專利名稱：多指機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多指機(jī)械手。
背景技術(shù)：
機(jī)器人一詞最早出現(xiàn)在公元1920年捷克科幻作家恰配克的《羅索姆的萬能機(jī)器 人》中，原文為“Robota”，后來演變?yōu)槲鞣秸Z言中通用的“Robot”。1967年日本科學(xué)家森政 弘與合田周平提出“機(jī)器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自 動性、奴隸性等七個特征的柔性機(jī)器”。除了代替人類執(zhí)行反復(fù)無聊或危險工作的機(jī)器人 外，尚有部分業(yè)者開發(fā)出寵物、玩偶類機(jī)器人，不僅可作玩具用途，甚至成為人類生活的寵 物和伴侶，如日本SONY公司推出的“Aibo”機(jī)器寵物正是一個實(shí)例。目前，在大多數(shù)的西方國家中，無論是機(jī)器人或是機(jī)械手臂一律稱為“Robot”，然 而，如果要真正的清楚區(qū)分的話，非完全人形的產(chǎn)業(yè)自動化機(jī)械還是應(yīng)該以“機(jī)械手臂”或 “機(jī)械手”來稱呼。所謂機(jī)械手，主要是通過一電動機(jī)或驅(qū)動器(效應(yīng)器)驅(qū)動，使機(jī)械手的 手指部分進(jìn)行握合或夾持物體等動作，其動作可預(yù)先設(shè)定在外部或嵌入式的電子計(jì)算器或 微控制器上運(yùn)行的程序中。此外，機(jī)械手亦可設(shè)定為在接受人類指令后，執(zhí)行對應(yīng)于指令的 動作，以便使用者按照現(xiàn)場需求操縱該機(jī)械手。工業(yè)用的機(jī)械手(或機(jī)械手臂)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)50余年，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣 泛，包括電子、半導(dǎo)體及汽車工業(yè)等，如圖1所示即為豐田汽車公司(Τ0Υ0ΤΑ)在日本公開的 機(jī)械手發(fā)明專利，其公開編號為特開2010-36328號。在圖1中，該機(jī)械手1由一升降臂10、 二手指部11及二爪部12構(gòu)成，其中各手指部11分別由二指節(jié)部110樞接而成，各爪部12 分別固定在各手指部11的底端位置。當(dāng)機(jī)械手1欲抓取一位于平面F上的物體M時，首 先，升降臂10向下降低高度，使爪部12接近物體M，由于爪部12本身具備可撓性，故當(dāng)爪部 12接觸到物體M，且升降臂10繼續(xù)向下移動的情況下，爪部12便向內(nèi)側(cè)彎曲(尾端向上彎 曲)。待手指部110幾乎接觸到平面F時，爪部12便借由彈性向下彈伸，而伸至物體M與平 面F的交界處附近。隨后升降臂10即向上抬升，使手指部11及爪部12隨之向上移動，如 此，即能以機(jī)械手1搬移物體M，以取代搬運(yùn)物體所需的人力。然而，上述機(jī)械手雖能滿足工業(yè)生產(chǎn)流程的需求，卻僅能作出簡單的夾合及釋放 動作，無法靈活展現(xiàn)人類手部特有的動作。目前亦有其它業(yè)者投入研發(fā)機(jī)械手領(lǐng)域，如日本 松下電氣公司(Panasonic)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手(日本專利特開2008-149448號)，韓國三星電 子公司(SAMSUNG)所開發(fā)的機(jī)械手(日本專利特開2010-64242號)，以及日本本田技研工 業(yè)公司(HONDA)的機(jī)械手(日本專利特開2005-88096號)等等。上述業(yè)者所設(shè)計(jì)的機(jī)械 手，大多可應(yīng)用在玩偶機(jī)器人或玩具上，這些機(jī)械手雖能作出較多的手部動作，但不僅因指 關(guān)節(jié)的構(gòu)造及驅(qū)動方式過于復(fù)雜，而導(dǎo)致零件種類過多，更因生產(chǎn)成本過高，而不利于大量 生產(chǎn)，因此在應(yīng)用上十分不理想。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能模擬人手動作的多指機(jī)械手，不僅具有 較為簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且可以作出各種不同的手勢，且能有效減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造成本。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種多指機(jī)械手，包括底 座、手掌部、姆指部和手指部，所述底座的底側(cè)與機(jī)械手臂相連接，底座內(nèi)設(shè)有驅(qū)動馬達(dá)，所 述驅(qū)動馬達(dá)的傳動軸上樞設(shè)有連動板體，各連動板體的外側(cè)面延伸至底座外，底座的頂側(cè) 連接手掌部的底側(cè)，且手掌部二相鄰的邊緣分別彎折形成第一連接部及第二連接部；姆指 部由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于姆指部底端的指節(jié)單元與所述第一連接部相連接； 手指部分別由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于手指部底端的指節(jié)單元分別與第二連接部 相連接；所述姆指部或各手指部頂端的指節(jié)單元鄰近頂端的位置分別連接有束緊帶，所述 束緊帶的另一端分別與對應(yīng)的連動板體相連接。本實(shí)用新型所述束緊帶的內(nèi)側(cè)抵靠在對應(yīng)的姆指部或手指部的指節(jié)單元間樞接 的部位。本實(shí)用新型所述連動板體上分別開設(shè)有第一固定孔，束緊帶的另一端分別穿過對 應(yīng)的第一固定孔，而與對應(yīng)的連動板體相連接。本實(shí)用新型所述姆指部及手指部頂端的指節(jié)單元上分別設(shè)有第二固定孔，各束緊 帶的一端分別穿過對應(yīng)的第二固定孔，而與對應(yīng)的姆指部或手指部相連接。本實(shí)用新型所述束緊帶為可塑性材料結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型所述可塑性材料結(jié)構(gòu)為塑化材料或金屬材料結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型所述驅(qū)動馬達(dá)、連動板體和束緊帶分別設(shè)有三個至二十個，手指部設(shè) 有二個至五個，手掌部和姆指部分別設(shè)有一個。本實(shí)用新型所述驅(qū)動馬達(dá)和連動板體分別設(shè)有三個，束緊帶設(shè)有五個，手指部設(shè) 有四個。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用多個驅(qū)動馬達(dá)分別帶動連動板體及束緊帶，使 得姆指部或手指部可以獨(dú)立地作出伸直或彎曲動作，從而實(shí)現(xiàn)各種不同的手勢，并簡化了 機(jī)械手的構(gòu)造及驅(qū)動方式。

[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)機(jī)械手的動作示意圖；[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的主視圖；[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的左視圖；[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一的仰視圖；[0020]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一使用狀態(tài)下的左視圖[0021]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二的示意圖。[0022]圖中零件符號說明[0023]多指機(jī)械手.......2、6[0024]底座 ........20,60[0025]手掌部 ........21,61[0026]第一連接部.......210[0027]第一連接部 .........211[0028]姆指部 …… · · · 22,62[0029]指節(jié)單元 .....____ 220、220a、230a、230b[0030]手指部 .....____ 23、23a、63[0031]束緊帶 .........24a、24b、64[0032]驅(qū)動馬達(dá) ……____ 25a、25b、25c[0033]傳動軸 .........25A、25B、25C[0034]連動板體 .....____ 26a、26b、26c、66[0035]第一固定孔 .........27[0036]第一固定孔 .........28[0037]指節(jié)單元間樞接的部位.........29
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。本實(shí)用新型的多指機(jī)械手，包括一底座、一手掌部、一姆指部、至少二手指部、至少 三束緊帶、至少三驅(qū)動馬達(dá)及至少三連動板體，其中，驅(qū)動馬達(dá)、連動板體和束緊帶最多分 別可設(shè)二十個，手指部可設(shè)至五個。底座的一底側(cè)能與一機(jī)械手臂相連接，且底座內(nèi)設(shè)有驅(qū) 動馬達(dá)，各驅(qū)動馬達(dá)的傳動軸上分別樞設(shè)有一上述連動板體，各連動板體的外側(cè)面延伸至 底座外，且能隨傳動軸的轉(zhuǎn)動而擺動；手掌部的底側(cè)與底座的頂側(cè)相連接，且手掌部的二相 鄰的邊緣分別彎折形成一第一連接部及一第二連接部；各姆指部及手指部分別由多個指節(jié) 單元依序樞接形成，其中位于姆指部底端的指節(jié)單元與第一連接部相連接，位于各手指部 底端的指節(jié)單元分別與第二連接部相連接；各束緊帶的一端分別連接至各姆指部或手指部 頂端的指節(jié)單元鄰近頂端的位置，且各束緊帶的另一端分別與對應(yīng)的連動板體相連接，在 驅(qū)動馬達(dá)帶動連動板體拉緊對應(yīng)的束緊帶的情況下，束緊帶將因?qū)?yīng)的指節(jié)單元間樞接部 位的抵靠，呈逐漸緊繃而伸直的狀態(tài)，使對應(yīng)的姆指部或手指部逐漸伸直或保持在伸直狀 態(tài)，以作出可以模擬人手動作的各種不同手部動作。各束緊帶由可塑性材料制成，且各束緊 帶形成一預(yù)定的彎折狀(如U形)，在各驅(qū)動馬達(dá)未帶動各連動板體拉緊對應(yīng)的束緊帶的 情況下，各束緊帶呈預(yù)定的彎折狀，使對應(yīng)的姆指部及各手指部保持在彎曲狀態(tài)，令多指機(jī) 械手維持握拳的初始動作。如圖2、3、4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一的多指機(jī)械手2包括一底座20、一手掌部 21、一姆指部22、四手指部23、23a、五束緊帶24a、24b，該多指機(jī)械手2還包括三驅(qū)動馬達(dá) 25a、25b、25c及三連動板體26a、26b、26c。需特別一提的是，為避免圖面過于雜亂，特于圖 4中省略姆指部22，以呈現(xiàn)出該連動板體26c的特征。該底座20的底側(cè)能與一機(jī)械手臂 (圖中未示)相連接，驅(qū)動馬達(dá)25a、25b、25c設(shè)置在底座20內(nèi)。在圖4中，連動板體26c樞 設(shè)在驅(qū)動馬達(dá)25c的傳動軸25C上，在圖3中，各連動板體26a、26b分別樞設(shè)在各驅(qū)動馬達(dá) 25a,25b的傳動軸25A、25B上，且連動板體26a、26b、26c的外側(cè)面均延伸至底座20外。在 各驅(qū)動馬達(dá)25a、25b、25c接受電力而運(yùn)作后，即可令各傳動軸25A、25B、25C轉(zhuǎn)動，使對應(yīng)的 連動板體26a、26b、26c進(jìn)行擺動。在上述實(shí)施例一中，如圖3所示，手掌部21的底側(cè)與底座20的頂側(cè)相連接，且手
5掌部21的其中一邊緣彎折形成一第一連接部210，手掌部21鄰近第一連接部210的另一 邊緣，亦彎折形成一第二連接部211，該第一連接部210類似于人體的拇指基關(guān)節(jié)，為拇指 連接到手腕的第一個關(guān)節(jié)，而第二連接部211即相當(dāng)于人體其它手指的基關(guān)節(jié)。此外，如圖 2所示，姆指部22由三個指節(jié)單元220、220a依序樞接形成，其中位于底端的指節(jié)單元220a 與第一連接部210相連接。在生產(chǎn)制造本實(shí)用新型多指機(jī)械手2時，可利用螺絲鎖合或焊 接等方式，連接指節(jié)單元220a與第一連接部210。另一方面，手指部23a由四個指節(jié)單元 230a、230b依序樞接形成，且位于手指部23a底端的指節(jié)單元230b與第二連接部211相連 接，至于其它手指部23與第二連接部211的連接關(guān)系則依此類推，故不再贅述。如圖2、3所示，各束緊帶24a、24b為可塑性材料結(jié)構(gòu)，該可塑性材料可為天然橡膠 或合成橡膠等塑化材料，亦可為鋁合金或銅等金屬材料，該可塑性材料可被設(shè)計(jì)為一預(yù)定 形狀，當(dāng)可塑性材料受力時，可通過伸展彎曲產(chǎn)生形變，待施力移除后，該可塑性材料又能 通過彈性回復(fù)為原本的形狀。各束緊帶24a、24b形成一預(yù)定的彎折狀，在未受力的狀態(tài)下， 分別呈U形，但并不以此為限，亦可改變各束緊帶24a、24b的初始形狀，以調(diào)整設(shè)定各手指 部23、23a與姆指部22的初始姿勢。該束緊帶24b的一端連接至姆指部22頂端的指節(jié)單 元220鄰近頂端的位置，各束緊帶24a的一端分別連接至各手指部23、23a鄰近頂端的位 置。此外，各連動板體26a、26b、26c上分別開設(shè)有多個第一固定孔27，各束緊帶24a、24b的 另一端分別穿過第一固定孔27，而與對應(yīng)的連動板體26a、26b、26c相連接(如以粘貼或打 結(jié)方式固定)。如圖2、3所示，也可在姆指部22及各手指部23、23a頂端的指節(jié)單元220、 230a上，分別開設(shè)至少一第二固定孔28，使各束緊帶24a、24b的一端穿過第二固定孔28，以 固定各束緊帶24a、24b的一端。各束緊帶24a、24b的內(nèi)側(cè)抵靠在對應(yīng)的姆指部22或手指 部23、23a的指節(jié)單元220、230a間樞接的部位29。如圖5所示，在驅(qū)動馬達(dá)25a、25b未帶動連動板體26a、26b時，即對應(yīng)于各手指部 23、23a的束緊帶24a未被拉緊的狀態(tài)下，各束緊帶24a便保持預(yù)定的彎折狀(U形)，使得 各手指部23、23a保持在彎曲狀態(tài)。如圖3所示，當(dāng)驅(qū)動馬達(dá)25a、25b帶動連動板體26a、 26b向下轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)于各手指部23、23a的束緊帶24a即受到一張力，而逐漸緊繃，使各指 節(jié)單元230a、230b間的夾角張大，如此，各手指部23、23a便能從彎曲狀態(tài)變換為伸直狀態(tài)。 若驅(qū)動馬達(dá)25a、25b維持各束緊帶24a所受的張力，即能使各手指部23、23a保持在伸直狀 態(tài)。由于各姆指部22與手指部23、23a分別由不同的驅(qū)動馬達(dá)25a、25b、25c獨(dú)立地驅(qū)動作 出彎曲或伸直動作，因此，多指機(jī)械手2能靈活地變換出各種不同的手勢。不僅如此，還可 將上述多指機(jī)械手2應(yīng)用在玩具或?qū)櫸?、玩偶類機(jī)器人上，不僅能簡化節(jié)省玩具及機(jī)器人 的手部結(jié)構(gòu)，降低設(shè)計(jì)及制造成本，更能大幅增加玩具及機(jī)器人的擬真性及趣味性。如圖6所示，本實(shí)用新型實(shí)施例二的多指機(jī)械手6的底座60、手掌部61、姆指部 62、手指部63及束緊帶64與上述實(shí)施例一近似。不同的是，該多指機(jī)械手6包括有四個 連動板體66，其中一連動板體位于姆指部62的下方，未示于圖6中(可參閱圖3連動板體 26c的位置)。各連動板體66分別與一驅(qū)動馬達(dá)的傳動軸相連接，且各束緊帶64的一端與 姆指部62 (手指部63)相連接，各束緊帶64的另一端與對應(yīng)的連動板體66相連接，當(dāng)連動 板體66被驅(qū)動馬達(dá)帶動而向下轉(zhuǎn)動時，該姆指部62 (手指部63)即因束緊帶64繃緊而伸 直。另一方面，當(dāng)連動板體66向上轉(zhuǎn)回原位時，則會使束緊帶64呈現(xiàn)松弛狀態(tài)，令姆指部 62 (手指部63)回復(fù)為彎曲狀態(tài)。不僅如此，通過改變各驅(qū)動馬達(dá)帶動連動板體66拉緊各束緊帶64的力度，尚能使各手指部63及姆指部62維持不同的彎曲角度，不僅使多指機(jī)械 手6能更加靈活地作出手勢，更令多指機(jī)械手6的動作更接近真人的手部動作。 以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，諸如增減驅(qū)動馬達(dá)、連動板體或手指部 的數(shù)量，或是增加指節(jié)單元的個數(shù)，以加長手指部的長度等，皆應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的申請 專利范圍中。
權(quán)利要求一種多指機(jī)械手，包括底座、手掌部、姆指部和手指部，所述底座的底側(cè)與機(jī)械手臂相連接，底座內(nèi)設(shè)有驅(qū)動馬達(dá)，其特征在于所述驅(qū)動馬達(dá)的傳動軸上樞設(shè)有連動板體，各連動板體的外側(cè)面延伸至底座外，底座的頂側(cè)連接手掌部的底側(cè)，且手掌部二相鄰的邊緣分別彎折形成第一連接部及第二連接部；姆指部由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于姆指部底端的指節(jié)單元與所述第一連接部相連接；手指部分別由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于手指部底端的指節(jié)單元分別與第二連接部相連接；所述姆指部或各手指部頂端的指節(jié)單元鄰近頂端的位置分別連接有束緊帶，所述束緊帶的另一端分別與對應(yīng)的連動板體相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述束緊帶的內(nèi)側(cè)抵靠在對應(yīng)的 姆指部或手指部的指節(jié)單元間樞接的部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述連動板體上分別開設(shè)有第一 固定孔，束緊帶的另一端分別穿過對應(yīng)的第一固定孔，而與對應(yīng)的連動板體相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述姆指部及手指部頂端的指節(jié) 單元上分別設(shè)有第二固定孔，各束緊帶的一端分別穿過對應(yīng)的第二固定孔，而與對應(yīng)的姆 指部或手指部相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述束緊帶為可塑性材料結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述可塑性材料結(jié)構(gòu)為塑化材料 或金屬材料結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述驅(qū)動馬達(dá)、連動 板體和束緊帶分別設(shè)有三個至二十個，手指部設(shè)有二個至五個，手掌部和姆指部分別設(shè)有一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多指機(jī)械手，其特征在于所述驅(qū)動馬達(dá)和連動板體分別設(shè) 有三個，束緊帶設(shè)有五個，手指部設(shè)有四個。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多指機(jī)械手，包括底座、手掌部、拇指部和手指部，底座的底側(cè)與機(jī)械手臂相連接，底座內(nèi)設(shè)有驅(qū)動馬達(dá)，驅(qū)動馬達(dá)的傳動軸上樞設(shè)有連動板體，各連動板體的外側(cè)面延伸至底座外，底座的頂側(cè)連接手掌部的底側(cè)，且手掌部二相鄰的邊緣分別彎折形成第一連接部及第二連接部；拇指部由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于拇指部底端的指節(jié)單元與第一連接部相連接；手指部分別由指節(jié)單元依序樞接形成，其中位于手指部底端的指節(jié)單元分別與第二連接部相連接；拇指部或各手指部頂端的指節(jié)單元鄰近頂端的位置分別連接有束緊帶，束緊帶的另一端分別與對應(yīng)的連動板體相連接。本實(shí)用新型能模擬人手動作，并簡化了機(jī)械手的構(gòu)造及驅(qū)動方式。
文檔編號B25J9/08GK201659561SQ20102017568
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者戴文鐘 申請人:深圳市昭營科技有限公司