TW200944346A - Finger mechanism of robot hand - Google Patents

Description

200944346 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於機械手之指機構，特別是關於爲了達成 該機械手之指機構小型化、低成本化的改良技術。 【先前技術】 物體把持或握緊執行用的機械手是由本申請人提出專 0 利文獻1、2所揭示的技術。如該等專利文獻所揭示的機 械手之指機構，一般，手指張開方向驅動用的力量是比朝 物體方向驅動手指握緊時所需的力量還小即可，以致該兩 驅動方向所需的力量之間的差就大。然而，機械手之指關 節驅動用的電磁馬達是不拘轉動方向產生同等的扭矩。因 此，對於機械手之指機構是需要使用可產生握緊所需驅動 扭矩的致動器。例如：當握緊方向相對於張開方向所需的 扭矩爲需要3倍的驅動扭矩時，就需要組入可產生3倍驅 〇 動扭矩的致動器。爲了達到機械手之指機構的小型化、低 成本化，有效的對策是將指機構握緊方向及張開方向驅動 用的致動器構成小型化、低容量化。 - 〔專利文獻1〕日本特開2006-26806號公報 〔專利文獻2〕日本特開2006-26807號公報 【發明內容】 本發明的課題是有鑑於上述情況，提出一種使用低輸 出的小型致動器就可獲得機械手握緊方向所需驅動力的機 -5- 200944346 械手之指機構。 爲了解決上述課題，本發明的機械手之指機構， 其特徵爲，具有： 機械手之指構成用的根基側指連桿及前端側指連桿； 可使上述前端側指連桿相對於上述根基側指連桿連結 成能夠朝上述機械手握緊方向及張開方向旋繞的指關節軸 > 以指定的力量經常朝上述握緊方向彈推上述前端側指 0 連桿的彈推構件；及 可使上述前端側指連桿以上述指關節軸爲中心朝上述 握緊方向及上述張開方向旋繞的馬達。 於此，上述彈推構件，可使用掛接在上述前端側指連 桿及上述根基側指連桿之間的螺旋彈簧，或是使用扭簧。 此外，本發明、的機械手之多關節型指機構， 其特徵爲，具有： 機械手之指構成用的根基側指連桿、至少1支中間指 © 連桿及前端側指連桿； 可使上述前端側指連桿相對於上述中間指連桿連結成 能夠朝上述機械手握緊方向及張開方向旋繞的前端側指關 節軸； - 可使上述中間指連桿相對於上述根基側指連桿連結成 能夠朝上述機械手握緊方向及張開方向旋繞的根基側指關 節軸； 以指定的力量經常朝上述握緊方向彈推上述前端側指 -6- 200944346 連桿的前端側彈推構件； 可使上述前端側指連桿以上述前端側指關節軸爲中心 朝上述握緊方向及上述張開方向旋繞的前端側馬達； 以指定的力量經常朝上述握緊方向彈推上述中間指連 桿的根基側彈推構件；及 可使上述中間堉連桿以上述根基側指關節軸爲中心朝 上述握緊方向及上述張開方向旋繞的根基側馬達。 ❹ 於此，上述前端側彈推構件及上述根基側彈推構件， 可使用螺旋彈簧，或是使用扭簧。 本發明的機械手之指機構中，機械手之手指的前端側 指連桿是經常由螺旋彈簧等彈推構件朝機械手握緊方向彈 推著。於此，相對於朝機械手張開方向驅動前端側指連桿 時所需的驅動力，爲了讓該前端側指連桿朝握緊方向驅動 是需要3倍的驅動力，於是就利用彈推構件的彈推力使前 端側指連桿經常作用有和張開方向驅動前端側指連桿時所 〇 需驅動力相同的驅動力。 於該狀況時，爲了讓前端側指連桿朝握緊方向驅動， 只要有其朝張開方向驅動時2倍的驅動力即可。朝張開方 - 向驅動時，因是需要在反抗彈推構件之彈推力的狀況下驅 動前端側指連桿，所以還是需要2倍的驅動力。因此，使 用可產生2倍驅動力的馬達就能夠朝握緊方向及張開方向 驅動前端側指連桿，不需要使用可產生3倍驅動力的大型 高價馬達，使馬達的利用效率獲得改善。如此一來，就有 利於指機構的小型化、低成本化。 200944346 本發明應用在機械手之多關節型指機構時也可獲得相 同的作用效果。 【實施方式】 〔發明之最佳實施形態〕 - 以下，參照圖面，對應用本發明的機械手之指機構的 實施形態進行說明。 (0014 ] ❹ 第1圖爲表示本實施形態相關的機械手之指機構的主 要部份說明圖。機械手之指機構1，具備有1支或複數支 手指或者指單元2，圖中是圖示著只有1支的指單元。指 單元2，具備：前端側指連桿3和根基側指連桿4;及連 結著該等之間的指關節部5。 前端側指連桿3例如是由細長的板構件形成，其後端 部3b是相對於指關節部5的指關節軸6，以延伸在其中心 軸線6a正交方向的狀態連結固定著。當旋轉指關節軸6 〇 時，前端側指連桿3是以該指關節軸6爲中心朝機械手的 握緊方向A及張開方向B旋繞。 指關節部5的指關節軸6，是由根基側指連桿4的前 端部4a以旋轉自如的狀態支撐著。指關節部5具備電磁 馬達7，由電磁馬達7驅動旋轉指關節軸6。根基側指連 桿4的後端部4b，例如是安裝在機械手的手掌（未圖示） 規定用部位。 於此，指關節軸6配置有以同軸狀態包圍其外圍面的 -8- 200944346 扭力彈簧8。該扭力彈簧8的一端8a是連結在前端側指連 桿3的前端部3a側面所固定的彈簧栓9，另一端8b是連 結在根基側指連桿4的前端部4a至後端部4b爲止之間的 中間部位側面所固定的彈簧栓1 〇。利用扭力彈簧8，使前 端側指連桿3經常作用有以指關節軸6爲中心朝向握緊方 • 向A的彈簧力。 該構成的機械手之指機構1中，相對於朝機械手張開 φ 方向B驅動前端側指連桿3時所需的驅動扭矩，爲了讓該 前端側指連桿3朝握緊方向A驅動是需要3倍的驅動力。 此外，扭力彈簧8的彈簧力，可使前端側指連桿3經常作 用有和張開方向B驅動前端側指連桿3時所需驅動扭矩相 同的驅動扭矩。 於該狀況時，爲了讓前端側指連桿3朝握緊方向A驅 動，只要有其朝張開方向B驅動時2倍的驅動扭矩即可。 朝張開方向B驅動前端側指連桿3時，因是需要在反抗著 φ 扭力彈簧8之彈簧力的狀況下驅動前端側指連桿3,所以 還是需要2倍的驅動扭矩。因此，使用可產生2倍驅動扭 矩的電磁馬達7就能夠朝握緊方向A及張開方向B驅動前 . 端側指連桿3。於是，就不需要如先前使用可產生3倍驅 動扭矩的大型高價馬達，因此馬達的利用效率獲得改善的 同時，有利於指機構的小型化、低成本化。 第2圖爲表示朝握緊方向彈推著前端側指連桿3的彈 推構件使用螺旋形拉簧時的機械手之指機構的主要部份說 明圖。如該圖所示，安裝在前端側指連桿3的後端部3b -9- 200944346 側面的彈簧栓9A和安裝在根基側指連桿4的後端部4b側 面的10A之間，是以拉伸狀態掛接著螺旋形拉簧8A。該 構成的機械手之指機構1A也是能夠達到和第1圖所示指 機構1相同的作用效果。 另，上述的各例是1關節型指單元的例子，但具備有 多關節型指單元的指機構理所當然也可同樣應用本發明。 例如：只要在前端側指連桿3和根基側指連桿4之間 連結中間指連桿，構成爲具備有前端側關節部及根基側關 0 節部的2關節指機構，由前端側彈推構件經常朝握緊方向 彈推著前端側指連桿3，由根基側彈推構件經常朝握緊方 向彈推著中間指連桿即可。根據該構成時，可實現前端側 指連桿驅動用電磁馬達及中間指連桿驅動用電磁馬達的小 型化，有利於指機構的小型化、低成本化。 如以上的說明，本發明的機械手之指機構，是由螺旋 彈簧等彈推構件使前端側指連桿經常彈推往機械手的握緊 方向。此外，本發明的機械手之多關節型指機構，是由螺 〇 旋彈簧等彈推構件使前端側指連桿及中間指連桿經常彈推 往機械手的握緊方向。因此，朝握緊方向驅動前端側指連 桿及中間指連桿用的驅動力就可較少，所以指關節部的驅 動機構就能夠使用小容量的馬達。如此一來，就有利於指 機構的小型化、低成本化。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示應用本發明的機械手之1關節型的指機 -10- 200944346 構主要部份說明圖。 第2圖爲表示第1圖的指機構中取代扭力彈簧採用螺 旋形拉簧時的例子說明圖。 【主要元件符號說明】 ' 1 :機械手之指機構 2 :指單元 φ 3 :前端側指連桿 3a :前端部 3 b :後端部 4 :根基側指連桿 4 a ·目丨j牺部 4b :後端部 5 :關節部 6 :關節軸 〇 6a :中心軸線 7 :電磁馬達 8 :扭力彈簧 . 8 A :螺旋形拉簧 9、9A、10、10A:彈簧栓 A:機械手的握緊方向 B =機械手的張開方向 -11 -

Claims (1)

1. 200944346 七、申請專利範圍： 1. 一種機械手之指機構（〇 ，其特徵爲，具有： 機械手之指（2)構成用的根基側指連桿（4)及前端 側指連桿（3 ); 可使上述前端側指連桿（3 )相對於上述根基側指連 桿（4)連結成能夠朝上述機械手握緊方向（A)及張開方 向（B)旋繞的指關節軸（6)； 以指定的力量經常朝上述握緊方向（A)彈推上述前 端側指連桿（3 )的彈推構件（8、8 A ):及 可使上述前端側指連桿（3)以上述指關節軸（6)爲 中心朝上述握緊方向（A)及上述張開方向（B)旋繞的馬 達（7 )。 2. 如申請專利範圍第1項所記載的機械手之指機構（ 1)，其中，上述彈推構件是掛接在上述前端側指連桿及 上述根基側指連桿之間的螺旋彈簧（8 A )，或者是扭簧（ 8 )。 3. —種機械手之多關節型指機構（1)，其特徵爲， 具有： 機械手之指（2 )構成用的根基側指連桿（4 )、至少 1支中間指連桿及前端側指連桿（3 )； 可使上述前端側指連桿（3 )相對於上述中間指連桿 連結成能夠朝上述機械手握緊方向（A)及張開方向（B) 旋繞的前端側指關節軸（6); 可使上述中間指連桿相對於上述根基側指連桿（4 ) -12- 200944346 連結成能夠朝上述機械手的握緊方向（A)及張開方向（B )旋繞的根基側指關節軸Τό )； 以指定的力量經常朝上述握緊方向（Α)彈推上述前 端側指連桿（3 )的前端側彈推構件（8、8A ); • 可使上述前端側指連桿（3 )以上述前端側指關節軸 (6)爲中心朝上述握緊方向（A)及上述張開方向（B) 旋繞的前端側馬達（7 ); 〆--------J φ 以指定的力量經常朝上述握緊方向（A)彈推上述中 間指連桿的根基側彈推構件（8、8 A ):及 可使上述中間指連桿以上述根基側指關節軸（6 )爲 中心朝上述握緊方向（A)及上述張開方向（B)旋繞的根 基側馬達（7 )。 4.如申請專利範圍第3項所記載的機械手之指機構（ 1 )，其中，上述前端測彈推構件是掛接在上述前端側指 連桿（3)及上述中間指連桿之間的螺旋彈簧（8A) ’或 Φ 者是扭簧（8 )， 上述根基側彈推構件是掛接在上述中間指連桿及上述 根基側連桿（4 )之間的螺旋彈簧（8 A ) ’或者是扭簧（8 -13-