CN218698900U - 一种机械手指、机械手及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械手指、包含该种机械手指的机械手以及包含该种机械手的机器人；该种机械手指包括依次布置的固定部、第一指节、第二指节和第三指节，还包括将固定部、第一指节和第二指节依次可转动连接的第一关节和第二关节，驱动组件与第一关节相连并驱动第一指节相对于固定部转动；第一传动机构连接第一关节和第二关节，在第一指节相对于固定部转动时驱动第二指节相对于第一指节转动，第二传动机构连接第二关节和第三关节并传动，在第二指节相对于第一指节转动时驱动第三指节相对于第二指节转动；该方案只需一个动力源即可实现三个关节弯曲，既节省了动力，又使装置的结构更为简单。

Description

一种机械手指、机械手及机器人

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，尤其涉及一种机械手指、机械手及机器人。

背景技术

机械手用于模仿人手，在当代生产生活中发挥着重要作用。为使机械手及机械手指更为灵活，多指和多指节成为发展趋势；然而，现有技术中通常为机械手指的每个指节单独提供动力源，耗费动力，并且往往导致机械手指的结构复杂、体积较大。

现有技术中公开了一些采用单个动力源驱动多个指节的机械手指，例如，专利文件CN111421567A公开了一种齿轮差动式欠驱动三关节机械手指结构及其操作方法，该种机械手指结构采用一个动力源控制三根手指，然而该种机械手结构的三根手指角度呈120°布置，手指位置相对固定，更适用于三根手指同时抓握物体的情形，同时体积较大，使用场景有限。专利文件CN109648589B 公开了一种基于气缸驱动的机器人灵巧机械手指装置，该装置中各关节采用多连杆耦合连接的方式实现传动，也存在装置复杂、体积大的问题。

实用新型内容

本实用新型的技术目的在于提供一种机械手指、机械手及机器人，该种机械手指结构简单、并通过单个动力源驱动多个指节。

为解决上述技术问题，作为本实用新型的一个方面，提出了一种机械手指，包括依次布置的固定部、第一指节、第二指节和第三指节，还包括：

第一关节，用于使所述第一指节与所述固定部可转动连接；

第二关节，用于使所述第二指节与所述第一指节可转动连接；

第三关节，用于使所述第三指节与所述第二指节可转动连接；

驱动组件，与所述第一关节相连，用于驱动所述第一指节相对于所述固定部转动；

第一传动机构，连接所述第一关节和所述第二关节并传动，用于在所述第一指节相对于所述固定部转动时驱动所述第二指节相对于所述第一指节转动；

第二传动机构，连接所述第二关节和第三关节并传动，用于在所述第二指节相对于所述第一指节转动时驱动所述第三指节相对于所述第二指节转动。

进一步地，所述第一关节包括：第一主动直齿轮、第一副动直齿轮和第一从动直齿轮；

所述第一主动直齿轮与所述驱动组件相连并由所述驱动组件驱动，所述第一副动直齿轮与所述第一主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述固定部可转动连接，所述第一从动直齿轮与所述第一副动直齿轮啮合，并与所述固定部可转动连接，且与所述第一指节相连，以使所述第一指节随所述第一从动直齿轮同步转动。

工作时，驱动组件提供动力源，驱动第一关节运动，从而使第一指节相对于固定部转动；同时，第一传动机构在第一关节和第二关节之间传动，驱动第二关节运动，进而使第二指节相对于第一指节转动；并且，第二关节的运动通过第二传动机构传递至第三关节，使第三指节相对于第二指节转动；因此，该方案只需一个动力源即可实现三个关节弯曲。

进一步地，所述第一传动机构包括若干个沿所述第一指节依次布置并均与所述第一指节可转动连接的第一传动轮，若干个所述第一传动轮依次啮合，且靠近所述第一关节的第一传动轮与所述第一关节相连，靠近所述第二关节的第一传动轮与所述第二关节相连，以使所述第一传动机构将所述第一关节和所述第二关节相连并实现传动。

进一步地，靠近第一关节的所述第一传动轮与所述第一主动直齿轮啮合，且与所述第一从动直齿轮同轴并可转动连接。

进一步地，所述第二关节包括：第二主动直齿轮、第二副动直齿轮和第二从动直齿轮；

所述第二主动直齿轮与所述第一传动机构相连并由所述第一传动机构带动，所述第二副动直齿轮与所述第二主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述第一指节可转动连接，所述第二从动直齿轮与所述第二副动直齿轮啮合，并与所述第一指节可转动连接，且与所述第二指节相连，以使所述第二指节随所述第二从动直齿轮同步转动。

进一步地，所述第二传动机构包括若干个沿所述第二指节依次布置并均与所述第二指节可转动连接的第二传动轮，若干个所述第二传动轮依次啮合，且靠近所述第二关节的第二传动轮与所述第二关节相连，靠近所述第三关节的第二传动轮与所述第三关节相连，以使所述第二传动机构将所述第二关节和所述第三关节相连并实现传动。

进一步地，靠近第二关节的所述第二传动轮与所述第二主动直齿轮啮合，且与所述第二从动直齿轮同轴并可转动连接。

进一步地，所述第三关节包括：第三主动直齿轮、第三副动直齿轮和第三从动直齿轮；

所述第三主动直齿轮与所述第二传动机构相连并由所述第二传动机构带动，所述第三副动直齿轮与所述第三主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述第二指节可转动连接，所述第三从动直齿轮与所述第三副动直齿轮啮合，并与所述第二指节可转动连接，且与所述第三指节相连，以使所述第三指节随所述第三从动直齿轮同步转动。

进一步地，所述驱动组件包括：电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮和从动直齿轮；

所述电机的输出轴与所述主动锥齿轮同轴相连，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合；所述从动直齿轮与所述从动锥齿轮同轴相连并与所述第一关节相连并传动。

作为本实用新型的另一方面，提出了一种机械手，该种机械手包括若干个本实用新型的机械手指。

进一步地，所述机械手还包括手掌骨架和机械拇指，所述机械拇指包括所述固定部、第一指节、第二指节、第一关节、第二关节、驱动组件和第一传动机构，所述手掌骨架与所述机械拇指和所述若干个机械手指均相连。

作为本实用新型的又一方面，提出了一种机器人，该种机器人包括本实用新型的机械手。

本实用新型的机械手指、机械手及机器人与现有技术相比，有益效果在于：一方面，该方案的机械手指只需一个动力源即可实现三个关节弯曲，节省了动力；另一方面，该机械手指结构简单、体积小，能够在小的工作空间中使用；再一方面，通过灵活组合机械手指的数量和相互之间的角度，形成的机械手更为灵巧。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机械手指的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中机械手指的爆炸图；

图3是本实用新型实施例中第一关节的局部爆炸图；

图4是本实用新型实施例中第二关节的局部爆炸图。

在附图中，各附图标记表示：

2-驱动组件，3-第一关节，4-第一传动机构，5-第二关节，6-第二传动机构， 7-第三关节，11-固定部，12-第一指节，13-第二指节，14-第三指节，21-电机， 22-主动锥齿轮，23-从动锥齿轮，24-从动直齿轮，25-同步销轴，31-第一主动直齿轮，32-第一副动直齿轮，33-第一从动直齿轮，34-第一环形销，35-第一销轴，41-第一传动轮，51-第二主动直齿轮，52-第二副动直齿轮，53-第二从动直齿轮，54-第二环形销，61-第二传动轮，71-第三主动直齿轮，72-第三副动直齿轮，73-第三从动直齿轮，74-第三环形销，75-方柱销，76-第四从动直齿轮，111- 上固定板，112-下固定板，121-第一上夹板，122-第一下夹板，131-第二上夹板， 132-第二下夹板，141-第三上夹板，142-第三下夹板，341-第一凸起，541-第二凸起，1211-第一卡槽，1311-第二卡槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“底”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

在本实施例中，如图1和图2中所示，机械手指包括依次布置的固定部11、第一指节12、第二指节13和第三指节14，还包括:

第一关节3，用于使第一指节12与固定部11可转动连接；

第二关节5，用于使第二指节13与第一指节12可转动连接；

第三关节7，用于使第三指节14与第二指节13可转动连接；

驱动组件2，与第一关节3相连，用于驱动第一指节12相对于固定部11 转动；

第一传动机构4，连接第一关节3和第二关节5并传动，用于在第一指节 12相对于固定部11转动时驱动第二指节13相对于第一指节12转动；

第二传动机构6，连接第二关节5和第三关节7并传动，用于在第二指节13相对于第一指节12转动时驱动第三指节14相对于第二指节13转动。

工作时，驱动组件2提供动力，驱动第一关节3运动，从而使第一指节12 相对于固定部11转动；同时，第一传动机构4在第一关节3和第二关节5之间传动，驱动第二关节5运动，进而使第二指节13相对于第一指节12转动；并且，第二关节5的运动通过第二传动机构6传递至第三关节7，使第三指节14 相对于第二指节13转动。通过上述方案，只需一个动力源即可实现三个关节弯曲，既节省了动力，又使装置的结构更为简单。

下面对各个部件进行详细说明。

如图1和图2中所示，驱动组件2包括：电机21、主动锥齿轮22、从动锥齿轮23和从动直齿轮24；其中，电机21的输出轴与主动锥齿轮22同轴相连，从动锥齿轮23与主动锥齿轮22啮合；从动直齿轮24与从动锥齿轮23同轴相连；通过该方案，主动锥齿轮22随电机21转动，从动锥齿轮23与主动锥齿轮 22啮合，改变了转动的方向，从动直齿轮24随从动锥齿轮23转动，再进一步将动力传递给机械手指的各个指节。

具体地，主动锥齿轮22和电机21的输出轴可以固定连接，比如焊接，也可以通过销或键连接实现同步转动。从动直齿轮24和从动锥齿轮23通过同步销轴25相连，并且，如图2中所示，同步销轴25的截面为割圆，从动直齿轮 24和从动锥齿轮23上对应地开设割圆孔以使同步销轴25穿过，从动锥齿轮23 转动时，同步销轴25和从动直齿轮24随从动锥齿轮23同步转动。

固定部11包括上固定板111和下固定板112，如图1和图2中所示，上固定板111位于从动锥齿轮23和从动直齿轮24之间，下固定板112位于从动直齿轮24下方，且上固定板111和下固定板112均与同步销轴25可转动连接，在同步销轴25转动时，上固定板111和下固定板112保持不动。具体地，上固定板111和下固定板112均开设圆孔以使同步销轴25穿过，且同步销轴25能够平滑地在圆孔中转动。在此基础上，上固定板111和下固定板112还可以通过其它方式以进一步固定，比如连接在电机21的固定部分上，该连接可以是直接连接，也可以是间接连接，可以通过焊接、粘接、卡接、螺栓连接等各种方式实现。

第一关节3包括第一主动直齿轮31、第一副动直齿轮32和第一从动直齿轮33；第一主动直齿轮31与驱动组件2的从动直齿轮24啮合，第一副动直齿轮32与第一主动直齿轮31同轴相连并同步转动，且二者均与固定部11可转动连接，第一从动直齿轮33与第一副动直齿轮32啮合，并与固定部11可转动连接，且与第一指节12相连，以使第一指节12随第一从动直齿轮33同步转动。

具体地，如图1和图2中所示，第一主动直齿轮31和第一副动直齿轮32 通过圆柱销相连，且该圆柱销穿过上固定板111和下固定板112，上固定板111 和下固定板112上分别开设有用于使该圆柱销穿过的圆孔，从而实现第一主动直齿轮31和第一副动直齿轮32与固定部11的可转动连接，在第一主动直齿轮 31和第一副动直齿轮32转动时，固定部11保持不动。进一步的，第一副动直齿轮32的尺寸小于第一主动直齿轮31的尺寸，第一副动直齿轮32的下部嵌入第一主动直齿轮31中，第一主动直齿轮31对应地开设有齿槽以容置第一副动直齿轮32的下部，通过该方案，实现第一副动直齿轮32随第一主动直齿轮31 转动。

进一步地，如图1和图2中所示，第一副动直齿轮32的上部与第一从动直齿轮33啮合，第一副动直齿轮32转动时，驱动第一从动直齿轮33转动，并且，第一从动直齿轮33的直径大于第一副动直齿轮32的直径，以降低转速。

第一指节12包括第一上夹板121和第一下夹板122。如图1和图2中所示，第一上夹板121和第一下夹板122均与上固定板111和下固定板112平行，且第一上夹板121和上固定板111相互靠近的一端重叠，第一下夹板122和下固定板112相互靠近的一端重叠。

图3中示出了第一从动直齿轮33与上固定板111、下固定板112、第一上夹板121和第一下夹板122的连接。如图3中所示，上固定板111、第一上夹板121、第一下夹板122和下固定板112由上至下依次布置，第一从动直齿轮33位于第一上夹板121和第一下夹板122之间。第一从动直齿轮33通过第一销轴35与上固定板111和下固定板112可转动连接，第一销轴35穿过第一上夹板121和上固定板111的重叠部分，以及第一下夹板122和下固定板112的重叠部分，将第一指节12和固定部11相连。第一销轴35为圆柱销，上固定板 111和下固定板112在第一销轴35穿过处开设圆孔，可以理解，在第一销轴35 转动时，上固定板111和下固定板112保持不动。同样的，第一下夹板122在第一销轴35穿过处开设圆孔，第一销轴35与第一下夹板122可转动连接。

进一步地，第一从动直齿轮33通过第一环形销34与第一销轴35可转动连接，第一环形销34的下部嵌入第一从动直齿轮33中，并与第一从动直齿轮33 固定连接，该固定连接可以为焊接、键连接等；第一销轴35从第一环形销34 中穿过，并能够相对于第一环形销34转动，从而实现第一从动直齿轮33与第一销轴35的可转动连接。更进一步地，第一环形销34的上部与第一上夹板121 卡接，以使第二上夹板121与第一环形销34在第一环形销34的转动方向上相对固定，第一上夹板121能够随第一从动直齿轮33转动；具体地，如图3中所示，第一环形销34的上部设有两个凸起341，第一上夹板121上开设有容置第一环形销34上部的第一卡槽1211，该第一卡槽1211的形状与第一环形销34 上部的形状相匹配，以将第一环形销34的上部卡入该第一卡槽1211中，通过第一卡槽1211与凸起341配合，使第二上夹板121与第一环形销34在第一环形销34的转动方向上相对固定。

结合上述方案可以理解，当第一从动直齿轮33转动时，上固定板111和下固定板112不动，第一上夹板121随第一从动直齿轮33转动。

第一传动机构4包括若干个沿第一指节12依次布置并均与第一指节12可转动连接的第一传动轮41，第一传动轮41为直齿轮，本实施例中，第一传动轮41的数量为三个。三个第一传动轮41依次啮合，靠近第一关节3的第一传动轮41与第一主动直齿轮31啮合，且该第一传动轮41与第一从动直齿轮33 同轴并可转动连接。如图2和图3中所示，靠近第一关节3的第一传动轮41 位于第一从动直齿轮33下方，第一销轴35从该第一传动轮41穿过，并与该第一传动轮41可转动连接，该第一传动轮41在第一主动直齿轮31的驱动下自转。如图1和图2中所示，另外两个第一传动轮41通过销轴分别与第一上夹板121 和第一下夹板122可转动连接。由此也可以理解，当第一上夹板121随第一从动直齿轮33转动，第一下夹板122也随之转动，因此，实现了第一指节12相对于固定部11转动；同时，远离第一关节3的两个第一传动轮41由于被第一上夹板121和第一下夹板122带动，一方面绕第一从动直齿轮33公转，另一方面自转并通过轮齿的啮合向第二关节5传动。

第二关节5包括第二主动直齿轮51、第二副动直齿轮52和第二从动直齿轮53；第二主动直齿轮51与所靠近的第一传动轮41啮合，第二副动直齿轮52 与第二主动直齿轮51同轴相连并同步转动，且二者均与第一指节12可转动连接，第二从动直齿轮53与第二副动直齿轮52啮合，并与第一指节12可转动连接，且与第二指节13相连，以使第二指节13随第二从动直齿轮53同步转动。

如图1和图2中所示，与第一关节3类似地，第二主动直齿轮51与第二副动直齿轮52通过齿槽以实现同步转动，第二主动直齿轮51和第二副动直齿轮 52通过圆柱销与第一上夹板121和第一下夹板122可转动连接，从而实现第二主动直齿轮51和第二副动直齿轮52与第一指节12的可转动连接；可以理解，第二主动直齿轮51和第二副动直齿轮52一方面在第一传动轮41的带动下自转，另一方面随第一上夹板121和第一下夹板122绕第一从动直齿轮33公转。

同样地，如图1和图2中所示，第二副动直齿轮52的上部与第二从动直齿轮53啮合，第二副动直齿轮52转动时，驱动第二从动直齿轮53转动，并且，第二从动直齿轮53的直径大于第二副动直齿轮52的直径，以降低转速。

第二指节13包括第二上夹板131和第二下夹板132。如图1和图2中所示，第二上夹板131和第二下夹板132均与第一上夹板121和第一下夹板122平行，且第二上夹板131和第一上夹板121相互靠近的一端重叠，第二下夹板132和第一下夹板122相互靠近的一端重叠。

如图4中所示，第二从动直齿轮53与第一上夹板121、第一下夹板122、第二上夹板131和第二下夹板132的连接与图3中所示类似，在此不再赘述。需要说明的是，本实施例中，第二上夹板131位于第一上夹板121上方，第二从动直齿轮53通过第二环形销54与第二上夹板131卡接，从而使第二上夹板 131随第二从动直齿轮53同步转动；本实施例中，第二环形销54的上部设有一个第二凸起541，第二上夹板131上开设有第二卡槽1311，通过第二卡槽1311 与第二凸起541配合，使第三上夹板131与第二环形销54在第二环形销54的转动方向上相对固定；此外，第一上夹板121上开设有用于在安装时使第二凸起541穿过的通槽。

同样地，第二从动直齿轮53一方面在第二副动直齿轮52的带动下自转，另一方面随第一上夹板121和第一下夹板122绕第一从动直齿轮33公转。第二上夹板131随第二从动直齿轮53的自转而转动，第一上夹板121和第一下夹板 122并不随第二从动直齿轮53转动。因此，可以理解，该方案实现了第二指节 13相对于第一指节12转动。

第二传动机构6包括若干个沿第二指节13依次布置并均与第二指节13可转动连接的第二传动轮61，第二传动轮61为直齿轮，本实施例中，第二传动轮61的数量为三个。在一些实施例中，第一传动轮41和第二传动轮61的数量可以不为三个，二者的数量可以不同，满足二者数量的奇偶性相同即可。本实施例中，三个第二传动轮61依次啮合，靠近第二关节5的第二传动轮61与第二主动直齿轮51啮合，且该第二传动轮61与第二从动直齿轮53同轴并可转动连接。如图2中所示，第二传动轮61的位置以及与其它部件的连接方式与第一传动轮41的位置及连接方式类似，在此不再赘述。

第三关节7包括第三主动直齿轮71、第三副动直齿轮72和第三从动直齿轮73；第三主动直齿轮71与所靠近的第二传动轮61啮合，第三副动直齿轮72 与第三主动直齿轮71同轴相连并同步转动，且二者均与第二指节13可转动连接，第三从动直齿轮73与第三副动直齿轮72啮合，并与第二指节13可转动连接，且与第三指节14相连，以使第三指节14随第三从动直齿轮73同步转动；同理，第三主动直齿轮71和第三副动直齿轮72一方面在第二传动轮61的带动下自转，另一方面随第二上夹板131和第二下夹板132绕第二从动直齿轮53 公转。

如图1和图2中所示，与第一关节3和第二关节5同理，第三主动直齿轮 71和第三副动直齿轮72通过圆柱销与第二上夹板131和第二下夹板132可转动连接，从而实现与第二指节13的可转动连接。如图2中所示，与第一关节3 和第二关节5有所不同，第三主动直齿轮71和第三副动直齿轮72通过套设于圆柱销外侧的方柱销75实现同轴转动，第三主动直齿轮71和第三副动直齿轮 72分别开对应地设有用于方柱销75穿过的卡槽，本实施例中，该卡槽为方槽。

第三指节14包括第三上夹板141和第三下夹板142。如图1和图2中所示，第三上夹板141和第三下夹板142均与第二上夹板131和第二下夹板132平行，且第三上夹板141和第二上夹板131相互靠近的一端重叠，第三下夹板142和第二下夹板132相互靠近的一端重叠；并且，第三上夹板141位于第二上夹板 131下方，第三下夹板142位于第二下夹板132上方。

如图1和图2中所示，第三从动直齿轮73与第二上夹板131、第二下夹板 132、第三上夹板141和第三下夹板142的连接与图3中所示类似，在此不再赘述。需要说明的是，第三从动直齿轮73通过第三环形销74与第三上夹板141 卡接，从而使第三指节14随第三从动直齿轮73同步转动。此外，第三从动直齿轮73下方还同轴连接有第四从动直齿轮76，该第四从动直齿轮76能够支撑第三从动直齿轮73；在一些实施例中，也可以不设第四从动直齿轮76，比如可以通过在第三从动直齿轮73的下方设置卡块以支撑第三从动直齿轮73，该卡块可以设置在第三从动直齿轮73的转动轴上。

并且，本实施例中，第三上夹板141和第三下夹板142的侧面固定连接(图中未示出)，该固定连接可以通过连接侧板实现，以使第三上夹板141和第三下夹板142同步运动。

同样地，第三从动直齿轮73一方面在第三副动直齿轮72的带动下自转，另一方面随第二上夹板131和第二下夹板132绕第二从动直齿轮53公转；第三上夹板141和第三下夹板142随第三从动直齿轮73的自转而转动，第二上夹板 131和第二下夹板132并不随第三从动直齿轮73的自转而转动。因此，可以理解，该方案实现了第三指节14相对于第二指节13转动。

综上所述，本实施例的机械手指能够实现在一个动力源的情况下使三个关节弯曲。

本实施例中，第一主动直齿轮31、第二主动直齿轮51、第三主动直齿轮 71、第一传动轮41以及第二传动轮61的尺寸均相同，并且，所有直齿轮的模数均相同，均为0.4；由于在模数相同的情况下，直齿轮的半径与齿数成正比，可以理解，第一主动直齿轮31、第二主动直齿轮51、第三主动直齿轮71、第一传动轮41以及第二传动轮61的齿数相同。

本实施例中，通过选取各直齿轮的齿数，能够实现三个指节的转速相同或接近。下面介绍齿轮齿数的选取方法。

在第一关节3处，第一主动直齿轮31与第一传动轮41啮合，第一副动直齿轮32与第一从动直齿轮33啮合，同时，第一主动直齿轮31与第一副动直齿轮32同轴相连，第一从动直齿轮33与第一传动轮41同轴相连，并且，第一主动直齿轮31和第一传动轮41尺寸相同，各直齿轮模数相同；由于在模数相同的情况下，直齿轮的半径与齿数成正比，因此可知：

第一主动直齿轮31的齿数＝(第一副动直齿轮32的齿数+第一从动直齿轮 33的齿数)/2。

在本实施例中，所有直齿轮的模数均为0.4。基于机械手指的工作条件，如机械手指的工作空间大小、机械手指所需承受的力的大小等，选取第一副动直齿轮32的齿数为工作条件下的最小值，本实施例中为12齿；选取第一从动直齿轮33的齿数为工作环境下的最大值，本实施例中为42齿；因此，第一主动直齿轮31、第二主动直齿轮51、第三主动直齿轮71、第一传动轮41以及第二传动轮61的齿数均为27齿。

以第一指节12相对于固定部11旋转90°为例进行计算，此时第一从动直齿轮33旋转90°，根据第一副动直齿轮32和第一从动直齿轮33的齿数比，计算出第一副动直齿轮32和第一主动直齿轮31所需旋转的角度为315°。

可以理解，在第一指节12相对于固定部11旋转90°时，通过第一主动直齿轮31和第一传动轮41的传动，与第一从动直齿轮33同轴相连的第一传动轮 41也旋转了315°，而下一个第一传动轮41在第一指节12的带动下绕第一从动直齿轮33的轮轴公转90°，同时自转225°；因此，再通过第一传动轮41和第二主动直齿轮51的传动，第二主动直齿轮51旋转了225°，第二副动直齿轮52 也旋转了225°。

同理，在第二关节5处，各齿轮的齿数满足：

第二主动直齿轮51的齿数＝27＝(第二副动直齿轮52的齿数+第二从动直齿轮53的齿数)/2。

假定第二副动直齿轮52的齿数为13、第二从动直齿轮53的齿数为41，依据第二副动直齿轮52与第二从动直齿轮53的齿数比，计算出第二副动直齿轮 52旋转了225°时，第二从同直齿轮旋转了71.3°。

同样，当第二副动直齿轮52的齿数为14、第二从动直齿轮53的齿数为40，计算出第二副动直齿轮52旋转了225°时，第二从同直齿轮旋转了78.75°。

依此类推，最终得到当第二副动直齿轮52的齿数为16、第二从动直齿轮 53的齿数为38，第二副动直齿轮52旋转了225°时，第二从动直齿轮53旋转了94.7°，接近90°。因此，选取第二副动直齿轮52的齿数为16，第二从动直齿轮53的齿数为38，使第一指节12相对于固定部11旋转90°时，第二指节 13相对于第一指节12旋转接近90°。

此时，通过第二主动直齿轮51与第二传动轮61的啮合，与第二从动直齿轮53同轴相连的第二传动轮61也自转了225°，而下一个第二传动轮61在第二上夹板131和第二下夹板132的带动下绕第二从动直齿轮53的轮轴公转了94.7°，因此该第二传动轮61自转了225°-94.7°＝130.3°。

因此，第一指节12相对于固定部11旋转90°、第二指节13相对于第一指节12旋转94.7°时，第三主动直齿轮71自转了130.3°；同样对第三副动直齿轮 72和第三从动直齿轮73的齿数进行假定，最终得到当第三副动直齿轮72的齿数为22、第三从动直齿轮73的齿数为32时，在第三主动直齿轮71旋转了94.7°的情况下，第三从动直齿轮73旋转了89.6°，接近90°。因此，选取第三副动直齿轮72的齿数为22、第三从动直齿轮73的齿数为32。

综上，本实施例中，为使三个指节的旋转速度基本相同，各齿轮的齿数分别为：

第一主动直齿轮31、第二主动直齿轮51、第三主动直齿轮71、第一传动轮41以及第二传动轮61的齿数均为27齿；

第一副动直齿轮32的齿数12齿，第一从动直齿轮33的齿数为42齿；

第二副动直齿轮52的齿数16齿，第二从动直齿轮53的齿数为38齿；

第三副动直齿轮72的齿数22齿，第三从动直齿轮73的齿数为32齿。

本实施例还公开了一种机械手，该机械手包括机械手指，还包括手掌骨架和机械拇指。

与机械手指类似，机械拇指包括依次布置的固定部11、第一指节12和第二指节13，还包括第一关节3、第二关节5、驱动组件2和第一传动机构4，机械拇指的各部件结构及连接方式与机械手指中各部件结构及连接方式相同。

本实施例中，机械手包含一根机械拇指和四根机械手指。手掌骨架与机械拇指和各机械手指的连接方式可以采取现有技术中的任意一种方式，比如，在手掌骨架与机械拇指和机械手指连接处分别设有拇指固定槽和手指固定槽，机械拇指套接于拇指固定槽，机械手指套接于手指固定槽。

本实施例还公开了一种机器人，该种机器人包括上述机械手。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械手指，其特征在于，包括依次布置的固定部、第一指节、第二指节和第三指节，还包括：

第一关节，用于使所述第一指节与所述固定部可转动连接；

第二关节，用于使所述第二指节与所述第一指节可转动连接；

第三关节，用于使所述第三指节与所述第二指节可转动连接；

驱动组件，与所述第一关节相连，用于驱动所述第一指节相对于所述固定部转动；

第一传动机构，连接所述第一关节和所述第二关节并传动，用于在所述第一指节相对于所述固定部转动时驱动所述第二指节相对于所述第一指节转动；

第二传动机构，连接所述第二关节和第三关节并传动，用于在所述第二指节相对于所述第一指节转动时驱动所述第三指节相对于所述第二指节转动。

2.根据权利要求1所述的机械手指，其特征在于，所述第一关节包括：第一主动直齿轮、第一副动直齿轮和第一从动直齿轮；

所述第一主动直齿轮与所述驱动组件相连并由所述驱动组件驱动，所述第一副动直齿轮与所述第一主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述固定部可转动连接，所述第一从动直齿轮与所述第一副动直齿轮啮合，并与所述固定部可转动连接，且与所述第一指节相连，以使所述第一指节随所述第一从动直齿轮同步转动。

3.根据权利要求2所述的机械手指，其特征在于，所述第一传动机构包括若干个沿所述第一指节依次布置并均与所述第一指节可转动连接的第一传动轮，若干个所述第一传动轮依次啮合，且靠近所述第一关节的第一传动轮与所述第一关节相连，靠近所述第二关节的第一传动轮与所述第二关节相连，以使所述第一传动机构将所述第一关节和所述第二关节相连并实现传动；靠近第一关节的所述第一传动轮与所述第一主动直齿轮啮合，且与所述第一从动直齿轮同轴并可转动连接。

4.根据权利要求1所述的机械手指，其特征在于，所述第二关节包括：第二主动直齿轮、第二副动直齿轮和第二从动直齿轮；

所述第二主动直齿轮与所述第一传动机构相连并由所述第一传动机构带动，所述第二副动直齿轮与所述第二主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述第一指节可转动连接，所述第二从动直齿轮与所述第二副动直齿轮啮合，并与所述第一指节可转动连接，且与所述第二指节相连，以使所述第二指节随所述第二从动直齿轮同步转动。

5.根据权利要求4所述的机械手指，其特征在于，所述第二传动机构包括若干个沿所述第二指节依次布置并均与所述第二指节可转动连接的第二传动轮，若干个所述第二传动轮依次啮合，且靠近所述第二关节的第二传动轮与所述第二关节相连，靠近所述第三关节的第二传动轮与所述第三关节相连，以使所述第二传动机构将所述第二关节和所述第三关节相连并实现传动；靠近第二关节的所述第二传动轮与所述第二主动直齿轮啮合，且与所述第二从动直齿轮同轴并可转动连接。

6.根据权利要求1所述的机械手指，其特征在于，所述第三关节包括：第三主动直齿轮、第三副动直齿轮和第三从动直齿轮；

所述第三主动直齿轮与所述第二传动机构相连并由所述第二传动机构带动，所述第三副动直齿轮与所述第三主动直齿轮同轴相连并同步转动，且二者均与所述第二指节可转动连接，所述第三从动直齿轮与所述第三副动直齿轮啮合，并与所述第二指节可转动连接，且与所述第三指节相连，以使所述第三指节随所述第三从动直齿轮同步转动。

7.根据权利要求1所述的机械手指，其特征在于，所述驱动组件包括：电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮和从动直齿轮；

所述电机的输出轴与所述主动锥齿轮同轴相连，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合；所述从动直齿轮与所述从动锥齿轮同轴相连并与所述第一关节相连并传动。

8.一种机械手，其特征在于，所述机械手包括若干个如权利要求1-7任意一项所述的机械手指。

9.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括手掌骨架和机械拇指，所述机械拇指包括所述固定部、第一指节、第二指节、第一关节、第二关节、驱动组件和第一传动机构，所述手掌骨架与所述机械拇指和所述若干个机械手指均相连。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求7-9任意一项所述的机械手。

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