一种双驱动拟人机械手及机器人的制作方法

本实用新型涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种双驱动拟人机械手及机器人。

背景技术：

随着商用情感机器人的普及，拟人机械手成为人机交互的表现形式之一。现有拟人机械手，主要的驱动模式是使用单一驱动进行全部五指驱动，或者使用五驱动实现全指分别驱动。再经过传动机构实现手指运动。使用单一驱动，五个手指只能完成开合动作，使用五驱动方式，动作模式多，动作复杂，且多数需求得不到应用，存在较多冗余。

为了解决这个问题，现有方案，大多使用单一动力，配合多个离合开关，使用单独传递动力的方式进行单个手指的控制。但是这种控制方式、结构复杂，单次只能控制一根手指，如果同时控制多根手指，会在此基础上增加复杂程度，导致原本较小的拟人机械手，体积增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种双驱动拟人机械手及机器人，以解决现有技术中存在的单一动力进行单个手指的控制结构复杂、同时控制多根手指会增加复杂程度，且增加机械手体积的技术问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种双驱动拟人机械手，包括机械手本体，所述机械手本体包括五根模拟人手的手指组件，分别为拇指部、食指部、中指部、无名指部及小指部，所述手指组件包括驱动连杆，所述驱动连杆连接有驱动组件；

所述驱动组件包括第一电机和第二电机，所述第一电机的驱动轴连接有第一齿轮，所述中指部、所述无名指部及所述小指部的所述驱动连杆连接有转轴，所述转轴的一端连接有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合；所述第二电机的驱动轴连接有第三齿轮，所述拇指部的所述驱动连杆的端部设有第四齿轮，所述第三齿轮和所述第四齿轮相啮合，所述第三齿轮的侧面与所述食指部的所述驱动连杆之间通过导杆转动连接。

进一步的，所述食指部的所述驱动连杆的端部设有第五齿轮，所述第三齿轮和所述第五齿轮的侧面上均设有凸起柱，所述导杆的两端分别套设于所述凸起柱上与所述凸起柱转动连接。

进一步的，所述机械手本体包括掌心板，所述第一电机和所述第二电机均设于所述掌心板上，所述转轴、所述第三齿轮和所述第五齿轮分别转动连接有连接座，所述连接座与所述掌心板连接。

进一步的，所述第一电机、所述第二电机及所述连接座与所述掌心板之间均为可拆卸连接。

进一步的，所述第一电机和所述第二电机通过固定底座与所述掌心板连接，所述固定底座包括位于所述掌心板两侧的上固定板和下固定板，所述第一电机和所述第二电机与所述上固定板连接，所述上固定板、所述掌心板及所述下固定板上设有条形孔，所述条形孔内穿设有连接螺钉。

本实用新型还提供了一种机器人，包括机器人主体，所述机器人主体上设有双驱动拟人机械手。

本实用新型提供的一种双驱动拟人机械手及机器人，使用时，通过第一电机控制中指部、无名指部及小指部的动作，通过第二电机控制拇指部和食指部的动作。其中，第一电机和第二电机的正反转可分别控制相应的手指组件的展开和握紧，即第一电机和第二电机顺时针旋转时，中指部、无名指部及小指部握紧，拇指部和食指部展开，第一电机和第二电机逆时针旋转时，中指部、无名指部及小指部展开，拇指部和食指部握紧。

通过使用双驱动，五根手指组件可实现同时展开、同时握紧、拇指部和食指部收紧，中指部、无名指部及小指部展开、拇指部和食指部展开，中指部、无名指部及小指部收紧四种情况，即分别模拟手掌的张开手掌、握拳抓取、伸出1根手指触碰按钮、做OK手势。

该双驱动拟人机械手及机器人，其优点在于驱动单元少，结构简单，可实现多种实用的人机交互动作。

附图说明

图1是本实用新型提供的双驱动拟人机械手的俯视图；

图2是本实用新型提供的双驱动拟人机械手的张开手掌状态的结构示意图；

图3是本实用新型提供的双驱动拟人机械手的握拳抓取状态的结构示意图；

图4是本实用新型提供的双驱动拟人机械手的伸出1根手指触碰按钮状态 的结构示意图；

图5是本实用新型提供的双驱动拟人机械手的做OK手势状态的结构示意 图。

图中：

1、拇指部；2、食指部；3、中指部；4、无名指部；5、小指部；6、第一 电机；7、第二电机；8、第一齿轮；9、第三齿轮；10、导杆；11、掌心板。

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实用新型的技术方案。

如图1-5所示，一种双驱动拟人机械手，包括机械手本体，机械手本体包 括五根模拟人手的手指组件，分别为拇指部1、食指部2、中指部3、无名指部 4及小指部5，手指组件包括驱动连杆，驱动连杆连接有驱动组件；

驱动组件包括第一电机6和第二电机7，第一电机6的驱动轴连接有第一齿 轮8，中指部3、无名指部4及小指部5的驱动连杆连接有转轴，转轴的一端连 接有第二齿轮，第一齿轮8和第二齿轮相啮合；第二电机7的驱动轴连接有第 三齿轮9，拇指部1的驱动连杆的端部设有第四齿轮，第三齿轮9和第四齿轮相 啮合，第三齿轮9的侧面与食指部2的驱动连杆之间通过导杆10转动连接。

第一电机6控制三根手指组件，第二电机7控制两根手指组件，具体的操 作如下：

1、张开为手掌，如图2所示，第一电机6逆时针运转，第二电机7顺时针 运转。

2、握拳抓取，如图3所示，第一电机6顺时针运转，第二电机7逆时针运 转。

3、伸出1根手指触碰按钮，如图4所示，第一电机6逆时针运转，第二电 机7逆时针运转。

4、做OK手势，如图5所示，第一电机6顺时针运转，第二电机7顺时针 运转。

通过控制第一电机6和第二电机7的顺时针和逆时针旋转，可以实现上述 四组动作，可以有效的实效人机交互，并减少驱动单元数量和机构复杂程度。 其中，OK手势动作和单手指触碰手势，为人机交互的创新手势，提高了人机交 互能力。其中，OK手势动作，可以有效的反馈确认结果，十分形象；单手指触 碰姿势，可以提供方向指示，触碰按钮等功能。

该双驱动拟人机械手，相比于单驱动单元，减少了动力切换组件，降低了 机构复杂程度和控制难度；相比于五驱动单元，减少了驱动单元数量，从而减 少了控制复杂程度。

食指部2的驱动连杆的端部设有第五齿轮，第三齿轮9和第五齿轮的侧面 上均设有凸起柱，导杆10的两端分别套设于凸起柱上与凸起柱转动连接。

机械手本体包括掌心板11，第一电机6和第二电机7均设于掌心板11上， 转轴、第三齿轮9和第五齿轮分别转动连接有连接座，连接座与掌心板11连接。

将第一电机6和第二电机7均设置在掌心板11上，无需设定其他安装结构， 可有效减少第一电机6和第二电机7占用的空间，更加的节省空间。

优选的，第一电机6、第二电机7及连接座与掌心板11之间均为可拆卸连 接。通过可拆卸的连接方式，利于后期的维护维修，优选的，可采用螺钉螺栓 等可拆卸方式。

第一电机6和第二电机7通过固定底座与掌心板11连接，固定底座包括位 于掌心板11两侧的上固定板和下固定板，第一电机6和第二电机7与上固定板 连接，上固定板、掌心板11及下固定板上设有条形孔，条形孔内穿设有连接螺 钉。

通过设置条形孔，可以对第一电机6、第二电机7在掌心板11上的位置进 行微调，以使第一电机6和第二电机7与各手指组件之间达到良好的连接状态。

本实用新型还提供了一种机器人，包括机器人主体，机器人主体上设有双 驱动拟人机械手。

该机器人的机械手可模拟手掌的张开手掌、握拳抓取、伸出1根手指触碰 按钮、做OK手势，这四个动作，具有驱动单元少，结构简单等优点，可实现多 种实用的人机交互动作。

具体的：

如图2所示，该图表示机械手完成拟人的张开手掌动作，具体操作为，第一电机6逆时针运转，第二电机7顺时针运转，第一电机6带动中指部 3、无名指部4和小指部5完成伸展动作，第二电机7带动拇指部1和食指部2完成伸展动作。当第一电机6和第二电机7转动到分别带动相应的拇指部1、食指部2、中指部3、无名指部4和小指部5完成拟人动作后，第一电机6和第二电机7处于停止状态，此时，第一电机6和第二电机7的输出轴不可转动，可保持机械手保持当前拟人状态。

如图3所示，该图表示机械手完成拟人的握拳抓取动作，具体操作为，第一电机6顺时针运转，第二电机7逆时针运转，第一电机6带动中指部 3、无名指部4和小指部5完成弯曲动作，第二电机7带动拇指部1和食指部2完成弯曲动作。当第一电机6和第二电机7转动到分别带动相应的拇指部1、食指部2、中指部3、无名指部4和小指部5完成拟人动作后，第一电机6和第二电机7处于停止状态，此时，第一电机6和第二电机7的输出轴不可转动，可保持机械手保持当前拟人状态。

图2和图3中为机器人中常见的两种拟人动作，两者可相互配合，使机器人完成相应的动作操作。例如，机器人的机械手进行产品的抓握操作，通过对机器人中其他零部件的操控，使机器人的机械手移动至待抓取部件的上方，此时，机械手应为张开手掌的状态，通过控制第一电机6顺时针运转，第二电机7逆时针运转，机械手转换为握拳抓取状态，完成对产品的抓取。继续通过对机器人中其他零部件的操控，移动机械手至指定位置，达到位置后，第一电机6逆时针运转，第二电机7顺时针运转，机器人的机械手张开，完成卸料操作。

如图4所示，图中为伸出1根手指的拟人动作，此时，第一电机6逆时针运转，第二电机7逆时针运转，实际应用时，两根手指呈伸展状态，即拇指部1和食指部2均呈伸展状态，中指部3、无名指部4和小指部5 均呈弯曲状态，实际拟人操作时，无需使用拇指部1，且拇指部1的对操作无影响。第一电机6和第二电机7完成相应的拟人操作后，第一电机6 和第二电机7处于停止状态，此时，第一电机6和第二电机7的输出轴不可转动，可保持机械手保持当前拟人状态。伸出1根手指可使机器人完成方向指示、触碰按钮等操作。

如图5所示，图中为OK手势的拟人动作，此时，第一电机6顺时针运转，第二电机7顺时针运转，使拇指部1和食指部2均呈弯曲状态，中指部3、无名指部4和小指部5均呈伸展状态，第一电机6和第二电机7完成相应的拟人操作后，第一电机6和第二电机7处于停止状态，此时，第一电机6和第二电机7的输出轴不可转动，可保持机械手保持当前拟人状态。OK手势为一种形象的拟人动作，可用于反馈确认结果。

如图2-5所示，机器人的机械手通过第一电机6和第二电机7两个电机对五根手指(拇指部1、食指部2、中指部3、无名指部4和小指部5) 操控，可完成上述四个拟人动作，相比于单驱动单元，减少了动力切换组件，降低了机构复杂程度和控制难度；相比于五驱动单元，减少了驱动单元数量，从而减少了控制复杂程度。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解 释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限 制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到 本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之 内。