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

背景技術(shù)：

服務(wù)型機器人是機器人大家族中的一個年輕的成員，可以分為專業(yè)型服務(wù)機器人和個人/家庭型服務(wù)機器人。隨著近年來機器人技術(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)機器人通過提供引領(lǐng)、迎賓、運輸?shù)葌€性化和智能化的服務(wù)，有利于降低人力成本；同時，更好地發(fā)揮機器人自主性、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)機器人由于其自身特性，成為當(dāng)今機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，使用激光雷達來進行導(dǎo)航，確定道路，并通過攝像頭來避免碰撞人和障礙物。這類機器人往往沒有機械手臂部分或者機械手臂部分的結(jié)構(gòu)很簡單，僅能實現(xiàn)一些基礎(chǔ)的動作，抓取能力以及與人握手互動的能力較弱，乘坐電梯時也不能實現(xiàn)對電梯的自主操作，存在較多不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

優(yōu)選地，所述機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)動連接，中指段的前端與小指段的后端可轉(zhuǎn)動連接；小指段前端與拉線的一端固定相連，拉線依次穿過小指段后端、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輸出端相連。

優(yōu)選地，所述手指彎曲電機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)有過線孔，拉線的另一端穿過過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)有過線孔，過線孔處順著設(shè)有拉線的長度方向開設(shè)有卡線槽。

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

優(yōu)選地，所述手指彎曲電機下方設(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安裝板下表面抵接，螺栓穿過掌部基板和電機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的套設(shè)于第一橫梁，第一扭簧具有兩個支腳，其一個支腳與中指段相連，另一個支腳與根座相連；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的套設(shè)于第二橫梁，第二扭簧具有兩個支腳，其一個支腳與小指段相連，另一個支腳與中指段相連。

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，掌心凸起位于三個機械手指之間；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)明所提供的機械手，包括三個可活動的機械手指，機械臂可以實現(xiàn)機械手空間位置的任意定位，通過機械手指可以實現(xiàn)抓取、按鍵、握手等動作。相較于傳統(tǒng)的酒店服務(wù)機器人，該機械手功能更為完善。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機械手臂的示意圖；

圖2是本發(fā)明機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明機械臂的俯視圖；

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)動管的安裝示意圖；

圖6是本發(fā)明機械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明機械手的另一角度示意圖；

圖8是本發(fā)明機械手的側(cè)視圖；

圖9是本發(fā)明機械手的剖視圖；

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)明電機安裝板上電機的安裝示意圖；

圖13是本發(fā)明機械手的部分結(jié)構(gòu)剖視圖。

附圖標(biāo)記說明：1、機械手；101、掌部基板；102、機械手指；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、從動齒輪；1031、指示標(biāo)志；104、中間齒輪；105、主動齒輪；106、電機安裝板；107、手指彎曲電機；108、手指轉(zhuǎn)動電機；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、機械臂；201、一號舵機；202、二號舵機；203、三號舵機；204、四號舵機；205、五號舵機；206、六號舵機；207、主臂轉(zhuǎn)動件；208、主臂轉(zhuǎn)動架；209、舵機轉(zhuǎn)動架；210、連接板；211、小臂轉(zhuǎn)動管；212、手腕擺動板；213、小臂關(guān)節(jié)連接架；214、護板；215、法蘭傳動盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明：

如圖1至圖13所示，本發(fā)明的一種機械手臂，包括機械臂2和機械手1，機械臂2具有六個自由度，包括順次連接的六個舵機，相鄰的舵機兩兩之間軸線垂直。機械手1與機械臂2最后個舵機的轉(zhuǎn)動端相連，用于實現(xiàn)抓取、按鍵、握手等動作。

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

機械臂與人體上肢類似，一號舵機、二號舵機和三號舵機形成大臂，四號舵機、五號舵機和六號舵機形成小臂，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，當(dāng)四號舵機轉(zhuǎn)動時，舵機轉(zhuǎn)動架不動，而是四號舵機帶動五號舵機一起相對舵機轉(zhuǎn)動架轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)前后擺動手肘的動作。其特點是工作空間范圍大，動作靈活，力矩大，通用性強，通過機械臂可以實現(xiàn)機械手空間位置的任意定位。

為了便于運動時的計算，一號舵機201的軸線、三號舵機203的軸線以及五號舵機205的軸線位于同一平面。

六號舵機206的側(cè)面安裝有小臂關(guān)節(jié)連接架213，小臂轉(zhuǎn)動管211通過法蘭傳動盤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)動管211內(nèi)部連通的通孔。由于小臂轉(zhuǎn)動管211中空，當(dāng)五號舵機205驅(qū)動六號舵機206轉(zhuǎn)動時，小臂轉(zhuǎn)動管211的軸線位置相對靜止，在小臂轉(zhuǎn)動管211內(nèi)進行布線，小臂關(guān)節(jié)連接架213的通孔便于線路從小臂轉(zhuǎn)動管211中引出。這樣的布線方式與傳統(tǒng)圍繞著傳動軸布線的方式相比，走線簡潔，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)動管211具有較長的長度，且由輕質(zhì)的碳材料制成，而舵機本身較重，因此可以使得一號舵機201、二號舵機202、三號舵機203、四號舵機204和五號舵機205的重心更偏向于機器人軀體方向，使得機器人整體重心更穩(wěn)。

為了美觀以及對零件的保護，在小臂轉(zhuǎn)動管211四周設(shè)置一圈護板214，四塊護板214的一端安裝在五號舵機205上，并在小臂轉(zhuǎn)動管211四周圍成一個矩形空間，套在小臂轉(zhuǎn)動管211外。護板214和小臂轉(zhuǎn)動管211之間具有一定間隙，護板214的另一端通過軸承與法蘭傳動盤215轉(zhuǎn)動連接。當(dāng)小臂轉(zhuǎn)動管211轉(zhuǎn)動時，護板214并不隨之轉(zhuǎn)動。

在本實施例中，主臂轉(zhuǎn)動架208、舵機轉(zhuǎn)動架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，機械手1包括掌部基板101，掌部基板101的上表面設(shè)有三個結(jié)構(gòu)相同的機械手指102，三個機械手指102根部的連線形成一個如圖10虛線所示的等腰三角形，位于該等腰三角形兩個底角上的機械手指102可對稱轉(zhuǎn)動。

如圖8和圖9所示，機械手指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)動連接，中指段1022的前端與小指段1023的后端可轉(zhuǎn)動連接。

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均可活動的套設(shè)于第一橫梁1024，第一扭簧1025具有兩個支腳，其一個支腳插入中指段1022上預(yù)設(shè)的支腳孔從而與中指段1022相連，另一個支腳穿過中指段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)均可活動的套設(shè)于第二橫梁1026，第二扭簧具有兩個支腳，其一個支腳插入小指段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，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依次穿過小指段1023后端的過線孔、中指段1022前端的過線孔、中指段1022后端過線孔以及根座1021底部圓心的過線孔與掌部基板101下表面安裝的手指彎曲電機107輸出端相連。中指段1022內(nèi)設(shè)有兩個過線柱，根座1021內(nèi)也設(shè)有兩個過線柱，拉線114與上述過線柱的外圓周面接觸。中指段1022后端過線孔處順著設(shè)有拉線114的長度方向開設(shè)有卡線槽1029，卡線槽1029用于對拉線114進行限位，防止拉線114在松緊的過程中發(fā)生偏移和繞線。

在本實施例中，手指彎曲電機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)有過線孔，拉線114的另一端穿過過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)動需要的力大于第一扭簧1025需要的力。當(dāng)機械手指102在拉線114的作用下像掌心收攏時，中指段1022和根座1021的轉(zhuǎn)動幅度大于小指段1023和中指段1022的轉(zhuǎn)動幅度，便于機械手實現(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，使得個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動更為靈活。

為了實現(xiàn)握手，抓取，按鍵等動作，需要各機械手指的小指段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，橡膠套1027能夠及時將力度傳遞到壓力傳感器；當(dāng)握手和抓取物體時，橡膠墊1028能夠及時將力度傳遞到壓力傳感器，從而機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)有從動齒輪103和齒輪副，兩個可對稱轉(zhuǎn)動的機械手指102的根座1021可轉(zhuǎn)動的安裝在掌部基板101上，根座1021與掌部基板101下表面的從動齒輪103相連，兩者可同軸轉(zhuǎn)動；齒輪副包括嚙合的中間齒輪104和主動齒輪105，中間齒輪104與從動齒輪103嚙合。當(dāng)主動齒輪105驅(qū)動時，兩個從動齒輪103可對稱同步轉(zhuǎn)動。為了便于兩個從動齒輪103的安裝，從動齒輪103上設(shè)有三角形的指示標(biāo)志1031，安裝時，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，即可實現(xiàn)兩個從動齒輪103的安裝定位，使得兩個可對稱轉(zhuǎn)動的機械手指102位置對稱。

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

如圖7和圖9所示，手指彎曲電機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的另一端與電機安裝板106下表面抵接，螺栓穿過掌部基板101和電機安裝板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，對兩者之間的零件也進行限位。

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位于三個機械手指102之間。掌心凸起1131由橡膠制成，當(dāng)機械手指抓取物體時，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)人員將會意識到，這里所述的實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)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。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)明的保護范圍內(nèi)。