CN103846926A

CN103846926A - 弹性机械关节

Info

Publication number: CN103846926A
Application number: CN201210521379.1A
Authority: CN
Inventors: 黄汉邦; 周立芃
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: CN103846926B

Abstract

一种弹性机械关节，包含有第一臂，是枢接第二臂。驱动装置，是设置在第一臂。移动件，受该驱动装置驱使移动。弹性组合，是具有导杆、滑块和弹性件，导杆具有第一端和第二端，第一端固接第一臂或第二臂，第二端穿过滑块，弹性件设于第一端和第二端之间，分别顶抵第一臂或第二臂及滑块。以及，挠性元件，其一端连接第二臂，另一端连接移动件，并绕设于滑块，当第二臂移动遭遇阻挡时，是拉动挠性元件在克服弹性件弹力后推动滑块移动，让第二臂摆动。由此，当该第二臂碰触物体时，通过挠性元件克服弹性件弹力让第二臂摆动，避免对物体产生伤害。

Description

弹性机械关节

技术领域

本发明是与机械关节有关，特别是指一种弹性机械关节。

背景技术

随着机器人工业蓬勃发展，人们面对机器人的机会或是机器人协助与代替人们工作的机会已经增加许多，例如，人形机器手(anthropomorphicrobot hand)就是模仿人类手掌的结构协助人们并如人的手掌般的处理事务。

在此同时，因为人们接触机器人的机会大增，关于人类与机器人的互动安全(safe interaction)问题的重要性也就显得相当重要。以传统人形机械手而言，其是以捉取物品设计，而让每个指节彼此枢接并被带动在预定的自由度下运动，如此虽可以确实达成捉取物体的功效，但是若要与人类互动，则在互动安全的考虑上显然仍有不足，不足之处在于机械手的指节是采用钢性材料制作而成其指关节并未具有弹性，当机械手受驱动行进时，若物体阻挡在机械手行路径，在未有其它指令下达的情况下机械手将持续移动，导致机械手撞击物体而造成伤害。

上述状况，对于在生产线的工业机器人而言，是可以加装护网防止意外发生，但是对于人类与机器人的互动活动来说，则不适用。因此，如何在机器手的移动过程中突遇阻碍的物体时避免伤及物体，是增加人类与机器人的互动安全性的关键课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种弹性机械关节，其当有物体阻碍其行进路线时，是能避免对物体产生伤害。

缘是，为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种弹性机械关节，包含有一第一臂，是枢接一第二臂；一驱动装置，是设置在该第一臂，供驱动物体；一移动件，是设置在该驱动装置，受该驱动装置驱使移动；一弹性组合，是具有一导杆、一滑块和一弹性件，该导杆具有相对的一第一端和一第二端，该第一端固接该第一臂或第二臂，该第二端是穿过该滑块并限制该滑块仅能沿着该导杆移动，该弹性件是设于该第一端和第二端之间，分别顶抵该第一臂或该第二臂及该滑块；以及一挠性元件，其一端连接该第二臂，另一端连接该移动件，并绕设于该滑块，当该第二臂移动遭遇阻挡时，是拉动该挠性元件，在克服该弹性件弹力后推动滑块朝该第一端移动，而让第二臂摆动。

由此，当该第二臂碰触物体时，通过该挠性元件克服该弹性件弹力让该第二臂摆动，避免该第二臂对物体产生伤害。

附图说明

为了详细说明本发明的技术特点所在，列举以下的一较佳实施例并配合附图说明如后，其中：

图1是本发明第一较佳实施例的立体图，显示驱动装置为伺服马达；

图2是本发明第一较佳实施例的驱动装置立体图；

图3是本发明第一较佳实施例的立体图，显示驱动装置为螺杆；

图4是本发明第一较佳实施例的弹性组合；

图5是本发明第一较佳实施例的使用示意图；

图6是本发明第一较佳实施例的弹性组合使用示意图；

图7是本发明第二较佳实施例的立体图；以及

图8是本发明第二较佳实施例的张力调整装置。

具体实施方式

如图1所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种弹性机械关节，主要包含有一第一臂11、一第二臂12、一驱动装置13、一移动件14、一弹性组合15和一挠性元件16。

该第一臂11和该第二臂12是通过一第一轴17彼此枢接。

该驱动装置13，是设置在该第一臂11，供驱动物体。

该移动件14，是设置在该驱动装置13，受该驱动装置13驱使移动。需说明的是，该驱动装置13能够为伺服马达或旋转缸，该驱动装置13具有一转轴131。这时该移动件14为转盘，是连接该转轴131而被驱动旋转，收放连接在该移动件14的挠性元件16，使该第二臂12摆动。值得一提的是，该驱动装置13也可以为螺杆。而该移动件14为螺帽，是连接该驱动装置13(螺杆)并被驱动往复运动，而收放连接在该移动件14的挠性元件16，使该第二臂12摆动。

该弹性组合15，是具有一导杆151、一滑块152和一弹性件153，该导杆151具有相对的一第一端151a和一第二端151b，该第一端151a固接该第一臂11或第二臂12，本较佳实施例以第二臂12为例，该第二端151b是穿过该滑块152并限制该滑块152仅能沿着该导杆151移动，该弹性件153是设于该第一端151a和第二端151b之间，分别顶抵该第一臂11或该第二臂12，本较佳实施例以第二臂12为例，及该滑块152。以及

该挠性元件16，可以为带或线(在本较佳实施例中是以线为例)，其一端连接该第二臂12，另一端连接该移动件14，并绕设于该滑块152，当该第二臂12移动遭遇阻挡时，是拉动该挠性元件16，在克服该弹性件153弹力后推动滑块152朝该第一端151a移动，而让第二臂12摆动。

请参阅图1、图5和图6，说明本较佳实施例的操作情况。若本发明提供的弹性关节移动时，其第二臂12遇到物体。这时，物体将施力于该第二臂12，该第二臂12所受的力量将传递至该挠性元件16，使得该挠性元件16也将力传至该滑块152，待克服该弹性件153的弹力后，该滑块152将沿着该导杆151朝该第一端151a方向滑动，进而使该第二臂12产生摆动，避免对于物体产生损伤。

请参阅第图7、图8，介绍本发明第二较佳实施例，其与第一较佳实施例不同处在于还包含一张力调整装置18，是设于该第一臂11或该第二臂12，本较佳实施例以第二臂12为例，该挠性元件16是绕设在该张力调整装置18，受该张力调整装置18调整该挠性元件16的张力。在本较佳实施例中，该张力调整装置18具有一单向限制元件181和一调整柱182，该单向限制元件181是固接该第一臂11或该第二臂12，本较佳实施例以第二臂12为例，该单向限制元件181一般是使用棘轮或单向轴承(单向离合器)，本较佳实施例以单向轴承为例，该调整柱182是固接该单向限制元件181受限于预定方向旋转，该挠性元件16是绕设于该调整柱182而被该调整柱182卷收。

值得一题的是，若需要实时量测该挠性元件16的张力，则更可以运用一电位计(potentiometer)19，设于该第一臂11或该第二臂12，本较佳实施例以第一臂11为例，用来量测该挠性元件16的张力，取得张力资料。

本较佳实施例的操作情况与第一较佳实施例相同，恕不赘述。

Claims

1.一种弹性机械关节，包含有：

一第一臂，枢接一第二臂；

一驱动装置，设置在该第一臂，供驱动物体；

一移动件，设置在该驱动装置，受该驱动装置驱使移动；

一弹性组合，具有一导杆、一滑块和一弹性件，该导杆具有相对的一第一端和一第二端，该第一端固接该第一臂或第二臂，该第二端穿过该滑块并限制该滑块仅能沿着该导杆移动，该弹性件设于该第一端和第二端之间，分别顶抵该第一臂或该第二臂及该滑块；以及

一挠性元件，其一端连接该第二臂，另一端连接该移动件，并绕设于该滑块，当该第二臂移动遭遇阻挡时，拉动该挠性元件，在克服该弹性件弹力后推动滑块朝该第一端移动，而让第二臂摆动。

2.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：该第一臂和该第二臂通过一第一轴彼此枢接。

3.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：该驱动装置为伺服马达或旋转缸，该驱动装置具有一转轴；该移动件为转盘，连接该转轴而被驱动旋转，收放连接在该移动件的挠性元件，使该第二臂摆动。

4.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：该驱动装置为螺杆；该移动件为螺帽，连接该驱动装置并被驱动往复运动，而收放连接在该移动件的挠性元件，使该第二臂摆动。

5.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：还包含一张力调整装置，设于该第一臂或该第二臂，该挠性元件绕设在该张力调整装置，受该张力调整装置调整该挠性元件的张力。

6.如权利要求5所述的弹性机械关节，其中：该张力调整装置具有一单向限制元件和一调整柱，该单向限制元件固接该第一臂或该第二臂，该调整柱固接该单向限制元件受限于预定方向旋转，该挠性元件绕设于该调整柱而被该调整柱卷收。

7.如权利要求6所述的弹性机械关节，其中：该单向限制元件为单向轴承或单向离合器。

8.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：该挠性元件为带或线。

9.如权利要求1所述的弹性机械关节，其中：还包含一电位计，设于该第一臂或该第二臂，量测该挠性元件的张力。