一种机器人手指的驱动方法及机器人手指

摘要

本发明公开了一种机器人手指的驱动方法及机器人手指，该机器人手指包括电机、多个指段和多个传动部件，电机包括多个线圈和多个同轴套设的驱动轴，多个线圈和多个同轴套设的驱动轴分别连接，多个指段中的相邻两个指段在关节处转动连接，一个传动部件用于连接一个驱动轴和一个指段，方法包括：多个驱动轴中的第一驱动轴的一端和多个线圈中的第一线圈相连，另一端通过第一传动部件和多个指段中的第一指段相连，第一线圈转动时带动第一驱动轴转动，第一驱动轴转动时驱动与第一驱动轴连接的第一传动部件移动，第一传动部件转动时带动第一指段绕着第一关节转动。本发明提供的机器人手指结构简单，实现了机器人不同手指段的灵活控制。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人手指技术领域，尤其涉及一种机器人手指的驱动方法及机器人手指。

背景技术

在拟人机器人领域，机器人手扮演了至关重要的角色。随着机器人手所需适应的环境增多，所需执行的任务更多更复杂，简单的末端执行器已经满足不了需求，因此，机器人手的结构设计与功能也必须得到进一步优化。所以，拟人化的机器人手成为了一个热门的课题。

由于，机器人手需要完成抓取、搬运等复杂动作，因此需要较为精确的控制机制，与此同时，机器人手需要满足体积小、重量轻的特点，但是现有技术中虽然有足够的关节和驱动去完成抓取、搬运等复杂动作，但是其结构复杂，控制不易，并且成本较高。

发明内容

本申请提供了一种机器人手指的驱动方法及机器人手指，该驱动方法在很好的控制了生产成本的前提下，实现了机器人手指的灵活控制。

第一方面，提供了一种机器人手指的驱动方法，该机器人手指包括电机和多个指段和多个传动部件，该电机包括多个线圈和多个同轴套设的驱动轴，该多个线圈进和多个同轴套设的驱动轴分别连接，该多个指段中的相邻两个指段在关节处转动连接，一个传动部件用于连接一个驱动轴和一个指段。该方法包括：多个驱动轴中的第一驱动轴的一端和多个线圈中的第一线圈相连，第一驱动轴的另一端通过第一传动部件和多个指段中的第一指段相连，第一线圈转动时带动第一驱动轴转动，第一驱动轴转动时驱动第一传动部件转动，第一传动部件转动时使得第一指段绕着第一关节转动。

该机器人手通过使用同轴套设的多个驱动轴和多个线圈的多轴电机，该多个线圈可以实现分别带动多个驱动轴，并且该多个驱动轴分别与多个手指段利用传动部件相连，使得线圈在通电的情况下带动驱动轴转动，该对应的驱动轴驱动相连的传动部件转动，从而带动与该传动部件相连的手指段绕着关节运动。该机器人结构利用多轴电机同时控制多个手指段运动，结构简单，在很好的控制了生产成本的前提下，实现了机器人手指的灵活控制。

可选地，多个驱动轴中的第二驱动轴的一端和多个线圈中的第二线圈相连，另一端通过第二传动部件和多个指段中的第二指段相连，第二线圈转动时带动第二驱动轴转动，第二驱动轴转动时驱动第二传动部件转动，第二传动部件转动时使得第二指段绕着第二关节转动。

可选地，该第一传动部件包括弹性部件，该弹性部件的一端和第一驱动轴的输出端连接，另一端与第一指段连接，当第一驱动轴转动时带动弹性部件运动，当弹性部件运动时带动第一指段绕着第一关节转动。该弹性部件在第一驱动轴转动时，可实现自由压缩或者伸长，使得第一指段在绕着第一关节灵活运动。

可选地，该第一传动部件还包括第一推动件，该第一推动件的一端和弹性部件的一端连接，该第一推动件的另一端和第一指段连接，当弹性部件运动时带动第一推动件运动，第一推动件运动时带动第一指段绕着第一关节转动，该第一推动件连接弹性部件和第一指段，使得第一驱动轴转动时更好的推动第一指段运动。

可选地，第二传动部件包括第一齿轮、第二齿轮和第二推动件，第一齿轮嵌套在第二驱动轴外侧，第一齿轮和第二齿轮啮合连接，第二齿轮嵌套在第二推动件外侧，第二推动件的一端和第二指段连接，当第二驱动轴转动时带动第一齿轮转动，第一齿轮转动时使得第二齿轮转动，第二齿轮转动时带动第二推动件运动，第二推动件运动时带动第二指段绕着第二关节运动。该齿轮传动装置可使得第一驱动轴的动力快速转移到第二驱动轴上，使整体结构简单，成本低。

可选地，该电机为伸缩电机，包括：齿轮电机和固定在齿轮电机上的伸缩装置，伸缩装置包括具有空腔的管状壳体，设于空腔内的转动轴、套装在转动轴上的伸缩套以及固定在伸缩套远离齿轮电机一端并延伸至管状壳体外部的多个同轴套设的驱动轴，多个同轴套设的驱动轴受齿轮电机中的线圈驱动时伸缩套沿轴线方向伸缩带动驱动轴在轴线方向上做伸缩运动。该伸缩电机在运行的过程中，伸缩装置伸缩顺畅，不会发生卡死状况，并且有效延长伸缩电机的伸缩长度，伸缩力度较大。

可选地，伸缩套的外周壁上设有螺旋形引导槽，设于管状壳体上的凸件与螺旋形引导槽配合使得转动轴在齿轮电机驱动旋转时，伸缩套及转动轴能够在转动轴转动的同时在轴线方向上做伸缩运动。

可选地，该第二驱动轴为空心轴。该第二驱动轴为空心轴可保证该轴嵌套在第一驱动轴外侧。

可选地，该电机为伸缩电机，可使得电机上的驱动轴来回伸缩运动，从而带动手指段绕着关节运动。

可选地，该弹性部件为拉簧、扭簧、压簧、片簧、弹性绳或软管中的至少一种。

第二方面，本申请还提供一种机器人手指，用于执行上述机器人手指的驱动方法，该机器人手指包括：电机、多个指段和多个传动部件，该电机包括多个线圈和多个同轴套设的驱动轴，该多个线圈进和多个同轴套设的驱动轴分别连接，该多个指段中的相邻两个指段在关节处转动连接，一个传动部件用于连接一个驱动轴和一个指段。多个驱动轴中的第一驱动轴的一端和多个线圈中的第一线圈相连，第一驱动轴的另一端通过第一传动部件和多个指段中的第一指段相连，第一线圈转动时带动第一驱动轴转动，第一驱动轴转动时驱动第一传动部件运动，第一传动部件转动时使得第一指段绕着第一关节转动。进一步地，多个驱动轴中的第二驱动轴的一端和多个线圈中的第二线圈相连，第二驱动轴的另一端通过第二传动部件和多个指段中的第二指段相连，第二线圈转动时带动第二驱动轴转动，第二驱动轴转动时驱动第二传动部件运动，第二传动部件转动时使得第二指段绕着第二关节转动。该装置用于执行以上第一方面或者第一方面的任意一方面可能的实现方法。

可选地，该第一传动部件包括弹性部件，该弹性部件的一端和第一驱动轴的输出端连接，弹性部件的另一端与第一指段连接，当第一驱动轴转动时带动弹性部件伸缩运动，弹性部件的伸缩运动带动第一指段绕着第一关节转动。该弹性部件在第一驱动轴转动时，可实现自由压缩或者伸长，使得第一指段在绕着第一关节灵活运动。

可选地，该第一传动部件还包括第一推动件，该第一推动件的一端和弹性部件的一端连接，该第一推动件的另一端和第一指段连接，当弹性部件伸缩运动时带动第一推动件运动，第一推动件运动时带动第一指段绕着第一关节转动，该第一推动件连接弹性部件和第一指段，使得第一驱动轴转动时更好的推动第一指段运动。

可选地，第二传动部件包括第一齿轮、第二齿轮和第二推动件，第一齿轮嵌套在第二驱动轴外侧，第一齿轮和第二齿轮啮合连接，第二齿轮嵌套在第二推动件外侧，第二推动件的一端和第二指段连接，当第二驱动轴转动时带动第一齿轮转动，第一齿轮转动时使得第二齿轮转动，第二齿轮转动时带动第二推动件运动，第二推动件运动时带动第二指段绕着第二关节运动。该齿轮传动装置可使得第一驱动轴的动力快速转移到第二驱动轴上，整体结构简单，成本低。

可选地，该电机为伸缩电机，包括：齿轮电机和固定在齿轮电机上的伸缩装置，伸缩装置包括具有空腔的管状壳体，设于空腔内的转动轴、套装在转动轴上的伸缩套以及固定在伸缩套远离齿轮电机一端并延伸至管状壳体外部的多个同轴套设的驱动轴，多个同轴套设的驱动轴受齿轮电机中的线圈驱动时伸缩套沿轴线方向伸缩带动驱动轴在轴线方向上做伸缩运动。该伸缩电机在运行的过程中，伸缩装置伸缩顺畅，不会发生卡死状况，并且有效延长伸缩电机的伸缩长度，伸缩力度较大。

可选地，伸缩套的外周壁上设有螺旋形引导槽，设于管状壳体上的凸件与螺旋形引导槽配合使得转动轴在齿轮电机驱动旋转时，伸缩套及转动轴能够在转动轴转动的同时在轴线方向上做伸缩运动。

可选地，该第二驱动轴为空心轴。该第二驱动轴为空心轴可保证该第二驱动轴嵌套在第一驱动轴外侧。

可选地，该电机为伸缩电机，可使得电机上的驱动轴来回伸缩运动，从而带动手指段绕着关节运动。

可选地，该弹性部件为拉簧、扭簧、压簧、片簧、弹性绳或软管中的至少一种。

第三方面，本申请还提供了一种机器人，该机器人包括上述第二方面提供的任一种机器人手指。

本申请提供的机器人手指和机器人的技术效果可以参见第一方面或第一方面的各个实施方式的技术效果，此处不再赘述。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

该机器人手指的驱动方法，通过使用同轴套设的多个驱动轴和多个线圈的多轴电机，该多个线圈可以实现分别带动多个驱动轴，并且该多个驱动轴分别与多个手指段利用传动部件相连，使得线圈在通电的情况下带动驱动轴转动，该对应的驱动轴驱动相连的传动部件转动，从而带动与该传动部件相连的手指段绕着关节运动。该机器人结构利用多轴电机同时控制多个手指段运动，结构简单，在很好的控制了生产成本的前提下，实现了机器人手指的灵活控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中提供的机器人手指的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的伸缩电机的结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的机器人手指的结构示意图。

图标：1、伸缩电机；2、第一指段；3、第二指段；4、第三指段；5、齿轮电机；6、伸缩装置；7、管状壳体；8、伸缩套；9、第一驱动轴；10、第二驱动轴；11、第一关节；12、第二关节；13、第一传动部件；14、第二传动部件；15、弹性部件；16、第一推动件；17、第一齿轮；18、第二齿轮；19第二推动件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

首先，对下文中即将提及的部分术语进行说明。当本申请提及术语“第一”、“第二”等序数词时仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

下面，对本申请提供的机器人手指进行介绍，如图1所示为本申请提供的机器人手指的示意性结构图。该机器人手指包括电机1和第一指段2、第二指段3、第三指段4，其中，电机1位于第三指段4内。

首先，对本申请采用的伸缩电机的具体结构进行介绍，如图2所示为本申请实施例提供的伸缩电机的结构示意图，该伸缩电机1包括齿轮电机5和固定在齿轮电机5上的伸缩装置6，其中，该齿轮电机5由电机、第一线圈和第二线圈组装构成，该伸缩装置6由具有空腔的管状壳体7、空腔内的转动轴和套装在转动轴上的伸缩套8组成，在该伸缩套8上安装有远离齿轮电机5一端并延伸至管状壳体7外部的两个同轴套设的第一驱动轴9和第二驱动轴10，该第一驱动轴9和第二驱动轴10分别和第一线圈和第二线圈相连，当转动轴受齿轮电机5中的线圈驱动时，伸缩套8不能相对于转动轴转动，但能够沿轴线方向运动，伸缩套8的外周壁上设有螺旋形引导槽，管状壳体7上的凸件与螺旋形引导槽配合使得转动轴在受齿轮电机5驱动旋转时，该伸缩套8及第一线圈和第二线圈分别对应的第一驱动轴9和第二驱动轴10能够在随转动轴转动的同时在轴线方向上做伸缩运动。

从图1中可以看出，该三个指段中的第一指段2和第二指段3在第一关节11处转动连接，第二指段3和第三指段4在第二关节12处转动连接，该伸缩电机1的第一驱动轴9的输出端通过第一传动部件13和第一指段2相连，伸缩电机1的中的第一线圈驱动旋转时，第一驱动轴9能够在轴线方向上做伸缩运动。当该第一驱动轴9来回伸缩运动时驱动与第一驱动轴9相连的第一传动部件13来回运动，第一传动部件13来回运动时驱动与第一传动部件13相连的第一指段2绕着第一关节11转动。伸缩电机1中的第二驱动轴10的输出端通过第二传动部件14和第二指段3相连，同理，伸缩电机1的第二线圈驱动旋转时，第二驱动轴10能够在轴线方向上做伸缩运动。当该第二驱动轴10来回伸缩运动时驱动与第二驱动轴10相连的第二传动部件14运动，第二传动部件14运动时驱动与第二传动部件14相连的第二指段3绕着第二关节12转动。

该机器人手通过使用同轴套设的多个驱动轴和多个线圈的多轴电机，该多个线圈可以实现分别带动多个驱动轴，并且该多个驱动轴分别与多个手指段利用传动部件相连，使得线圈在通电的情况下带动驱动轴转动，该对应的驱动轴驱动相连的传动部件转动，从而带动与该传动部件相连的手指段绕着关节运动。该机器人结构利用多轴电机同时控制多个手指段运动，结构简单，在很好的控制了生产成本的前提下，实现了机器人手指的灵活控制。

作为进一步优选方案，如图3所示的为本申请提供的机器人手指的示意性结构图。该第一传动部件13包括弹性部件15，该弹性部件15的一端和第一驱动轴9的输出端连接，该弹性部件15的另一端与第一指段2连接，当第一驱动轴9运动时带动弹性部件15伸缩运动，弹性部件15伸缩运动时带动第一指段2绕着第一关节11转动。该弹性部件15在第一驱动轴9的带动下，可实现自由压缩或者伸长，使得第一指段2绕着第一关节11灵活运动。优选的，该弹性部件15为拉簧、扭簧、压簧、片簧、弹性绳或软管中的至少一种，在本实施例中，该弹性部件15为软管。

作为进一步优选方案，如图3所示，该第一传动部件13还可以包括第一推动件16，该第一推动件16的一端和弹性部件15的一端连接，该第一推动件16的另一端和第一指段2连接，当弹性部件15伸缩运动时带动第一推动件16来回运动，第一推动件16来回运动时带动第一指段2绕着第一关节11转动。该第一推动件连接弹性部件15和第一指段2，使得第一驱动轴转动时更好的推动第一指段2运动。

作为进一步优选方案，如图3所示，该第二传动部件14包括第一齿轮17、第二齿轮18和第二推动件19，其中，第一齿轮17嵌套在第二驱动轴10外侧，第一齿轮17可将第二驱动轴10的驱动力进行传输，第一齿轮17和第二齿轮18啮合连接，第二齿轮18嵌套在第二推动件19外侧，第二推动件19的一端和第二指段3连接，当第二驱动轴10转动时带动第一齿轮17转动，第一齿轮17转动时使得第二齿轮18转动，第二齿轮18转动时带动第二推动件19运动，第二推动件19运动时带动第二指段3绕着第二关节12运动。该齿轮传动装置可使得第二驱动轴10的动力快速转移到第二推动件19上，从而使得第二指段3再第二推动件19的作用下绕着第二关节12运动，该齿轮结构简单，成本低，易于实现。

作为进一步优选方案，第一驱动轴9的长度大于或者等于第二驱动轴10的长度有利于接上弹性部件15的第一驱动轴9更好的控制第一指段2。

作为进一步优选方案，该第二驱动轴10为空心轴。该第二驱动轴10为空心轴可保证该第二驱动轴10嵌套在第一驱动轴9外侧。其中，第一驱动轴9可以为实心或者空心。

下面对本申请提供的机器人手指的驱动方法进行介绍。

如图1所示，该伸缩电机1的第一驱动轴9的输出端通过第一传动部件13和第一指段2相连，伸缩电机1的中的第一线圈驱动旋转时，第一驱动轴9能够在轴线方向上做伸缩运动。当该第一驱动轴9来回伸缩运动时驱动与第一驱动轴9相连的第一传动部件13来回运动，第一传动部件13来回运动时驱动与第一传动部件13相连的第一指段2绕着第一关节11转动。伸缩电机1中的第二驱动轴10的输出端通过第二传动部件14和第二指段3相连，同理，伸缩电机1的第二线圈驱动旋转时，第二驱动轴10能够在轴线方向上做伸缩运动。当该第二驱动轴10来回伸缩运动时驱动与第二驱动轴10相连的第二传动部件14运动，第二传动部件14运动时驱动与第二传动部件14相连的第二指段3绕着第二关节12转动。

可选的，该第一传动部件13包括弹性部件15，该弹性部件15的一端和第一驱动轴9的输出端连接，该弹性部件15的另一端与第一指段2连接，当第一驱动轴9运动时带动弹性部件15伸缩运动，弹性部件15伸缩运动时带动第一指段2绕着第一关节11转动。该弹性部件15在第一驱动轴9的带动下，可实现自由压缩或者伸长，使得第一指段2绕着第一关节11灵活运动。优选的，该弹性部件15为拉簧、扭簧、压簧、片簧、弹性绳或软管中的至少一种，在本实施例中，该弹性部件15为软管。

可选的，如图3所示，该第一传动部件13还可以包括第一推动件16，该第一推动件16的一端和弹性部件15的一端连接，该第一推动件16的另一端和第一指段2连接，当弹性部件15伸缩运动时带动第一推动件16来回运动，第一推动件16来回运动时带动第一指段2绕着第一关节11转动。该第一推动件连接弹性部件15和第一指段2，使得第一驱动轴转动时更好的推动第一指段2运动。

可选的，如图3所示，该第二传动部件14包括第一齿轮17、第二齿轮18和第二推动件19，其中，第一齿轮17嵌套在第二驱动轴10外侧，第一齿轮17可将第二驱动轴10的驱动力进行传输，第一齿轮17和第二齿轮18啮合连接，第二齿轮18嵌套在第二推动件19外侧，第二推动件19的一端和第二指段3连接，当第二驱动轴10转动时带动第一齿轮17转动，第一齿轮17转动时使得第二齿轮18转动，第二齿轮18转动时带动第二推动件19运动，第二推动件19运动时带动第二指段3绕着第二关节12运动。该齿轮传动装置可使得第二驱动轴10的动力快速转移到第二推动件19上，从而使得第二指段3再第二推动件19的作用下绕着第二关节12运动，该齿轮结构简单，成本低，易于实现。

可选的，第一驱动轴9的长度大于或者等于第二驱动轴10的长度有利于接上弹性部件15的第一驱动轴9更好的控制第一指段2。

可选的，该第二驱动轴10为空心轴。该第二驱动轴10为空心轴可保证该第二驱动轴10嵌套在第一驱动轴9外侧。其中，第一驱动轴9可以为实心或者空心。

本申请还提供了一种机器人，该机器人包括上述机器人手指。该机器人的实现方法和技术效果此处不再赘述。

应理解，上述只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的上述示例，显然可以进行各种等价的修改或变化，或者上述任意两种或者任意多种实施例的组合。这样的修改、变化或者组合后的方案也落入本申请实施例的范围内。

还应理解，上文对本申请实施例的描述着重于强调各个实施例之间的不同之处，未提到的相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，这里不再赘述。

还应理解，本申请实施例中的方式、情况、类别以及实施例的划分仅是为了描述的方便，不应构成特别的限定，各种方式、类别、情况以及实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合。

还应理解，在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

以上该，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以该权利要求的保护范围为准。