本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械手。

背景技術(shù)：

服務(wù)型機(jī)器人是機(jī)器人大家族中的一個(gè)年輕的成員，可以分為專業(yè)型服務(wù)機(jī)器人和個(gè)人/家庭型服務(wù)機(jī)器人。隨著近年來(lái)機(jī)器人技術(shù)的智能化和產(chǎn)業(yè)化的深入化發(fā)展，服務(wù)型機(jī)器人開始出現(xiàn)于酒店、餐廳、銀行等公共環(huán)境。這種新型的服務(wù)機(jī)器人通過(guò)提供引領(lǐng)、迎賓、運(yùn)輸?shù)葌€(gè)性化和智能化的服務(wù)，有利于降低人力成本；同時(shí)，更好地發(fā)揮機(jī)器人自主性、靈活性和安全性的作用，全方位體貼顧客的需求。這種專業(yè)性的服務(wù)機(jī)器人由于其自身特性，成為當(dāng)今機(jī)器人鄰域的一支重要發(fā)展的力量。

現(xiàn)有的酒店服務(wù)機(jī)器人能記住酒店中的所有通道、電梯和客房位置，使用激光雷達(dá)來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，確定道路，并通過(guò)攝像頭來(lái)避免碰撞人和障礙物。這類機(jī)器人往往沒(méi)有機(jī)械手臂部分或者機(jī)械手臂部分的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，僅能實(shí)現(xiàn)一些基礎(chǔ)的動(dòng)作，抓取能力以及與人握手互動(dòng)的能力較弱，乘坐電梯時(shí)也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的自主操作，存在較多不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題，提供一種用于酒店服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械手。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種機(jī)械手，包括掌部基板，掌部基板的上表面設(shè)有三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的機(jī)械手指，三個(gè)機(jī)械手指根部的連線形成一個(gè)等腰三角形，位于該等腰三角形兩個(gè)底角上的機(jī)械手指可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述機(jī)械手指包括安裝在掌部基板上的根座，根座與中指段的后端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，中指段的前端與小指段的后端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；小指段前端與拉線的一端固定相連，拉線依次穿過(guò)小指段后端、中指段以及根座底部圓心與掌部基板下表面的手指彎曲電機(jī)輸出端相連。

優(yōu)選地，所述手指彎曲電機(jī)輸出端與拉線舵盤相連，拉線舵盤的外圓周上設(shè)有線槽，拉線舵盤的圓心處設(shè)有螺紋孔，螺紋孔和線槽之間設(shè)有過(guò)線孔，拉線的另一端穿過(guò)過(guò)線孔后固定在螺釘上，螺釘安裝在螺紋孔內(nèi)。

優(yōu)選地，所述小指段的端部套設(shè)有橡膠套，橡膠套與安裝在小指段上的壓力傳感器抵接；中指段的側(cè)面安裝有橡膠墊，橡膠墊與安裝在中指段上的壓力傳感器抵接。

優(yōu)選地，所述中指段后端開設(shè)有過(guò)線孔，過(guò)線孔處順著設(shè)有拉線的長(zhǎng)度方向開設(shè)有卡線槽。

優(yōu)選地，兩個(gè)可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手指的根座可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在掌部基板上，根座與掌部基板下表面的從動(dòng)齒輪相連，兩者可同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)齒輪下方設(shè)有電機(jī)安裝板；手指彎曲電機(jī)和手指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)安裝在電機(jī)安裝板下表面上，手指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪副與兩個(gè)可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手指的從動(dòng)齒輪相連。

優(yōu)選地，所述手指彎曲電機(jī)下方設(shè)有固定板，固定板與銅柱的一端固定連接，銅柱的另一端與電機(jī)安裝板下表面抵接，螺栓穿過(guò)掌部基板和電機(jī)安裝板與銅柱螺紋連接。

優(yōu)選地，所述根座的上端設(shè)有第一橫梁，中指段的后端以及第一扭簧均可活動(dòng)的套設(shè)于第一橫梁，第一扭簧具有兩個(gè)支腳，其一個(gè)支腳與中指段相連，另一個(gè)支腳與根座相連；中指段的前端設(shè)有第二橫梁，小指段的后端以及第二扭簧均可活動(dòng)的套設(shè)于第二橫梁，第二扭簧具有兩個(gè)支腳，其一個(gè)支腳與小指段相連，另一個(gè)支腳與中指段相連。

優(yōu)選地，所述第二扭簧的彈簧剛度大于第一扭簧的彈簧剛度。

優(yōu)選地，所述掌部基板的上方設(shè)有手面蓋板，手面蓋板的中部向上凸起形成掌心凸起，掌心凸起位于三個(gè)機(jī)械手指之間；掌心凸起為中空結(jié)構(gòu)，從而在掌心凸起和掌部基板之間形成用于安裝電路板的空間。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的機(jī)械手，包括三個(gè)可活動(dòng)的機(jī)械手指，機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手空間位置的任意定位，通過(guò)機(jī)械手指可以實(shí)現(xiàn)抓取、按鍵、握手等動(dòng)作。相較于傳統(tǒng)的酒店服務(wù)機(jī)器人，該機(jī)械手功能更為完善。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明機(jī)械手臂的示意圖；

圖2是本發(fā)明機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明機(jī)械臂的俯視圖；

圖4是圖3沿A-A方向的剖視圖；

圖5是本發(fā)明小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管的安裝示意圖；

圖6是本發(fā)明機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明機(jī)械手的另一角度示意圖；

圖8是本發(fā)明機(jī)械手的側(cè)視圖；

圖9是本發(fā)明機(jī)械手的剖視圖；

圖10是本發(fā)明掌部基板上表面的示意圖；

圖11是本發(fā)明掌部基板下表面的示意圖；

圖12是本發(fā)明電機(jī)安裝板上電機(jī)的安裝示意圖；

圖13是本發(fā)明機(jī)械手的部分結(jié)構(gòu)剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、機(jī)械手；101、掌部基板；102、機(jī)械手指；1021、根座；1022、中指段；1023、小指段；1024、第一橫梁；1025、第一扭簧；1026、第二橫梁；1027、橡膠套；1028、橡膠墊；1029、卡線槽；103、從動(dòng)齒輪；1031、指示標(biāo)志；104、中間齒輪；105、主動(dòng)齒輪；106、電機(jī)安裝板；107、手指彎曲電機(jī)；108、手指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)；109、拉線舵盤；1091、線槽；1092、螺紋孔；110、固定板；111、銅柱；112、手背蓋板；113、手面蓋板；1131、掌心凸起；114、拉線；2、機(jī)械臂；201、一號(hào)舵機(jī)；202、二號(hào)舵機(jī)；203、三號(hào)舵機(jī)；204、四號(hào)舵機(jī)；205、五號(hào)舵機(jī)；206、六號(hào)舵機(jī)；207、主臂轉(zhuǎn)動(dòng)件；208、主臂轉(zhuǎn)動(dòng)架；209、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架；210、連接板；211、小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管；212、手腕擺動(dòng)板；213、小臂關(guān)節(jié)連接架；214、護(hù)板；215、法蘭傳動(dòng)盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：

如圖1至圖13所示，本發(fā)明的一種機(jī)械手臂，包括機(jī)械臂2和機(jī)械手1，機(jī)械臂2具有六個(gè)自由度，包括順次連接的六個(gè)舵機(jī)，相鄰的舵機(jī)兩兩之間軸線垂直。機(jī)械手1與機(jī)械臂2最后個(gè)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)端相連，用于實(shí)現(xiàn)抓取、按鍵、握手等動(dòng)作。

如圖2至圖5所示，機(jī)械臂2的六個(gè)舵機(jī)包括順次連接的一號(hào)舵機(jī)201、二號(hào)舵機(jī)202、三號(hào)舵機(jī)203、四號(hào)舵機(jī)204、五號(hào)舵機(jī)205、六號(hào)舵機(jī)206。一號(hào)舵機(jī)201安裝在機(jī)器人軀體上，一號(hào)舵機(jī)201的轉(zhuǎn)動(dòng)端與主臂轉(zhuǎn)動(dòng)件207相連，主臂轉(zhuǎn)動(dòng)件207與二號(hào)舵機(jī)202的側(cè)面固定連接，一號(hào)舵機(jī)201與二號(hào)舵機(jī)202軸線垂直。二號(hào)舵機(jī)202的轉(zhuǎn)動(dòng)端與主臂轉(zhuǎn)動(dòng)架208相連，三號(hào)舵機(jī)203的后端安裝在主臂轉(zhuǎn)動(dòng)架208上，二號(hào)舵機(jī)202與三號(hào)舵機(jī)203軸線垂直。三號(hào)舵機(jī)203的轉(zhuǎn)動(dòng)端與舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架209相連，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架209與四號(hào)舵機(jī)204的轉(zhuǎn)動(dòng)端相連，三號(hào)舵機(jī)203與四號(hào)舵機(jī)204軸線垂直。四號(hào)舵機(jī)204的側(cè)面與五號(hào)舵機(jī)205的后端均安裝在連接板210上從而兩者固定連接，四號(hào)舵機(jī)204與五號(hào)舵機(jī)205軸線垂直。五號(hào)舵機(jī)205的轉(zhuǎn)動(dòng)端與小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211相連，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211與六號(hào)舵機(jī)206的側(cè)面相連，五號(hào)舵機(jī)205與六號(hào)舵機(jī)206軸線垂直。六號(hào)舵機(jī)206的轉(zhuǎn)動(dòng)端與手腕擺動(dòng)板212相連，機(jī)械手1安裝在手腕擺動(dòng)板212上。

機(jī)械臂與人體上肢類似，一號(hào)舵機(jī)、二號(hào)舵機(jī)和三號(hào)舵機(jī)形成大臂，四號(hào)舵機(jī)、五號(hào)舵機(jī)和六號(hào)舵機(jī)形成小臂，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，當(dāng)四號(hào)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架不動(dòng)，而是四號(hào)舵機(jī)帶動(dòng)五號(hào)舵機(jī)一起相對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前后擺動(dòng)手肘的動(dòng)作。其特點(diǎn)是工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，力矩大，通用性強(qiáng)，通過(guò)機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手空間位置的任意定位。

為了便于運(yùn)動(dòng)時(shí)的計(jì)算，一號(hào)舵機(jī)201的軸線、三號(hào)舵機(jī)203的軸線以及五號(hào)舵機(jī)205的軸線位于同一平面。

六號(hào)舵機(jī)206的側(cè)面安裝有小臂關(guān)節(jié)連接架213，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211通過(guò)法蘭傳動(dòng)盤215與小臂關(guān)節(jié)連接架213相連，小臂關(guān)節(jié)連接架213設(shè)有與小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211內(nèi)部連通的通孔。由于小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211中空，當(dāng)五號(hào)舵機(jī)205驅(qū)動(dòng)六號(hào)舵機(jī)206轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211的軸線位置相對(duì)靜止，在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211內(nèi)進(jìn)行布線，小臂關(guān)節(jié)連接架213的通孔便于線路從小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211中引出。這樣的布線方式與傳統(tǒng)圍繞著傳動(dòng)軸布線的方式相比，走線簡(jiǎn)潔，集成度高，可以最大程度的避免繞線的發(fā)生。

由于小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，且由輕質(zhì)的碳材料制成，而舵機(jī)本身較重，因此可以使得一號(hào)舵機(jī)201、二號(hào)舵機(jī)202、三號(hào)舵機(jī)203、四號(hào)舵機(jī)204和五號(hào)舵機(jī)205的重心更偏向于機(jī)器人軀體方向，使得機(jī)器人整體重心更穩(wěn)。

為了美觀以及對(duì)零件的保護(hù)，在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211四周設(shè)置一圈護(hù)板214，四塊護(hù)板214的一端安裝在五號(hào)舵機(jī)205上，并在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211四周圍成一個(gè)矩形空間，套在小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211外。護(hù)板214和小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211之間具有一定間隙，護(hù)板214的另一端通過(guò)軸承與法蘭傳動(dòng)盤215轉(zhuǎn)動(dòng)連接。當(dāng)小臂轉(zhuǎn)動(dòng)管211轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，護(hù)板214并不隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本實(shí)施例中，主臂轉(zhuǎn)動(dòng)架208、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)架209和小臂關(guān)節(jié)連接架213均為U形結(jié)構(gòu)。

如圖6所示，機(jī)械手1包括掌部基板101，掌部基板101的上表面設(shè)有三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的機(jī)械手指102，三個(gè)機(jī)械手指102根部的連線形成一個(gè)如圖10虛線所示的等腰三角形，位于該等腰三角形兩個(gè)底角上的機(jī)械手指102可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖8和圖9所示，機(jī)械手指102包括安裝在掌部基板101上的根座1021，根座1021與中指段1022的后端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，中指段1022的前端與小指段1023的后端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

具體的，根座1021的上端設(shè)有第一橫梁1024，中指段1022的后端以及第一扭簧1025均可活動(dòng)的套設(shè)于第一橫梁1024，第一扭簧1025具有兩個(gè)支腳，其一個(gè)支腳插入中指段1022上預(yù)設(shè)的支腳孔從而與中指段1022相連，另一個(gè)支腳穿過(guò)中指段1022開設(shè)的槽插入根座1021上預(yù)設(shè)的支腳孔。

中指段1022的前端設(shè)有第二橫梁1026，小指段1023的后端以及第二扭簧(圖中未示出)均可活動(dòng)的套設(shè)于第二橫梁1026，第二扭簧具有兩個(gè)支腳，其一個(gè)支腳插入小指段1023上預(yù)設(shè)的支腳孔與小指段1023相連，另一個(gè)支腳插入中指段1022上預(yù)設(shè)的支腳孔與中指段1022相連。當(dāng)?shù)诙せ珊偷谝慌せ?025處于自然安裝狀態(tài)時(shí)，各手指為張開狀態(tài)。

小指段1023前端與拉線114的一端固定相連，拉線114依次穿過(guò)小指段1023后端的過(guò)線孔、中指段1022前端的過(guò)線孔、中指段1022后端過(guò)線孔以及根座1021底部圓心的過(guò)線孔與掌部基板101下表面安裝的手指彎曲電機(jī)107輸出端相連。中指段1022內(nèi)設(shè)有兩個(gè)過(guò)線柱，根座1021內(nèi)也設(shè)有兩個(gè)過(guò)線柱，拉線114與上述過(guò)線柱的外圓周面接觸。中指段1022后端過(guò)線孔處順著設(shè)有拉線114的長(zhǎng)度方向開設(shè)有卡線槽1029，卡線槽1029用于對(duì)拉線114進(jìn)行限位，防止拉線114在松緊的過(guò)程中發(fā)生偏移和繞線。

在本實(shí)施例中，手指彎曲電機(jī)107輸出端與拉線舵盤109相連，拉線舵盤109的外圓周上設(shè)有線槽1091，拉線舵盤109的圓心處設(shè)有螺紋孔1092，螺紋孔1092和線槽1091之間設(shè)有過(guò)線孔，拉線114的另一端穿過(guò)過(guò)線孔后固定在螺釘上，螺釘安裝在螺紋孔1092內(nèi)，從而將拉線114固定在拉線舵盤109上。

第二扭簧的彈簧剛度大于第一扭簧1025的彈簧剛度，即第二扭簧轉(zhuǎn)動(dòng)需要的力大于第一扭簧1025需要的力。當(dāng)機(jī)械手指102在拉線114的作用下像掌心收攏時(shí)，中指段1022和根座1021的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度大于小指段1023和中指段1022的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，便于機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種操作。

在第二橫梁1026的外圓周上套設(shè)有銅套，在中指段1022和第一橫梁1024之間設(shè)有軸承，使得個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)更為靈活。

為了實(shí)現(xiàn)握手，抓取，按鍵等動(dòng)作，需要各機(jī)械手指的小指段1023和中指段1022均能感受力度變化，在小指段1023的端部套設(shè)有橡膠套1027，橡膠套1027與安裝在小指段1023上的壓力傳感器抵接；中指段1022的側(cè)面安裝有橡膠墊1028，橡膠墊1028與安裝在中指段1022上的壓力傳感器抵接。當(dāng)按鍵時(shí)，橡膠套1027能夠及時(shí)將力度傳遞到壓力傳感器；當(dāng)握手和抓取物體時(shí)，橡膠墊1028能夠及時(shí)將力度傳遞到壓力傳感器，從而機(jī)器人的主控制器能夠根據(jù)壓力傳感器的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的判斷和操作。

如圖11所示，掌部基板101下表面設(shè)有從動(dòng)齒輪103和齒輪副，兩個(gè)可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手指102的根座1021可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在掌部基板101上，根座1021與掌部基板101下表面的從動(dòng)齒輪103相連，兩者可同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；齒輪副包括嚙合的中間齒輪104和主動(dòng)齒輪105，中間齒輪104與從動(dòng)齒輪103嚙合。當(dāng)主動(dòng)齒輪105驅(qū)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)從動(dòng)齒輪103可對(duì)稱同步轉(zhuǎn)動(dòng)。為了便于兩個(gè)從動(dòng)齒輪103的安裝，從動(dòng)齒輪103上設(shè)有三角形的指示標(biāo)志1031，安裝時(shí)，只需將指示標(biāo)志1031與掌部基板101下表面設(shè)置的標(biāo)志相對(duì)，即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)從動(dòng)齒輪103的安裝定位，使得兩個(gè)可對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手指102位置對(duì)稱。

如圖12所示，從動(dòng)齒輪103下方設(shè)有電機(jī)安裝板106，三個(gè)手指彎曲電機(jī)107和一個(gè)手指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)108安裝在電機(jī)安裝板106的下表面，手指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)108的輸出端與主動(dòng)齒輪105相連。

如圖7和圖9所示，手指彎曲電機(jī)107下方設(shè)有固定板110，固定板110與銅柱111的一端固定連接，銅柱111的另一端與電機(jī)安裝板106下表面抵接，螺栓穿過(guò)掌部基板101和電機(jī)安裝板106與銅柱111螺紋連接，從而將掌部基板101和固定板110牢牢的固定，對(duì)兩者之間的零件也進(jìn)行限位。

如圖13所示，固定板110下方設(shè)有手背蓋板112，掌部基板101的上方設(shè)有手面蓋板113，手背蓋板112的四周延伸向上與手面蓋板113相連，手背蓋板112和手面蓋板113主要起美化和保護(hù)的作用。手面蓋板113的中部向上凸起形成掌心凸起1131，掌心凸起1131位于三個(gè)機(jī)械手指102之間。掌心凸起1131由橡膠制成，當(dāng)機(jī)械手指抓取物體時(shí)，掌心凸起能夠充分的與被抓取物接觸，使得抓取更為穩(wěn)固。掌心凸起1131為中空結(jié)構(gòu)，從而在掌心凸起1131和掌部基板101之間形成用于安裝電路板的空間。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。