[发明专利]机器人手

摘要

一种机器人手，机器人手结构高度模拟人的手结构，各手指(200)以及拇指(300)皆具有3个活动指节，各个指节皆具有一向手掌(100)掌心弯曲自由度，即该机器人手拥有15个自由度，机器人中的上位机向手掌(100)发出控制信号，控制手掌(100)掌心支撑或抵触被抓物，四根手指(200)以及拇指(300)相向弯曲且皆朝向掌心弯曲以拾起并抓紧被抓物，当然，也可以实现拇指(300)与手指(200)相向弯曲配合夹取被抓物，该机器人手基本实现人手的功能，灵活性高。

主权项

权利要求书 /n [权利要求 1] 一种机器人手， 其特征在于， 包括： /n 手掌； /n 手指， 所述手指设置有四根且并排设置， 四根所述手指分别对应为食 指、 中指、 无名指和小指， 各所述手指皆包括第一根部指节、 中间指 节、 第一末端指节、 用于连接所述第一根部指节与所述手掌并用于驱 动所述第一根部指节相对于所述手掌往前侧往复摆动的第一驱动机构 、 用于连接所述第一根部指节与所述中间指节并用于驱动所述中间指 节相对于所述第一根部指节往前侧往复摆动的第二驱动机构以及用于 连接所述中间指节与所述第一末端指节并用于驱动所述第一末端指节 相对于所述中间指节往前侧往复摆动的第三驱动机构， 所述第一根部 指节、 所述中间指节和所述第一末端指节由下到上依次布置； 拇指， 所述拇指设于所述手掌的左侧或右侧且包括拇指根部、 第二根 部指节、 第二末端指节、 用于连接所述拇指根部与所述手掌并用于驱 动所述拇指根部相对于所述手掌往前侧往复摆动的拇指根驱动件、 用 于连接所述第二根部指节与所述拇指根部并用于驱动所述第二根部指 节相对于所述拇指根部往前侧往复摆动的第四驱动机构和用于连接所 述第二根部指节与所述第二末端指节并用于驱动所述第二末端指节相 对于所述第二根部指节往前侧往复动摆的第五驱动机构， 所述拇指根 部、 所述第二根部指节和所述第二末端指节由下到上依次布置。 /n [权利要求 2] 如权利要求 1所述的机器人手， 其特征在于， 任一所述手指包括手指 连接件， 所述第一驱动机构连接所述第一根部指节与所述手指连接件 任一所述手指包括连接于所述手掌并用于驱动所述手指连接件左右两 侧往复摆动的第一驱动件； /n 所述手掌具有容腔， 所述手指连接件和所述第一驱动件均置于所述容 腔内。 /n [权利要求 3] 如权利要求 2所述的机器人手， 其特征在于， 所述第一驱动件具有用 于输出转矩的第一输出齿轮， 所述手指连接件包括支撑主体以及与所 述支撑主体连接的半圆形板， 所述半圆形板于其半圆形面幵设有与所 述第一输出齿轮相啮合的半圆啮合齿； /n 所述手指连接件包括两个支撑轴， 两所述支撑轴分别连接于所述支撑 主体的前侧面和后侧面， 且两所述支撑轴的轴线重叠， 两所述支撑轴 转动连接于所述手掌。 /n [权利要求 4] 如权利要求 3所述的机器人手， 其特征在于， 所述手指连接件包括均 连接于所述支撑主体上侧的第一支撑板和第二支撑板， 所述第一支撑 板与所述第二支撑板相面对且分别位于所述支撑主体的左右两侧边缘 处， 所述第一支撑板中与所述第二支撑板相面对的板面幵设有第一支 撑轴孔， 所述第二支撑板中与所述第一支撑板相面对的板面幵设有第 二支撑轴孔， 所述第一支撑轴孔于其孔壁周向幵设有底啮合齿； 所述第一根部指节包括具有根部容纳腔的根部外壳， 所述第一驱动机 构设于所述根部容纳腔下部； /n 所述第一驱动机构包括第一驱动电机、 与所述第一驱动电机输出端连 接并用于降低所述第一驱动电机输出的转速的第一减速齿轮组件以及 与所述第一减速齿轮组件输出端连接的第一齿轮轴， 所述第一齿轮轴 于其一端部具有第一啮合齿； 所述根部外壳于其下端部的左右两侧面分别幵设均与所述根部容纳腔 连通的第一根部穿孔和第二根部穿孔， 所述第一齿轮轴中与所述第一 啮合齿相对的端部从所述第二根部穿孔穿出并与所述第二支撑轴孔转 动连接， 所述第一齿轮轴中带有所述第一啮合齿的端部从所述第一根 部穿孔穿出并与所述第一支撑板的底啮合齿啮合。 /n[权利要求 5] 如权利要求 4所述的机器人手， 其特征在于， 所述手指连接件包括底 P /n CB板以及与所述底 PCB板电性连接的底簧片， 所述底 PCB板夹于所 述支撑主体与所述第二支撑板之间， 所述第一齿轮轴穿过所述底 PCB 板且所述底簧片端部从所述第二根部穿孔穿入所述根部容纳腔； 所述第一根部指节包括设于所述根部容纳腔内的根部 PCB板、 与所述 根部 PCB板电性连接的第一微处理器、 以及固定于所述根部 PCB板板 面并与所述根部 PCB板电性连接的第一根部环滑线， 所述底簧片电性 抵触于所述第一根部环滑线用以向所述根部 PCB板提供电源并向所述 第一微处理器传递控制信号。 /n[权利要求 6] 如权利要求 5所述的机器人手， 其特征在于， 所述第一根部指节包括 用于检测所述第一根部指节温度的第一温度传感器、 用于测量所述第 一齿轮轴转动角度的第一测角磁环、 用于加热的第一加热器或 /和用 于检测所述第一根部指节所承受的压力的第一压力传感器， 其中， 所述第一温度传感器设于所述根部容纳腔内且与所述根部 PCB板电性 连接； /n 所述第一测角磁环套设于所述第一齿轮轴并与所述第一齿轮轴过盈配 合， 所述第一测角磁环设于所述根部容纳腔内并与所述根部 PCB板电 性连接； /n 所述第一加热器设于所述根部容纳腔并与所述根部 PCB板电性连接； 所述第一压力传感器布设于所述根部外壳的前侧面并与所述根部 PCB 板电性连接。 /n [权利要求 7] 如权利要求 5所述的机器人手， 其特征在于， 所述第二驱动机构设于 所述根部容纳腔上部， /n 所述第二驱动机构包括第二驱动电机、 与所述第二驱动电机输出端连 接并用于降低所述第二驱动电机输出的转速的第二减速齿轮组件以及 与所述第二减速齿轮组件输出端连接的第二齿轮轴， 所述第二齿轮轴 于其一端部具有第二啮合齿； /n 所述中间指节包括中间外壳以及与所述中间外壳下端部连接的第一中 间支撑板和第二中间支撑板， 所述第一中间支撑板与所述第二中间支 撑板相面对且分别位于所述中间外壳的左右两侧边缘处， 所述第一中 间支撑板中与所述第二中间支撑板相面对的板面幵设有第一中间轴孔 ， 所述第二中间支撑板中与所述第一中间支撑板相面对的板面幵设有 第二中间轴孔， 所述第一中间轴孔于其孔壁周向幵设有中啮合齿； 所述根部外壳于其上端部的左右两侧面分别幵设与所述根部容纳腔连 通的第一顶部穿孔和第二顶部穿孔， 所述第二齿轮轴中与所述第二啮 合齿相对的端部从所述第二顶部穿孔穿出并与所述第二中间轴孔转动 连接， 所述第二齿轮轴中带有第二啮合齿的端部从所述第一顶部穿孔 穿出并与所述第一中间支撑板的底啮合齿啮合。 /n[权利要求 8] 如权利要求 7所述的机器人手， 其特征在于， 所述中间外壳具有中间 容纳腔， 所述中间指节包括中间 PCB板、 与所述中间 PCB板电性连接 的第二微处理器以及与所述中间 PCB板电性连接的中间簧片， 所述中 间 PCB板一端部设于所述中间容纳腔内且其另一端部延伸至所述第一 中间支撑板与所述第二中间支撑板之间， 所述第二齿轮轴穿过所述中 间 PCB板且所述中间簧片端部从所述第二顶部穿孔穿入所述中间容纳 腔； /n 所述第一根部指节包括固定于所述根部 PCB板板面并与所述根部 PCB 板电性连接的第二根部环滑线， 所述中间簧片电性抵触于所述第二根 部环滑线用以向所述中间 PCB板提供电源并向第二微处理器传递控制 信号。 /n [权利要求 9] 如权利要求 7所述的机器人手， 其特征在于， 所述第一根部指节包括 用于测量所述第二齿轮轴转动角度的第二测角磁环， 所述第二测角磁 环套设于所述第二齿轮轴并与所述第二齿轮轴过盈配合， 所述第二测 角磁环设于所述根部容纳腔内并与所述根部 PCB板电性连接。 /n [权利要求 10] 如权利要求 8所述的机器人手， 其特征在于， 所述第三驱动机构设于 所述中间容纳腔上部， /n 所述第三驱动机构包括第三驱动电机、 与所述第三驱动电机输出端连 接并用于降低所述第三驱动电机输出的转速的第三减速齿轮组件以及 与所述第三减速齿轮组件输出端连接的第三齿轮轴， 所述第三齿轮轴 中于其一端部具有第三啮合齿； 所述末端指节包括末端主体以及与所述末端主体下端部连接的第一末 端支撑板和第二末端支撑板， 所述第一末端支撑板与所述第二末端支 撑板相面对且分别位于所述末端主体的左右两侧边缘处， 所述第一末 端支撑板中与所述第二末端支撑板相面对的板面幵设有第一末端轴孔 ， 所述第二末端支撑板中与所述第一末端支撑板相面对的板面幵设有 第二末端轴孔， 所述第一末端轴孔于其孔壁周向幵设有顶啮合齿； 所述中间外壳于其上端部的左右两侧面分别幵设与所述中间容纳腔连 通的第一中间穿孔和第二中间穿孔， 所述第三齿轮轴中与所述第三啮 合齿相对的端部从所述第二中间穿孔穿出并与所述第二末端轴孔转动 连接， 所述第三齿轮轴中带有所述第三啮合齿的端部从所述第一中间 穿孔穿出并与所述第一末端支撑板的顶啮合齿啮合。 /n[权利要求 11] 如权利要求 10所述的机器人手， 其特征在于， 所述中间指节包括用于 检测所述中间指节温度的第二温度传感器、 用于测量所述第三齿轮轴 转动角度的第三测角磁环、 用于加热的第二加热器或 /和用于检测所 述中间指节所承受的压力的第二压力传感器， 其中， /n 所述第二温度传感器设于所述中间容纳腔内且与所述中间 PCB板电性 连接； /n 所述第三测角磁环套设于所述第三齿轮轴并与所述第三齿轮轴过盈配 合， 所述第三测角磁环设于所述中间容纳腔内并与所述中间 PCB板电 性连接； /n 所述第二加热器设于所述中间容纳腔并与所述中间 PCB板电性连接； 所述第二压力传感器布设于所述中间外壳的前侧面并与所述中间 PCB 板电性连接。 /n [权利要求 12] 如权利要求 10所述的机器人手， 其特征在于， 所述末端指节包括末端 /n PCB板、 与所述末端 PCB板电性连接的第三微处理器以及与所述末端 PCB板电性连接的末端簧片， 所述第三齿轮轴穿过所述末端 PCB板且 所述末端簧片端部从所述第二中间穿孔伸入所述中间容纳腔； 所述中间指节包括固定于所述中间 PCB板板面并与所述中间 PCB板电 性连接的中间环滑线， 所述末端簧片电性抵触于所述中间环滑线用以 向所述末端 PCB板提供电源并向所述第三微处理器传递控制信号。 如权利要求 12所述的机器人手， 其特征在于， 所述末端指节包括用于 检测所述末端指节温度的第三温度传感器、 用于加热的第三加热器或 /和用于检测所述末端指节所承受的压力的第三压力传感器， 所述末 端主体于其侧壁幵设有末端幵口腔， 其中， /n所述第三温度传感器设于所述末端幵口腔内且与所述末端 PCB板电性 连接； /n所述第三加热器设于所述末端幵口腔并与所述末端 PCB板电性连接； 所述第三压力传感器布设于所述末端主体的前侧面并与所述末端 PCB 板电性连接。 /n如权利要求 1至 13中任一项所述的机器人手， 其特征在于， 所述第二 根部指节的结构与所述第一根部指节的结构相同， 所述第二末端指节 的结构与所述第一末端指节的结构相同， 所述第四驱动机构的结构与 所述第一驱动机构的结构相同， 所述第五驱动机构的结构与所述第二 驱动机构的结构相同。 /n如权利要求 2至 13中任一项所述的机器人手， 其特征在于， 所述拇指 根部包括具有指根幵口腔的指根外壳以及与所述指根外壳外侧壁连接 的连接舌， 所述第二根部指节的下端部从所述指根幵口腔幵口处插设 于所述指根幵口腔， 所述连接舌于其延伸端部具有半圆形面且于其半 圆形面幵设有拇指啮合齿； /n所述拇指根驱动件具有供转矩输出的第二输出齿轮， 所述第二输出齿 轮与所述拇指啮合齿相啮合用以驱动所述拇指根部从初始位置向所述 手掌前侧方向翻转以及从所述手掌前侧向所述初始位置翻转。 /n如权利要求 15所述的机器人手， 其特征在于， 所述拇指包括设于所述 指根幵口腔内的拇指连接件， 所述第四驱动机构连接所述第二根部指 节的下端与所述拇指连接件； /n所述拇指包括用于驱动所述拇指连接件相对于所述手掌的上下方向摆 动的第二驱动件。 /n如权利要求 15所述的机器人手， 其特征在于， 所述拇指根部包括与所 述手掌电性连接的指根 PCB板以及与所述指根 PCB板电性连接的第四 微处理器， /n 所述拇指根部包括用于检测所述拇指根部温度的第四温度传感器、 用 于加热的第四加热器或 /和用于检测所述拇指根部所承受的压力的第 四压力传感器， 其中， /n 所述第四温度传感器设于所述指根幵口腔内且与所述指根 PCB板电性 连接； /n 所述第四加热器设于所述指根幵口腔并与所述指根 PCB板电性连接； 所述第四压力传感器布设于所述指根外壳的前侧面并与所述指根 PCB 板电性连接。 /n [权利要求 18] 如权利要求 16所述的机器人手， 其特征在于， 所述手掌包括手掌 PCB 板以及用于控制所述手指和所述拇指按照上位机的命令动作的手掌微 处理器， 所述手掌微处理器与所述手掌 PCB板电性连接且皆设于所述 容腔内， /n 所述手掌包括用于检测所述拇指根部温度的第五温度传感器或 /和用 于加热的第五加热器， 其中， /n 所述第五温度传感器设于所述容腔内且与所述手掌 PCB板电性连接； 所述第五加热器设于所述容腔内并与所述手掌 PCB板电性连接。 /n[权利要求 19] 如权利要求 16所述的机器人手， 其特征在于， 所述机器人手还包括手 腕和手臂， 所述手腕包括手腕支撑体、 摆动驱动机构和转动驱动机构 ， 所述摆动驱动机构连接所述手腕支撑体上部与所述手掌下部并驱动 所述手掌前后摆动； 所述转动驱动机构连接所述手腕支撑体下部与所 述手臂端部并驱动所述手腕支撑体转动。 /n