CN109664323A - 一种连杆式机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连杆式机械手，包括手掌、连接在手掌上的手指；手掌上设置有上、下铰接孔；手指具有远指节和近指节，远指节的近手掌端设置有上、下铰接孔；手掌的上铰接孔和远指节的下铰接孔之间设置有第一连杆臂，手掌上的下铰接孔和远指节的上铰接孔之间设置有第二连杆臂；第一连杆臂和第二连杆臂作为近指节；以手掌的下铰接孔的中轴线为旋转轴驱动第二连杆臂摆动，远指节随动；或以手掌的上铰接孔的中轴线为旋转轴驱动第一连杆臂摆动，远指节随动。本发明技术方案的连杆式机械手相对于现有技术的连杆式机械手而言，具有仿人手设计的手掌和手指，驱动手指的近指节转动，远指节随动，可以实现仿人手的捏取和握持动作，使用范围更广，适应性更强。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种连杆式机械手。
背景技术
人的手部的抓握动作可分为捏取和握持，捏取为相对两指的指尖或指肚相对运动，由两个手指尖端或指肚面夹持目标物体，捏取对象为小型或具有可靠相对平面的物体。握持则是手指相对手掌部分蜷曲，依靠手指内侧面和手掌面夹持物体，握持对象为杆状或不规则形物体。目前现有技术的机械手一般采用平动式的夹持方式，需要目标物体有两个相对的可靠平面，因而可抓取的目标物体种类有限，灵活性差、适应性差。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种连杆式机械手，采用四连杆机构，连杆式机械手包含手掌和连接在手掌上的近指节和远指节，驱动近指节摆动，远指节随动，可实现仿人手的捏取和握持动作，不但能够抓取细小物品，还能抓取杆状或其他形状的物体。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
一种连杆式机械手，包括手掌、连接在手掌上的手指；所述手掌上设置有上、下铰接孔；所述手指具有远指节和近指节，远指节的近手掌端设置有上、下铰接孔；所述手掌的上铰接孔和远指节的下铰接孔之间设置有第一连杆臂，手掌上的下铰接孔和远指节的上铰接孔之间设置有第二连杆臂；所述第一连杆臂和第二连杆臂作为所述近指节；以手掌的下铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第二连杆臂摆动，远指节随动；或，以手掌的上铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第一连杆臂摆动，远指节随动。
优选地，所述远指节的上、下铰接孔之间的孔距与手掌的上、下铰接孔之间的孔距相等，第一连杆臂的两端点距离与第二连杆臂的两端点距离相等。
优选地，所述远指节上设置有上摆限位块，所述下摆限位块用于确定所述近指节相对于手掌摆动的上限；所述手掌上设置有下摆限位块，所述下摆限位块用于确定所述近指节相对于手掌摆动的下限。
优选地，所述第一连杆臂为拐臂。
优选地，所述第二连杆臂为拐臂。
优选地，所述第一连杆臂包含两根第一子连杆臂，所述第二连杆臂处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂的一端在手掌的上铰接孔处与手掌同轴铰接，另一端在远指节的下铰接孔处与远指节同轴铰接。
优选地，所述第二连杆臂包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌的下铰接孔处与手掌同轴铰接，另一端在远指节的上铰接孔处与远指节同轴铰接。
本发明技术方案的连杆式机械手相对于现有技术的机械手而言，具有仿人手设计的手掌和手指，驱动手指的近指节转动，远指节随动，可以实现仿人手的捏取和握持动作，使用范围更广，适应性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明连杆式机械手第一种实施例的示意图；
图2为本发明连杆式机械手第一种实施例的机构简图；
图3为本发明连杆式机械手另一种实施例的立体示意图；
图4为图3中A处的局部放大图；
在以上图中：1手掌；2远指节；3近指节；31第一连杆臂；311第一子连杆臂；32第二连杆臂；4上摆限位块；5下摆限位块。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
参考图1，一种连杆式机械手，包括手掌1、连接在手掌1上的手指；所述手掌1上设置有上、下铰接孔；所述手指具有远指节2和近指节3，远指节2的近手掌端设置有上、下铰接孔；所述手掌1的上铰接孔和远指节2的下铰接孔之间设置有第一连杆臂31，手掌1上的下铰接孔和远指节2的上铰接孔之间设置有第二连杆臂32；所述第一连杆臂31和第二连杆臂32作为所述近指节3；以手掌1的下铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第二连杆臂32摆动，远指节2随动；或，以手掌1的上铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第一连杆臂31摆动，远指节2随动。
以上实施例中，连杆式机械手的手指包含远指节2和近指节3，远指节2与手掌1之间通过交叉的第一连杆臂31和第二连杆臂32连接在一起，即第一连杆臂31和第二连杆臂32作为近指节3。远指节2、手掌1、第一连杆臂31、第二连杆臂32铰接形成了交叉四连杆机构。参考图2，第二连杆臂32逆时针旋转的过程中，远指节2与近指节3之间的夹角越来也小，即近指节3蜷曲，远指节2也蜷曲，此种机构形成的动作更接近于人体手指的蜷曲过程。而使用非交叉的四连杆机构，当近指节3向手心蜷曲时，远指节2虽整体上向手心有蜷曲，但远指节2相对于近指节3却是外翻，不符合人体手指的蜷曲过程。因此，采用交叉四连杆机构优于非交叉四连杆机构。
进一步地，所述远指节2的上、下铰接孔之间的孔距与手掌1的上、下铰接孔之间的孔距相等，第一连杆臂31的两端点距离与第二连杆臂32的两端点距离相等。
本实施例中，作为更优选的，远指节2的上、下铰接孔之间的孔距与手掌1的上、下铰接孔之间的孔距相等，第一连杆臂31的两端点距离与第二连杆臂32的两端点距离相等。这样形成的四连杆机构为反平行四边形机构，更加便于设计和制造。
参考图3和图4，进一步地，所述远指节2上设置有上摆限位块4，所述上摆限位块4用于确定所述近指节3相对于手掌1摆动的上限；所述手掌1上设置有下摆限位块5，所述下摆限位块5用于确定所述近指节3相对于手掌1摆动的下限。
为了限定手指相对于手掌1的摆动范围，利用交叉四连杆机构的本身特点，图3和图4中，在远指节2的上、下铰接孔中间部位设置上摆限位块4，第一连杆臂31或第二连杆臂32顺时针旋转的过程中，第一连杆臂31的上表面触碰到上摆限位块4，即近指节3摆动的上限；在手掌1的上、下铰接孔中间部位设置下摆限位块5，第一连杆臂31或第二连杆臂32逆时针旋转的过程中，第一连杆臂31的下表面触碰到下摆限位块5，即为近指节3摆动的下限。显然，上摆限位块4和下摆限位块5设定的位置还可以是其他方式，此处不再赘述。
参考图3和图4，进一步地，所述第一连杆臂31为拐臂。本实施例中，优选向上弯曲的拐臂有两个优点，第一，第一连杆臂31向上弯曲更加符合人体近指节3的外形，第二，拐臂相对于直臂而言，在强度上优于直臂。
同理，所述第二连杆臂32为拐臂。
参考图3和图4，进一步地，所述第一连杆臂31包含两根第一子连杆臂311，所述第二连杆臂32处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂311的一端在手掌1的上铰接孔处与手掌1同轴铰接，另一端在远指节2的下铰接孔处与远指节2同轴铰接。
以上实施例中，优选地，将第一连杆臂31分为两根第一子连杆臂311，两根第一子连杆臂311将第二连杆臂32夹在中间，两根第一子连杆臂311的两端分别与远指节2和手掌1上的铰接孔同轴铰接。采用这样的结构，交叉四连杆机构呈对称结构，在稳定性和平衡性上性能更优。
基于同样的理由，所述第二连杆臂32包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂31处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌1的下铰接孔处与手掌1同轴铰接，另一端在远指节2的上铰接孔处与远指节2同轴铰接。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种连杆式机械手，其特征在于，包括手掌(1)、连接在手掌(1)上的手指；
所述手掌(1)上设置有上、下铰接孔；
所述手指具有远指节(2)和近指节(3)，远指节(2)的近手掌(1)端设置有上、下铰接孔；
所述手掌(1)的上铰接孔和远指节(2)的下铰接孔之间设置有第一连杆臂(31)，手掌(1)上的下铰接孔和远指节(2)的上铰接孔之间设置有第二连杆臂(32)；
所述第一连杆臂(31)和第二连杆臂(32)作为所述近指节(3)；
以手掌(1)的下铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第二连杆臂(32)摆动，远指节(2)随动；
或，以手掌(1)的上铰接孔的中轴线为旋转轴驱动所述第一连杆臂(31)摆动，远指节(2)随动。
2.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于，所述远指节(2)的上、下铰接孔之间的孔距与手掌(1)的上、下铰接孔之间的孔距相等，第一连杆臂(31)的两端点距离与第二连杆臂(32)的两端点距离相等。
3.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于，所述远指节(2)上设置有上摆限位块(4)，所述上摆限位块(4)用于确定所述近指节(3)相对于手掌(1)摆动的上限；
所述手掌(1)上设置有下摆限位块(5)，所述下摆限位块(5)用于确定所述近指节(3)相对于手掌(1)摆动的下限。
4.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于，所述第一连杆臂(31)为拐臂。
5.根据权利要求(1)所述的连杆式机械手，其特征在于，所述第二连杆臂(32)为拐臂。
6.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于，所述第一连杆臂(31)包含两根第一子连杆臂(311)，所述第二连杆臂(32)处于两根第一子连接臂之间；两根第一子连杆臂(311)的一端在手掌(1)的上铰接孔处与手掌(1)同轴铰接，另一端在远指节(2)的下铰接孔处与远指节(2)同轴铰接。
7.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于，所述第二连杆臂(32)包含两根第二子连杆臂，所述第一连杆臂(31)处于两根第二子连接臂之间；两根第二子连杆臂的一端在手掌(1)的下铰接孔处与手掌(1)同轴铰接，另一端在远指节(2)的上铰接孔处与远指节(2)同轴铰接。
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