一种仿生机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体涉及一种仿生机械手。

背景技术

目前，很多国家包括我国存在人口老龄化问题，相关服务行业人员缺乏。伴随着时代发展和科技的进步，机器人技术发展在此方面具有很大的应用空间，机械手能够模仿人手和臂膀的某些功能和动作，按照预设程序抓取物品及搬运物件，是一种自动化操作装置。它可取代人工操作进行危险或繁重作业，保证人身安全，实现生产机械化和自动化，故而被广泛应用于机械制造、轻工业、电子、冶金和原子能等领域中。而目前的机械手结构复杂，对加工工艺、材料的耐磨性要求较高。

如中国专利CN104858884B所公开的一种可实现被动包络的固定手掌型柔性仿生机械手爪，当被动手指与物体接触时，物体表面将对内侧板施加作用力，在该作用力的影响下内侧板将沿物体表面变形，而内侧板和外侧板由横梁板连接，横梁板可绕其两端的板转动副转动，外侧板和横梁板通过弹簧转动副与弹簧连接，故外侧板产生与内侧板相似的运动趋势，则被动手指可实现对物体的包络，该装置机构结构简单，减少了大量生产制作成本，可实现对复杂外形物品的被动柔性面包络，抓取稳定性高；该装置在使用的过程中，由于是通过弹簧的弹性作用实现对物体的包络，在一段工作之后，弹簧的弹性会逐渐减小，以至于在对物体包络的过程中，被动手指会出现松动的情况，从而导致包络的物体滑落，不利于操作人员使用，并且该装置中相邻两个手指间的距离均相同且固定，不能调节，所以不能很好的适应于不同形状目标的抓取，不利于操作者使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种仿生机械手，解决了利用弹簧对物体抓取一段时间后弹簧的弹性减小而导致的手指松动、不能很好的适应于不同形状目标的抓取的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种仿生机械手，包括骨架，所述骨架外部的一侧固定安装有固定安装座，所述骨架的内部滑动安装有两个活动安装座，所述固定安装座和活动安装座内壁的一侧均套接有连接轴，所述固定安装座和活动安装座远离连接轴外部的一侧均固定安装有驱动电机，所述驱动电机的驱动端固定安装有传动轴，所述传动轴的外部固定安装有连接环，所述连接轴靠近驱动电机的一侧固定安装有指根，所述指根的顶部套接有第一连杆，所述第一连杆的外部固定安装有指中，所述传动轴远离驱动电机一端的外部和第一连杆的外部均固定安装有第一摆动件，两个所述第一摆动件相对侧的两端均铰接有驱动杆，所述指中内壁远离第一连杆的一端套接有第二连杆，所述第二连杆的外部固定安装有指尖，所述第一连杆的外部固定安装有异型齿轮，所述异型齿轮的外部啮合有齿环，所述第二连杆的外部固定安装有第二摆动件，所述齿环靠近第二摆动件的一侧铰接有传动杆，所述传动杆的内部套接有转轴。

优选的，所述连接环远离驱动电机的一侧与指根固定连接，所述传动轴远离驱动电机的一端贯穿指根，且延伸至指根的内部。

优选的，所述齿环固定安装于指中的内部，所述传动杆远离齿环的一端与第二摆动件铰接连接，所述转轴固定安装于指中的内部。

优选的，两个所述活动安装座之间的夹角为90度至180度。

优选的，所述骨架内部远离固定安装座的一端开设有连接槽，所述连接槽内壁的顶部和底部均固定安装有限位条，所述活动安装座的顶部和底部均开设有限位槽。

优选的，所述连接槽的角度为220度，两个所述活动安装座均位于连接槽的内部，所述限位条套接于限位槽的内部。

优选的，所述活动安装座远离指根一端的内部开设有安装槽，所述安装槽的内部固定安装有从动齿轮，所述从动齿轮的一侧啮合有主动齿轮，其中一个所述主动齿轮的底部固定安装有调节电机。

优选的，所述从动齿轮的内部固定安装有从动轴，所述从动轴固定安装于安装槽的内部，所述主动齿轮的内部固定安装有主动轴，所述主动轴固定安装于骨架的内部。

优选的，两个所述主动齿轮相啮合，所述调节电机固定安装于骨架的内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置的驱动电机、传动轴、连接环、第一摆动件、驱动杆、异型齿轮、齿环和第二摆动件，利用驱动电机使指根、指中和指尖同时旋转，使手指向内部收缩或者扩张，便可以对物体进行夹持或者脱离，在长时间的工作中并不会发生手指松动的情况，有利于对物体的抓取工作，同时该仿生机械手的结构简单，对加工工艺的要求较低，易于生产。

2、通过设置的指根、指中和指尖组成的手指，使每个手指均具有两节关节的结构，从而在抓取物体的过程中，手指前节的上部，即指尖可以具有再次收紧的效果，以钳住目标物体，从而抓取物体时更加稳固。

3、通过设置的从动齿轮、从动轴、主动齿轮、主动轴和调节电机，启动调节电机，调节电机带动与其固定连接的一个主动齿轮转动，由于两个主动齿轮之间相啮合，所以两个主动齿轮同时转动，并且方向相反，由于两个主动齿轮分别与两个从动齿轮相啮合，所以两个从动齿轮同时转动，并且反向相反，两个活动安装座便同时相对转动，从而可以对指根、指中和指尖所组成的手指的位置进行调节，可以很好的适用于不同形状物体的抓取，有利于操作者使用。

4、通过设置的限位条和限位槽，在对两个活动安装座调节的过程中，由于限位条与限位槽之间的配合作用，使两个活动安装座始终位于连接槽的内部，限位条和限位槽的设置是防止两个活动安装座从骨架中脱落，保证了装置的正常运行。

附图说明

图1为本发明的整体外观立体结构示意图；

图2为本发明的整体外观立体结构示意图；

图3为本发明的局部俯视结构示意图；

图4为本发明的指根内部结构示意图；

图5为本发明的指中内部结构示意图；

图6为本发明的A局部放大结构示意图；

图7为本发明的骨架内部剖视结构示意图。

图中：1、骨架；2、固定安装座；3、活动安装座；4、连接轴；5、指根；6、驱动电机；7、传动轴；8、连接环；9、第一连杆；10、指中；11、第一摆动件；12、驱动杆；13、第二连杆；14、指尖；15、异型齿轮；16、齿环；17、第二摆动件；18、传动杆；19、转轴；20、连接槽；21、限位条；22、限位槽；23、安装槽；24、从动轴；25、从动齿轮；26、主动轴；27、主动齿轮；28、调节电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种仿生机械手，包括骨架1，骨架1外部的一侧固定安装有固定安装座2，骨架1的内部滑动安装有两个活动安装座3，两个活动安装座3之间的夹角为90度至180度，固定安装座2和活动安装座3内壁的一侧均套接有连接轴4，固定安装座2和活动安装座3远离连接轴4外部的一侧均固定安装有驱动电机6，驱动电机6的驱动端固定安装有传动轴7，传动轴7远离驱动电机6的一端贯穿指根5，且延伸至指根5的内部，传动轴7的外部固定安装有连接环8，连接环8远离驱动电机6的一侧与指根5固定连接，连接轴4靠近驱动电机6的一侧固定安装有指根5，指根5的顶部套接有第一连杆9，第一连杆9的外部固定安装有指中10，传动轴7远离驱动电机6一端的外部和第一连杆9的外部均固定安装有第一摆动件11，两个第一摆动件11相对侧的两端均铰接有驱动杆12，指中10内壁远离第一连杆9的一端套接有第二连杆13，第二连杆13的外部固定安装有指尖14，第一连杆9的外部固定安装有异型齿轮15，异型齿轮15的外部啮合有齿环16，齿环16固定安装于指中10的内部，第二连杆13的外部固定安装有第二摆动件17，齿环16靠近第二摆动件17的一侧铰接有传动杆18，传动杆18远离齿环16的一端与第二摆动件17铰接连接，传动杆18的内部套接有转轴19，转轴19固定安装于指中10的内部。

本实施方案中，通过设置的指根5、指中10和指尖14组成的手指，使每个手指均具有两节关节的结构，从而在抓取物体的过程中，手指前节的上部，即指尖可以具有再次收紧的效果，以钳住目标物体，从而抓取物体时更加稳固，在对物体进行抓取时，启动驱动电机6，驱动电机6带动传动轴7顺时针转动，传动轴7带动第一摆动件11顺时针转动，在传动轴7转动的同时，连接环8同步转动，连接环8带动指根5旋转，连接轴4同步旋转，由于第一摆动件11的转动，第一摆动件11带动驱动杆12发生倾斜，从而使第一连杆9外部的第一摆动件11同步变化，该第一摆动件11顺时针转动，带动第一连杆9顺时针转动，第一连杆9使指中10顺时针转动，同时由于第一连杆9的转动，所以异型齿轮15顺时针转动，由于异型齿轮15与齿环16之间的相啮合作用，所以齿环16顺时针转动，齿环16带动传动杆18的一端向下移动，在转轴19的作用下，传动杆18的另一端向上移动，并且带动第二摆动件17顺时针转动，第二摆动件17带动第二连杆13顺时针转动，从而使指尖14顺时针转动，指根5、指中10和指尖14同时向物体靠近，便可以对物体进行抓取，在抓取工作结束之后，利用驱动电机6带动传动轴7反方向转动，即可以使指根5、指中10和指尖14均向外移动，便可以松开物体，通过设置的驱动电机6、传动轴7、连接环8、第一摆动件11、驱动杆12、异型齿轮15、齿环16和第二摆动件17，并且利用驱动电机6使手指向内部收缩或者扩张，便可以对物体进行夹持或者脱离，在长时间的工作中并不会发生手指松动的情况，有利于对物体的抓取工作，同时该仿生机械手的结构简单，对加工工艺的要求较低，易于生产。

实施例二：

如图1-7所示，在实施例一的基础上，本发明提供一种技术方案：骨架1内部远离固定安装座2的一端开设有连接槽20，连接槽20内壁的顶部和底部均固定安装有限位条21，活动安装座3的顶部和底部均开设有限位槽22，连接槽20的角度为220度，两个活动安装座3均位于连接槽20的内部，限位条21套接于限位槽22的内部。

本实施例中，通过设置的限位条21和限位槽22，在对两个活动安装座3调节的过程中，由于限位条21与限位槽22之间的配合作用，使两个活动安装座3始终位于连接槽20的内部，限位条21和限位槽22的设置是防止两个活动安装座3从骨架1中脱落，保证了装置的正常运行，通过将连接槽20的圆心角为220度，连接槽20的角度大于两个活动安装座3的夹角，使两个活动安装座3可以达到调节到最大的角度，即两个活动安装座3之间的最大角度为180度。

实施例三：

如图1-7所示，在实施例一、实施例二的基础上，本发明提供一种技术方案：活动安装座3远离指根5一端的内部开设有安装槽23，安装槽23的内部固定安装有从动齿轮25，从动齿轮25的一侧啮合有主动齿轮27，其中一个主动齿轮27的底部固定安装有调节电机28，从动齿轮25的内部固定安装有从动轴24，从动轴24固定安装于安装槽23的内部，主动齿轮27的内部固定安装有主动轴26，主动轴26固定安装于骨架1的内部，两个主动齿轮27相啮合，调节电机28固定安装于骨架1的内部。

本实施例中，通过设置的从动齿轮25、从动轴24、主动齿轮27、主动轴26和调节电机28，启动调节电机28，调节电机28带动与其固定连接的一个主动齿轮27转动，由于两个主动齿轮27之间相啮合，所以两个主动齿轮27同时转动，并且方向相反，由于两个主动齿轮27分别与两个从动齿轮25相啮合，所以两个从动齿轮25同时转动，并且方向相反，两个活动安装座3便同时相对转动，从而可以对指根5、指中10和指尖14所组成的手指的位置进行调节，可以很好的适用于不同形状物体的抓取，有利于操作者使用。

本发明的工作原理及使用流程：使用时，首先根据所需要抓取物体的形状对两个活动安装座3的位置进行调节，在调节时，启动调节电机28，调节电机28带动与其固定连接的一个主动齿轮27转动，由于两个主动齿轮27之间相啮合，所以两个主动齿轮27同时转动，并且方向相反，由于两个主动齿轮27分别与两个从动齿轮25相啮合，所以两个从动齿轮25同时转动，并且方向相反，两个活动安装座3便同时相对转动，从而可以对指根5、指中10和指尖14所组成的手指的位置进行调节，可以很好的适用于不同形状物体的抓取，有利于操作者使用，同时，两个活动安装座3中的限位槽22在限位条21的外部滑动，将两个活动安装座3的位置调节完之后，关闭调节电机28，在对物体进行抓取时，启动驱动电机6，驱动电机6带动传动轴7顺时针转动，传动轴7带动第一摆动件11顺时针转动，在传动轴7转动的同时，连接环8同步转动，连接环8带动指根5旋转，连接轴4同步旋转，由于第一摆动件11的顺时针转动，第一摆动件11带动驱动杆12发生倾斜，从而使第一连杆9外部的第一摆动件11同步变化，该第一摆动件11顺时针转动，带动第一连杆9顺时针转动，第一连杆9使指中10转动，同时由于第一连杆9的转动，所以异型齿轮15顺时针转动，由于异型齿轮15与齿环16之间的相啮合作用，所以齿环16顺时针转动，齿环16带动传动杆18的一端向下移动，在转轴19的作用下，传动杆18的另一端向上移动，并且带动第二摆动件17顺时针转动，第二摆动件17带动第二连杆13顺时针转动，从而使指尖14顺时针转动，指根5、指中10和指尖14同时向物体靠近，便可以对物体进行抓取，在抓取工作结束之后，利用驱动电机6带动传动轴7反方向转动，即可以使指根5、指中10和指尖14均向外移动，便可以松开物体，通过设置的指根5、指中10和指尖14组成的手指，使每个手指均具有两节关节的结构，从而在抓取物体的过程中，手指前节的上部，即指尖可以具有再次收紧的效果，以钳住目标物体，从而抓取物体时更加稳固，并且在长时间的工作中并不会发生手指松动的情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。