机械手和机器人制造技术

本申请涉及一种机械手和机器人。机械手包括掌部、机械指、掌部驱动结构以及关节结构。掌部包括掌平面和与掌平面垂直的掌侧面。机械指包括沿延伸方向排布的指尖、远端指段和近端指段。远端指段的一端与指尖转动连接。掌部驱动结构设置于掌侧面，与近端指段远离远端指段的一端连接，以在连接方向上连接机械指和掌部。掌部驱动结构用于驱动机械指的运动，以改变机械指和掌部之间的角度。连接方向垂直于掌侧面。远端指段远离指尖的一端与关节结构转动连接。近端指段远离掌部驱动结构的一端与关节结构转动连接。关节结构能够改变远端指段和近端指段指尖之间的角度。指段指尖之间的角度。指段指尖之间的角度。

【技术实现步骤摘要】
机械手和机器人


[0001]本申请涉及机器人设计领域，尤其涉及一种机械手和机器人。

技术介绍

[0002]随着深度学习、机器视觉等领域的不断发展，机器人担负了越来越复杂的工作任务。同时，这些复杂的任务也对机器人的夹持装置提出了更高要求。仿人构型的机器人手爪，由于具有灵活性高、操作代入感强等优势，因此其应用范围越来越广。
[0003]由于人类手部具有非常灵活的抓握功能，如何让刚性材料制成的机械手也具有同样灵活抓握功能，是本领域的发展重点之一。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种机械手和机器人，以解决相关技术中的部分或者全部不足。
[0005]本申请第一方面提供一种机械手，包括：
[0006]掌部，包括掌平面和与所述掌平面垂直的掌侧面；
[0007]机械指，包括沿延伸方向排布的指尖、远端指段和近端指段；所述远端指段的一端与所述指尖转动连接；
[0008]掌部驱动结构，设置于所述掌侧面，与所述近端指段远离所述远端指段的一端连接，以在连接方向上连接所述机械指和所述掌部；所述掌部驱动结构用于驱动所述机械指的运动，以改变所述机械指和所述掌部之间的角度；所述连接方向垂直于所述掌侧面；以及
[0009]关节结构；所述远端指段远离所述指尖的一端与所述关节结构转动连接；所述近端指段远离所述掌部驱动结构的一端与所述关节结构转动连接；所述关节结构能够改变所述远端指段和所述近端指段指尖之间的角度。
[0010]进一步地，所述掌部驱动结构包括枢转驱动模块；所述枢转驱动结构用于驱动所述机械指围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于所述连接方向延伸，并与所述掌平面平行；所述枢转驱动模块包括：
[0011]枢转电机，固定于所述掌部；所述枢转电机包括枢转驱动轴、枢转电机座以及与所述枢转电机座活动连接的枢转转轴；所述枢转转轴的轴线沿所述旋转轴线延伸；所述近端指段与所述枢转转轴固定连接；
[0012]枢转主动齿轮，与所述枢转驱动轴固定连接；所述枢转主动齿轮的主动枢转轴线沿所述连接方向延伸；
[0013]枢转从动齿轮，与所述枢转转轴固定连接；所述枢转从动齿轮与所述枢转主动齿轮啮合。
[0014]进一步地，所述指尖包括平行设置的第一指尖轴和第二指尖轴；所述关节结构包括平行设置的第一关节轴、第二关节轴和第三关节轴；
[0015]所述近端指段包括第一近端连杆和第二近端连杆；所述第一近端连杆的一端与所述枢转转轴固定连接、另一端与所述第一关节轴转动连接；在所述枢转转轴和所述第一关
节轴之间，所述第一近端连杆还与第二关节轴转动连接；所述第二近端连杆的一端与所述枢转电机座转动连接、另一端所述第三关节轴转动连接；在第一指尖轴的轴线方向上，第一近端连杆和第二近端连杆的投影相交；
[0016]所述远端指段包括第一远端连杆和第二远端连杆；所述第一远端连杆的一端与所述第一指尖轴转动连接、另一端与所述第二关节轴转动连接；所述第二远端连杆的一端与所述第二指尖轴转动连接、另一端与所述第三关节轴转动连接；在所述第二指尖轴和所述第三关节轴之间，所述第二远端连杆还与所述第一关节轴转动连接；在第一指尖轴的轴线方向上，第一远端连杆和第二远端连杆的投影相交。
[0017]进一步地，所述掌部驱动结构包括摆动驱动模块；所述摆动驱动模块用于驱动所述机械指围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于所述连接方向延伸，并与所述掌平面平行；所述摆动驱动模块还用于驱动所述机械指围绕摆动轴线旋转，所述摆动轴线与所述掌平面相交；所述摆动轴线垂直于所述旋转轴线；所述摆动驱动模块包括：
[0018]摆动电机，包括摆动电机座和与所述摆动电机座固定连接的十字轴；所述十字轴包括沿所述旋转轴线延伸的第一轴以及沿所述摆动轴线延伸的第二轴；
[0019]摆动齿轮组，包括第一摆动齿轮和第二摆动齿轮；所述第一摆动齿轮和第二摆动齿轮分别与所述第一轴转动连接；所述摆动电机分别驱动所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮旋转；
[0020]输出齿轮，设置于所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮之间，并分别与所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮啮合；所述输出齿轮的轴线与所述摆动轴线重合；所述输出齿轮与所述近端指段固定连接；所述近端指段与所述第二轴转动连接。
[0021]进一步地，所述摆动电机包括：
[0022]摆动电机主体；
[0023]第一主动齿轮，与所述摆动电机主体固定连接；所述第一主动齿轮与所述第一摆动齿轮啮合；所述第一主动齿轮的转动轴线沿所述连接方向延伸；
[0024]第二主动齿轮，与所述摆动电机主体固定连接；所述第二主动齿轮与所述第二摆动齿轮啮合；所述第二主动齿轮的转动轴线沿所述连接方向。
[0025]进一步地，所述第一摆动齿轮包括固定连接的第一主齿轮和第一子齿轮；所述第一主齿轮和所述第一主动齿轮啮合；所述第一子齿轮和所述输出齿轮啮合；所述第一主齿轮的直径大于所述第一子齿轮；和/或，
[0026]所述第二摆动齿轮包括固定连接的第二主齿轮和第二子齿轮；所述第二主齿轮和所述第二主动齿轮啮合；所述第二子齿轮和所述输出齿轮啮合；所述第二主齿轮的直径大于所述第二子齿轮。
[0027]进一步地，所述关节结构包括关节电机；所述关节电机设置于所述近端指段远离所述掌部驱动结构的一端；所述关节电机包括关节电机座和关节驱动轴；关节电机座与所述近端指段固定连接；关节驱动轴与所述关节电机座转动连接，并与所述远端指段固定连接；所述关节驱动轴用于驱动所述远端指段旋转，以改变所述远端指段和近端指段之间的角度。
[0028]进一步地，所述关节电机包括：
[0029]关节主动齿轮，所述关节主动齿轮的关节主动轴线沿所述延伸方向延伸；
[0030]关节电机主体，固定于所述关节电机座，并与所述关节主动齿轮固定连接，用于驱动所述关节主动齿轮旋转；
[0031]关节从动齿轮，与所述关节驱动轴固定连接；所述关节从动齿轮与所述关节主动齿轮啮合；所述关节从动齿轮的关节从动轴线与所述关节主动轴线垂直。
[0032]进一步地，所述指尖包括平行设置的第一指尖轴和第二指尖轴；所述远端指段包括：
[0033]主动连杆，所述主动连杆的一端与所述关节驱动轴固定连接、另一端与所述第一指尖轴转动连接；所述关节电机驱动所述主动连杆围绕所述关节驱动轴的转动；
[0034]从动连杆，所述从动连杆的一端与所述第二指尖轴转动连接、另一端与所述关节电机转动连接；其中，在所述第一指尖轴的轴线方向上，所述主动连杆和所述从动连杆的投影相交。
[0035]进一步地，所述主动连杆包括第一子杆和第二子杆；所述第一子杆的一端与所述关节驱动轴固定连接、另一端与所述第二子杆转动连接；所述第二子杆远离所述第一子杆的一端与所述第一指尖轴转动连接；其中，所述从动连杆与所述关节驱动轴转动连接。
[0036]进一步地，所述远端指段还包括沿延伸方向设置的弹性件；所述弹性件的一端与所述指尖的连接点固定连接、另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械手，其特征在于，包括：掌部，包括掌平面和与所述掌平面垂直的掌侧面；机械指，包括沿延伸方向排布的指尖、远端指段和近端指段；所述远端指段的一端与所述指尖转动连接；掌部驱动结构，设置于所述掌侧面，与所述近端指段远离所述远端指段的一端连接，以在连接方向上连接所述机械指和所述掌部；所述掌部驱动结构用于驱动所述机械指的运动，以改变所述机械指和所述掌部之间的角度；所述连接方向垂直于所述掌侧面；以及关节结构；所述远端指段远离所述指尖的一端与所述关节结构转动连接；所述近端指段远离所述掌部驱动结构的一端与所述关节结构转动连接；所述关节结构能够改变所述远端指段和所述近端指段指尖之间的角度。2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述掌部驱动结构包括枢转驱动模块；所述枢转驱动结构用于驱动所述机械指围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于所述连接方向延伸，并与所述掌平面平行；所述枢转驱动模块包括：枢转电机，固定于所述掌部；所述枢转电机包括枢转驱动轴、枢转电机座以及与所述枢转电机座活动连接的枢转转轴；所述枢转转轴的轴线沿所述旋转轴线延伸；所述近端指段与所述枢转转轴固定连接；枢转主动齿轮，与所述枢转驱动轴固定连接；所述枢转主动齿轮的主动枢转轴线沿所述连接方向延伸；枢转从动齿轮，与所述枢转转轴固定连接；所述枢转从动齿轮与所述枢转主动齿轮啮合。3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述指尖包括平行设置的第一指尖轴和第二指尖轴；所述关节结构包括平行设置的第一关节轴、第二关节轴和第三关节轴；所述近端指段包括第一近端连杆和第二近端连杆；所述第一近端连杆的一端与所述枢转转轴固定连接、另一端与所述第一关节轴转动连接；在所述枢转转轴和所述第一关节轴之间，所述第一近端连杆还与第二关节轴转动连接；所述第二近端连杆的一端与所述枢转电机座转动连接、另一端所述第三关节轴转动连接；在第一指尖轴的轴线方向上，第一近端连杆和第二近端连杆的投影相交；所述远端指段包括第一远端连杆和第二远端连杆；所述第一远端连杆的一端与所述第一指尖轴转动连接、另一端与所述第二关节轴转动连接；所述第二远端连杆的一端与所述第二指尖轴转动连接、另一端与所述第三关节轴转动连接；在所述第二指尖轴和所述第三关节轴之间，所述第二远端连杆还与所述第一关节轴转动连接；在第一指尖轴的轴线方向上，第一远端连杆和第二远端连杆的投影相交。4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述掌部驱动结构包括摆动驱动模块；所述摆动驱动模块用于驱动所述机械指围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于所述连接方向延伸，并与所述掌平面平行；所述摆动驱动模块还用于驱动所述机械指围绕摆动轴线旋转，所述摆动轴线与所述掌平面相交；所述摆动轴线垂直于所述旋转轴线；所述摆动驱动模块包括：摆动电机，包括摆动电机座和与所述摆动电机座固定连接的十字轴；所述十字轴包括沿所述旋转轴线延伸的第一轴以及沿所述摆动轴线延伸的第二轴；
摆动齿轮组，包括第一摆动齿轮和第二摆动齿轮；所述第一摆动齿轮和第二摆动齿轮分别与所述第一轴转动连接；所述摆动电机分别驱动所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮旋转；输出齿轮，设置于所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮之间，并分别与所述第一摆动齿轮和所述第二摆动齿轮啮合；所述输出齿轮的轴线与所述摆动轴线重合；所述输出齿轮与所述近端指段固定连接；所述近端指段与所述第二轴转动连接。5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，所述摆动电机包括：摆动电机主体；第一主动齿轮，与所述摆动电机主体固定连接；所述第一主动齿轮与所述第一摆动齿轮啮合；所述第一主动齿轮的转动轴线沿所述连接方向延伸；第二主动齿轮，与所述摆动电机主体固定连接；所述第二主动齿轮与所述第二摆动齿轮啮合；所述第二主动齿轮的转动轴线沿所述连接方向。6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述第一摆动齿轮包括固定连接的第一主齿轮和第一子齿轮；所述第一主齿轮和所述第一主动齿轮啮合；所述第一子齿轮和所述输出齿轮啮合；所述第一主齿轮的直径大于所述第一子齿轮；和/或，所述第二摆动齿轮包括固定连接的第二主齿轮和第二子齿轮；所述第二主齿轮和所述第二主动齿轮啮合；所述第二子齿轮和所述输出齿轮啮合；所述第二主齿轮的直径大于所述第二子齿轮。7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述关节结构包括关节电机；所述关节电机设置于所述近端指段远离所述掌部驱动结构的一端；所述关节电机包括关节电机座和关节驱动轴；关节电机座与所述近端指段固定连接；关节驱动轴与所述关节电机座转动连接，并与所述远端指段固定连接；所述关节驱动轴用于驱动所述远端指段旋转，以改变所述远端指段和近端指段之间的角度。8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，所述关节电机包括：关节主动齿轮，所述关节主动齿轮的关节主动轴线沿所述延伸方向延伸；关节电机主体，固定于所述关节电机座，并与所述关节主动齿轮固定连接，用于驱动所述关节主动齿轮旋转；关节从动齿轮，与所述关节驱动轴固定连接；所述关节从动齿轮与所述关节主动齿轮啮合；所述关节从动齿轮的关节从动轴线与所述关节主动轴线垂直。9.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，所述指尖包括平行设置的第一指尖轴和第二指尖轴；所述远端指段包括：主动连杆，所述主动连杆的一端与所述关节驱动轴固定连接、另一端与所述第一指尖轴转动连接；所述关节电机驱动所述主动连杆围绕所述关节驱动轴的转动；从动连杆，所述从动连杆的一端与所述第二指尖轴转动连接、另一端与所述关节电机转动连接；其中，在所述第一指尖轴的轴线方向上，所述主动连杆和所述从动连杆的投影相交。10.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于，所述主动连杆包括第一子杆和第二子杆；所述第一子杆的一端与所述关节驱动轴固定连接、另一端与所述第二子杆转动连接；所述第二子杆远离所述第一子杆的一端与所述第一指尖轴转动连接；其中，所述从动连杆与
所述关节驱动轴转动连接。11.根据权利要求10所述的机械手，其特征在于，所述远端指段还包括沿延伸方向设置的弹性件；所述弹性件的一端与所述指尖的连接点固定连接、另一端与所述从动连杆固定连接；所述弹性件处于拉伸状态；所述连接点远离所述第二指尖轴的延伸轴线。12.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括：角度传感器，设置于所述掌部驱动结构，用于测量所述机械指与所述掌部之间的角度。13.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械指的数量包括多个；每一所述机械指对应设置有所述掌部驱动结构和/或关节结构。14.根据权利要求13所述的机械手，其特征在于，所述掌侧面包括前端面以及和所述前端面垂直的侧端面；多个所述机械指包括设置于侧端面的第一机械指、以及设置于前端面的第二机械指；所述第一机械指的延伸轴线与所述掌平面之间的夹角大于或者等于10度、且小于或者等于30度。15.一种机器人，包括躯干部、上肢部以及机械手；所述上肢部的一端与所述机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璞，朱世强，顾建军，谢安桓，孔令雨，留云，姚运昌，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：