一种直线步进马达、仿生手指和仿生灵巧手的制作方法

本发明涉及机械手，尤其涉及一种直线步进马达、仿生手指和仿生灵巧手。

背景技术：

1、仿生灵巧手是一种集成了多个仿生手指的复杂装置，旨在模拟人类手的整体功能和灵活性。通过先进的控制算法和传感技术，仿生灵巧手能够在复杂的操作环境中进行精确的物体操作和抓取。

2、目前，仿生手指的抓握动作由一个电机通过腱绳带动各个指节转动实现，该驱动形式需要对电机持续输入动力以维持抓握姿势，并且存在传动效率和定位精度欠佳、空间利用率和输出功率偏低的问题。

3、因此亟需一种直线步进马达、仿生手指和仿生灵巧手，以解决上述的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：

2、1、提供一种直线步进马达，直线步进马达具有自锁性能，而且传动效率和定位精度更高，适用于仿生手指和仿生灵巧手的高速、高精度的抓握动作控制，结构紧凑小巧，有利于小型化设计；

3、2、提供一种仿生手指和仿生灵巧手，通过直线步进马达实现仿生手指的抓握动作，直线步进马达的外壳体与驱动指节的外壳一体化设置，以提高空间利用率，提高马达功率。

4、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

5、第一方面，提供一种直线步进马达，包括外壳体以及设于所述外壳体内的：

6、定子，固定于所述外壳体的内壁；

7、驱动螺母，转动设置于所述外壳体内，且所述驱动螺母穿设于所述定子的内圈；

8、转子，绕设于所述驱动螺母的外周部；

9、丝杆，沿直线方向滑动设置于所述外壳体，所述丝杆的一端伸出所述外壳体，所述驱动螺母螺纹连接于所述丝杆，所述定子通电后驱动所述转子和所述驱动螺母一并旋转，以带动所述丝杆相对所述外壳体直线伸缩。

10、作为优选，所述直线步进马达还包括：

11、径向轴承，设于所述驱动螺母远离所述丝杆伸出的一端，所述径向轴承的内圈紧密套设于所述驱动螺母的外周，所述径向轴承的外圈固定于所述外壳体的内壁；

12、止推轴承，所述驱动螺母靠近所述丝杆伸出的一端设置止推台阶，所述外壳体对应所述丝杆伸出的开口设置内凸缘，所述止推轴承的止推轴片抵接于所述止推台阶，所述止推轴承的止推座片固定于所述内凸缘。

13、作为优选，所述直线步进马达还包括锁紧块，所述锁紧块卡设于所述外壳体并伸入所述外壳体的内腔，所述驱动螺母远离所述丝杆伸出的一端设置限位台阶，所述锁紧块压抵于所述径向轴承的外圈远离所述丝杆伸出的一侧，所述径向轴承的内圈靠近所述丝杆伸出的一侧压抵于所述限位台阶。

14、作为优选，所述内凸缘的内径小于所述止推轴承的内径，且所述内凸缘完全遮蔽所述止推轴承，以完全挡护所述止推轴承。

15、作为优选，所述径向轴承采用深沟球轴承。

16、作为优选，所述止推轴承采用止推滚子轴承或止推滑动轴承。

17、作为优选，所述转子采用磁钢制成；

18、所述定子包括铁芯和线圈，所述铁芯固定于所述外壳体的内壁，所述铁芯朝向所述外壳体的一侧设有绕线槽，所述线圈绕设于所述绕线槽。

19、作为优选，所述驱动螺母采用高分子塑胶材料制成。

20、作为优选，所述丝杆采用金属合金材料制成。

21、第二方面，提供一种仿生手指，包括依次转动连接的末端指节和若干驱动指节，所述驱动指节包括如上所述的直线步进马达，所述丝杆伸出所述外壳体的一端与相邻的所述驱动指节或所述末端指节传动连接，以驱动后者转动，所述直线步进马达的所述外壳体与所述驱动指节的外壳一体化设置。

22、第三方面，提供一种仿生灵巧手，包括如上所述的仿生手指以及掌心结构，所述仿生手指与所述掌心结构活动连接。

23、本发明的有益效果：

24、本发明提供的直线步进马达通过向定子通电带动转子和驱动螺母一并旋转，驱动螺母再带动与其螺纹连接的丝杆相对外壳体滑动，以实现旋转动力向直线动力的转换。一方面，通过驱动螺母与丝杆之间的自锁可实现伸缩位置的保持，无需持续输入动力；另一方面，通过驱动螺母带动丝杆伸缩，刚性更高，能够有效提高传动效率和定位精度，十分适用于仿生手指和仿生灵巧手的高速、高精度的抓握动作控制。而且驱动螺母充当直线步进马达的旋转轴，精简了直线步进马达的结构，使其结构更加紧凑小巧，有利于小型化设计。

25、本发明提供的仿生手指和仿生灵巧手，通过直线步进马达实现仿生手指的抓握动作，直线步进马达的外壳体与驱动指节的外壳一体化设置，即步进马达的外壳体充当仿生手指的外壳结构，整体结构更加紧凑，提高空间利用率，在有限的空间内能够设置输出功率更大的直线步进马达，提高输出功率，以输出更大、更稳定的抓握力。

技术特征：

1.一种直线步进马达，其特征在于，包括外壳体(10)以及设于所述外壳体(10)内的：

2.根据权利要求1所述的直线步进马达，其特征在于，所述直线步进马达还包括：

3.根据权利要求2所述的直线步进马达，其特征在于，所述直线步进马达还包括锁紧块(5)，所述锁紧块(5)卡设于所述外壳体(10)并伸入所述外壳体(10)的内腔，所述驱动螺母(1)远离所述丝杆(2)伸出的一端设置限位台阶(12)，所述锁紧块(5)压抵于所述径向轴承(3)的外圈(32)远离所述丝杆(2)伸出的一侧，所述径向轴承(3)的内圈(31)靠近所述丝杆(2)伸出的一侧压抵于所述限位台阶(12)。

4.根据权利要求2所述的直线步进马达，其特征在于，所述内凸缘(101)的内径小于所述止推轴承(4)的内径，且所述内凸缘(101)完全遮蔽所述止推轴承(4)。

5.根据权利要求2所述的直线步进马达，其特征在于，所述径向轴承(3)采用深沟球轴承；和/或

6.根据权利要求1-5任一项所述的直线步进马达，其特征在于，所述转子(7)采用磁钢制成；

7.根据权利要求1-5任一项所述的直线步进马达，其特征在于，所述驱动螺母(1)采用高分子塑胶材料制成。

8.根据权利要求1-5任一项所述的直线步进马达，其特征在于，所述丝杆(2)采用金属合金材料制成。

9.一种仿生手指，其特征在于，包括依次转动连接的末端指节和若干驱动指节，所述驱动指节包括如权利要求1-8任一项所述的直线步进马达，所述丝杆(2)伸出所述外壳体(10)的一端与相邻的所述驱动指节或所述末端指节传动连接，以驱动后者转动，所述直线步进马达的所述外壳体(10)与所述驱动指节的外壳一体化设置。

10.一种仿生灵巧手，其特征在于，包括如权利要求9所述的仿生手指以及掌心结构，所述仿生手指与所述掌心结构活动连接。

技术总结本发明属于机械手技术领域，公开了一种直线步进马达、仿生手指和仿生灵巧手，直线步进马达包括外壳体以及设于外壳体内的：定子，固定于外壳体的内壁；驱动螺母，与转动设置于外壳体内，且驱动螺母穿设于定子的内圈；转子，绕设于驱动螺母的外周部；丝杆，沿直线方向滑动设置于外壳体，丝杆的一端伸出外壳体，驱动螺母螺纹连接于丝杆，定子通电后驱动转子和驱动螺母一并旋转，以带动丝杆相对外壳体直线伸缩。本发明提供的直线步进马达具有自锁性能，而且传动效率和定位精度更高，适用于仿生手指和仿生灵巧手的高速、高精度的抓握动作控制，且结构紧凑小巧，有利于小型化设计。技术研发人员：李平,郝仕权,许四化,王俊恒受保护的技术使用者：深圳市兆威机电股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27