簧或者其他弹性材料的弹力使手指恢复到初始状态，从而实现手指关节的弯曲和恢复。但是，手指关节在旋转运动的过程中，存在较大的摩擦阻、易造成磨损疲劳、弹性材料的弹性减弱甚至消失等问题，这将极大地降低机械手的工作效率及操作精度。也就是说，现有的机械手至少存在以下技术问题：

1.手指关节多次弯曲后，弹性材料易变形，回弹位置发生变化，手指舒张、握拳的误差大、控制精度差；

2.钢丝与弹性材料的配合使用只能实现手指向一个方向弯曲，手指的运动限制较大、运动不灵活。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种仿生机械手和仿生机器人，其旨在解决现有的机器人中机械手结构复杂、运动不灵活且控制精度差的技术问题。

本实用新型提供第一种技术方案：一种仿生机械手包括机械手指和机械手掌，还包括驱动电机、第一连接线和第二连接线，所述驱动电机安装于所述机械手掌上，所述机械手指包括第一指节、第二指节、第三指节、第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节，所述第一指节的一端通过所述第一旋转关节连接于所述机械手掌上，所述第二指节的一端通过所述第二旋转关节连接于所述第一指节的另一端，所述第三指节的一端通过所述第三旋转关节连接于所述第二指节的另一端，所述第一连接线的一端连接于所述第三指节的另一端，所述第一连接线的另一端连接于所述驱动电机，所述第二连接线的一端连接于所述第三指节的另一端，所述第二连接线的另一端连接于所述驱动电机，所述第一连接线和所述第二连接线分别位于所述机械手指弯曲方向上的两侧。

进一步地，所述第一指节、所述第二指节和所述第三指节均是中空结构，所述第一连接线的一端和所述第二连接线的一端均连接于所述第三指节的内部，所述第一连接线的另一端和所述第二连接线的另一端依次贯穿所述第二指节和所述第一指节、连接于所述驱动电机。

进一步地，所述第二指节包括第一侧部、第二侧部和连接件，所述第一侧部和所述第二侧部相对设置、并通过所述连接件可拆卸连接。

进一步地，所述第三指节的另一端开设有通孔，所述通孔内设置有连接杆，所述第一连接线的一端和所述第二连接线的一端均缠绕在所述连接杆上。

进一步地，所述第三指节的另一端还设置有第一螺钉和第二螺钉，所述第一螺钉和所述第二螺钉从所述第三指节的外部贯穿至所述第三指节的内部，所述第一螺钉在所述第三指节的内部的一端对应所述连接杆上的所述第一连接线，所述第二螺钉在所述第三指节的内部的一端对应所述连接杆上的所述第二连接线。

进一步地，所述机械手指、所述驱动电机、所述第一连接线和所述第二连接线的数量均为五个，一个所述机械手指由一个所述驱动电机通过一条所述第一连接线和一条所述第二连接线控制。

进一步地，四个所述机械手指并排设置，剩余的一个所述机械手指与并排的所述机械手指相对设置。

进一步地，所述仿生机械手还包括第一挡块和第二挡块，所述第一挡块和所述第二挡块分别安装于所述机械手掌的两侧以及四个并排的所述机械手指的两侧，用于加强所述机械手指与所述机械手掌的连接强度。

进一步地，所述机械手指、所述驱动电机、所述第一连接线和所述第二连接线的数量均为两个，一个所述机械手指由一个所述驱动电机通过一条所述第一连接线和一条所述第二连接线控制，两个所述机械手指相对设置。

本实用新型提供第二种技术方案：一种仿生机器人包括机身和机械臂，所述机械臂安装于所述机身上，所述仿生机器人还包括上述的仿生机械手，所述仿生机械手安装于所述机械臂上。

相比现有的机械手，本实用新型提供的仿生机械手的有益效果是：首先，通过驱动电机牵引第一连接线和第二连接线，实现机械手指弯曲、恢复的运动，并未采用弹性材料来实现机械手指恢复的运动，控制简单且控制精度高。其次，机械手指包括依次连接的第一旋转关节、第一指节、第二旋转关节、第二指节、第三旋转关节和第三指节，结构紧凑、运动灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的仿生机械手的结构示意图。

图2为图1中机械手指的第一视角结构示意图。

图3为图1中机械手指的第二视角结构示意图。

图4为图1中机械手指的第三视角结构示意图。

图标：100-仿生机械手；110-机械手指；111-第一旋转关节112-；第一指节；113-第二旋转关节；114-第二指节；1141-第一侧部；1142-第二侧部；1143-连接件；1144-连接孔；115-第三旋转关节；116-第三指节；1161-通孔；1162-第一螺钉；1163-第二螺钉；120-第一连接线；130-第二连接线；140-驱动电机；150-机械手掌；160-第一挡块；170-第二挡块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

第一实施例

图1为本实用新型第一实施例提供的仿生机械手100的结构示意图，请参阅图1。

本实施例提供了一种仿生机械手100。仿生机械手100包括机械手指110、第一连接线120、第二连接线130、驱动电机140和机械手掌150。驱动电机140安装于机械手掌150上，一个机械手指110的一端铰接于机械手掌150上。

机械手指110的数量为五个，四个机械手指110并排设置，剩余的一个机械手指110与并排的机械手指110相对设置。这样，仿生机械手100的整体外形类似于人类的手形。一个机械手指110由一个驱动电机140通过一条第一连接线120和一条第二连接线130控制。

仿生机械手100还包括第一挡块160和第二挡块170，第一挡块160和第二挡块170分别安装于机械手掌150的两侧以及四个并排的机械手指110的两侧和机械手掌150的两侧，用于加强机械手指110与机械手掌150的连接强度。

容易理解的是，机械手指110、驱动电机140、第一连接线120和第二连接线130的数量也可以均为两个，一个机械手指110由一个驱动电机140通过一条第一连接线120和一条第二连接线130控制，两个机械手指110相对设置。这样，两个相对设置的机械手指110也可实现仿生机械手100握持物件的动作。

图2为图1中机械手指110的第一视角结构示意图，请参阅图2。

机械手指110包括第一旋转关节111、第一指节112、第二旋转关节113、第二指节114、第三旋转关节115和第三指节116，第一指节112的一端通过第一旋转关节111连接于机械手掌150上，第二指节114的一端通过第二旋转关节113连接于第一指节112的另一端，第三指节116的一端通过第三旋转关节115连接于第二指节114的另一端，第一连接线120的一端连接于第三指节116的另一端。

第一连接线120的另一端连接于驱动电机140，第二连接线130的一端连接于第三指节116的另一端，第二连接线130的另一端连接于驱动电机140，第一连接线120和第二连接线130分别位于机械手指110弯曲方向上的两侧。

具体的，第一指节112、第二指节114和第三指节116均是中空结构，第一连接线120的一端和第二连接线130的一端均连接于第三指节116的内部，第一连接线120的另一端和第二连接线130的另一端依次贯穿第二指节114和第一指节112、连接于驱动电机140。

第二指节114包括第一侧部1141、第二侧部1142和连接件1143，第一侧部1141和第二侧部1142相对设置。第一侧部1141和第二侧部1142上开设有连接孔1144。连接件1143贯穿连接孔1144，使第一侧部1141与第二侧部1142可拆卸连接。这里的连接件1143可具体为螺钉，连接孔1144。这样，便于在第一侧部1141与第二侧部1142之间安装第二旋转关节113和第三旋转关节115，也便于将第一指节112和第三指节116组装到第二指节114上。

图3为图1中机械手指110的第二视角结构示意图，请参阅图3。

第三指节116的另一端开设有通孔1161，通孔1161内设置有连接杆(图中未示出)，这里的连接杆可具体为螺钉，通孔1161为螺纹孔。第一连接线120的一端和第二连接线130的一端均缠绕在连接杆上。

图4为图1中机械手指110的第三视角结构示意图，请参阅图4。

第三指节116的另一端还设置有第一螺钉1162和第二螺钉1163，第一螺钉1162和第二螺钉1163从第三指节116的外部贯穿至第三指节116的内部，第一螺钉1162在第三指节116的内部的一端对应连接杆上的第一连接线120，第二螺钉1163在第三指节116的内部的一端对应连接杆上的第二连接线130。这样，旋紧第一螺钉1162和第二螺钉1163即可将第一连接线120和第二连接线130牢固地挤压在连接杆上。

容易理解的是，这里也可以采用其他形式固定第一连接线120和第二连接线130。例如，连接杆选用螺钉，并在连接杆上套设两个螺母，两个螺母均位于第三指节116的内部，一个螺母与第三指节116的一侧内壁可夹紧第一连接线120，另一个螺母与第三指节116的另一侧内壁可夹紧第二连接线130。

本实施例提供的机械手指110的工作原理：

请参阅图3，第一连接线120和第二连接线130远离机械手指110的一端分别连接在驱动电机140的输出轴的两侧。当驱动电机140的输出轴在图3中沿逆时针方向转动的过程中，第一连接线120受到向下的拉力而拉动机械手指110向第一连接线120所在的一侧弯曲，第二连接线130受到向上的推力而推动机械手指110向背离第二连接线130的一侧弯曲，即带动第一指节112、第二指节114和第三指节116围绕第一旋转关节111的轴线沿逆时针方向转动，从而实现机械手指110的弯曲动作。当驱动电机140的输出轴在图3中沿顺时针方向转动的过程中，第一连接线120受到向上的推力而推动机械手指110向背离第一连接线120的一侧弯曲，第二连接线130受到向下的拉力而拉动机械手指110向第二连接线130所在的一侧弯曲，即带动第一指节112、第二指节114和第三指节116围绕第一旋转关节111的轴线沿顺时针方向转动，从而实现机械手指110的恢复动作。

本实施例提供的仿生机械手100中，机械手指110、驱动电机140、第一连接线120和第二连接线130的数量均为五个，一个机械手指110由一个驱动电机140通过一条第一连接线120和一条第二连接线130控制，从而可单独控制每个机械手指110的运动状态，使仿生机械手100能够灵活地实现握拳、舒张、握持等动作。

本实施例提供的仿生机械手100，首先，通过驱动电机140牵引第一连接线120和第二连接线130，实现机械手指110弯曲、恢复的运动，并未采用弹性材料来实现机械手指110恢复的运动，控制简单且控制精度高。其次，机械手指110包括依次连接的第一旋转关节111、第一指节112、第二旋转关节113、第二指节114、第三旋转关节115和第三指节116，结构紧凑、运动灵活。

第二实施例

本实施例提供一种仿生机器人包括机身和机械臂，机械臂安装于机身上，仿生机器人还包括第一实施例的仿生机械手100，仿生机械手100安装于机械臂上。

本实施例提供的仿生机器人包括第一实施例的仿生机械手100，结构紧凑、控制简单、能够灵活地实现握拳、舒张、握持等动作且控制精度高。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。