一种绳线驱动式机械手的制作方法

本发明涉及机械手，尤其涉及一种绳线驱动式机械手。

背景技术：

1、仿生机械手是一种能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。目前仿生机械手的常用驱动形式有绳线驱动型、连杆驱动型、指关节电机驱动型、气压驱动型等。其中绳线驱动型是通过拉绳拉动机械手指的关节实现抓取动作，因其结构简单、成本低廉、重量较轻以及驱动效果良好而被广泛应用。

2、传统的仿生机械手的大拇指为了能左右移动，存在一个特殊的根部转动轴，该根部转动轴平行于手臂的长度方向。由于机械手和手臂电机的线连接是平行于手臂的，其他手指关节的转动轴垂直于手臂，然而该大拇指的根部转动轴平行于手臂，因此给设计机械手产品造成困难。

3、传统方案应对此根部转动轴的驱动问题，一般有两种方案：一是直接在手掌大拇指部位安装电机，电机直接驱动该根部转动轴转动，但是增加电机增加了重量，且给原本狭小空间增加了体积；二是将电机放在手臂驱动，但由于转动轴与电机转动轴不同轴，导致动能消耗大。为了打破传统的局限，本机械手提供了一种新的方法。

技术实现思路

1、基于现有技术中机械手拇指难驱动的技术问题,本发明提供一种绳线驱动式机械手，将拇指模块设置于手臂部上，具有多个自由度，可与各个手指模块配合灵活抓握，无需在手掌部位安装电机，其结构简单且便于绳线驱动。

2、本发明提供一种绳线驱动式机械手，包括：

3、手掌部和手臂部；

4、多个手指模块，与手掌部的前端连接，所述手指模块包括多个指节和关节；多个指节依次排列为线型，相邻的指节之间通过所述关节相连，各个关节分别通过绳线连接并驱动；

5、拇指模块，设置于所述手臂部上，其包括由拇指关节连接的多个拇指指节，各个拇指关节的转动轴线垂直于机械手的长度方向，并分别通过绳线连接并驱动；所述拇指模块具有至少三个自由度，可与各个手指模块配合抓握。

6、在一些实施例中，所述拇指指节包括至少一个指跟指节、指中指节和指尖指节；所述指跟指节与所述手臂部之间具有至少一个上下转动的自由度，所述指中指节与所述指跟指节之间具有至少一个水平摆动的自由度，所述指尖指节与所述指中指节之间具有至少一个上下转动的自由度。

7、在一些实施例中，所述拇指模块的底部设置有支撑架，所述支撑架设置于所述手臂部上，所述拇指模块的指跟指节与所述支撑架连接。

8、在一些实施例中，所述拇指指节包括两个指跟指节、两个指中指节和两个指尖指节。

9、在一些实施例中，所述拇指指节包括两个相对设置的指节单体；所述拇指关节包括固定部、与固定部连接的滑轮部、设置于滑轮部两端的转轴部；两指节单体的一端分别与所述拇指关节的固定部固定连接，两指节单体的另一端分别设置有转轴孔，两指节单体通过转轴孔与另一个拇指关节的转轴部转动连接。

10、在一些实施例中，所述拇指关节包括第一拇指关节和第二拇指关节；

11、所述第一拇指关节的转轴部轴线与两个指节单体的转轴孔轴线平行；所述第二拇指关节的转轴部轴线与两个指节单体的转轴孔轴线垂直；所述拇指指节由上至下依次通过第一拇指关节、第二拇指关节、第一拇指关节、第二拇指关节、第一拇指关节、第一拇指关节连接。

12、在一些实施例中，所述第一拇指关节包括第一固定部、与第一固定部连接的第一滑轮部、设置于第一滑轮部两端的第一转轴部；所述指节单体的一端开设固定孔，与所述拇指关节的固定部通过紧固件固定连接。

13、在一些实施例中，所述第二拇指关节包括第二固定部、与第二固定部连接的第二滑轮部、设置于第二滑轮部两端的第二转轴部；所述指节单体的一端与所述第二固定部连接为一体结构。

14、在一些实施例中，所述拇指关节分为左右两半部分，两半部分对接后固定连接。

15、在一些实施例中，所述支撑架与所述手臂部之间固定连接或具有水平旋转的自由度。

16、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

17、（1）上述绳线驱动式机械手，通过改变传统机械手的拇指模块，将拇指模块设置于手臂部上，位于手腕关节的后侧，各个拇指关节可通过绳线直接驱动，无需在手掌部位安装负责驱动大拇指的电机，手掌部分无负载，结构简单，体积小，成本低；

18、（2）各个拇指关节的转动轴线垂直于手臂的长度方向，便于绳线驱动，动能消耗小；

19、（3）拇指模块具有多个自由度，可与各个手指模块配合灵活抓握；同时，由于拇指模块可以设置手腕关节后侧的任一位置，拇指模块可以任意增加拇指关节的数量，自由度无限制，比人手更加灵活；

20、（4）拇指模块可与手掌可以分离，分离后使用“机械臂逆运动”算法仍可以与各个手指模块配合工作（两者距离在可配合工作区间以内）；

21、（5）拇指模块设置于手掌部的后侧，不用区分左右手。

技术特征：

1.一种绳线驱动式机械手，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指指节包括至少一个指跟指节、指中指节和指尖指节；所述指跟指节与手臂部之间具有至少一个上下转动的自由度，所述指中指节与所述指跟指节之间具有至少一个水平摆动的自由度，所述指尖指节与所述指中指节之间具有至少一个上下转动的自由度。

3.根据权利要求2所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指模块的底部设置有支撑架，所述支撑架设置于所述手臂部上，所述拇指模块的指跟指节与所述支撑架连接。

4.根据权利要求3所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指指节包括两个指跟指节、两个指中指节和两个指尖指节。

5.根据权利要求4所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指指节包括两个相对设置的指节单体；所述拇指关节包括固定部、与固定部连接的滑轮部、设置于滑轮部两端的转轴部；两指节单体的一端分别与所述拇指关节的固定部固定连接，两指节单体的另一端分别设置有转轴孔，两指节单体通过转轴孔与另一个拇指关节的转轴部转动连接。

6.根据权利要求5所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指关节包括第一拇指关节和第二拇指关节；

7.根据权利要求6所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述第一拇指关节包括第一固定部、与第一固定部连接的第一滑轮部、设置于第一滑轮部两端的第一转轴部；所述指节单体的一端开设固定孔，与所述拇指关节的固定部通过紧固件固定连接。

8.根据权利要求7所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述第二拇指关节包括第二固定部、与第二固定部连接的第二滑轮部、设置于第二滑轮部两端的第二转轴部；所述指节单体的一端与所述第二固定部连接为一体结构。

9.根据权利要求5-8任一项所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述拇指关节分为左右两半部分，两半部分对接后固定连接。

10.根据权利要求3所述的绳线驱动式机械手，其特征在于，所述支撑架与所述手臂部之间固定连接或具有水平旋转的自由度。

技术总结本发明涉及机械手技术领域，公开了一种绳线驱动式机械手，包括手掌部和手臂部；多个手指模块，与手掌部的前端连接，包括多个指节和关节；多个指节依次排列为线型，相邻的指节之间通过关节相连，各个关节分别通过绳线连接并驱动；拇指模块，设置于手臂部上，其包括由拇指关节连接的多个拇指指节，各个拇指关节的转动轴线垂直于机械手的长度方向，并分别通过绳线驱动；拇指模块具有至少三个自由度，可与各个手指模块配合抓握。上述机械手，拇指模块设置于手臂部上，具有多个自由度，可与各个手指模块配合灵活抓握，无需在手掌部位安装电机，手掌部分无负载；且拇指关节的转动轴线垂直于手臂的长度方向，便于绳线驱动。技术研发人员：付平,徐俊,吴爱状,刘春雨,徐宇琛,郭晴川,徐正本,刘伟业,孔润中受保护的技术使用者：孔润中技术研发日：技术公布日：2024/6/2