TW201000795A - Motion mechanism with multi degrees of freedom - Google Patents

Description

201000795 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關機械式的關節，尤其是有關具有多自由度活動 的關節。 【先前技術】 多自由度的運動機構，可應用於機器人頭部的攝影鏡頭的活 動機構’並可應用機器人的肩、肘、腕、臀、膝及踩等關節機構， ，可應用於連接探照燈、天線、雷達天線、祕器等的接頭及做 為變速箱的接頭及懸吊系統的接頭等。 οπή。有一些多自由度活動關節的專利技術，例如台灣公開專利 0^26320揭示的關節機構⑽NTS MECHANISM)，該關節機構利 = 齒齒輪和—凹面輪齒齒輪構成的球面齒輪對，再配合 :、素ϊ,丨善固定比速度的十字框架組成整個關節機構，可 動、擺動及轉動之三個自由度空_力傳遞。但上 ^ Deft 美國專利M26,觸揭示的精巧的分割赤道 心。移動，且該臂的軸線通過球面的中 蝴吏ΐ臂士十分複雜不易組裝，製造成本高，且 邏輯運算峨求不g 臂夾取物件有關的 ，械手臂錢自主完^件的=無限纽朗情況，造成 【發明内容】 單、二 、目的，在提供—種多自由度運動機構，方便的 201000795 結合於機器人、攝影鏡頭等其他物件，使其他物件具有可控制的 靈活關節。 本發明的其他目的、功效，請參閱圖式及實施例，詳細說明 如下。 【實施方式】 S奢參閱圖卜2所示。本發明多自由度運動機構1的實施例， 包括第:連動，元Π、第二連動單幻2、被動單元13、連結塊 14、第二連動單元15、第一驅動單元16、第二驅動單元17、第三 驅動單元18及基座19所組成。 第一連動單το 11設有第一弧狀凸出段m、第一樞接段112 及第一，接段丨尸，第一孤狀凸出段⑴呈半圓形；第一弧狀凸出 段ill s免有沿著其本身縱向延伸的第一長形孔nil;第一弧狀凸 出111的兩端分別連接第一樞接段及第二樞接段113 ;第一 樞接段112及第二樞接段113分別呈不同邊長的、、u〃形而具有一 較長的外侧邊’第-樞接段112設有向第—弧狀凸出段⑴的橫 向外側延伸的第-臂簡。第-樞接段112的外侧邊及第二插接 段113的外側邊分別與第-固定軸2卜第二固定軸22相枢接；第 -固定轴21及第二固定軸22具有共同的第—軸線u ;第一弧狀 凸出段111可相對於第-軸線L1轉動；第一固定轴2卜第二固定 抽22分別用以固定結合其他物件。 楚ίίί動單元12與第一連動單元11具有相同的形狀構造’· 第-連動12設有第二錄凸出段⑵、第三樞接段122及 四，12”二弧狀凸出段121呈半圓形;第二弧狀凸出： 叹有沿著其本身縱向延伸的第二長形孔1211;第二弧狀凸出 段121的兩端分別連接第三樞接段122及第四二^ 第，段122設有向第二弧狀凸出段⑵的橫向 19*^ k/ f 一臂1221，第三柩接段122的外側邊及第四樞接段 123的外側邊分別與第三固定抽23、第四固定軸24樞接；第三固 6 201000795 定軸23及第四固定轴24具有 — 段121可相對於第二轴、線L2#^ . ^苐二軸線L2 ;第二弧狀凸出 同-平面且互相垂直，·第三固定’ f —轴線L1及第二軸線乙2在 定結合其他物件。第二弧狀凸 t第四固定軸24分別用以固

的内側。 饫I21置於第一弧狀凸出段1U 被動單元13設有一被動桿丨 13穿過第一長形孔1111、第二县 第—樞接件132 ;被動桿 121的内側結合第一插接 1211伸至第二弧狀凸 一弧狀凸赌m及=分射動式結合第 置於第-弧狀凸出部U1的外^動單元13有-部分 樞接件132呈nr形；被動單用=另—其他物件；第一 L3。 早兀13的被動桿⑶具有第三轴線 連結塊14呈立方形，並上、 ⑷、142拖接第一樞接件132，使單=端面分別藉由兩軸 f、右移動。連結塊14的幾何中 可相對於連結塊14 轴線L2的交點，兩軸⑷、142 —轴線L1與第二 具有共同的第二軸線L2。 以第—固疋軸23及第四固定軸24 ## ltT4l151 152, f 14 ^ ^ 、=14及被動料13可相對於第三連動單件151，使連 此破動單元13可相對於第三連動單元15上上:下移動。因 2第三_單元15轉動時被動單元13也移動’ 二、丨峨-固定軸21及第二固定轴22具=:: ^-驅動單元16設有第一動力源161及第 rnfltiV62^ 1621 ； 7動# 1621的-端連接第-動力源161，可被第一 J 苐一 使其另-端前、後移動;第一傳動桿1622的兩端分別藉由= 7 201000795 163、164分別樞接第一臂1121的外側邊及第—傳動臂1621，使 第一樞接段112連接第一驅動單元16，並使第一傳動單元162八 別連接第一動力源161及第一臂1121，進而使第一動力源161 ^ 由第一傳動單元162帶動第一臂U2卜第一傳動桿1622可帶^ 一臂1121前、後移動進而帶動第一弧狀凸出段lu，而第一 =出段in帶動被動單元13的被祕131沿第二狐狀凸出段121 的第一長形孔1211上、下移動，因此可藉由該第一 =第_繼112刪第省崎ill 第二驅動單元17設有一第二動力源171 172;第二傳動單元172設有第二傳動臂咖及第:尸 ^二傳動臂1721的-端連接第二動力源171二; 帶動使其另-端前、後移動H紗】破第―動力源171 轴Π3、174分別樞接第二臂▲的外:】勺兩端分別藉由兩 使第三樞接段122連接第-驅動單元17 、，第一傳動臂Π21， 分別連接第二動力源：二=2，，二傳動單元Π2 藉由第二傳動單元172帶動|^ ’進，使第二動力源171 第二臂前、後移動進U專動桿⑽可帶動 弧狀凸出段121帶動被動單元η 狀凸出段丨2卜而使第二 段的第-長形孔⑶沿著第一弧狀凸出 π帶動第三樞接段i 22 $ U，藉由第二驅動單元 線L2轉動。 ㈣—弧Μ出段121補於第二軸 第二驅動單元18設有一二 三傳動單元182分別連及第三傳動單元 傳動單元182旋轉，進而帶第f動力源、181可帶動第三 動單元15帶動連結⑨14 $匕運，早元15旋轉，而使第三運 18可帶動該結合件152 $動^^3旋轉；因此第三驅動單元 132而使被動# m相對4 動連結塊14及第一樞接件 軸線L3轉動。第三赠L3也通過 8 201000795 L3呈三轴使第—軸線U、第二赠L2及第三轴線 力源⑻。第-動力源m、|二ϋ驅動單元18的第三動 分別為馬達。 珩勁力源丨71及第三動力源181可 第一驅動單元16及第二 元11及第二連動單元12第 ^分別帶動第-連動單 帶動被動單元13的被ηι 早兀11及第二連動單元12 形孔m的範圍内^下^上^第-長形孔⑴ '第二長 三軸線L3維持指向連往嫂 動位置，且被動單元13的第 14及被動單a 13旋轉 ^連動早凡15 Φ動連結塊 本發明的稿單元帛三鱗L3旋轉。 元16及第二驅動單元^第二連動早元12與第一驅動單 ^ π trr' 動早元17之間的距離，利用第一值 動早兀16及第一驅 的長度，可隨空間及機構重 干22: ^二傳動桿Π22 臂U2卜第二臂卿分別置的周J ;且利用第- ?卜第二臂1221分別較 的^的：例如第-臂 傳動们62卜第二傳動臂mi短時可以分別較第-本發明藉由第一驅動單元16、 達時的目的。 單元18可分別帶動第—連動單幻第:驅動單元Π及第三驅動 動單元15，而使第一連動單元u 第了連動單元12及第三連 單元15帶動被動單元14上、下、/一連動單元12及第三連動 本發明的多自由度運動機構丨具有：、右移動位置及旋轉。因此 同心的活動功能，類似機械手臂、^J自由度域_及旋轉軸 处取物件的活動功能，可以符合 201000795 邏輯演算法的計算獲得單一解的需求，使機械手臂能自主完成夾 取物件的動作。 本發明的多自由度運動機構1可應用於機器人頭部的攝影鏡 =活動機構’並可應用機器人的肩、肘、腕、臀、膝及踩等關 即機構，也可應用於連接探照燈、天線、雷達天線、集線器等的 接頭及做為變速箱的接頭及懸吊系統的接頭等。 本發明進一步改良已知多自由度的活動關節 ^機構的結顧單、喊料節省製造成本 ς =器人、攝影鏡頭等其他物件，使其他物件;;可=、; 之實施例，任何熟悉 皆屬本發明主張之專 以上所减’僅為彻本翻技術内容 本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化， 利範圍，而不限於實施例所揭示者。 201000795 【圖式簡單說明】 圖1為本發明多自由度運動機構的示意圖。 圖2為本發明多自由度運動機構的另一示意圖。 【主要元件符號說明】 11第一連動單元 1111第一長形孔 1121第一臂 12第二連動單元 1211第二長形孔 122第三樞接段 13被動單元 132第一樞接件 1多自由度運動機構 111第一弧狀凸出段 112第一樞接段 113第三樞接段 121第二弧狀凸出段 1221第二臂 123第四樞接段 131第一被動桿 14連結塊 141、142、143、144、 163、164、173、174 軸 0中心點 15第三連接單元 151第二樞接件 152結合件 16第一驅動單元 161第一驅力源 162第一傳動單元 1621第一傳動臂 1622第一傳動桿 17第二驅動單元 171第二驅動源 172第二傳體單元 1721第二傳動臂 1722第二傳動桿 18第三驅動單元 181第三動力源 182第三傳動單元 19基座 21第一固定軸 22第二固定軸 23第三固定軸 24第四固定軸 L卜L2、L3第一、第- 二、第三軸線 11

Claims (1)

1. 201000795 十、申請專利範圍： 1. 一種多自由度運動機構，包括·· 一第一連動單元，設有一第一弧狀凸出段、一 第二樞接段，·該第一弧狀凸出段的兩端分 二，接段及一 及該第二轉段； ^财接卿〜樞接段 一第一固定軸，樞接該第一樞接段； 一第二固定輛，樞接該第二樞接段； 定軸具有共同的一第一軸線，俾使該第及該第二固 該第一軸線轉動； #凸出段可相對於 一第二連動單元，設有一第二弧狀凸 一 該第二弧狀凸出段的兩端;別以接段 及该第四樞接段；該第二弧狀凸出段 3接^二樞接段 弧f凸*段與該第二弧狀凸“呈二出段的 第一固疋軸，樞接該第三樞接段； ，曰狀， 一第四固定軸，樞接該第四樞 定軸具有共同的一第二轴線，俾^第二固定軸及該第四固 該第二軸線轉動； 弟一弧狀凸出段可相對於 被動單元，設有一被動桿—一 該第-樞接件；該被動桿分 =件；該被動桿的連接 該第二弧狀凸出段；該第合該第-弧狀凸出段及 侧；該被動桿具有一第三軸線·罝於戎第二弧狀凸出段的内 一連結塊，樞接該第一樞接 該第三軸線指向該中心點干5亥連結塊具有一幾何的中心點； 一第三連動單元，設有_第— 件連接該結合件；該連姓挽?°件及—結合件；該第二樞接 其中，該第-連動單第二樞接件； 段移動且相對於該第一軸邊破動桿沿著該第二弧狀凸出 被動桿沿著該第—弧狀凸出，^，該第二連動單元用以帶動該 俾使該被動單元可相對於兮；^移動且相對於該第二軸線轉動， 亥中心點上、下、左、右移動位置。 12 201000795 2·s月專利範圍第1項所述之多自由度運動機構，其中該第一 軸線及s亥第二軸線在約同一平面且約互相垂直。 3·如申δ，專利麵第2項所述之多自域運動機構，其中該中心 點約為該第一轴線及該第二軸線的交點。 4. =申凊專利範圍第3項所述之多自由度運動機構，其中該第一 匕狀凸出段與該第二狐狀凸出段分別呈半圓形。 5. ，申請專利綱第4項所述之多自域運動機構，其中該第一 /办凸出&设有沿著其本身縱向延伸的一第一長形孔；該被動 桿穿過該第一長形孔。 6·如申請專纖圍第5項所述之多自由度運動機構，其中該第二 巧凸出段設有沿著其本身縱向延伸的-第；該被動 桿穿過該第二長形孔。 7·=申4專利_第1、2、3、4、5或6項所述之多自由度運動 機構’其中該第-極接段連接-第—驅動單元，俾藉由該第一 驅動單元帶動該第一樞接段而使該第一弧狀凸出段相對於該第 一轴線轉動。 8. 如U^第7項所述之多自由度運動機構，其中該第三 樞^連接-第二驅動單元，俾藉由該第二驅動單;^帶動該第 二樞接段而使該第二弧狀凸出段相對於該第二軸線轉動。 9. 如申請專利麵$ 8項所述之多自由度運動機 2連接-第三驅動單元，俾藉由該第三驅動么帶二 t ’進而帶動該連馳及糾-樞接件而使該被祕相對 第三軸線轉動。 Λ 10. 如申請專利範圍第9項所述之多自由度運動機構，其 ;第「樞接件及該第二樞接件分別呈、、r形；該連結塊呈立方^ §玄連結塊的兩相對的端面分別藉由兩轴樞接該第一樞/ 兩轴與該第三固定軸及該第四固定輪具有共同的“ ，塊的另兩相對的端面分別藉由另兩軸樞 二2接 件，該另兩軸與該第-固定軸及該第二固定轴具有 f 13 201000795 一軸線 32第-驅動早疋設有—第一動力源及一二第 該第二ΪίΠ:ί力源;該第，桿的兩端_接 I成At:第工 f:二第Γ驅動早70設有一第二動力源及一第二傳動單元；令 J二傳，單7G分別連接該第二動力源及該第二臂，談第二 動力源藉由該第二傳動單元帶動該第一臂。 14驾如lit利1^第L3項所述之多自由歧動機構，其中該 3第一傳動早π设有一第二傳動臂及一第二傳動 的-端連接該第二動力源；該第二傳動桿的‘ 該第二臂及該第二傳動臂。 Μ刀祕接 15第-2„圍第14項所述之多自由度運動機構，其中該 動皁兀設有一第三動力源及一第三傳動單元；該第三 巧皁元分別連接該結合件；俾使該第三動力源帶動該第三 單元旋轉，進而帶動該結合件旋轉。 °Λ 一 16·如申請專利範圍第15項所述之多自由度運動機構，其中該 1一動力源、該第二動力源及該第三動力源分別固定結合一= 17·如申請專利範圍第16項所述之多自由度運動機構，其中該 第一樞接段呈不同邊長的、、U 〃形而具有一較長的外側邊%、該g 固疋軸樞接該第一樞接段的該外側邊；該第一傳動桿樞接兮 201000795 第一臂的一外側邊。 18. 如申請專利範圍第17項所述之多自由度運 歹 第三樞接段呈不同邊長的、▼形而具有一較長的夕=邊.、^ 三固定軸樞接該第三樞接段的該外側邊；該第二傳動^接^ 第二臂的一外側邊。 19. 如申請專利範圍第18項所述之多自由度運動機構，其中該 第二樞接段呈不同邊長的、、U〃形而具有一較長的外側邊；該第 二固定軸柩接該第二樞接段的該外側邊。 20. 如申請專利範圍第19項所述之多自由度運動機構，其中該 第四枢接段呈不同邊長的、、U〃形而具有一較長的外側邊；該第 四固定轴樞接該第四樞接段的該外側邊。 15