机械拇指、灵巧手及人形机器人的制作方法

本技术涉及机器人，尤其涉及一种机械拇指、灵巧手及人形机器人。

背景技术：

1、机械手的机械拇指通常只能伸展、弯曲，仿人手程度较低，灵活度较低。机械拇指采用拉线驱动结构，由于拉线驱动结构较复杂，导致该机械拇指的结构较复杂、故障率较高。机械拇指采用连杆驱动结构，要实现两级指节的转动，需要使用两个电机。使得整体布局臃肿、动作仿真度不足。

技术实现思路

1、本技术提供有利于提高仿真度的机械拇指、灵巧手及人形机器人。

2、第一方面，本技术实施例提供一种机械拇指，用于人形机器人的灵巧手，所述机械拇指包括铰接座、第一指节和第二指节，所述铰接座用于与灵巧手的手掌结构绕第一轴线转动连接；所述第一指节包括指节壳体和设于所述指节壳体内的第一驱动组件，所述指节壳体与所述铰接座绕第二轴线转动连接；所述第二指节与所述指节壳体绕第三轴线转动连接；其中，所述第一驱动组件用于驱动所述指节壳体绕所述第二轴线转动、并带动所述第二指节绕所述第三轴线转动；所述第二轴线和所述第三轴线均与所述第一轴线空间相交。

3、本技术中，机械拇指通过铰接座、第一指节和第二指节之间的连接，实现了三自由度的运动，并且指节壳体和第二指节的转动轴线均不同于铰接座的转动轴线，使机械拇指能够产生更为复杂和自然的动作轨迹，模拟真实拇指的各种动作，提高动作仿真度；第一驱动组件同步驱动指节壳体和第二指节，简化驱动和传动部件的数量，简化整体结构，还提高指节壳体和第二指节在运动时的协调性和一致性，使得机械拇指的动作更加流畅和精确。并且指节壳体不仅作为传动的部分，还作为外观壳体，将第一驱动组件置于壳体的内部空间，起到保护的作用，提高机械拇指的外观仿真度。

4、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一驱动组件的一端与所述指节壳体转动连接，所述第一驱动组件的另一端与所述铰接座活动连接；所述第一指节还包括设于所述指节壳体内的传动杆，所述传动杆的一端与所述铰接座连接，所述传动杆的另一端与所述第二指节转动连接。第一驱动组件、指节壳体和铰接座形成三连杆结构，第一驱动组件作为动力源驱动指节壳体绕第二轴线转动；指节壳体、远指节、传动杆和铰接座形成四连杆结构，传动杆作为传动结构将指节壳体的转动传递至第二指节并带动第二指节绕第三轴线转动，实现机械拇指的弯曲和伸展动作。通过设计连杆的连接点和长度可以精确控制机械拇指的运动轨迹和动作形态，进一步提高机械拇指的仿真度和灵活性。

5、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述指节壳体与所述铰接座的连接处为第一连接点，所述指节壳体与所述第二指节的连接处为第二连接点，所述第一连接点和所述第二连接点的连线与所述传动杆相交设置。由此，可以优化力从第一驱动组件到第二指节的传递路径，减少力的分散和损失，进一步增强结构的稳定性。并且相接结构还能够使第一驱动组件驱动指节壳体绕第二轴线转动时，传动杆能够同步地将这一转动运动传递给第二指节，并使第二指节绕第三轴线进行同向转动。这种设计保证了指节壳体和第二指节在运动中的一致性和协调性。

6、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述传动杆的数量为两个，两个所述传动杆分设于所述第一驱动组件的两侧。两个传动杆可以形成稳定的支撑结构，分散负载；避免集中受力造成单侧受力过大而导致偏转或扭曲现象，提高了机械拇指的运动稳定性和精度。

7、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一驱动组件包括驱动件、齿轮箱、丝杆和螺套，所述齿轮箱与所述第一指节转动连接，所述齿轮箱内设有齿轮组，所述驱动件的输出端与所述丝杆的输入端伸入所述齿轮箱内与所述齿轮组传动连接；所述螺套与所述丝杆螺纹连接，所述螺套远离所述齿轮箱的一端与所述铰接座转动连接。当驱动件驱动丝杆旋转时，螺套会沿着丝杆的螺旋槽进行直线运动。这种直线运动通过传动杆等部件进一步转化为指节壳体和第二指节的旋转运动，通过丝杆螺套配合能够实现高精度的线性运动。

8、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一驱动组件的一端设置有推杆；所述推杆与所述铰接座沿第一方向活动连接，且所述推杆与所述铰接座之间设有弹性支撑件。机械拇指的背部在受到外力作用时，能够通过推杆的移动压缩弹性支撑件来吸收和分散部分能量，从而减轻对关节或第一驱动组件的直接冲击。

9、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述推杆和所述铰接座中，其中一者开设有沿第一方向延伸的滑动槽，另一者具有连接部，所述连接部至少部分活动设于所述滑动槽内。通过滑动槽对连接部的引导和限定，推杆与铰接座之间的相对运动能够沿着预定的轨迹进行，避免了因运动方向不确定而导致的晃动或偏移，提高机械拇指在运动过程中的稳定性。

10、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述连接部与所述滑动槽沿所述第一方向的一端壁面转动接触，所述连接部用于在所述第一指节的背面受力的情况下压缩所述弹性支撑件。在机械拇指未受到外力作用时，弹性支撑件的预压力确保连接部稳定地抵在滑动槽的一端部上。这个状态为机械拇指提供了一个明确且稳定的转动中心，使得第一驱动组件在驱动转动时能够精确地控制机械拇指的运动。

11、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述推杆或所述铰接座还开设有与所述滑动槽连通的收容槽，所述收容槽位于所述滑动槽沿所述第一方向的一端；所述弹性支撑件的一端设于所述收容槽内、另一端伸入所述滑动槽并抵持于所述连接部。收容槽为弹性支撑件的一端提供了稳定的固定点，并使得弹性支撑件能够沿着预定的方向进行压缩，避免了不必要的侧向偏移，提升机械拇指在转动或受力时的稳定性。

12、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述滑动槽和所述收容槽均开设于所述推杆上，所述收容槽远离所述滑动槽的一端贯通所述推杆；所述机械拇指还包括封堵件，所述封堵件与所述推杆可拆卸连接以封堵所述收容槽的贯通端。弹性支撑件可以通过收容槽的贯通端将弹性支撑件装入收容槽和滑动槽内，简化了安装过程。通过安装封堵件，可以轻松且紧密地封堵收容槽的贯通端，从而固定弹性支撑件，防止弹性支撑件松动或脱落。通过封堵件的拆卸，可以轻松取出弹性支撑件，无需拆解整个机械拇指，提高维护效率并且降低维修成本。

13、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述铰接座包括基座、两个支撑板和所述连接部，两个所述支撑板间隔设于所述基座的一端，所述连接部包括连接于两个所述支撑板之间的连接轴；所述推杆位于两个所述支撑板之间，所述滑动槽垂直于所述第一方向贯通所述推杆，所述连接轴穿过所述滑动槽。两个支撑板间隔设置于基座的一端，为连接部提供了稳固的支撑基础。这种设计确保了连接部（特别是连接轴）在受到力时能够均匀分散并传递到基座上，从而提高了整个机械拇指的稳定性和耐用性。

14、根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述机械拇指还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件用于驱动所述铰接座转动；在所述铰接座转动至与所述手掌结构垂直的情况下，所述第二驱动组件与所述铰接座的连接点位于所述铰接座与所述手掌结构的连接点的外侧。可以为铰接座提供更多的转动空间，使机械拇指实现更广泛的运动。

15、第二方面，本技术实施例还提供一种灵巧手，所述灵巧手包括第一方面所述的机械拇指，将上述机械拇指应用至灵巧手中，使灵巧手具有高度模拟人手动作的能力，实现了更加复杂和自然的手部动作。指节本体与连接座之间可拆卸连接的设计减少了意外冲击可能对机械拇指内部结构造成的损害，从而保护了灵巧手的整体结构，确保了在执行任务时的可靠性和稳定性。

16、第三方面，本技术实施例还提供一种人形机器人，所述人形机器人还包括第二方面所述的灵巧手。人形机器人应用上述灵巧手，可以实现更加自然和灵活的手部动作，更加精确地完成抓握、操作等复杂的任务，从而利于扩展人形机器人的应用范围。由于灵巧手设计中的可拆卸连接，人形机器人在遇到意外冲击时能够有效保护手部关节及其他关键结构，从而减少了潜在的损伤风险。