一種雙驅動擬人機械手及機器人的制作方法

本實用新型涉及機械傳動技術領域，尤其涉及一種雙驅動擬人機械手及機器人。

背景技術：

隨著商用情感機器人的普及，擬人機械手成為人機交互的表現形式之一。現有擬人機械手，主要的驅動模式是使用單一驅動進行全部五指驅動，或者使用五驅動實現全指分別驅動。再經過傳動機構實現手指運動。使用單一驅動，五個手指只能完成開合動作，使用五驅動方式，動作模式多，動作復雜，且多數需求得不到應用，存在較多冗余。

為了解決這個問題，現有方案，大多使用單一動力，配合多個離合開關，使用單獨傳遞動力的方式進行單個手指的控制。但是這種控制方式、結構復雜，單次只能控制一根手指，如果同時控制多根手指，會在此基礎上增加復雜程度，導致原本較小的擬人機械手，體積增加。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提出一種雙驅動擬人機械手及機器人，以解決現有技術中存在的單一動力進行單個手指的控制結構復雜、同時控制多根手指會增加復雜程度，且增加機械手體積的技術問題。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種雙驅動擬人機械手，包括機械手本體，所述機械手本體包括五根模擬人手的手指組件，分別為拇指部、食指部、中指部、無名指部及小指部，所述手指組件包括驅動連桿，所述驅動連桿連接有驅動組件；

所述驅動組件包括第一電機和第二電機，所述第一電機的驅動軸連接有第一齒輪，所述中指部、所述無名指部及所述小指部的所述驅動連桿連接有轉軸，所述轉軸的一端連接有第二齒輪，所述第一齒輪和所述第二齒輪相嚙合；所述第二電機的驅動軸連接有第三齒輪，所述拇指部的所述驅動連桿的端部設有第四齒輪，所述第三齒輪和所述第四齒輪相嚙合，所述第三齒輪的側面與所述食指部的所述驅動連桿之間通過導桿轉動連接。

進一步的，所述食指部的所述驅動連桿的端部設有第五齒輪，所述第三齒輪和所述第五齒輪的側面上均設有凸起柱，所述導桿的兩端分別套設于所述凸起柱上與所述凸起柱轉動連接。

進一步的，所述機械手本體包括掌心板，所述第一電機和所述第二電機均設于所述掌心板上，所述轉軸、所述第三齒輪和所述第五齒輪分別轉動連接有連接座，所述連接座與所述掌心板連接。

進一步的，所述第一電機、所述第二電機及所述連接座與所述掌心板之間均為可拆卸連接。

進一步的，所述第一電機和所述第二電機通過固定底座與所述掌心板連接，所述固定底座包括位于所述掌心板兩側的上固定板和下固定板，所述第一電機和所述第二電機與所述上固定板連接，所述上固定板、所述掌心板及所述下固定板上設有條形孔，所述條形孔內穿設有連接螺釘。

本實用新型還提供了一種機器人，包括機器人主體，所述機器人主體上設有雙驅動擬人機械手。

本實用新型提供的一種雙驅動擬人機械手及機器人，使用時，通過第一電機控制中指部、無名指部及小指部的動作，通過第二電機控制拇指部和食指部的動作。其中，第一電機和第二電機的正反轉可分別控制相應的手指組件的展開和握緊，即第一電機和第二電機順時針旋轉時，中指部、無名指部及小指部握緊，拇指部和食指部展開，第一電機和第二電機逆時針旋轉時，中指部、無名指部及小指部展開，拇指部和食指部握緊。

通過使用雙驅動，五根手指組件可實現同時展開、同時握緊、拇指部和食指部收緊，中指部、無名指部及小指部展開、拇指部和食指部展開，中指部、無名指部及小指部收緊四種情況，即分別模擬手掌的張開手掌、握拳抓取、伸出1根手指觸碰按鈕、做OK手勢。

該雙驅動擬人機械手及機器人，其優點在于驅動單元少，結構簡單，可實現多種實用的人機交互動作。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的雙驅動擬人機械手的俯視圖；

圖2是本實用新型提供的雙驅動擬人機械手的張開手掌狀態的結構示意圖；

圖3是本實用新型提供的雙驅動擬人機械手的握拳抓取狀態的結構示意圖；

圖4是本實用新型提供的雙驅動擬人機械手的伸出1根手指觸碰按鈕狀態 的結構示意圖；

圖5是本實用新型提供的雙驅動擬人機械手的做OK手勢狀態的結構示意 圖。

圖中：

1、拇指部；2、食指部；3、中指部；4、無名指部；5、小指部；6、第一 電機；7、第二電機；8、第一齒輪；9、第三齒輪；10、導桿；11、掌心板。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術方案。

如圖1-5所示，一種雙驅動擬人機械手，包括機械手本體，機械手本體包 括五根模擬人手的手指組件，分別為拇指部1、食指部2、中指部3、無名指部 4及小指部5，手指組件包括驅動連桿，驅動連桿連接有驅動組件；

驅動組件包括第一電機6和第二電機7，第一電機6的驅動軸連接有第一齒 輪8，中指部3、無名指部4及小指部5的驅動連桿連接有轉軸，轉軸的一端連 接有第二齒輪，第一齒輪8和第二齒輪相嚙合；第二電機7的驅動軸連接有第 三齒輪9，拇指部1的驅動連桿的端部設有第四齒輪，第三齒輪9和第四齒輪相 嚙合，第三齒輪9的側面與食指部2的驅動連桿之間通過導桿10轉動連接。

第一電機6控制三根手指組件，第二電機7控制兩根手指組件，具體的操 作如下：

1、張開為手掌，如圖2所示，第一電機6逆時針運轉，第二電機7順時針 運轉。

2、握拳抓取，如圖3所示，第一電機6順時針運轉，第二電機7逆時針運 轉。

3、伸出1根手指觸碰按鈕，如圖4所示，第一電機6逆時針運轉，第二電 機7逆時針運轉。

4、做OK手勢，如圖5所示，第一電機6順時針運轉，第二電機7順時針 運轉。

通過控制第一電機6和第二電機7的順時針和逆時針旋轉，可以實現上述 四組動作，可以有效的實效人機交互，并減少驅動單元數量和機構復雜程度。 其中，OK手勢動作和單手指觸碰手勢，為人機交互的創新手勢，提高了人機交 互能力。其中，OK手勢動作，可以有效的反饋確認結果，十分形象；單手指觸 碰姿勢，可以提供方向指示，觸碰按鈕等功能。

該雙驅動擬人機械手，相比于單驅動單元，減少了動力切換組件，降低了 機構復雜程度和控制難度；相比于五驅動單元，減少了驅動單元數量，從而減 少了控制復雜程度。

食指部2的驅動連桿的端部設有第五齒輪，第三齒輪9和第五齒輪的側面 上均設有凸起柱，導桿10的兩端分別套設于凸起柱上與凸起柱轉動連接。

機械手本體包括掌心板11，第一電機6和第二電機7均設于掌心板11上， 轉軸、第三齒輪9和第五齒輪分別轉動連接有連接座，連接座與掌心板11連接。

將第一電機6和第二電機7均設置在掌心板11上，無需設定其他安裝結構， 可有效減少第一電機6和第二電機7占用的空間，更加的節省空間。

優選的，第一電機6、第二電機7及連接座與掌心板11之間均為可拆卸連 接。通過可拆卸的連接方式，利于后期的維護維修，優選的，可采用螺釘螺栓 等可拆卸方式。

第一電機6和第二電機7通過固定底座與掌心板11連接，固定底座包括位 于掌心板11兩側的上固定板和下固定板，第一電機6和第二電機7與上固定板 連接，上固定板、掌心板11及下固定板上設有條形孔，條形孔內穿設有連接螺 釘。

通過設置條形孔，可以對第一電機6、第二電機7在掌心板11上的位置進 行微調，以使第一電機6和第二電機7與各手指組件之間達到良好的連接狀態。

本實用新型還提供了一種機器人，包括機器人主體，機器人主體上設有雙 驅動擬人機械手。

該機器人的機械手可模擬手掌的張開手掌、握拳抓取、伸出1根手指觸碰 按鈕、做OK手勢，這四個動作，具有驅動單元少，結構簡單等優點，可實現多 種實用的人機交互動作。

具體的：

如圖2所示，該圖表示機械手完成擬人的張開手掌動作，具體操作為，第一電機6逆時針運轉，第二電機7順時針運轉，第一電機6帶動中指部 3、無名指部4和小指部5完成伸展動作，第二電機7帶動拇指部1和食指部2完成伸展動作。當第一電機6和第二電機7轉動到分別帶動相應的拇指部1、食指部2、中指部3、無名指部4和小指部5完成擬人動作后，第一電機6和第二電機7處于停止狀態，此時，第一電機6和第二電機7的輸出軸不可轉動，可保持機械手保持當前擬人狀態。

如圖3所示，該圖表示機械手完成擬人的握拳抓取動作，具體操作為，第一電機6順時針運轉，第二電機7逆時針運轉，第一電機6帶動中指部 3、無名指部4和小指部5完成彎曲動作，第二電機7帶動拇指部1和食指部2完成彎曲動作。當第一電機6和第二電機7轉動到分別帶動相應的拇指部1、食指部2、中指部3、無名指部4和小指部5完成擬人動作后，第一電機6和第二電機7處于停止狀態，此時，第一電機6和第二電機7的輸出軸不可轉動，可保持機械手保持當前擬人狀態。

圖2和圖3中為機器人中常見的兩種擬人動作，兩者可相互配合，使機器人完成相應的動作操作。例如，機器人的機械手進行產品的抓握操作，通過對機器人中其他零部件的操控，使機器人的機械手移動至待抓取部件的上方，此時，機械手應為張開手掌的狀態，通過控制第一電機6順時針運轉，第二電機7逆時針運轉，機械手轉換為握拳抓取狀態，完成對產品的抓取。繼續通過對機器人中其他零部件的操控，移動機械手至指定位置，達到位置后，第一電機6逆時針運轉，第二電機7順時針運轉，機器人的機械手張開，完成卸料操作。

如圖4所示，圖中為伸出1根手指的擬人動作，此時，第一電機6逆時針運轉，第二電機7逆時針運轉，實際應用時，兩根手指呈伸展狀態，即拇指部1和食指部2均呈伸展狀態，中指部3、無名指部4和小指部5 均呈彎曲狀態，實際擬人操作時，無需使用拇指部1，且拇指部1的對操作無影響。第一電機6和第二電機7完成相應的擬人操作后，第一電機6 和第二電機7處于停止狀態，此時，第一電機6和第二電機7的輸出軸不可轉動，可保持機械手保持當前擬人狀態。伸出1根手指可使機器人完成方向指示、觸碰按鈕等操作。

如圖5所示，圖中為OK手勢的擬人動作，此時，第一電機6順時針運轉，第二電機7順時針運轉，使拇指部1和食指部2均呈彎曲狀態，中指部3、無名指部4和小指部5均呈伸展狀態，第一電機6和第二電機7完成相應的擬人操作后，第一電機6和第二電機7處于停止狀態，此時，第一電機6和第二電機7的輸出軸不可轉動，可保持機械手保持當前擬人狀態。OK手勢為一種形象的擬人動作，可用于反饋確認結果。

如圖2-5所示，機器人的機械手通過第一電機6和第二電機7兩個電機對五根手指(拇指部1、食指部2、中指部3、無名指部4和小指部5) 操控，可完成上述四個擬人動作，相比于單驅動單元，減少了動力切換組件，降低了機構復雜程度和控制難度；相比于五驅動單元，減少了驅動單元數量，從而減少了控制復雜程度。

以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解 釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限 制。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到 本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之 內。