一种动作精细的仿生机械手

1.本实用新型涉及机械手，具体涉及一种动作精细的仿生机械手。


背景技术：

2.目前很多机器人的操控方式都存在效果单一、流程繁杂等缺点，其操控方式大多数是通过程序指令界面、操控手柄或者示教器等实现，这些操控方式较为繁琐，同时也使得人与机器人之间的交互不够直观、自然。
3.手势交互技术总体可以分为接触式和非接触式两种。其中接触式的手势交互方式主要是让操作员穿戴上一些能检测人类肢体信息的传感器，这种方式虽然处理速度比较快，识别率高，但是要求操作员穿戴一大堆传感器设备，这就会在一定程度上束缚人手的自由活动能力，而且其成本也较高。而采用非接触式的手势交互方式，其设备成本低，限制少，用户可通过自然手势完成人机交互，更符合人机交互技术发展的方向。
4.而现有的非接触机械手虽然能够实现多关节独立弯曲，从而抓握或释放物体，例如申请公布号为cn109940646a发明申请公开的一种商业展示用电动柔性仿生机器手掌，该仿生机器手掌的手指不能沿着手掌所在的平面进行摆动，亦即不能调节两个手指之间的距离，灵活性有待提高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种动作精细的仿生机械手，该仿生机械手可以执行更加精细的动作，灵活性较好。
6.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
7.一种动作精细的仿生机械手，包括手掌和多个连接在手掌上的手指；
8.所述手指包括至少两个指节、至少两个弯曲驱动机构以及一个摆动驱动机构；相邻的两个指节之间转动连接；靠近手掌的指节转动连接在手掌上，该靠近手掌的指节转动中心与其他指节的转动中心相垂直；
9.所述摆动驱动机构包括摆动驱动舵机和摆动传动组件，所述摆动传动组件包括主动传动齿轮和从动传动齿轮；所述摆动驱动舵机的壳体固定设置在手掌上，该摆动驱动舵机的输出轴与所述主动传动齿轮固定连接，所述从动传动齿轮与靠近手掌的指节固定连接；多个手指的靠近手掌的指节的转动中心相互平行；
10.所述弯曲驱动机构的固定端固定在其中一个指节上，该弯曲驱动机构的驱动端与该其中一个指节相邻的另一个指节固定连接。
11.上述动作精细的仿生机械手的工作原理为：
12.工作时，通过摄像头等视讯采集设备识别手势信息并传到机械手，可以更精确地传达操作意图，完成人机交互过程。根据相关的动作指令，若想要抓取前方的物体且物体位于抓取的范围时，通过多个摆动驱动舵机同时驱动对应的指节进行弯曲运动，形成连续抓握的动作，从而对物体进行抓取，再进行其他操作。进一步，若物体的结构比较特殊或者物
体比较细长，需要调节手指与手指之间的距离时，通过各自的摆动驱动舵机往相应的方向驱动靠近手掌的指节进行摆动，从而改变相邻的手指之间的距离，适应不同的抓握场景。
13.本实用新型的一个优选方案，其中，所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动舵机，该弯曲驱动舵机的壳体与两个相邻的其中一个指节固定连接，该弯曲驱动舵机的输出轴与两个相邻的另一个指节的转动中心固定连接。
14.进一步，所述弯曲驱动机构还包括一级传动组件，该一级传动组件包括一级传动皮带和两个一级传动带轮，其中一个一级传动带轮同轴固定在指节的转动中心上，另一个一级传动带轮同轴固定在弯曲驱动舵机的输出轴上。
15.进一步，所述弯曲驱动机构还包括二级传动组件，该二级传动组件包括二级传动皮带和两个二级传动带轮，两个二级传动带轮分别同轴固定在相邻的两个指节的转动中心上；其中一个指节为与一级传动带轮连接的指节。
16.进一步，所述弯曲驱动机构还包括复位扭簧，该复位扭簧套设在对应的指节的转动中心上，该复位扭簧的两端分别与相邻的两个指节固定连接。
17.进一步，所述手指设有五个，其中四个手指均包括四个指节，其中一个手指包括三个指节；
18.靠近手掌的指节与所述摆动驱动机构的驱动端连接；位于最外侧的指节与所述二级传动皮带连接。
19.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
20.本实用新型的仿生机械手的手指不仅可以执行普通的弯曲抓握操作，还可以通过各自的摆动驱动舵机往相应的方向驱动靠近手掌的指节进行摆动，从而改变相邻的手指之间的距离，适应不同的抓握场景。
附图说明
21.图1为本实用新型的动作精细的仿生机械手的侧视图。
22.图2为本实用新型的动作精细的仿生机械手的立体结构示意图。
23.图3为本实用新型的手指的立体结构示意图。
具体实施方式
24.为了使本领域的技术人员很好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
25.参见图1-3，本实施例的动作精细的仿生机械手，包括手掌1和多个连接在手掌1上的手指；所述手指包括至少两个指节2、至少两个弯曲驱动机构以及一个摆动驱动机构；相邻的两个指节2之间转动连接；靠近手掌1的指节2转动连接在手掌1上，该靠近手掌1的指节2转动中心与其他指节2的转动中心相垂直；所述摆动驱动机构包括摆动驱动舵机3和摆动传动组件，所述摆动传动组件包括主动传动齿轮4和从动传动齿轮5；所述摆动驱动舵机3的壳体固定设置在手掌1上，该摆动驱动舵机3的输出轴与所述主动传动齿轮4固定连接，所述从动传动齿轮5与靠近手掌1的指节2固定连接；多个手指的靠近手掌1的指节2的转动中心相互平行；所述弯曲驱动机构的固定端固定在其中一个指节2上，该弯曲驱动机构的驱动端与该其中一个指节2相邻的另一个指节2固定连接。
26.参见图1-3，所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动舵机6，该弯曲驱动舵机6的壳体与两个相邻的其中一个指节2固定连接，该弯曲驱动舵机6的输出轴与两个相邻的另一个指节2的转动中心固定连接。
27.进一步，所述弯曲驱动机构还包括一级传动组件，该一级传动组件包括一级传动皮带7和两个一级传动带轮，其中一个一级传动带轮同轴固定在指节2的转动中心上，另一个一级传动带轮同轴固定在弯曲驱动舵机6的输出轴上。
28.进一步，所述弯曲驱动机构还包括二级传动组件，该二级传动组件包括二级传动皮带8和两个二级传动带轮，两个二级传动带轮分别同轴固定在相邻的两个指节2的转动中心上；其中一个指节2为与一级传动带轮连接的指节2。
29.进一步，所述弯曲驱动机构还包括复位扭簧(图中未显示)，该复位扭簧套设在对应的指节2的转动中心上，该复位扭簧的两端分别与相邻的两个指节2固定连接。
30.参见图1-2，所述手指设有五个，其中四个手指均包括四个指节2，其中一个手指包括三个指节2；靠近手掌1的指节2与所述摆动驱动机构的驱动端连接；位于最外侧的指节2与二级传动皮带8连接。
31.参见图1-3，本实施例的动作精细的仿生机械手的工作原理为：
32.工作时，通过摄像头等视讯采集设备识别手势信息并传到机械手，可以更精确地传达操作意图，完成人机交互过程。根据相关的动作指令，若想要抓取前方的物体且物体位于抓取的范围时，通过多个摆动驱动舵机3同时驱动对应的指节2进行弯曲运动，形成连续抓握的动作，从而对物体进行抓取，再进行其他操作。进一步，若物体的结构比较特殊或者物体比较细长，需要调节手指与手指之间的距离时，通过各自的摆动驱动舵机3往相应的方向驱动靠近手掌1的指节2进行摆动，从而改变相邻的手指之间的距离，适应不同的抓握场景。
33.上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种动作精细的仿生机械手，包括手掌和多个连接在手掌上的手指；其特征在于，所述手指包括至少两个指节、至少两个弯曲驱动机构以及一个摆动驱动机构；相邻的两个指节之间转动连接；靠近手掌的指节转动连接在手掌上，该靠近手掌的指节转动中心与其他指节的转动中心相垂直；所述摆动驱动机构包括摆动驱动舵机和摆动传动组件，所述摆动传动组件包括主动传动齿轮和从动传动齿轮；所述摆动驱动舵机的壳体固定设置在手掌上，该摆动驱动舵机的输出轴与所述主动传动齿轮固定连接，所述从动传动齿轮与靠近手掌的指节固定连接；多个手指的靠近手掌的指节的转动中心相互平行；所述弯曲驱动机构的固定端固定在其中一个指节上，该弯曲驱动机构的驱动端与该其中一个指节相邻的另一个指节固定连接。2.根据权利要求1所述的动作精细的仿生机械手，其特征在于，所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动舵机，该弯曲驱动舵机的壳体与两个相邻的其中一个指节固定连接，该弯曲驱动舵机的输出轴与两个相邻的另一个指节的转动中心固定连接。3.根据权利要求2所述的动作精细的仿生机械手，其特征在于，所述弯曲驱动机构还包括一级传动组件，该一级传动组件包括一级传动皮带和两个一级传动带轮，其中一个一级传动带轮同轴固定在指节的转动中心上，另一个一级传动带轮同轴固定在弯曲驱动舵机的输出轴上。4.根据权利要求3所述的动作精细的仿生机械手，其特征在于，所述弯曲驱动机构还包括二级传动组件，该二级传动组件包括二级传动皮带和两个二级传动带轮，两个二级传动带轮分别同轴固定在相邻的两个指节的转动中心上；其中一个指节为与一级传动带轮连接的指节。5.根据权利要求4所述的动作精细的仿生机械手，其特征在于，所述弯曲驱动机构还包括复位扭簧，该复位扭簧套设在对应的指节的转动中心上，该复位扭簧的两端分别与相邻的两个指节固定连接。6.根据权利要求4所述的动作精细的仿生机械手，其特征在于，所述手指设有五个，其中四个手指均包括四个指节，其中一个手指包括三个指节；靠近手掌的指节与所述摆动驱动机构的驱动端连接；位于最外侧的指节与所述二级传动皮带连接。

技术总结
本实用新型公开一种动作精细的仿生机械手，包括手掌和多个手指；所述手指包括至少两个指节、至少两个弯曲驱动机构以及一个摆动驱动机构；靠近手掌的指节转动连接在手掌上，该靠近手掌的指节转动中心与其他指节的转动中心相垂直；所述摆动驱动机构包括摆动驱动舵机和摆动传动组件，所述摆动传动组件包括主动传动齿轮和从动传动齿轮；所述摆动驱动舵机的输出轴与主动传动齿轮固定连接，所述从动传动齿轮与靠近手掌的指节固定连接；所述弯曲驱动机构的固定端固定在其中一个指节上，该弯曲驱动机构的驱动端与该其中一个指节相邻的另一个指节固定连接。该仿生机械手可以执行更加精细的动作，灵活性较好。灵活性较好。灵活性较好。


技术研发人员：王紫民 邵骏扬 王康琪 杨驰 乔雨 赵天阳
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/19