本技术涉及机器人,尤其涉及一种灵巧手拇指、灵巧手及人形机器人。
背景技术:
1、仿人灵巧手作为人形机器人的新型末端执行器,其已成为人形机器人不可或缺的关键组件之一,灵巧手以人手的结构和功能为模仿对象,因此灵巧手通常具有多个仿人手指,其中包括拇指结构。
2、灵巧手的手指具有多个自由度,以保证实现抓取或者其他灵巧操作。相关技术中,灵巧手的拇指结构比较臃肿,体积较大,不仅影响其灵活度,还会影响其余手指在手掌上的安装。
技术实现思路
1、本技术实施例提供灵巧手拇指、灵巧手及人形机器人,用以增加拇指的灵活度且降低拇指的体积的效果。
2、第一方面,本技术实施例提供一种灵巧手拇指,包括外壳、指骨结构及弯曲结构。所述指骨结构包括近指骨和远指骨,所述近指骨的一端和所述远指骨转动连接,所述近指骨远离所述远指骨的一端转动连接于所述外壳,所述远指骨和所述外壳之间还转动连接有连接件,所述近指骨相对所述外壳转动时,所述连接件用于带动所述远指骨相对所述近指骨转动。弯曲结构安装于所述外壳,所述弯曲结构包括主动组件和从动组件,所述主动组件和所述从动组件传动连接,所述从动组件包括从动丝杆以及螺接于所述从动丝杆上的弯曲滑块,所述弯曲滑块的一端沿垂直于所述近指骨转轴的方向活动连接于所述近指骨,所述主动组件用于驱动所述从动丝杆转动,以驱动所述弯曲滑块沿着活动路径移动。
3、本技术实施例提供的灵巧手拇指,请通过设置连接件将远指骨相对近指骨的运动和近指骨相对外壳的运动进行联动,仅需在外壳内部设置一个弯曲结构既可以驱动指骨结构相对外壳的弯曲,又可以实现指骨结构本身的弯曲,无需单独在指骨结构内部设置驱动远指骨相对近指骨转动的驱动结构,如此可以降低指骨结构内部零件的复杂程度,使指骨结构更加纤细,增加了指骨结构的灵巧度,且减轻了指骨结构的重量。通过从动丝杆驱动弯曲滑块相对近指骨运动以驱动近指骨相对外壳转动,结构更加简单,且合理利用近指骨本身的结构和弯曲滑块连接,使结构更加紧凑,进而使整个的拇指结构更加小巧,有利于降低拇指的重量,增加杫的灵巧度。
4、在一种可能的实施方式中,所述从动丝杆沿着垂直于所述近指骨的转轴的方向延伸,所述从动丝杆和所述近指骨的转轴之间具有预定间隙,且所述从动丝杆的延长线和所述近指骨的转轴不相交。通过对从动丝杆的设置,可以使弯曲滑块在运动过程中不会和近指骨的转轴相互干涉。
5、在一种可能的实施方式中,所述近指骨上沿垂直于近指骨的转轴的方向开设有导向槽,所述弯曲滑块的部分结构活动设置于所述导向槽内。通过设置导向槽,将弯曲滑块连接于导向槽中以将弯曲滑块活动连接于近指骨。
6、在一种可能的实施方式中,所述导向槽的延长线与所述近指骨的轴线相交。如此使导向槽以近指骨的转动中心为中心径向发散,限定弯曲滑块相对近指骨的移动路径。
7、在一种可能的实施方式中,所述从动丝杆的部分结构穿设于所述近指骨靠近所述外壳的一端,所述近指骨靠近所述外壳的一端还开设有第一让位槽。近指骨相对外壳转动时,近指骨也会相对从动丝杆运动,通过设置第一让位槽可以为从动丝杆提供让位空间,使从动丝杆不会干涉近指骨的运动。
8、在一种可能的实施方式中,所述主动组件包括弯曲驱动件以及主动齿轮,所述主动齿轮通过主动连接件连接于所述弯曲驱动件,所述弯曲驱动件用于驱动所述主动齿轮转动,所述从动组件还包括转动连接于所述外壳的从动齿轮,所述从动齿轮通过从动连接件连接于所述从动丝杆,所述主动齿轮和所述从动齿轮之间设置有传动组件,所述传动组件用于将所述主动齿轮的转动传动至所述从动齿轮。通过弯曲驱动件可以驱动主动齿轮转动,传动组件可以将主动齿轮的转动传递至从动齿轮,以带动从动齿轮转动,进而带动从动丝杆转动,实现弯曲滑块的移动。
9、在一种可能的实施方式中,所述主动齿轮和所述从动齿轮均为锥齿轮,所述主动齿轮与所述弯曲驱动件的输出轴同轴连接,所述从动齿轮与所述从动丝杆同轴连接,所述传动组件包括转动设置于所述外壳内的传动齿轮,所述传动齿轮为锥齿轮,所述传动齿轮同时啮合于所述主动齿轮和所述从动齿轮。将主动齿轮和从动齿轮设置为锥齿轮,且主动齿轮和从动齿轮之间通过锥齿轮进行传动,可以使从动丝杆的轴向和弯曲驱动件的轴向平行或重合,能减小垂直于轴向方向上的体积,而且因为外壳的第二壳体还能相对第一壳体转动,通过主动齿轮、从动齿轮以及传动齿轮的配合,使第二壳体在相对第一壳体转动时,三个齿轮仍保持啮合状态。
10、在一种可能的实施方式中,所述传动组件还包括旋转轴,所述旋转轴的轴线垂直于所述从动丝杆的轴线,所述旋转轴转动连接于所述外壳,所述传动齿轮套设于所述旋转轴。将传动齿轮套设在旋转轴上可以保证从动齿轮转动的稳定性。
11、在一种可能的实施方式中,所述连接件的一端转动连接于所述远指骨,所述近指骨上绕近指骨的转轴开设有引导槽,所述连接件的另一端穿设于所述引导槽,且转动连接于所述外壳,所述连接件和所述外壳的连接位置、所述连接件和所述远指骨的连接位置分别位于所述近指骨和所述远指骨的旋转中心连线的两侧。为了避免近指骨转动时连接件和近指骨发生干涉卡死现象,在近指骨上开设有弧形的引导槽,连接件部分结构贯穿引导槽后转动连接于外壳,当近指骨转动时,连接件的部分结构可以沿引导槽移动,引导槽能够为连接件提供让位。
12、在一种可能的实施方式中,所述远指骨开设有第二让位槽,所述连接件穿设于所述第二让位槽。连接件的一端连接于远指骨,远指骨可以相对近指骨转动,第二让位槽可以防止远指骨转动时和连接件发生干涉。
13、在一种可能的实施方式中,所述外壳包括第一壳体和第二壳体,所述第二壳体的一端转动连接于所述第一壳体,所述近指骨转动连接于所述第二壳体远离所述第一壳体的一端,所述近指骨相对所述第二壳体转动的转轴垂直于所述第一壳体相对所述第二壳体转动的转轴。通过将第一壳体和第二壳体转动设置,且两者的转轴和指骨结构的转动路径扫过的平面垂直,如此可以实现拇指的双自由度运动。
14、在一种可能的实施方式中,还包括翻转结构,所述翻转结构设置于所述第一壳体,所述翻转结构传动连接于所述第二壳体,所述翻转结构用于驱动所述第二壳体相对所述第一壳体转动。
15、在一种可能的实施方式中,所述翻转结构包括翻转驱动件以及同轴连接于所述翻转驱动件的输出轴上的驱动丝杆,所述翻转结构还包括轴壳,所述轴壳连接于所述第二壳体,所述轴壳套设于所述驱动丝杆外,所述驱动丝杆上还螺接有翻转滑块,所述翻转滑块的一端转动连接于所述第二壳体,另外一端活动连接于所述第一壳体。翻转结构也是利用丝杆和滑块的配合以驱动第二壳体转动,翻转结构和弯曲结构的驱动形式相似,均由丝杆和螺母驱动,统一性好,简化内部结构。
16、在一种可能的实施方式中,所述弯曲结构和所述翻转结构沿平行于所述第二壳体的转轴的方向排布,所述弯曲结构的整体延伸方向和所述翻转结构的整体延伸方向平行,且延伸方向和所述指骨结构相对所述外壳的安装方向具有预定夹角。如此不仅可以节省体积,还能便于其余的手指的安装和排布。
17、第二方面,本技术实施例还提供一种灵巧手,包括上述的灵巧手拇指。
18、第三方面,本技术实施例还提供一种人形机器人,包括上述的灵巧手。