一种绳驱三指机械手的制作方法

本实用新型涉及一种机械手，尤其是一种绳驱三指机械手。

背景技术：

如今，机械手已被广泛应用于各种机械领域中，能适应各种复杂的工作任务及恶劣的工作环境。作为机器人与环境接触的直接介质，末端操作机构的活动能力和操作性能对机器人的作业水平具有非常重要的意义。早期的机械末端操作机构大多为单自由度的夹钳式或平行移动式。其结构简单，操作方便，但其存在智能化差，精准度低，通用性差等一系列缺点。而且在一些毒气检测，排爆等特定场合，末端操作机构的执行能力严重的影响着机器人的作业水平。因此研究具有现代意义的多指机械手已经成为了机器人领域非常热门的方向。

多指机械手其实质是一个多机器人的系统，每一个手指都可以看作是一个具有多个自由度的独立机器人，多指机械手的操作即为手指之间的协调操作。由于机器人多指机械手可以实现对多种物体的精确操作，适合现代工程的实际应用，符合各种复杂工况的要求，使其具有解决各种复杂作业问题的可能性。

现有的机械手大多灵敏度不高，灵活性差，实现机械手指的侧摆动作困难，并且相对笨重，重量大。

技术实现要素：

本实用新型设计开发了一种绳驱三指机械手，能够减轻机械手指的重量，提高机械手指的灵活性。

本实用新型提供的技术方案为：

一种绳驱三指机械手，包括：

手掌；

两个相同的第一手指，其下端通过第一内座可转动连接所述手掌的内部；

第二手指，其与第一手指结构相同，且一端通过第二内座转动连接在所述手掌的外部；

驱动装置，其设置在所述手掌下部，与第一内座和第二内座分别连接，能够驱动手指弯曲和侧摆；

同步机构，其一端与驱动装置连接，另一端分别连接所述第一手指和所述第二手指的各个指节，能够进行动力的传递，保证第一手指和第二手指活动的同步性。

优选的是，所述手掌包括外侧构件和与其螺纹连接的内侧构件，中间为中空结构。

优选的是，所述第一手指包括：第一远指节、第一中指节、第一近指节以及第一内座，第一远指节的一端通过第一远中轴与第一中指节的一端连接，第一中指节的另一端通过第一中近轴与第一近指节的一端连接，第一近指节的另一端通过第一近内轴与第一内座的一端连接。

优选的是，所述驱动装置包括对称设置的第一内座下部的第一电机和第二电机。

优选的是，所述同步机构包括连第一同步绳、第二同步绳以及传动杆，其中第一同步绳连接第一轮和第一中近轮连接，第二同步绳连接第二轮和第二近内轮，所述传动杆一端与所述第一远指节连接，另一端与传动杆固定件连接。

优选的是，所述第一电机与第一轮连接，第二电机与第二轮连接。

优选的是，所述所述第一轮通过第一同步绳与固定在所述第一中近轴上的第一中近轮连接，并通过第一电机驱动所述第一中指节与所述第一近指节弯曲。

优选的是，所述第二电机与第二轮连接，其通过第二同步绳与设置在所述第一近内轴上的第一近内轮连接，并通过所述第二电机驱动所述第一近指节与第一内座弯曲。

优选的是，所述传动杆能够接受来自第一同步绳传递的动力，进而带动第一远指节与第一中指节弯曲。

优选的是，侧摆电机与所述手掌外侧构建固定连接，能够带动第一手指进行侧摆。

本实用新型所述的有益效果：绳驱动式三指机械手采用绳作为主要传动方式，减轻手指重量。耦合连接部位借助传动杆、中指节构成的双曲柄结构传动。该机械手通过稳定简便的传动方式实现对不同物体的抓取和操控。更模仿人手通过不同姿势对同一物体进行抓取和操控。为了实现每个动作组的独立性，每个手指通过上下两个轮限制绳的位置。模仿人手研究具有多指，多关节的多指机械手，该机械手从仿生学的角度出发，具有高度的灵活性和高度适应的能力，能像人手一样灵活地完成各种精细和复杂的操作任务。

附图说明

图1为本实用新型所述的绳驱动式三指机械手的总装配图。

图2为本实用新型所述的第一手指的局部剖视图。

图3为本实用新型所述的第一手指的伸直姿态。

图4为本实用新型所述的第一手指全指节弯曲姿态。

图5为本实用新型所述的第一手指的部分指节弯曲姿态。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-5所示，本实用新型提供一种绳驱式三指机械手，包括两个相同的第一手指，即：手指1、手指2以及与其结构相同的第二手指3。

手指1和手指2依次连接在手掌内部，手指3连接在手掌外部，手掌包括相同的内侧构件5和外侧构件6，两者之间通过螺纹进行连接，并且中间部分为中空结构。

以手指1为例，手指1通过第一内座1-13连接在手掌内部，包括：第一远指节1-1、第一中指节1-3、第一近指节1-8以及第一内座1-13。第一远指节1-1的一端通过第一远中轴1-2与第一中指节1-3的一端连接，第一中指节1-3的另一端通过第一中近轴1-6与第一近指节1-8的一端连接，第一近指节 1-8的另一端通过第一近内轴1-12与第一内座1-13连接。

在手指1中，第一中指节1-3与第一中近轮1-5固定在一起；第一近指节 1-8、第一中近轴1-6、第一传动杆固定件1-7以及第二近内轮1-11固定在一起；第一内座1-13与手指1的第一电机1-14固定在一起；手指1的第一侧摆电机1-16与手掌的外侧构件5固定在一起；第一远指节1-1与第一中指节1-3 之间销连接，第一远中轴1-2为销轴；第一远指节1-1与第一传动杆1-4一端销连接；第一传动杆1-4另一端与第一传动杆固定件1-7销连接；第一中指节 1-3与第一近指节1-8销连接；第一近指节1-8与第一内座1-13销连接；第一内座1-13与手掌外侧构件5销连接，第一内座1-13与手掌内侧构件6销连接；手指1的第一近内轮1-10与第一近内轴1-12销连接。

在手指3中，第二中指节3-4与手指3的轮一3-6固定在一起；第二近指节3-8、第二中近轴3-5、第二传动杆固定件3-7与手指3的轮三3-11固定在一起；第二内座3-13、第三电机3-14与第四电机3-15固定在一起；第二侧摆电机3-16与手掌内侧构件6固定在一起；第二远指节3-1与第二中指节3-4 之间销连接，第二远中轴3-2为销轴；第二远指节3-1与第二传动杆3-3一端销连接；第二传动杆3-3另一端与第二传动杆固定件3-7销连接；手第二中指节3-4与第二近指节3-8销连接；第二近指节3-8与第二内座3-13销连接；第二内座3-13与手掌外侧构件5销连接，第二内座3-13与手掌内侧构件6 销连接；手指3的轮二3-12与第二近内轴3-10销连接。

手掌外侧构件5、手掌内侧构件6通过螺丝紧密固定在一起。第一侧摆电机1-16、第二侧摆电机3-16固定在手掌上，其输出轴分别控制手指一和手指三的侧摆，侧摆角度为预设值。第一电机1-14、第三电机3-14分别控制第一中指节1-3和第二中指节3-4的弯曲运动，弯曲角度为预设值。第四电机 3-15控制第二近指节3-8的弯曲运动，弯曲角度为预设值；通过第一传动杆 1-4、第二传动杆3-3实现远近指节之间的连接，且驱动装置驱动手指1第一中近轮1-5、手指3的轮二3-6，第一远指节1-1第一中指节1-3、第二远指节 3-1与第二中指节3-4之间能够实现耦合远动，耦合比例为固定比例。

手指1的内部传动构件主要包括：第一传动杆1-4、第一中近轮1-5、第一近内轮1-10、第二近内轮1-11、第一轮1-19、第二轮1-20、第一限位轮1-24、第一限位轮定位轴1-9、第一同步绳1-17、第一同步绳1-18、第一输出轴1-21、第二输出轴1-22。

手指第一侧摆电机轴孔1-23外围和手掌销连接，由第一侧摆电机1-16 控制整个手指一左右侧摆；第一同步绳1-17、第二同步绳1-18表面粗糙，横截面为椭圆，第一轮到第五轮紧密接触，且绳圈保持紧绷，能够实现轮绳的同速运转；在第一同步绳1-17、第一中近轮1-5、第一近内轮1-10、第一电机1-14、第一轮1-19、组成的传动系统中，第一电机1-14为驱动构件，第一同步绳1-17为传动构件，第一轮1-19为主动轮，第一中近轮1-5为从动轮。

由于第一指节1-8的转动，会改变第一中近轮1-5与第一轮1-19之间的直线距离，导致第一中近轮1-5与第一轮1-19转停不同步。因此设置自由转动的第一近内轮1-10和第一限位轮1-24来防止第一同步绳1-17松动；在第三同步绳1-11、第二轮1-20、第二电机1-15组成的传动系统中，第二电机 1-15为驱动构件，第二同步绳1-18为传动构件，第二轮1-20为主动轮，第二近内轮1-11为从动轮。

在图3-5中，图3为最初伸直姿态进行弯曲，弯曲状态可拆分为两个动作组。第一个动作组：第二电机1-15转动一定角度，方向与图4中近指节1-8 弯曲方向相同，角度与图4中近指节1-8弯曲角度相同。同时第一电机1-14 转动一定角度，方向与图4中近指节1-8弯曲方向相反，角度与4中近指节 1-8弯曲角度成固定比例。

第一动作组完成之后的状态为第一远指节1-1、第一中指节1-3、第一近指节1-8保持一条直线，之间没有发生相对转动，第一近指节1-8与第一内座 1-13之间转过了一定角度。

如图5所示，第二个动作组：在第一动作组的基础上，第二电机1-15不转动，第一电机1-14转动一定角度，方向与图4中第一远指节1-1和第一中指节1-3耦合弯曲的方向相同，角度与第一中指节1-3相对于第一近指节1-8 弯曲的角度相同。由单指的两个动作组实现单指的弯曲。两个动作组运行方式视不同情况可分为同时运行、逐步运行、只运行第一动作组、只运行第二动作组等方式。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。