TW202130474A - 用於以受控方向定位工具的靈敏機械臂 - Google Patents

Abstract

一種機械臂(500)，用於以受控的方向定位工具(44)。機械臂(500)包含內臂連桿組(15，18，29；15，18，77)，外臂連桿組(23；81；173；228；632；384)以及設置來繞著第一轉動軸(180)轉動內臂連桿組的第一致動器(1；249)。內臂連桿組包括在內端配置來繞著第四轉動軸(185)轉動的第一內連桿(15)，以及在內端配置來繞著不同的第三轉動軸(182，185)轉動的第二內連桿(18)，其中轉動軸(182，185)垂直於第一轉動軸(180)，且該等轉動產生內臂連桿組的幾何重構。內臂連桿組亦包括利用至少一個自由度的接頭裝設在第一內連桿的外端及在第二內連桿的外端的連接軸桿(29；77)，經由連接軸桿連接外臂連桿組，連接工具並形成給予定位工具的第一自由度的第一運動鏈。第二致動器(2；254)設置來繞著第二轉動軸轉動外臂連桿組，藉此形成給予定位工具的第二自由度的第二運動鏈。第三致動器(3)設置來藉由致動幾何可重構內臂連桿組移動外臂連桿組，產生第二轉動軸的移動，外臂連桿組配置來繞著第二轉動軸轉動，藉此形成給予定位工具的第三自由度的第三運動鏈。機械臂亦包含一個或多個設置來結合外臂連桿組完成工具的受控方向。

Description

用於以受控方向定位工具的靈敏機械臂

本揭示屬於工業機械臂的技術領域，且特別屬於輕型的機械臂結構，用於非常快速的程序、極快的物體運動以及高度安全的機械臂安裝。

對於例如在人類和機械臂之間的直接協作以及當使用不設防機械臂安裝是有利時，高安全安裝是需要的。看看最新的技術，有並聯運動機械臂(如WO1987003528A1中所述的Delta機械臂)，該等機械臂所有的致動器都安裝在固定的支架上，因此有可能獲得輕巧的結構。然而，這些並聯運動機械臂有缺點：臂系統佔據很大空間且因此相對於臂系統所需的空間，工作空間很小。因而，這些機械臂僅可用於臂系統有較大空間且足以限制工作空間(特別是在垂直方向)的應用。如此，Delta機械臂主要用於在例如具有用於機械臂結構有足夠空間的輸送帶的平坦表面上進行拾取和放置操作。

在公開文件WO2014187486中，相較於例如Delta機械臂，建議的超薄並聯結構會給予較臂系統所需的空間更大的工作空間。在WO2014187486的機械臂結構中，第一致動器係繞著第一軸驅動第一臂，第一運動鏈設置來傳輸第一臂的轉動到端接器的移動且第一運動鏈具有第 一桿以及第一臂和第一桿之間的第一接頭。第一接頭具有至少兩個自由度(DOF)且第二接頭裝設於第一桿及端接器之間。為了在不喪失端接器的6個自由度的約束下操作，依據WO2014187486的設計依賴於第一桿的扭轉剛度。然而，這意味著第一桿的第一接頭和第二接頭兩個必須具有兩個自由度且還不能過多，這又意味著端接器的恆定傾斜角不可能超過工作空間的中間。因此，根據WO2014187486的超薄機械臂概念即使在水平面上進行簡單的拾取和放置操作也需要兩個自由度的腕部，此一腕部將增加實質的重量且機械臂將不會如Delta機械臂有著輕量的臂系統。

在公開文件WO2015188843中，並聯運動機械臂被敘述為包含基座及相對於基座可移動的端接器。第一致動器附接到基座並經由第一運動鏈連接端接器，該第一運動鏈包含第一臂、第一桿、第一臂和第一桿之間的第一接頭以及第一桿和端接器之間的第二接頭。第三致動器附接到基座或附接到第一臂，且經由第三運動鏈連接端接器，該第三運動鏈包含第一齒輪及第二齒輪、第一及第二齒輪經由軸頸軸承連接到端接器並相互嚙合。第三運動鏈的至少一個元件與第一運動鏈的至少一個元件構成運動對。負責端接器的平移的運動鏈藉此使用為負責端接器的轉動的運動鏈的支撐結構。

與WO2014187486中的超薄結構相比，WO2015188843敘述需要很大空間用於其臂系統的機械臂結構。該機械臂結構包含三個單獨的運動鏈，三個單獨的運動鏈直接將三個致動器連接要移動的端接器平台且因此需要巨大的空間讓三個臂擺動於三個不同的方向。

WO2015188843包括轉動裝設在端接器平台上的工具的配 置。WO2015188843的第1圖的配置由串聯工作連桿和齒輪組成。這些連桿在三個隔開的將致動器連接端接器平台的運動鏈中之兩個上並限制已經有限的定位能力。這些限制取決於連桿係裝設在兩個隔開的運動鏈的事實，取決於串接工作連桿的連接方式，並取決於當臂從它們的零位置轉離時連桿的工作範圍大量減少的事實。在WO2015188843的第1圖中工具繞著第一軸的轉動會同時繞著第二軸轉動而彌補這一點，第二軸的轉動範圍將丟失。更且，轉動能力將嚴重減少且端接器平台進一步遠離工作區中心移動時，得到較大的偏移量。然而，WO2015188843的第2圖中的配置會給予大轉動範圍，但會甚至較WO2015188843的第1圖中敘述的概念減少更多的有限工作空間。原因之一是在臂和端接器平台之間的連桿中需要萬向接頭。更且，在使用來轉動工具的運動鏈需要數個串接齒輪級。這會增加臂及端接器平台重量，增加反衝力和摩擦，且增加維修需要。

WO2019138025敘述減少或解決至少一些上述的問題的PKM(個人知識管理)。然而，這個PKM使用至少兩個配置在外臂系統中的平行四邊形，這在某些情況下，例如用於包裝在箱子中時會帶來可及性問題。WO2019138025中的兩個平行四邊形係需要得到工具於一方向的平行運動。為了得到工具於一第二方向的平行運動，一第三平行四邊形配置在WO2019138025的外臂系統中。

本發明的一目的係提供消除了現有技術的缺點的機械臂。本發明的又一目的係提供用來以受控的方向定位工具的三個自由度。本發明的再一目的係提供比其它機械臂輕量的機械臂。

這些目的及其它目的由依據獨立項的機械臂，由依據附屬項的實施例至少部分達成。

依據第一觀點，本發明關於用於以受控的方向定位工具的機械臂。機械臂包含內臂連桿組及外臂連桿組。機械臂亦包含設置來繞著第一轉動臂轉動內臂連桿組的第一致動器。內臂連桿組包括在內端配置來繞著第四轉動軸轉動的第一內連桿，以及在內端配置來繞著不同的第三轉動軸轉動的第二內連桿，其中轉動軸係垂直於第一轉動軸，且該等轉動產生內臂連桿組的幾何重構。內臂連桿組亦包括利用至少一個自由度的接頭裝設在第一連桿的外端及在第二內連桿的外端的連接軸桿。內臂連桿組經由連接軸桿連接外臂連桿組。外臂連桿組樞接配置以繞著平行或對齊連接軸桿且連接工具的第二轉動軸轉動。內臂連桿組及外臂連桿組藉此從第一致動器至工具形成第一運動鏈，該第一運動鏈給予用於定位工具的第一自由度。機械臂亦包含設置來繞著第二轉動軸轉動外臂連桿組的第二致動器，藉此從第二致動器至工具形成第二運動鏈。該第二運動鏈給予用於定位工具的第二自由度。機械臂更包含設置來藉由致動幾何可重構的內臂連桿組移動外臂連桿組的第三致動器，產生第二轉動軸的運動，外臂連桿組係配置來繞著該第二轉動軸轉動，藉此從第三致動器至工具形成第三運動鏈。這給予用於定位工具的第三自由度。機械臂更包含一個或多個與外臂連桿組結合配置以完成工具的受控方向。

機械臂提供用於用簡潔的方式以受控的方向定位工具的三個自由度。這讓機械臂適合受限空間中的應用。其中工具需要具有恆定的方向或以一個或多個自由度轉動而無任何笨重的包括致動器設備的腕部。

依據一些實施例，內臂連桿組的第一內連桿及第二內連桿係第一運動平行四邊形的一部分。這個平行四邊形由內連桿的外和內端的安裝件的轉動軸的交叉點界定並保證當第一外連桿裝設成繞著平行或對齊界定為兩個內連桿的轉動軸的交叉點之間的線的轉動軸轉動時，它將始終移動工具而無任何繞著垂直軸轉動且無任何繞著平行垂直第一外連桿的轉動軸的水平軸的軸的傾斜。通過這種明確的運動學要求，例如能撿拾及放置物體於一平面而無改變物體的方向及沿著輸送帶撿拾懸掛物體的可能性並始終從相同方向做出撿拾。

依據一些實施例，第一運動平行四邊形係設置成繞著第一轉動軸轉動。以此方式，可在垂直方向，以恆定工具方向移動工具，並於恆定撿拾方向懸掛物體。

依據一些實施例，外臂連桿組設置成於垂直於第一運動平行四邊形的第一平面的第二平面以一個自由度轉動。這是得到工具將總是垂直於一平面的情況的要求，該平面平行於平行四邊形的轉動軸。在應用上，這個平面係界定為將被撿拾和/或放置的物體位於其上的平面。它亦是為了當操作必須於垂直方向進行時撿拾和/或放置懸掛的物體的要求。

依據一些實施例，第二運動鏈包含槓桿機構及至少一個連桿，其中該至少一個連桿將槓桿機構連接外臂連桿組且其中第二致動器設置來藉由致動槓桿機構轉動外臂連桿組。以此方式，獲得了有效的輕量概念，以相對於基座水平地進出工具。

依據一些實施例，其中該一個或多個傳動機構中之一個係配置來繞著工具的第一轉動軸轉動工具。這使得具有恆定工具傾斜角和傾 斜工具及/或轉動工具而無使用任何笨重的致動器成為可能。這些致動器通常為電驅動且需要可能折斷並造成嚴重後果的纜線。在爆炸性環境中，電氣系統也很危險。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構中之另一個係配置來繞著不平行於工具的第一轉動軸的工具的第二轉動軸轉動工具。這使得獲得在一方向角度及在一傾斜角度的物體的撿拾並然後放置物體於另一或相同方向角度及在另一或相同傾斜角度成為可能。撿拾及放置例如在平坦輸送帶的物體，傾斜物體和懸掛物體的性質是必須的。這也可用於例如上膠，上漆和切割的帶有對稱工具的程序。

依據一些實施例，其中該一個或多個傳動機構中之一個包括一軸承，該軸承的轉動軸平行於或一致於其第二轉動軸。關於定向和傾斜的工具工作範圍，這是一個良好的方式裝設傳動機構。這軸承亦能位於內連桿中之一個的外部，但是傳動機構的運動學效率將不那麼高。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含一個或多個設置來轉換轉動至平移或轉換平移至轉動的槓桿。藉此，機械臂可製造得更簡潔，且仍獲得所需的方向。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含一個或多個連桿。這型式的傳動容易實施且有用於不需要無限轉動的應用。

依據一些實施例，該一個或多個連桿的內連桿具有相同於其轉動軸之間的第一內連桿的運動長度的其轉動軸之間的運動長度。以此方式，就工具的定向和/或傾斜範圍而言獲得了最佳的傳動機構。這一使得獲得恆定工具傾斜角而無任何第四致動器的設計成為可能。

依據一些實施例，該一個或多個連桿中的一外連桿及外臂連桿組係第二運動平行四邊形的一部分。以此方式，就工具的定向和/或傾斜範圍而言獲得了最佳的傳動機構。

依據一些實施例，該一個或多個連桿的一內連桿係經由接頭裝設到基座。在滿足前面兩個要求的情況下，這使得在整個工作空間中中獲得恆定傾斜角而無使用任何第四致動器成為可能。

依據一些實施例，機械臂包含一個或多個致動器，每一個致動器設置來經由該一個或多個傳動機構中之一個控制工具的轉動軸。該一個或多個傳動機構包含將該一個或多個致動器中之一個連接工具的連桿傳動裝置、反鏟傳動裝置，齒輪傳動裝置，皮帶傳動裝置，轉動軸傳動裝置和萬向接頭傳動裝置中的一個或多個。如此，工具的受控轉動可以複數個不同的方式完成。當如上述獲得的具有恆定工具方向的恆定傾斜角不足夠時，在機械臂基座上或在內臂上需要致動器以經由該一個或多個傳動機構控制工具的方向及/或傾斜角。

依據一些實施例，反鏟傳動裝置係設置來增加該一個或多個額外的致動器中的一個的轉動運動至工具的轉動軸的對應增加。這是有效的方式以獲得較大的工具的方向和傾斜的工作範圍。就傾斜而言，將容易使在整個工作空間中撿拾及放置懸掛物體變得可能。若無反鏟的連桿傳動裝置被使用，工具僅能使用來撿拾和放置傾斜物體。反鏟亦使轉動工具(至少)一圈成為可能，這在很多應用中是重要的。

依據一些實施例，齒輪傳動裝置包含兩個或多個配置來傳輸該一個或多個額外的致動器中之一個的轉動運動至工具的轉動軸的對應 轉動的不同尺寸的齒輪。這是另一方式獲得較大的工具的方向和傾斜的工作範圍。反鏟的一個優點係可能以例如塑膠製造輕量簡潔的齒輪。一個缺點係若使用輕量塑膠齒輪，壽命降低。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含一或或多個皮帶傳動裝置。以此方式，可獲得工具的無限轉動，當具有隨機定向的物體於某個方向被撿拾及放置時該無限轉動將減少循環次數。最有效的控制則係以方向角度的最短改變將工具從現在的方向角度移動到新的方向角度。

依據一些實施例，其中該一個或多個皮帶傳動裝置中的一個係配置來繞著工具的第一轉動軸轉動工具而無轉動角度限制。如上述，皮帶傳動裝置的最重要使用係轉動工具，使得物體能在不同的方向被撿拾及放置且總是以最短的方向角度的改變從現在的方向角移動到下一方向角。

依據一些實施例，其中該一個或多個皮帶傳動裝置中的另一個係配置來繞著工具的第二轉動軸轉動而無轉動角度限制，第二轉動軸與工具的第一轉動軸不行行。這意味著例如，該工具還可以有效地拾取和/或放置在傾斜或垂直平面上的不同方向上的物體。這也將使使用複雜幾何形狀的對稱工具執行程序成為可能，而無需停下來重繞工具。

依據一些實施例，皮帶傳動裝置中之至少一個係串聯至少一個萬向接頭。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構中之至少一個的內連桿或內傳動裝置係與第一內連桿和第二內連桿平行，且該一個或多個 傳動機構中之至少一個的外連桿或外傳動裝置係與外臂連桿組的外臂平行。以此方式，傳動機構的最佳運動設計可得。這意味著傳動機構將使機械臂的位置工作空間最小化。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含第四傳動機構及第五傳動機構，它們中之每一個設置來控制工具的不同轉動軸。

依據一些實施例，第一內連桿及第二內連桿中之至少一個係設置來繞著固定到基座的軸轉動且係對齊第一轉動軸。這是獲得所需的機械臂目標運動特性的先決條件。

依據一些實施例，第二轉動軸係與第一轉動軸平行。這也是機械臂的目標特性的運動條件。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含一個或多個萬向接頭且其中該一個或多個萬向接頭係裝設成每一萬向接頭的接頭中心係在由軸承的軸桿或轉動軸界定的一軸上。以此方式，可傳輸無限轉動到繞著軸承的軸桿的中心線轉動的連桿或傳動裝置。甚至在內和外臂連桿組的大轉動，這將產生致動器轉動的有效傳動到工具的傾斜及/或轉動。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含傾斜機構，該傾斜機構包括傾斜槓桿、具有傾斜橫樑的一端中的第一橫樑軸承以及傾斜橫樑的另端中的第二橫樑軸承的傾斜軸承、裝設在第一橫樑軸承中的第一橫樑軸桿、裝設在第二橫樑軸承中的第二橫樑軸桿，且其中第一橫樑軸桿係裝設在外臂連桿組的第一外連桿上，第二橫樑軸桿連接工具，且一連桿經由該連桿的每一端連接於第一橫樑軸桿和第二橫樑軸桿之間，其中傾斜機構係設置來將傾斜槓桿的傾斜運動轉換成工具的對應地被增加的傾斜 運動。以此方式，可在機械臂的整個工作空間中獲得大工具傾斜角，意味著即使內臂連桿組和外臂連桿組旋轉較大，也可以實現較大的工具傾斜角度。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含一軸桿機構，該軸桿機構包括由軸承連接的第一軸桿部及第二軸桿部，該軸承的轉動中心與兩個軸桿部的中心線相一致，該軸承亦包括設置來轉動的管，且其中軸桿部及軸承係裝設來滑動於管內，其中軸桿部中之一個可配置來跟隨管的轉動。這可傳輸轉動及平移於一個連桿，此意味著傳動機構的簡潔設計。該傳動裝置可使用於工具的轉動及傾斜的傳輸，藉此也獲得對工具的簡潔連接。

依據一些實施例，該一個或多個傳動機構包含裝設於第一內連桿及第二內連桿中之一個之上或下的轉動軸桿且其中轉動軸桿係設置來轉動至少一個萬向接頭。以此方式，可裝設萬向接頭成其中心將位於兩軸之間的交叉處且每一軸不需使用一個萬向接頭。如此，當通過由一軸桿的中心線或軸承的轉動軸界定的兩個軸時這將給予較簡單及較簡潔的傳動裝置。

1:第一致動器

100:皮帶傳動裝置

101:皮帶傳動裝置

102:軸承

103、104:雙Cardan萬向接頭

105:輸出軸桿

106:第六致動器

107:皮帶傳動輸入軸桿

108:皮帶傳動輸出軸桿/皮帶傳動輸出接頭

109:皮帶傳動輸入軸桿

110:軸承

114:皮帶傳動輸出軸桿/中空軸桿

115:中空軸桿

117:托架

118、119:軸承

12:橫樑

120、121:軸桿

122:托架

123、124:軸承

125a、125b:軸桿

126:托架

127、128:軸承

129、130:軸桿

13:基座

131:托架

132、133:軸承

134、135:軸桿

136:環

14:接頭

140:軸承

141-145:延伸件

146:連桿

147:托架結構/接頭

148:第七致動器

149:皮帶傳動輸入軸桿

15,18,29:內臂連桿組

15:第一內連桿

150:第八致動器

151:皮帶傳動輸入軸桿

152、153:延伸橫樑

154:軸桿

155:軸承

157:延伸件

158:橫樑

159:連桿

16:軸承

161:延伸橫樑

162:直線

165:接頭/直線

166:轉動軸

17:連桿部

172:皮帶傳動輸出接頭

173:皮帶傳動橫樑

18:第二內連桿/第二內臂

18b:偏置裝設/機械延伸部

180:第一轉動軸

181:第二轉動軸

182:第三轉動軸/固定垂直軸

183:第一運動平行四邊形

184:第二運動平行四邊形

185:第四轉動軸

186:中心軸/直線/轉動軸

187、188:共用軸

187:第六轉動軸

188:第五轉動軸

19:內槓桿

19u:槓桿

2:第二致動器

20:連桿

20u:連桿

21:接頭

219:偏移橫樑

21u:接頭

22:接頭

220:槓桿

221、222:機械連接件

223:中空軸桿

224a、224b:軸承

226:轉動軸

227:第四Cardan萬向接頭

228:轉動軸桿

229:接頭

22u:接頭

23:第一外連桿

23a:連桿

230:軸承

231:橫樑

233、233a、233b:橫樑

234、234a、234b:軸承

235:軸桿

236:輸出齒輪

237:輸入齒輪

238、238a、238b:軸桿

239、239a、239b:軸承

24:圓柱形部分

24a:第一連接件

24b:軸桿

240:托架

240a、240b:延伸件

241b:延伸件

242:槓桿

242a、242c:軸承

242b:附接件

242d:軸桿

243:軸承

244:連桿

245、245a、245c:軸承

245b:連桿

245d:槓桿

246:滾珠螺桿

247:螺帽

248:齒輪

249:第九致動器

25:偏移量

25a:第三連接件

25b:第四連接件

250:槓桿

251:滾珠軸桿

252:螺帽

253:齒輪

254:第十致動器

26:偏移量

260:90度齒輪

261:軸桿

262:90度齒輪

27:接頭/托架

28:接頭

29:第一連接軸桿

3、3a、3b:第三致動器

300:傾斜槓桿

301:第一橫樑軸承

302:傾斜橫樑

303:第二橫樑軸承

303r:位置

304:第二橫樑軸桿

305:橫樑

306:第二橫樑軸承

307:連桿

309:第九槓桿

310:第一橫樑軸承

310r:位置

31:第一連接軸承

311、311b:工具軸桿

312:軸桿

312a:第一橫樑軸桿

32:接頭

320:第十一致動器

321:輸出軸桿

322:第八槓桿

323:接頭

324:連桿

325:接頭

326、326a、326b:軸桿機構

327:插銷

328:接頭

329:連桿

33:內連桿

331:單獨軸桿

332:第二轉動放大器

333:軸桿

335:第十二致動器

336:軸桿

337:第十一槓桿

34:接頭

340:接頭

340a、340b:機械連接件

341:第十二槓桿

341a、341b:軸桿

342:第一轉動放大器

342a、342b:接頭軸承

343:管

345:托架

348:軸承

349:缺口

350:分接頭

35、35a、35b:第一槓桿

35a:第一槓桿連桿

35b:第二槓桿連桿

350、355:串聯連桿

351:接頭

352:槓桿

353:軸承

354:接頭

356:第十槓桿

358:槓桿

359:接頭

36:第二連接軸承

36b:軸承

360:第四槓桿

361:第一致動放大器

362:軸桿

363:轉動軸

364:第十三致動器

365:軸桿

366:槓桿

367:距離橫樑

368:接頭

369:連桿

37:第二槓桿

370:接頭

371:第十七槓桿

372:軸桿

373、374:軸承

375:第十五槓桿

376:球窩接頭

377:連桿

378:接頭

379:第十四槓桿

38:軸承

380:第二轉動放大器

381:工具架

382、383:橫樑

384:連桿

385、386:橫樑

387:軸承

388:橫樑

39:連桿

390:角度

392:角度

393:線

395:環

397:內齒輪

398:托架

399:軸承

4:輸出軸桿

40:軸承

401、402:軸桿

404:托架

405:軸桿

406:軸承

407:第十三槓桿

408:接頭

409:連桿

41:工具連接槓桿

410:距離橫樑

411:轉動軸桿

412:軸承

413:距離橫樑

414:第六Cardan萬向接頭

415:軸桿

416:軸承

417、418:橫樑

419:轉動軸

42:軸承

420:第七Cardan萬向接頭

421:轉動軸

422:軸桿

423:軸承

424:橫樑

435:第十八槓桿

426:接頭

427:連桿

428:橫樑

43:工具裝設橫樑/工具44的方向軸

438:第八Cardan萬向接頭

44:工具

44r:位置

440:軸桿

441:軸承

442、443、444:橫樑

445:軸桿

446、447:橫樑

45、45a、45b:輸出軸桿

450:第十四致動器

451:偏移橫樑

452:軸桿

453:軸承

454:偏移橫樑

455:第十一Cardan萬向接頭

456:轉動軸

457:軸承

458:第十九槓桿

459:接頭

46:第四致動器

460:連桿

461、462:橫樑

463:角齒輪

464:軸承

465:橫樑

466:軸桿

467:軸承

468、469、470:橫樑

47:第三槓桿

47b:第六槓桿

471:第九Cardan萬向接頭

472:軸桿

473:軸承

474:轉動軸

475:第十Cardan萬向接頭

476:軸承

477:轉動軸/橫樑

48:接頭

5:軸桿

50:中間第五槓桿

501:第二轉動軸/第七槓桿

502、503:轉動軸

504:轉動軸

505:第一轉動軸

507:第一轉動軸

51:軸承

52:齒輪

53:齒輪

504:第二轉動軸

505:第一轉動軸

506:第二轉動軸

55:世界座標系統

56:第一反鏟連桿

57:第二反鏟連桿

58:軸桿

500:機械臂

510:第二轉動軸

52、53:齒輪機構

511:轉動軸5

599:轉動軸

6:輸出軸桿

60:管

61:軸桿

62:90度齒輪組件

620:延伸桿

621:雙Cardan萬向接頭

622:軸承

63:工具裝設軸桿

632:傾斜橫樑

64:機械部/機械構件/臂

65:外傳動裝置/第二皮帶傳動裝置

66:內傳動裝置/第一皮帶傳動裝置

67:第一Cardan萬向接頭

68:皮帶傳動輸入軸桿

69:軸承

7:第一齒輪

70:輸入皮帶輪

71:皮帶傳動橫樑

72:皮帶

73:輸入皮帶輪

74:軸承

75:皮帶傳動輸出軸桿

76:第二Cardan萬向接頭

77:第二連接軸桿

78:輸入皮帶輪

79:軸承

700:第二轉動軸

8:第二齒輪

80:軸承

80a、80b:軸承

81:皮帶傳動橫樑

82:軸承

83:軸桿

83a:第三Cardan萬向接頭

85a、85b:皮帶輪

86a、86b:軸桿

87:托架/機械連接件

88:軸承

89:機械介面

9:軸承

90:軸桿

91:機械介面

92:軸承

97:轉動軸

98:第五致動器

10:機械附件

11:軸承

226,363,474/477,480,501,502/503,504,506,509,510,511 and 700:第二\轉動軸

第1圖顯示依據本發明的第一實施例的機械臂；

第2圖顯示依據本發明的第二實施例的機械臂；

第3圖顯示依據本發明的第三實施例的機械臂；

第4圖顯示依據本發明的第四實施例的機械臂；

第5A圖顯示依據本發明的第五實施例的機械臂；

第5B圖顯示第5A圖所示的機械臂的替代機械臂；

第6圖獨顯示依據一些實施例的皮帶傳動機構；

第7圖顯示依據本發明的第六實施例的機械臂；

第8圖顯示依據本發明的第七實施例的機械臂；

第9A圖顯示依據本發明的第八實施例的機械臂；

第9B圖顯示工具的替代性裝設；

第10圖顯示依據本發明的第九實施例的機械臂；

第11圖獨顯示依據一些實施例的另一皮帶傳動機構；

第12圖獨顯示依據一些實施例的又一皮帶傳動機構；

第13圖顯示依據本發明的一些實施例的雙萬向接頭；

第14圖顯示依據本發明的第十實施例的機械臂；

第15圖顯示依據本發明的第十一實施例的機械臂；

第16圖顯示機械臂的受致動接頭中之一個的接頭軸的致動順序的替代性設置；

第17A圖顯示另一替代方案，其中一個皮帶傳動裝置已被軸桿傳動裝置取代；

第17B圖顯示再一替代方案，其中一個皮帶傳動裝置已被軸桿傳動裝置取代；

第17C圖顯示第17A圖的又一替代方案；

第18圖顯示第16圖中的實施例的替代設計；

第19圖顯示關於繞著第三轉動軸的第二內連桿的致動的第18圖中的實 施例的替代設計；

第20圖顯示依據本發明的第十二實施例的機械臂；

第21圖顯示依據本發明的第十三實施例的機械臂；

第22圖顯示第19圖中的實施例的替代設計；

第23A圖顯示依據本發明的第十四實施例的機械臂；

第23B圖顯示第23A圖中的機械臂的傾斜機構的運動學；

第24圖顯示包括如第23B圖類似的傾斜機構的依據本發明的第十五實施例的機械臂的部分；

第25A圖顯示依據本發明的第十六實施例的機械臂；

第25B圖概略顯示依據本發明的一些實施例的簡潔的齒輪；

第25C圖顯示依據本發明的一些實施例的傾斜機構；

第26圖顯示依據本發明的第十七實施例的機械臂；

第27圖顯示顯示依據本發明的第十八實施例的機械臂；

第28圖顯示依據本發明的第十九實施例的機械臂；

第29圖顯示依據本發明的第二十實施例的機械彆的一部分；

第30圖顯示依據本發明的第二十一實施例的機械臂的一部分；

第31圖顯示依據本發明的第二十二實施例的機械臂；以及

第32圖顯示依據本發明的第二十三實施例的機械臂。

在下面的揭示中，將描述一種機械臂，該機械臂以輕巧的方式實現三個自由度(DOF)和工具的受控轉動。機械臂包含：建立三個軸的三個運動鏈，每一個運動鏈有效定位工具；以及一個或多個有效控制 工具的方向的傳動機構。機械臂包含內臂連桿組，當被致動時該內臂連桿組改變其設置以便給予三個自由度中之一個。這意味著機械臂的一個軸藉由重設機械臂的另一軸完成，這將在下面多加說明。能重設的內臂連桿組給予機械臂仍容許大工作空間的簡潔的形狀。亦且，該配置使致動器能被配置在一基座處，而不分佈在機械臂中。

如在此揭示的致動器係例如設置成在一個轉動軸上轉動輸出軸桿的馬達。致動器可包含一個或多個齒輪及一個電動馬達。馬達則係通常裝設於齒輪側邊，利用齒輪或帶傳動裝置驅動一個或多個齒輪，且因此僅齒輪的輸出軸桿需界定致動器的轉動角度。

工具是例如抓手(例如機械爪，受控真空杯，電磁單元)或其它工具，例如膠槍，激光手槍，去毛刺工具，噴水切割噴嘴。工具亦可稱為端接器。

內臂連桿組包含複數個連接接頭的連桿，使得內臂連桿組的設置能被重設而不喪失穩定性。內連桿的內端的接頭可具有兩個自由度。內連桿的外端處的接頭可具有一個或兩個自由度。

外臂連桿組包含一連接內臂連桿組的外連桿。外臂連桿組跟隨內臂連桿組的運動。

傳動機構在此界定成能夠轉換來自致動器的運動或基座的固定方向至工具。傳動機構可包含連桿傳動裝置、反鏟傳動裝置、齒輪傳動裝置、皮帶傳動裝置以及轉動軸桿傳動裝置中之一個或多個。

連桿傳動裝置包含與接頭連接的一個或多個連桿。連桿傳動裝置可稱為運動鏈。

反鏟傳動裝置包含複數個利用接頭連接的連桿。複數個連桿連接成它們增加與它們連接的致動器的轉動運動到工具的轉動軸的轉動的對應增加。反鏟傳動裝置可稱為反鏟機構。

齒輪傳動裝置包含兩個或多個不同尺寸的齒輪，該等齒輪配置成傳輸致動器的轉動運動為工具的轉動軸的對應轉動。

皮帶傳動裝置包含一個或多個皮帶，其中每一個皮帶係繞著裝設在轉動軸桿上的輪子配置成傳輸致動器的轉動運動至工具的轉動軸的對應轉動。每一皮帶由撓性材料或鏈製成。皮帶傳動裝置可稱為皮帶傳動機構。

轉動軸桿傳動裝置係一軸桿，該軸桿轉換其端中的一端中的轉動到其另一端。軸桿係藉由至少一個軸承裝設，軸承的轉動軸對齊軸桿的中心軸。

連桿在此界定為經由接頭連接相鄰部分的連桿組的機械部分。這樣，連桿可以是有彈性的，或它可以設計成具有可變剛度，或取決於選擇的操作模式，它可以設計成具有彈性及剛性模式，或在基於運動鏈分析的機構設計中，它可以被視為剛體。為了簡化下面的描述，假定連桿是剛體。

接頭在此界定成設計來將連桿連接另一連桿或結構，使得至少一個自由度的動作是容許的。

運動平行四邊形在此是由平面中的四個點之間的四個直線界定，其中該等直線形成封閉結構且其中相對直線的長度是相同的。在本發明的平行四邊形的實施中，這些點由軸承形成的交叉轉動軸界定。

靈敏的機械臂係一能迅速及輕快移動的機械臂。它具有配置成藉由用於可由靠近機械臂基座的致動器(馬達)致動的連桿組的輕量材料的使用實現最小的慣性的運動結構。

並聯運動操縱器(PKM)被定義為一種機械結構，用於使用形成運動迴路的並聯運動連桿裝置操縱物體。然而，從嚴格的學術術語，它不是並聯運動操縱器(PKM)，而是混合運動操縱器，亦被定義為並串聯操縱器。並聯運動操縱器的學術定義需要形成運動迴路的並聯運動連桿組將致動器直接與受操縱平台連接。

相同的標記用於所有圖式中相同的特徵且在已提及的地方將不再重複。

將更理解的是雖然術語第一、第二等可在此使用以敘述各種元件，但這些元件應不受這些術語限制。這些術語僅係使用來將一個元件與另一個元件區分開。例如，第一元件可稱為第二元件，而且，類似地，第二元件可稱為第一元件，而不偏離本發明的範圍。

為清楚以下的敘述起見，我們指的是一種工具相對於機械臂基座或框架在Xw，Yw和Zw方向上定位，並且在一個或數個自由度中用於工具方向的配置。工具方向包括工具轉動，例如繞著工具連接軸桿的轉動或繞著一些不平行(例如垂直於)工具連接軸桿的軸工具傾斜，或對於5個自由度兩者。從以下敘述中將顯而易見，用於工具方向的不同傳動裝置能結合，使得所有致動器仍能固定到機械臂支架。如此，多於5個自由度係可能的，但為簡化起見任何細節不說明。

第1圖顯示依據第一實施例的機械臂500。這個機械臂500設 計成將工具44平行於世界坐標係統55的XwYw平面移動，並且始終垂直於XwYw平面以恆定的轉動角度移動。這是一重要的特徵於材料處理以及撿拾和放置。

機械臂500包含內臂連桿組15,18,29、外臂連桿組、第一致動器1、第二致動器2以及第三致動器3。機械臂500如此係設置成由第一、第二及第三致動器1、2、3致動。第一致動器1係裝設在固定基座13上，該基座13係機械臂500的固定框架。第一致動器1具有配置來繞著第一轉動軸180轉動的輸出軸桿4。因為第一致動器1係固定到基座，這也意味著第一轉動軸180相對於基座13固定。

內臂連桿組包括第一內連桿15、第二內連桿18及第一連接軸桿29。第一內連桿15包含內端及外端。第一內連桿15係在其內端處連接第三致動器3的輸出軸桿6，該輸出軸桿6經由拖架87裝設到第一致動器1的輸出軸桿4。輸出軸桿4如此連接第一內連桿15。第一內連桿15配置成繞著第三致動器3的第四轉動軸185轉動。第四轉動軸185垂直於第一轉動軸180。在外端處，第一內連桿15經由具有至少一個自由度的接頭28連接第一連接軸桿29。第二內連桿18包含內端及外端。第二內連桿18係在其內端處連接接頭14。接頭14包含拖架及三個軸承。軸承中之兩個具有共同第三轉動軸182並裝設在第三軸承上，該轉動軸與轉動軸180相一致。如此，軸桿24b的中心亦將與轉動軸180相一致，接頭14的第三軸承裝設在軸桿24b的中心上。軸桿24b經由第一連接件24a裝設在基座13上。

第一內連桿15配置成繞著垂直於第一轉動軸180的接頭14的第四轉動軸185轉動。在外端處，第二內連桿18經由具有至少一個自由度 的接頭27連接第一連接軸桿29。第一連接軸桿29如此利用接頭27、28裝設到第一內連桿及第二內連桿。

內臂連桿組經由第一連接軸桿29連接外臂連桿組。如前所說明，第一連接軸桿29利用兩個接頭28和27裝設於第一內連桿15和第二內連桿18之間。這些接頭28、27中之每一個具有帶有兩個軸承的拖架，因此是一軸承對，它們分別安裝在第一內連桿15和第二內連桿18上。這些接頭的軸承對分別具有垂直於內連桿18、15的主延伸部分的共用軸188及187。第二轉動軸181由第一連接軸桿29界定且應該與轉動軸188和1交叉87。第二轉動軸181平行於第一轉動軸180。軸188被稱為第五轉動軸且軸187被稱為第六轉動軸。

外臂連桿組在此包含第一外連桿23。第一外連桿23在一端處經由第一連接軸承31連接第一連接軸桿29且在另端經由工具連接槓桿43及工具裝設橫樑連接工具44。工具裝設橫樑43亦可稱為工具44的方向軸。外臂連桿組樞接配置而繞著對齊第五連接軸桿29的第二轉動軸181轉動。

連接第一連接軸桿29的內臂連桿組及外臂連桿組從第一致動器1至工具44形成第一運動鏈，第一運動鏈給予定位工具44的第一自由度。

當第一致動器1轉動輸出軸桿4時，第一內連桿15將繞著輸出軸桿4的中心軸對應地上下轉動，從而繞著第一轉動軸180轉動。這個運動導致Zw方向的運動。第一內連桿1.5的轉動將導致第二內連桿18的轉動，因為它們係經由第一連接軸桿29連接。如此，第一致動器1係設置成繞著第一轉動軸180轉動內臂連桿組。如此，第一內連桿15及第二內連桿 18係設置成繞著相對於基座13固定的轉動軸180轉動。

機械臂500的第二致動器2係設置成繞著第二轉動軸181轉動外臂連桿組，藉此從第二致動器2至工具44形成第二運動鏈。這給予定位工具44的第二自由度。第二運動鏈包含槓桿機構及連桿20。連桿20將槓桿機構連接外臂連桿組。第二致動器2係設置成藉由致動槓桿機構轉動外臂連桿組。更詳細地，第二致動器2包含輸出軸5。第二致動器2固定到基座13。輸出軸5連接內槓桿19，該內槓桿19經由接頭21連接連桿20的一端。連桿20在其另端處連接外臂連桿組的第一外連桿23。當第二致動器2轉動輸出軸桿5時，外臂連桿組將繞著裝設在第一外連桿23的上端的第一連接橫樑31的第二轉動軸181擺動。槓桿機構如此至少包含內槓桿19。在第1圖中軸桿5的中心裝設成與轉動軸180相一致。這是一優點，但不是必須的。

第三致動器3係設置成繞著第四轉動軸185轉動其輸出軸桿6，在此，第四轉動軸185是一垂直軸。在此第四轉動軸185與第一轉動軸180交叉且這些轉動軸180、185係彼此垂直。輸出軸桿6裝設到第一內連桿15，且當輸出軸桿6繞著第四轉動軸185轉動時，第一內連桿15亦將繞著第四轉動軸185轉動。因為第一內連桿15及第二內連桿18係相連接，因此第一連桿15的轉動也將導致第二連桿繞著第三轉動軸182轉動。第一內連桿15繞著第四轉動軸185的藉此被導致的轉動以及第二內連桿18繞著第三轉動軸182的轉動產生內臂連桿組的幾何重構。它也產生Yw方向的運動。如此，第一內臂15及第二內臂18被致動成同時繞著共用幾何轉動軸轉動，從而繞著第一轉動軸180轉動。內臂15、18可同時被致動以繞著在內臂15、18的內端處的各自的幾何轉動軸182、185轉動。這些各自的幾何轉動軸 182、185彼此平行並垂直於第一轉動軸180。如此，第一內連桿15在內端配置成繞著第四轉動軸185轉動。第二內連桿18在內端處配置成繞著不同的第三轉動軸182轉動。該等轉動產生內臂連桿組的幾何重構。第一內連桿15及第二內連桿18在這個實施例中係第一運動平行四邊形18的3一部份。這個第一運動平行四邊形183由內連桿15、18的外及內端的裝設的轉動軸的交叉點界定。因為外連桿23裝設成繞著平行或對齊轉動軸的一軸轉動，該軸係界定為在兩個內連桿15、18的外端處的轉動軸的交叉點之間的直線，外連桿23則將總是移動工具44而無任何繞著其垂直軸的轉動且無任何繞著平行於垂直於外連桿23的轉動軸的水平軸的一軸的傾斜。在這個實施例中，第一內連桿15及第二內連桿18係互相平行。在幾何重構期間，它們保持平行。Yw的方向的平行運動如此利用連接至少第一致動器1及第三致動器3的第一平行四邊形183獲得。再者，由第一平行四邊形183形成的第一平面被致動成繞著第一致動器1的軸轉動，從而繞第一旋轉軸線180轉動。換言之，運動平行四邊形183係設置成繞著第一轉動軸180轉動。再者，第三致動器3配置成擺動第一平行四邊形183的第一平面中的第一內連桿15及第二內連桿18，藉此改變平行四邊型的形狀。當內臂連桿組在Yw方向移動時外臂連桿組及第一連接軸桿29將對應地移動，因為內臂連桿組經由第一連接軸桿29連接外臂連桿組。第三致動器3如此設置成藉由致動幾何地能重構的內臂連桿組移動外臂連桿組，產生第二轉動軸181的運動，外臂連桿組係配置成繞著第二轉動軸181轉動，藉此從第三致動器3至工具形成第三運動鏈。第三運動鏈給予用於定位工具44的第三自由度。

機械臂500也包含結合內臂連桿組的傳動機構且外臂連桿組 配置成完成工具44的受控方向。應理解的是機械臂500可包含比所示的更多的傳動機構。所示的傳動機構包含連接於基座13和工具44之間的運動鏈或連桿組。更詳細地，第三連接件25a連接第一連接件24a。第四連接件25b連接第三連接件25a。接頭32裝設在第四連接件25b上。可替代地，第三連接件25a直接裝設在基座13上。接頭32在一端裝設到內連桿33。在另端處內連桿33裝設到接頭34。接頭34連接包含第一槓桿連桿35a及第二槓桿連桿35b的第一槓桿35。第一槓桿連桿35a及第二槓桿連桿35b相對於彼此90度裝設。第二連接軸承36裝設在第一連接軸桿29上。第一槓桿連桿35a及第二槓桿37相對彼此90度裝設在第二連接軸承36上。第二槓桿37經由軸承38連接連桿39。連桿39利用軸承42連接工具連接槓桿41的一端。工具連接槓桿41在其另端中利用軸承40連接第一外連桿23。軸承31、36、38、40及42的轉動軸彼此平行且與第二轉動軸181平行。接頭32和34被繪製為球窩接頭，但是可替代地可以使用桿端、萬向接頭或Cardan萬向接頭。工具44裝設在垂直工具裝設橫樑43，該垂直工具裝設橫樑43裝設在工具連接連桿41。

為了也在第二方向，即Xw座標方向，得到平行運動，使用包括第一外連桿23及第二外連桿39的第二運動平行四邊形184。如此，外連桿39及外臂連桿組係第二運動平行四邊形184的一部分。在第1圖中第二運動平行四邊形184的平面成90度相對於第一平行四邊形183。第二平行四邊形184的設置受控於第二致動器2。如此，第二平行四邊形係可重構的。第二平行四邊形184包括第二槓桿37、第一外連桿23、30以及工具連接連桿41。第二槓桿37的角度係經由接頭32及連接件25a、25b及24a受控於第一 槓桿35及連接基座13的內連桿33。為了得到工具44的恆定傾斜角度，內連桿33的運動長度分別與其旋轉軸之間的第一內連桿18的運動長度相同。第二運動平行四邊形184界定第二平面。第二平面垂直於第一平面。如此，外臂連桿組係設置成在垂直於第一運動平行四邊形183的第一平面的第二平面中以一個自由度轉動。

通過第1圖中的機械臂500的設計，可得到以下的功能：

-第一致動器1將利用工具裝設橫樑43使工具44上下移動(主要在Zw方向上)，其中工具裝設橫樑43的中心軸186總是垂直於水平XwYw平面。

-第二致動器2將利用工具裝設橫樑43使工具44移入和移出(主要在Xw方向上)，工具裝設橫樑43的中心軸186總是垂直於水平XwYw平面。

-第三致動器3將利用工具裝設橫樑43使工具44側向移動(主要在Yw方向上)，工具裝設橫樑43的中心軸186總是垂直於水平XwYw平面。

-在所有運動中，工具44都不會繞著軸186轉動。

以下運動學要求對於獲得上面列出的功能很有幫助：

-第二轉動軸181平行於第一轉動軸180。

-第一轉動軸180是第一內連桿15和第二內連桿18兩者的轉動中心。

-第三轉動軸182與第四轉動軸185平行。

-第五轉動軸188平行於第六轉動軸187

-軸180和182之間的交叉點與第一轉動軸180和第四轉動軸185之間的交叉點之間的距離等於第二轉動軸181與第五轉動軸188之間的交叉點和第二轉動軸181與第六轉動軸187之間的交叉點之間的距離。

-第一連接軸承31的轉動中心與軸承40的轉動中心之間的直角距離等於 軸承38的轉動中心與軸承42的轉動中心之間的直角距離。

-第一連接軸承31的轉動中心與軸承38的轉動中心之間的直角距離等於軸承40的轉動中心與軸承42的轉動中心之間的直角距離。

-軸承31、38、40和42的所有轉動中心均平行。

-第一連接軸承31的轉動軸與第二連接軸承36的轉動軸相一致，但也可以將第二連接軸承36直接安裝在臂15和18中的任何一個上(參見圖3)或這些臂的延伸部分上。

-接頭32和34的中心之間的距離與第一轉動軸180和第三轉動軸182的交叉點與第二轉動軸181和第五轉動軸188的交叉點之間的距離相同。

與WO2019138025比較，本發明的機械臂500根本不需任何平行四邊形於外臂系統中來獲得工具44於一方向的平行運動，且在外臂系統中僅需一個平行四邊形184來得到工具44於另一方向的平行運動。WO2019138025中的連桿配置係使用在外臂系統中以實現設置來轉動及傾斜工具的傳動裝置。以相同於第三平行四邊形的方式，這些配置需要空間以得到工具於第二方向的平行運動。

甚至在水平表面上的簡單撿拾及放置操作，依據WO2014187486的機械臂概念需要兩個自由度的腕部。然而，此一腕部將增加可觀的重量且機械臂將不具有如Delta機械臂般的輕量臂系統。更且，需要電纜來傳輸電力及控制腕部的致動器。本發明的機械臂500不具有這些缺點。

在WO2014187486的結構中這樣的解決方案是不可能的，因為端接器將喪失一個約束且第一臂和第一桿之間的增加的自由度是不能 控制的。在WO2014187486的第4圖中有著不是薄的且需要用於臂系統的大空間的結構，但該結構可具有一接頭，該接頭能具有第一臂和第一桿之間的三個自由度。然而，利用WO2014187486的第4圖中的建議的解決方案得到薄且簡潔的機械臂結構是不可能的，因為如在Delta機械臂的情形中在該情況中垂直運動僅可由直接連接端接器平台的單獨運動鏈進行，從而需要大量空間用於臂結構。依據WO2014187486的機械臂結構僅能用固定到支架的致動器控制三個自由度。

還應該提到的是，WO2015188843中的機器人結構的工作空間比本文的機械臂臂的不同變體的工作空間小得多。

在以下，複數個不同的機械臂實施例將參考第2至22圖敘述。所有這些實施例包含類似於第一實施例的第一、第二及第三運動鏈。這些運動鏈將不在詳細說明，除了與第一實施例的不同之處，或者為了易於理解。將在以下說明的實施例也包含一個或兩個傳動機構。

第2圖顯示依據本發明的第二實施例的機械臂。這個實施例實質具有如第一實施例的相同的構件。然而，在此的傳動機構包含利用第四致動器46致動的連桿33及39。相反，第一實施例中的傳動機構固定在基座上。更詳細地，依據這個第二實施例的機械臂500包含控制繞著平行於世界座標系統55的Yw軸的轉動軸的工具44的傾斜角度的選項。這個轉動軸可被認為是工具44的第一轉動軸。如此，內連桿33的接頭32現裝設在受致動的第三槓桿47上，該第三槓桿47係設成繞著第四致動器46的轉動中心轉動。第三槓桿47裝設在第四致動器46的輸出軸桿45上。第2圖中的輸出軸桿45裝設成具有其與第一轉動軸180相一致的轉動軸。另外地，第四致 動器46的轉動軸不與第一轉動軸180箱一致。第2圖中所得的功能係當第四致動器46轉動輸出軸桿45時，則第三槓桿47將繞著輸出軸桿45的轉動軸擺動且經由第一槓桿35(第一槓桿連桿35a、第二槓桿連桿35b)連接的內連桿33及第二外連桿39以及第二槓桿37將繞著軸承40轉動工具連接槓桿41並因而傾斜橫樑43及工具44。如此，第四致動器46繞著工具的第二轉動軸510轉動工具44。轉動軸510由軸承40界定。與第1圖中的第一實施例比較，新的構件係第四致動器46、輸出軸桿45以及第三受致動槓桿47。其餘構件與第1圖所述相同。然而，對第一外連桿23，內連桿33，第二槓桿37，第二外連桿39，工具連接槓桿41和第一槓桿35的運動學的要求不再需要滿足工具總是垂直於水平面。例如，第一外連桿23及第二外外連桿39不需再平行，且內連桿33的運動長度不需等於第二內連桿18的運動長度。就這些構件而言仍須滿足的唯一要求係軸承31、38、40及42的所有轉動中心係平行的。傳動機構33-39包括第二連接軸承36，該第二連接軸承36的轉動軸與第二轉動軸181相一致。

第2圖也以虛線顯示於平行四邊形183之上實現第二致動器2和第一外連桿23之間的傳動機構的可能性。在這個設置中軸桿5經由槓桿19u和接頭21u連接連桿20u。連桿20u則係經由接頭22u及第四槓桿360連接第一外連桿23。

在撿拾和放置操作的應用中，當撿拾通過傾斜或懸掛構件進行且放置係放下構件進行時，工具44的傾斜範圍應至少+/- 45度來撿拾和傾斜構件或+/- 90度來撿拾和懸掛構件。利用第2圖中的設計，在大部分的機械臂500的工作空間中工具傾斜+/- 45將是可能的。然而，若+/- 90的工 具傾斜或甚至更大的角度傾斜角在整個工作空間中是需要的，那麼如在第3圖中的反鏟及/或齒輪機構可使用。

第3圖顯示一具第三實施例的機械臂500。從第一連接軸承31來看，額外的傳動機構在此配置在機械臂500的相對側。更詳細地，機械臂500包含一個配置成繞著工具44的第二轉動軸700轉動工具44的額外的傳動機構。如此，第四致動器46繞著第二轉動軸700轉動工具44。如工具44的轉動軸700水平的工具的所有轉動軸可稱為工具44的第二轉動軸。第二轉動軸如此將於一由第二轉動軸的方向所給予的方向傾斜工具。在該圖中，工具的第一轉動軸係由直線186界定。在第7圖中顯示工具如何可被致動來繞著這個轉動軸轉動。在此，反鏟傳動裝置係放置於受致動的第三槓桿47和第一槓桿35之間。當第三槓桿47被致動成由第四致動器46驅動的輸出軸桿45轉動時可以以不同的方式進行反鏟傳動，以獲得較第三槓桿47更大的第一桿35的轉動角度。在第3圖中，第一反鏟連桿56裝設於受致動的第三槓桿和中間第五槓桿50之間。中間第五槓桿50經由軸承51裝設在第二內連桿18上而繞著軸承51的轉動軸擺動。第一反鏟連桿56利用接頭32裝設在第三槓桿47並利用接頭48裝設在中間第五槓桿50上。第二反鏟連桿57裝設於中間第五槓桿50和第一槓桿35之間。第二反鏟連桿57利用接頭49裝設在第五槓桿50上並利用接頭34裝設在第一槓桿35上。為了獲得角倍率，接頭49繞著軸承51的轉動半徑應該大於接頭48的中心的對應轉動半徑。更且，接頭49的中心繞著軸承51的轉動半徑應該大於接頭34繞著第二連接軸承36的軸的轉動半徑。如此，額外的運動鏈包含設置成增加第四致動器46的轉動運動至工具44的轉動軸700的轉動的對應增加的兩個反鏟傳動裝置 50、57、56。為了更放大繞著轉動軸700的工具的傾斜轉動，第一齒輪52及第二齒輪53係經由軸承(未圖示)裝設在第一外臂23上。現作動如槓桿的工具連接連桿41係裝設在第一齒輪52上，以此方式，第二槓桿37被致動來上下移動，第一齒輪52將轉動且也利用齒輪傳動，第二齒輪53將轉動。工具44經由軸桿54及工具裝設橫樑43裝設在第二齒輪53上且工具44將隨著第二齒輪53的轉動而轉動。如此，工具44係配置成繞著工具的第二轉動軸700轉動。為了獲得較工具連接連桿41的轉動的更大的工具的轉動，第一齒輪52的半徑必須大於第二齒輪3的半徑。工具連接槓桿41經由接頭38、第二外連桿39、接頭43及裝設在第一齒輪52上的工具連接連桿41連接齒輪52。接頭38和42可替代地實施為簡單軸承，該等軸承的轉動軸平行第二轉動軸181。應提及的是第二外連桿39及使用來增加工具44的轉動能力的齒輪52和53可被對應於第三槓桿47和第一槓35之間所顯示的一個或多個反鏟傳動裝置取代。在該情況下第五槓桿50以及第一槓桿的接頭51及第二連接軸承36分別利用平行於轉動軸181的轉動軸裝設在第一外連桿23上。使用齒輪傳動器與第一內連桿15上而不是反鏟傳動裝置是相應地可能的。齒輪53則裝設在第二連接軸承36上且第二齒輪53利用如軸承201的軸承裝設在第二內連桿18。另外，齒輪傳動裝置可使用於第二內連桿18和第一外連桿23兩者上且反鏟解決方案也可使用於兩種情況。第二連接軸承36在此係裝設在第一內連桿15上，但如在第2圖中也可替換地裝設在第一連接軸桿29。第二連接軸承36與軸承51一起可裝設在第二內連桿18上。亦應提及的是使用齒輪齒條齒輪放大工具44的轉動能力。對於其它構件的敘述，如第1圖所示。

第4圖顯示依據本發明的第四實施例的機械臂。第四實施例顯示一替換的方式致動第1圖中的基本結構。在此，目標係使所有的致動器固定到基座13，意味著所有的致動器係負載有最小質量慣性。包括第一內連桿15及第二內連桿的由第一平行四邊形183形成的平面係致動成繞著第一致動器1的軸180轉動。第三致動器3擺動第一平行四邊形183中的第一內連桿15及第二內連桿18，藉此改變平行四邊形的形狀。為了也在第二方向獲得平行運動，從而在Xw方向獲得平行運動，使用包括第一外連桿23及第二外連桿39的第二平行四邊形184。第二平行四邊形184的平面總是與第一平行四邊刑183成90度角。第一平行四邊形183包含第一轉動軸180，從而包含第一致動器1的轉動軸4、第一內連桿15、第二內連桿18以及第一連接軸桿29。第二平行四邊形184包含第二槓桿37以及第一外連桿23，第二外連桿39以及工具連接連桿41。外連桿39平行於外臂連桿組的第一外連桿23。內連桿33平行於第一內連桿15及第二內連桿18。第二槓桿37的角度由第一槓桿35及內連桿33控制。內連桿33具有相同於第一內連桿15的轉動軸185、187之間的第一內連桿15的運動長度的內連桿33的轉動軸504、599的運動長度。內連桿33在此係經由接頭32裝設到基座13。機械臂結構由三個轉動致動器1、2及3致動。第一致動器1經由第一致動器1的轉動輸出軸桿4和經由包括兩個軸承及連接第二內連桿15的托架連接第一內連桿15。第4圖中的這個接頭14是與第1-3圖中所顯示的接頭14相同類型，然而，在那裡它被實施於第二內連桿18。在第4圖中，當第一致動器1轉動輸出軸桿4，第一內連桿15將從而繞著輸出軸桿4的中心軸上下轉動。第二致動器2具有輸出轉動軸桿5，該輸出轉動軸桿5通經中空的第一致動器1，並通經 也是中空的輸出軸桿4。輸出軸桿55連接內槓桿19，該內槓桿19依次在一端經由接頭21連接連桿20的一端。連桿20在其另端經由接頭22連接第二平行四邊形184的第一外連桿23。如此，當第二致動器2轉動輸出軸桿5時，第一外連桿23將繞著裝設在第一外連桿23的上端中的第一連接軸承31的軸擺動。第三致動器3轉動其輸出軸桿6，輸出軸桿6經由第一致動器1和第二致動器2與對應的輸出軸桿4和5裝設在一起。90度齒輪裝設在輸出軸桿6的端處。這個齒輪包含第一齒輪7及第二齒輪8，第一齒輪7裝設在軸桿6的端處且第二齒輪8裝設在軸承9上，該軸承9依次經由機械附件10安裝在另一個軸承11上。齒輪7、8及軸承9、11係裝設成軸桿4、5及6的共用中心軸與第一齒輪7和軸承11的轉動軸相一致且裝設成第一齒輪8的轉動軸與軸承8的轉動軸相一致且裝設成這個轉動軸與軸桿4、5及6的中心軸成90度角且裝設成齒輪8的轉動軸將與第一齒輪7的轉動軸交叉。第二內連桿18裝設在第二齒輪8上且從而第三致動器3的轉動將繞著軸承9的轉動軸擺動第二內連桿18。軸承11經由橫樑12裝設在基座13上。致動器1、2和3也裝設在基座13上，這意味著在臂系統中不需任何致動器，使設計極輕量的機械臂成為可能。

第一連接軸桿29係利用兩個接頭裝設於第一內連桿15和第二內連桿18之間，這些接頭27、28中之每一個分別包含一裝設在第一連接軸桿29的端處上的托架。第一接頭27的第一托架包括與垂直於第二內連桿18的轉動軸裝設一起的一對軸承。為了補償90度齒輪的偏移量26，包括圓柱形部分24的機械延伸部18b用於托架27的軸承的偏置裝設件18b。第二接頭28的第二托架亦包括一對軸承，但這些軸承係直接裝設在第一內連桿18 上。第一和第二托架係分別裝設在第二內連桿18和第一內連桿15上，且裝設成第一連接軸桿29(在此為第二轉動軸181)係平行於軸桿4-6的第一轉動軸180。偏移裝設件18b給予相對於第二內連桿18的共用中心線的偏移量25，該偏移量25對應於軸4-6的轉動中心的第一轉動軸180和第二內連桿18的共用中心線之間的偏移量26。

第二連接軸承36係裝設在第一連接軸桿29上且兩個槓桿，即第一槓桿35和第二槓桿37係彼此相對成90度裝設在第二連接軸承36上。一槓桿35經由內連桿33連接基座13，該內連桿33係利用接頭32裝設到基座13並利用接頭34裝設到第一槓桿35。第二槓桿37經由軸承38連接第二外連桿39。第二外連桿39然後利用軸承42連接工具連接槓桿41的一端，且工具連接槓桿41在其另端利用軸承40連接第一外連桿23。軸承31、36、38、40及42的轉動軸彼此平行並平行於第一轉動軸180，從而平行於軸桿4、5及6的中心軸。接頭3和4被圖示為球窩接頭，但亦可使用桿端、萬向接頭或Cardan萬向接頭。工具44係裝設在垂直工具裝設橫樑43上，該垂直工具裝設橫樑43裝設在在此係水平的工具連接連桿41，利用這個設計，可獲得相同於依據第1圖中的第一實施例的機械臂的功能，且滿足相同的運動學要求。

獲得工具44的大傾斜角的另一方式係使用包含皮帶傳動裝置的額外傳動機構。這例示於第5A圖中，其中依據本發明的第五實施例的機械臂被顯示。在第五實施例中，皮帶傳動包含兩個步驟：第一步驟，沿著第二內連桿18(或者沿著第一內連桿15)進行內部傳動；第二步驟，沿著皮帶傳動橫樑81進行外部傳動。在此，內傳動裝置66平行於第一內連桿 15及第二內連桿18。外傳動裝置65平行於外臂連桿組的第一外連桿23。皮帶傳動橫樑81在此係外臂連桿組的一部分。另外，僅一個步驟也能被使用，其中在該步驟中的皮帶傳動裝置可結合反鏟或齒輪傳動裝置於另一步驟中。然後，皮帶傳動既可以沿著第二內連桿18，也可以沿著第一內連桿15，或者沿著皮帶傳動橫樑81。採用兩步驟皮帶傳動，可獲得無限轉動。如此，皮帶傳動裝置66-65係配置來繞著工具44的第二轉動軸700轉動工具44而無轉動角度限制。具有輸出軸桿6的第三致動器3經由機械連接件87裝設在第一致動器1的輸出軸桿4上。如此，輸出軸桿4連接接頭14的接頭托架而擺動第一內連桿15於第一平行四邊形的平面183中。如上面的圖式，第一致動器1轉動輸出軸桿4以上下擺動第一內連桿15，且第二致動器2轉動輸出軸桿5以擺動內連桿19。第四致動器轉動的輸出軸桿45現經由第一Cardan萬向接頭(由一球表示)連接第一皮帶傳動裝置66的輸入皮帶輪。第一皮帶傳動裝置66與第一Cardan萬向接頭67串聯。第一皮帶傳動裝置66的輸出皮帶輪經由第二Cardan萬向接頭76連接第二連接軸桿77。如此，第一皮帶傳動裝置66也與第二Cardan萬向接頭76串聯。第二連接軸桿77分別裝設於第一接頭27的軸承80a和80b和第二接頭28之間。第二皮帶傳動裝置65的輸入皮帶輪裝設在第二連接軸桿77而被轉動。皮帶傳動橫樑81經由軸承79連接第二連接軸桿77。第二皮帶傳動裝置的輸出皮帶輪經由軸桿83連接工具裝設橫樑44，軸桿83可轉動於裝設在皮帶傳動橫樑81的軸承82中。

為了避免具有Cardan萬向接頭67的第一皮帶傳動裝置66會傾斜，第一皮帶傳動裝置66和軸承92之間的軸承88被引用。如此，軸承89的外環經由機械介面89裝設在皮帶傳動橫樑71且軸承89的內環經由軸桿80 及機械介面9裝設在軸承92的外環上。軸承88的轉動中心應交叉Cardan萬向接頭67的中心。在皮帶傳動橫樑71和軸承80之間可進行類似的帶有如同軸承88的軸承的類似配置。

在此所述的皮帶傳動裝置能節省空間，甚至當控制工具的轉動及傾斜兩者時，這些皮帶傳動裝置可得到超薄外臂系統。空間節省在外臂系統中是重要的，但是在例如WO2019138025中，外臂系統不太適合皮帶，因為必要的運動可能需要皮帶輪沿軸向/側面移動，或者需要許多附加的Cardan萬向接頭，兩個選項複雜且笨重。在本發明中，與軸一起轉動的鉸鏈接頭是平行的有助於使用空間節省皮帶驅動裝置。

第5B圖顯示使用反鏟傳動裝置以提升皮帶傳動橫樑81的工作角範圍的可能性。甚至當皮帶傳動橫樑81進行大旋轉並且例如在圖5B中從向下方向轉動到向上方向時，使用具有大轉動能力的傳動裝置可控制工具44的轉動或傾斜，該運動稱為工業機器人的向後彎曲。第5B圖中的反鏟由串聯連桿350和355獲得。連桿350與接頭21和351裝設於槓桿19和352之間且連桿355裝設於槓桿352和皮帶傳動橫樑81之間。槓桿352經由軸承350裝設在第一內連桿15上並被致動而擺動於XwZw平面中。為了獲得角度放大，接頭14和第一內連桿15之間的距離應大於接頭351和軸承353之間的距離以及接頭22和第二連接軸桿77的中心之間的距離。當然，齒輪機構也可使用來得到外連桿的大轉動角(見在第3圖中的工具處的齒輪機構)且甚至皮帶傳動裝置可與Cardan萬向接頭一起使用。另外，第二致動器2的軸桿5可使用Cardan萬向接頭或使用結合齒輪的連桿連接外連桿81。

第6圖獨顯示依據一些實施例的皮帶傳動機構。進一步來 說，第6圖更詳細說明第5圖中的皮帶傳動器。受致動的輸出軸桿45經由第一Cardan萬向接頭67傳輸轉動至皮帶傳動輸入軸桿68。皮帶傳動輸入軸桿68在軸承69中轉動，該軸承69裝設在皮帶傳動橫樑71上。皮帶傳動輸入軸桿68連接輸入皮帶輪70且如此轉動從輸出軸桿45傳輸到輸入皮帶輪70。因為連接輸入和輸出皮帶輪的皮帶72，轉動輸入皮帶輪70將使輸出皮帶輪73轉動。輸出皮帶輪73裝設在皮帶傳動輸出軸桿75上，皮帶傳動輸出軸桿75經由第二Cardan萬向接頭76連接第二連接軸桿77。皮帶傳動輸出軸桿75轉動於裝設在皮帶傳動橫樑71上的軸承74的內部。第二連接軸桿77係用於皮帶傳動裝置65的皮帶傳動輸入軸桿且係連接第二皮帶傳動65的輸入皮帶輪78。在此，皮帶傳動橫樑81也具有皮帶傳動橫樑的功能且如此第二連接軸桿77轉動於皮帶傳動橫樑81的軸承79中(見第5圖)，在這種情形，第二連接軸桿77也是機械臂500的外臂連桿組。如第4圖中可見，第二連接軸桿77也在軸承80a和80b中轉動，其中軸承80b顯示在第5圖中。第二連接軸桿77的轉動如此使輸入皮帶輪78轉動且經由皮帶84輸出輪85將轉動。輸出皮帶輪85連接皮帶傳動輸出軸桿83、轉動於軸承82中且從而轉動依據第4圖的工具44。輸入皮帶輪70之前的第一Cardan萬向接頭67及輸出皮帶輪73之後的第二Cardan萬向接頭66是必須的，因為輸出軸桿45和第二連接軸桿77係包括在具有第一內連桿15和第二外連桿18的第一平行四邊刑中。因為沒有任何平行四邊形需用於皮帶傳動橫樑81的側向運動，在第二皮帶傳動裝置65的輸入輪78之前和在其輸出輪85之後不需任何Cardan萬向接頭。Cardan萬向接頭67和76的設計說明可以從與圖13有關的文本中得到，該圖示出了雙Cardan萬向接頭類型。對於Cardan萬向接頭67和76的單Cardan萬向接頭 設計，能使用如第13圖中所示的具有連接十字的內Cardan萬向接頭或具有連接環的Cardan萬向接頭。為了增加傳輸的正確性，輸出齒輪的直徑可以大於輸入齒輪的直徑。這是可能的，因為傳動裝置具有無限轉動能力。亦應提及的是皮帶傳動裝置容易封裝。然後在密封件和軸桿68、75、77(兩側)和83之間需要圓形密封。

在第5圖中，皮帶傳動裝置65和66係使用來進行工具44的傾斜。然而，也可使用皮帶傳動裝置65和66來得到工具44的轉動。使用這種可能性，在第4圖中所顯示的基本三個軸的設計上，依據第7圖得到具有恆定工具傾斜角及受控的無限轉動角的機械臂500。

第7圖顯示依據本發明的第六實施例的機械臂。除了三個控制工具44的位置的運動鏈外，第六實施例包含兩個傳動機構。兩個傳動機構可稱為第四傳動機構及第五傳動機構，每一個設置來控制工具44的不同的轉動軸186、511。在這個第六實施例中，第一致動器1控制第一內連桿15和第二內連桿18的上下擺動，就如在第4圖中所示的第四實施例中。第二致動器2控制第一外連桿23的進出擺動且第三致動器3控制第一內連桿15和第二內連桿18的側向擺動。在第一內連桿15的情形中，側向擺動係經由第一和第二接頭27和28及第一連接軸桿29。現在已經相對於第4圖增加了第四致動器46，且第四致動器46的輸出軸桿45經由第一Cardan萬向接頭67轉動皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸入軸桿。皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿經由第二Cardan萬向接頭轉動第二皮帶傳動裝置65的皮帶傳動輸入軸桿。與第5圖比較，皮帶傳動橫樑81現係分離的且不再相同於第一外連桿23。利用其外環裝設在皮帶傳動橫樑81的軸承69的內環現係裝設在第二 內連桿18上。為了補償這，使用第三Cardan萬向接頭83a於軸桿83上。其實，第三Cardan萬向接頭83a不需要實施第二Cardan萬向接頭76，該萬向接頭用虛線畫出。第二皮帶傳動裝置65的皮帶傳動輸出軸桿61經由第三Cardan萬向接頭83a利用軸承(未圖示)裝設在管60中。這管可相對於軸桿61且相對於第一外連桿23轉動。軸桿61轉動90度齒輪組件62的輸入齒輪，藉此，62的輸出齒輪轉動工具裝設軸桿63且從而繞著第一轉動軸186轉動工具44。如此，第四致動器46繞著工具的第一轉動軸186轉動工具44。平行於這個轉動軸的工具的所有轉動軸可稱為工具44的第一轉動軸。工具裝設軸桿63轉動於機械部64中的軸承(未圖示)中，該機械部64連接包括第一外連桿23和第二外連桿39的第二平行四邊形的工具連接槓桿41。工具連接槓桿41連接管60並控制機械部64的轉動成工具裝設軸桿63將總是平行水平面。這個額外的運動鏈經由第三槓桿47連接基座13。皮帶傳動橫樑81和第一外連桿23的分離意味著其它的解決方案可使用於實現接頭24和28。如此，這些接頭的托架現裝設在第一連接軸桿29而不是連桿18和連桿部17且軸承80a和80b而是分別裝設在連桿18和連桿部17上。

第8圖顯示依據本發明的第七實施例的機械臂。詳細地，第七實施例係第7圖中的設計的替換設計，其目標是在恆定的傾斜角同時獲得無限工具轉動。如此，除了控制工具44的三個運動鏈外，這個第七實施例也包含兩個傳動機構以控制工具44的位置。在這個設計中，外皮帶傳動裝置由轉動軸桿228取代，該軸桿228同時是機械臂500的第一外連桿。如此，第二Cardan萬向接頭76的輸出現驅動90度齒輪62。這個齒輪62的輸出連接軸桿228，該軸桿228轉動於軸承230中並利用第一連接軸承31擺動。 第一連接軸承31裝設在第一連接軸桿29上且軸承230經由橫樑231連接第一連接橫樑31，使得軸承230的轉動軸垂直於第一連接橫樑31的第二轉動軸181。利用經由接頭229連接至軸桿228的第一外連桿23，使軸桿228繞著第二轉動軸181擺動。接頭229具有一軸承，該軸承的轉動軸與軸桿228的轉動軸相一致，且接頭229亦具有一對軸承，該對軸承的共用轉動軸垂直於軸桿228的轉動軸。在軸桿228的下端處有著第四Cardan萬向接頭227，該第四Cardan萬向接頭傳輸軸桿228的轉動至軸桿63。軸桿63轉動於具有內軸承(未圖示)的中空軸桿223內並使工具44轉動。如此，第四致動器46繞著工具的第一轉動軸轉動工具44。軸承224a係使用來限制第四Cardan萬向接頭227繞著水平軸227傾斜。軸承利用機械連接件221和222裝設於中空軸桿223和軸承224b之間。軸桿228轉動於軸承224b之內且軸承224a的轉動軸226係垂直的且交叉第四Cardan接頭227的中心。為了在機械臂500的工作空間中保持工具44的傾斜角恆定，中空軸桿223連接槓桿220，如第9A圖中，該槓桿220依次連接連桿傳動裝置39、33。因為這個傳動裝置在Yw方向相對於軸桿228具有偏移量，在槓桿220和連桿39的軸承42之間需要偏移橫樑219。

第9A圖顯示依據本發明的第八實施例的機械臂。第八實施例包括結合兩個不同傳動機構以得到5個自由度機械臂500的運動學的可能性，該5個自由度機械臂500可繞著平行於Zw軸的軸轉動工具且繞著平行於座標係統55的Yw軸的軸傾斜工具兩者。這是撿拾或放置懸掛和傾斜的物體並同時旋轉物體所需要的。如此，第八實施例也包含兩個傳動機構，該兩個傳動機構可稱為第四傳動機構及第五傳動機構，每一個設置來控制工 具44的不同的轉動軸180、501。如此，第四致動器46繞著工具的第二轉動軸501轉動工具44。第五致動器98繞著工具的第一轉動軸186轉動工具44。包括第一內連桿15和第二內連桿18的平行四邊形係以相同於第4圖中的方式設計。用於轉動工具44的傳動機構相同於第7圖中。這個傳動機構由第五致動器98(第5圖中的第四致動器46)致動並包含轉動輸出軸桿97(第5圖中的輸出軸桿45)、第一cardan萬向接頭67、皮帶傳動裝置66、第二Cardan萬向接頭76、第二皮帶傳動裝置65、第五Cardan萬向接頭61(取代第二Cardan萬向接頭76)、轉動軸桿61、90度齒輪組件62以及轉動工具裝設軸桿63。用於傾斜工具44的傳動機構係第2和3圖中的傳動機構的組合。如在第2圖中，從第三槓桿47至第二槓桿37的傳動機構包含接頭32、接頭33、接頭34及第二連接軸承36的外環。然後從第二槓桿37至工具44的傳動機構包含接38、連桿39、接頭42、工具連接連桿41、齒輪52、齒輪53、機械構件64以及工具裝設軸桿63。利用這個設計，獲得具有無限工具轉動能力及至少+/- 90度工具傾斜的機械臂。

第9B圖顯示水平裝設工具44的可能性，藉此，得到用於如噴漆，電弧焊，雷射焊接和雷射切割的應用的5個自由度配置。

第10圖顯示依據本發明的第九實施例的機械臂。第九實施例包含兩個傳動機構，該兩個傳動機構可實現藉由使用兩個平行的皮帶傳動裝置所得的無限工具傾斜和工具轉動兩者。此處，如第9A圖的Cardan萬向接頭67和76已由雙Cardan萬向接頭103和104取代，以便可驅動兩個平行的皮帶傳動裝置66和101，且可輸出用於驅動兩個平行皮帶傳動裝置65和100的兩個同心軸桿。如此，第六致動器轉動輸出軸桿105，該輸出軸桿 105經由雙Cardan萬向接頭103(雙Cardan萬向接頭的設計見第13圖)的內Cardan萬向接頭連接皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸入軸桿(未圖示)。第三致動器3轉動其輸出軸桿6，該輸出軸桿6經由雙Cardan萬向接頭103的外Cardan萬向接頭連接皮帶傳動輸入軸桿107。如此，軸桿105轉動於軸桿6之內且皮帶傳動裝置的皮帶傳動輸入軸桿轉動於皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸入軸桿之內。皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿轉動於皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸出軸桿108之內且經由雙Cardan萬向接頭的內Cardan萬向接頭，皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿連接皮帶傳動裝置100的皮帶傳動輸入軸桿109。軸桿109也裝設於接頭28的軸承110之內。皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸出軸桿108係中空的且轉動於皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿之外。皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸出軸桿108經由雙Cardan萬向接頭104的外Cardan萬向接頭連接第二皮帶傳動裝置65的第二連接軸桿77。第二連接軸桿77也裝設於接頭24的軸承102之內。第二皮帶傳動裝置65的皮帶傳動輸出軸桿61連接90度齒輪組件62並經由工具裝設軸桿63轉動工具44。皮帶傳動裝置100的皮帶傳動輸出軸桿60轉動機械構件64，機械構件64傾斜工具44。如此，第三致動器3將繞著工具裝設軸桿63轉動工具44，從而轉動第一轉動軸186，而第六致動器106將繞著第二轉動軸700傾斜工具。

第11圖更詳細地顯示平行皮帶傳動的概念。在這替代的皮帶傳動機構中，平行皮帶傳動裝置已分離以顯示所有皮帶傳動裝置的皮帶傳動輸入和輸出軸桿。皮帶傳動裝置的構件以結合第6圖敘述且在此不再重複。然而，遵循從輸出到輸入的傳輸，將獲得以下結果：

-經由雙Cardan萬向接頭103的內Cardan萬向接頭、皮帶傳動輸入軸桿105、皮帶傳動輸出軸桿114、雙Cardan萬向接頭104的內Cardan萬向接頭、皮帶傳動輸入軸桿109以及皮帶傳動輸出軸桿60，轉動軸桿105將傾斜工具44。

-經由雙Cardan萬向接頭103的外Cardan萬向接頭、皮帶傳動輸入軸桿107、皮帶傳動輸出軸桿108、雙Caran萬向接頭104的外Cardan萬向接頭、第二連接軸桿77、皮帶傳動輸出軸桿61以及齒輪組件62，轉動軸桿6將轉動工具44。

第12圖獨顯示依據一些實施例的另一種皮帶傳動機構。更詳細地，第12圖顯示使用兩個皮帶傳動裝置的替代方式。在此，已使用第8圖中所示的兩組皮帶傳動裝置。相對於第11圖的優點係不需雙Cardan萬向接頭，但同時皮帶傳動裝置將需較大空間。符號與第8圖中的相同，在圖中左側符號增加了“a”，在右側符號增加了“b”。軸桿86a經由90度軸承62轉動工具44且軸桿86b經由臂64傾斜軸桿。如此，另一致動器3a繞著工具的第一轉動軸186轉動工具44。又另一致動器3b繞著工具的第二轉動軸700轉動工具44。另一第三致動器3a驅動軸桿45a且又另一第三致動器3b驅動軸桿45b。另一種可能但不太簡潔的設計是將右皮帶傳動裝置“b”裝設到左側，而將左皮帶傳動裝置“a”裝設到右側。然後，軸桿86a將裝設到皮帶輪85a及皮帶輪85b前面的軸桿86b的後方。軸桿86b則將連接齒輪62且軸桿86a將連接臂64。

第13圖顯示依據本發明的一些實施例的雙Cardan萬向接頭。雙Cardan萬向接頭包含具有重合接頭中心的內Cardan萬向接頭以及外 Cardan萬向接頭。內軸桿106連接內Cardan萬向接頭的托架131。托架131裝設在軸承132及133的外環上。軸承132和133的內環具有重合轉動中心且裝設在十字架的一部分的軸桿134和135上。十字架的其它軸桿129和130(130藏在圖中)裝設在軸承127和128(128藏在圖中)上。托架126係裝設在軸承127和128的外環上並連接軸桿114。如此，轉動軸桿109將轉動軸桿114。連接軸桿77和115依次分別裝設在軸承102和74內。第二連接軸桿77連接外Cardan萬向接頭的托架122。托架122裝設在軸承123和124的外環上。軸承123和124的內環具有重合轉動中心且裝設在軸桿125a和125b上，軸桿125a和125b利用重合中心軸裝設在一環136上。具有重合中心軸的兩個另外的軸桿120和121裝設在環126上，使得軸桿120和121的共用中心軸交叉軸桿125a和125b的重合中心軸，並使得軸桿120和121的共用中心軸係與軸桿125a和125b的共用中心軸在相同平面。軸桿120和121分別裝設在軸承118和119內且軸承118和119的外環裝設在托架117上。托架117依次裝設在軸桿108。如此，轉動第二連接軸77將使軸108轉動，而與軸109和114之間的連接無關。當然，軸桿129、130、134和135也可以像軸桿125a、125b、120和121一樣裝設在環上。

不同類型的傳動機構已顯示來獲得工具44的轉動和傾斜。前面在此顯示的傳動裝置類型係單一連桿傳動裝置、包括反鏟傳動裝置的連桿傳動裝置、包括齒輪組件的連桿傳動裝置和皮帶傳動裝置。這些傳動裝置類型可以以不同的方式組合。這個的一個示例顯示於第11圖，該傳動裝置包括一個單一連桿傳動裝置、一個包括齒輪的連桿傳動裝置以及兩個皮帶傳動裝置。

在顯示依據本發明的第十實施例的機械臂的第14圖中，另一種組合已被完成，該組合有用於用於懸掛/傾斜/放置物體的撿拾和放置操作，其中工具轉動不需是無限的。第十實施例包含兩個傳動機構。在第十實施例中，工具傾斜利用相同於用於第3圖中的工具傾斜的傳動機構的基於齒輪的第二部份完成。控制工具44轉動的傳動機構的構件與第3圖中用於傾斜工具44的傳動機構具有相同的編號，僅字母b已加到編號。為了裝設工具轉動的傳動機構，延伸件145引用於第二內連桿18和橫樑51b之間，延伸件144引用於第二內連桿18和軸承36b之間，延伸件141引用於第一外連桿23和軸承143之間且延伸件142引用於延伸件141和軸承140之間。第五致動件98經由轉動軸97致動工具轉動的傳動裝置，第六槓桿47b裝設在該轉動軸桿97上。如此，第五致動器98繞著工具的第一轉動軸186轉動工具44且致動器46繞著第二轉動軸700轉動工具。

第10圖顯示如何利用四個皮帶傳動裝置獲得無限工具轉動和工具傾斜兩者。第15圖顯示依據本發明的第十一實施例的機械臂。在第15圖中利用四個皮帶傳動裝置但利用僅一個雙Cardan萬向接頭得到相同於第10圖中的結果。第十一實施例從而包含兩個傳動機構。第15圖中的機械臂結構有些不同於第10圖的機械臂結構且因此將詳細敘述。如此，第三致動器3的軸桿6現轉動第一致動器1、第七致動器148以及第八致動器150，因為這些致動器利用托架結構147連接軸桿6。第一致動器1上下擺動裝設在第一致動器1的軸桿4上的第二內連桿18。第七致動器148轉動皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸入軸桿149，且第八致動器150轉動皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸入軸桿151。因為不需要任何雙Cardan萬向接頭，皮帶傳動輸 入軸桿151連接於皮帶傳動裝置66的相對側上。皮帶傳動輸出接頭108和172上不需要雙Cardan萬向接頭。皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿172轉動於皮帶傳動裝置101的皮帶傳動輸出軸桿108之內且係牢固地連接皮帶傳動裝置100的輸入皮帶輪，且係在其端轉動於軸承156中，該軸承156利用其外環裝設在第二內連桿18上。皮帶傳動裝置66的皮帶傳動輸出軸桿172係第二皮帶傳動裝置65的皮帶傳動輸入件，且係牢固地連接第二皮帶傳動裝置65的輸入皮帶輪。第二致動器2轉動軸桿5，藉此，它擺動內槓桿19。第二致動器2和第三致動器3牢固地裝設在如同第3圖中的基座13的支架。內槓桿19連接橫樑160，該橫樑160依次經由接頭21和147分別連接平行的連桿20和146。連桿20經由接頭22連接皮帶傳動裝置100的皮帶傳動橫樑173且連桿146連接延伸橫樑161。延伸橫樑161裝設在連桿159上，連桿159裝設成繞著軸桿58利用橫樑158擺動。軸桿58裝設在延伸件157上，該延伸件157裝設在軸承155的外環上。軸承155的內環裝設在軸桿154上，該軸桿154經由延伸橫樑152和153裝設在連桿18上。皮帶傳動裝置65和100的皮帶傳動輸出軸桿連接雙Cardan萬向接頭621。來自雙Cardan萬向接頭621的內軸桿60轉動於來自雙Cardan萬向接頭621的外軸桿60之內並連接90度軸承62。來自雙Cardan萬向接頭621的外軸桿60裝設在軸承622的內環中並轉動機械構件64。如此，皮帶傳動裝置100將傳輸轉動來傾斜工具44且第二皮帶傳動裝置65將傳輸轉動來轉動工具44。如此，第七致動器148繞著工具的第一轉動軸186轉動工具44。第八致動器150繞著工具的第二轉動700轉動工具44。為了獲得機械臂的適當功能，應該應用以下的裝設規則：

-通過接頭22和145的直線162應該水平並平行於通過接頭21和165的直 線165，且也平行於軸桿5的轉動軸166。

-連桿20應該具有相同於連桿146的運動長度。

-直線167應該通過雙Cardan萬向接頭621的中心、接頭22以及軸承155和158的轉動軸的相交點。

第16圖顯示機械臂的受致動接頭中之一個的接頭軸的致動順序的替代設置。在此設置中，具有輸入齒輪237和輸出齒輪236的90度齒輪繞著固定垂直軸182轉動軸桿235。軸承234如此經由橫樑233裝設到固定基座(未圖示)。軸6的轉動將在第一平行四邊形的平面中擺動第二內連桿18。第二內連桿18也容許利用裝設在軸桿238上的軸承239上下擺動，該軸桿238依次成直角裝設到軸桿235。軸承239的轉動軸與轉動軸180相一致。第二內連桿18經由軸承16以及機械延伸件141和140裝設在軸承238上。軸承16是必須的以便獲得機械臂的工作運動學。第16圖僅概述取決於軸180和182的轉動軸的轉動順序的改變的構件。這個解決方案將使90度齒輪的控制更簡單，但將增加軸承16。應提及的是從第三致動3通過第一致動器1及第二致動器2而不是90度齒輪和具有軸桿6的傳動裝置，能使用固定基座13上的垂直裝設的第三致動器3。第三致動器3的輸出軸桿6則也將是軸桿235。第16圖也顯示不需裝設第一外連桿23在第一連接軸桿29上。如此，也可經由第一連接軸承31裝設第一外連桿23在單獨的軸桿331上。然而，第一連接軸承31的轉動軸330應該平行於第二轉動軸181。在第16圖中，軸桿33利用延伸桿620裝設在第一連接軸桿29上。

第17A圖顯示另一替代例，其中一個皮帶傳動裝置已由軸桿傳動裝置取代。軸桿傳動裝置平行於平行四邊形183。此處，第4圖中的 90度齒輪已省略且驅動第4圖中的90度齒輪的第三致動器3裝設在靠近第二內連桿18的內端的基座13。如此，第二內連桿18經由托架240以及一對軸承239a和239b裝設在軸桿6上。軸承239a和239b的功用轉動軸與軸180成直角並與軸182相一致。具有輸出軸桿45的第四致動器46繞著軸180轉動第一Cardan萬向接頭67。第一Cardan萬向接頭67的輸出軸桿68接合90度接頭260並裝設在軸承69中。90度齒輪260經由軸桿261(裝設在橫樑71的軸桿的軸承，在圖中未顯示)連接90度齒輪262。90度齒輪262的輸出轉動裝設在軸承74中的軸桿75。軸承69和74裝設在橫樑71的每一端。軸桿75連接第二Cardan萬向接頭76。第二Cardan萬向接頭76依次連接第二連接軸桿77。Cardan萬向接頭67和76的中心之間的直線263應與直線266和第二旋轉軸181的交點以及第一轉動軸180和第三轉動軸182的交點之間的直線264平行。第四致動器46的轉動軸桿45將轉動第二連接軸桿77。第二連接軸桿77則可連接例如如第8圖中的皮帶傳動裝置或軸桿傳動裝置的輸入齒輪。在第19圖中也需要具有如圖5所示的軸承88的機構來限制Cardan萬向接頭傳動裝置，但未包括在內。當然，兩個90度齒輪260和202與軸桿161一起可由皮帶傳動裝置取代。

第17B顯示第17A的變體。在第17B圖中，第四致動器46裝設在第二內臂18上，第二內臂18將增加第三致動器3的慣量，但同時不再需要第17A圖中的第一Cardan萬向接頭。這裝設用於工具44的轉動或傾斜控制的致動器的可能性可使用於所有傳動機構，甚在不需要Cardan萬向接頭的情形中。

第17C圖顯示第17A圖的實施例的又一變體。在第17C圖 中，顯示在接頭27裝設工具44的轉動或傾斜控制的第四致動器46的可能性。另外地，可以在接頭28上實現該可能性，並且可以用於驅動連接到外連桿23的所有類型的傳動機構。在第17C圖中，第四致動器46利用機械連接件340a和340b裝設在接頭27的軸桿341a和341b上。軸桿34a和341b轉動於接頭軸承342a和342b中且從而第四致動器46將獲得第二連接軸桿77的方向，該第二連接軸桿77也是第四致動器46的輸出軸桿45。當然，不需要使用軸承342a和342b以及軸桿341a和341b來連接第四致動器46到第二內臂18。取而代之，可使用具有對齊軸266的轉動中心的單獨軸承連接具有第二內臂18的第四致動器46。

第18圖顯示第16圖中的實施例的替代設計。更詳細地，第18圖中的實施例顯示關於第二內連桿18圍繞軸線182的致動的圖16中的設計的修飾。在第18圖中，繞著軸182的轉動由滾珠螺桿配置得到。如此，第九致動器249利用齒輪248轉動螺帽247，藉此，螺絲移動軸承245。軸承245的運動經由連桿244轉換為軸承243的運動且因為軸承243裝設在槓桿242上，軸桿235將繞著垂直轉動軸182轉動。軸桿235裝設在具有與第三轉動182相一致的共用轉動軸的橫樑234a和234b中。軸承234a和234b經由軸承233a和233b裝設在基座(未圖示)上。第二內臂18裝設在如第19圖所示的軸承239a和239b上，且軸承239a和239b依次經由軸桿238a和238b裝設在軸桿235上。軸承239a和239b具有共用轉動軸，該共用軸垂直於第三轉動軸182。應注意的是需要線性軸承於滾珠螺桿246。使用具有滾珠螺桿致動器的解決方案的理由係可能的智慧工程解決方案以及低價格構件。

第19圖顯示關於第二內連桿18圍繞第三轉動軸182的致動的 第18圖中的實施例的替代設計。在第18圖中滾珠軸桿配置轉動繞著固定的第三轉動軸182轉動第二內連桿18，但在第19圖中當第三轉動軸182繞著第一轉動軸180轉動時，滾珠軸桿繞著第三轉動軸182轉動第二內連桿18。以此方式，不需要第18圖中的軸承16。如此，第九致動器249利用齒輪248轉動螺帽247，藉此螺絲轉動軸承245a。軸承245a的運動經由連桿245b轉換為軸承245c的運動且因為軸承245c係裝設在槓桿245d上，軸桿243將繞著垂直的第三轉動軸182轉動。軸桿243裝設在軸承242a上並繞著第三轉動軸182轉動第二內連桿18。軸承234a和234b經由橫樑233a和233b裝設在固定基座(未圖示)。第二內臂18裝設在軸承239a和239b上且軸承239a和239b依次經由軸桿238a和238b裝設在軸桿235上。軸承242a經由附接件242b裝設在軸承242c上。第一轉動軸180係亦用於軸承242c的轉動軸且軸承242c經由軸桿242d裝設在第二致動器2的軸桿5上。當然，軸承242c亦可直接裝設到機械臂的固定基座(未圖示)。也可能使用較大直徑的軸承242c並放置它到軸承242a的左側且使滾珠螺桿通經軸承242c內。使用具有滾珠螺桿致動器的解決方案的理由係可能的智慧工程解決方案和低價格構件。

第20圖顯示依據本發明的第十二實施例的機械臂。第十二實施例顯示使用具有滾珠軸桿的解決方案也驅動包括反鏟傳動裝置和齒輪傳動裝置的傳動機構。如此，第20圖亦為第3圖的實施例的副本。其中第四致動器46、軸桿45以及第三槓桿47已由滾珠軸桿配置取代。接頭32在此直接裝設在由螺帽247的轉動致動的滾珠螺桿上，第九致動器249利用齒輪248轉動螺帽247。若齒輪機構52至53裝設在第一內連桿15上或若如第2圖中使用單一連桿傳動裝置，可使用相同的具有滾珠螺桿的致動概念。在這 圖示中，致動器249繞著第二轉動軸700轉動工具44。

第21圖顯示依據本發明的第十三實施例的機械臂。這實施例顯示使用滾珠螺桿概念於機械臂的致動的更多可能性。第21圖基於第4圖。在第21圖中，第一致動器1和第二致動器2兩者由如第18至20圖所示的那些的滾珠螺桿取代。滾珠螺桿246如此經由槓桿250和連桿244連接以轉動軸桿4。當第九致動器249轉動齒輪248時，螺帽247將轉動，滾珠螺桿將移動接頭245，連桿244將轉換這個運動到接頭243且槓桿250將繞著第一轉動軸180轉動軸桿4。第十致動器254將轉動齒輪253，該齒輪253轉動螺帽252，螺帽252移動滾珠螺桿251，且接頭21將移動連桿20，連桿20使第一外連桿23繞著第一連接軸承31轉動。在此，槓桿機構從而包含滾珠軸桿251。

第22圖顯示第19圖中的實施例的替代設計。更詳地，第22圖給予另一個示例，如何通過軸承和轉動致動器將第一內連桿15和第二內連桿18的內端可相對於基座裝設。相對於轉動軸180、182和185，存在將內連桿15、18的內端裝設在基座上的多種可能性。為了得到期望的運動性能，然而，串聯實現的第一轉動軸180和第三轉動軸182，以及串聯連接實現的第一轉動軸180和第六轉動軸185的順序被安裝的可能性是受限的。如此，有需要第一轉動軸180被實施較第三轉動軸182更接近基座及/或第一轉動軸180被實施較第六轉動軸185更接近基座。第三轉動軸182和第六轉動軸185兩者均不能被實施為最接近基座，在第1-14、17、19和21圖中，第一轉動軸180由軸承或致動器實施成裝設在第一內連桿15和第二內連桿18兩者的基座上。在第16和18圖中，第一轉動軸180被實施在僅第一內連桿 15的基座上。在此情形中，需要軸承16，否則將不可能維持第二轉動軸181和第一轉動軸180在工作空間中平行。

為了得到標的的功能，有利的是一個致動器連接第一內連桿15的內端及/或第二內連桿18的內端以便繞著第一轉動軸180轉動內連桿15、18。關於第一轉動軸180，致動器能連接第一內連桿15的內端或第二內連桿18的內端，或者致動器可以具有到達第一內連桿15和第二內連桿18的兩個內端的軸桿。關於第三轉動軸182和第六轉動軸185，致動器不是連接第一內連桿15的內端就是連接第二內連桿18的內端。當然，致動器也可利用例如皮帶傳動裝置連接第一內連桿的內端和第二內連桿18的內端兩者。

在第22圖中，第一致動器1繞著第一轉動軸180經由軸桿4和延伸件240a和240b轉動第二內連桿18。因為第三轉動軸182係實施為利用軸桿235、軸承234和延伸件233a固定到基座，軸承16需要用於第二內連桿18。第三致動器3繞著第六轉動軸185轉動第一內連桿15且第一內連桿15繞著第一轉動軸180利用軸承239轉動，軸桿239經由軸桿238和延伸件233b固定到基座。第三致動器3經由延伸件241b和240b裝設到軸承239上。

第23A顯示依據本發明的第十四實施例的機械臂。更詳細地，第23A圖顯示第3圖的替代例以增加工具44的傾斜範圍。在第3圖中齒輪組係用來增加工具的傾斜範圍且在第23A圖中齒輪機構已由連桿組機構取代，該連桿組機構具有優點：沒有任何齒輪盒製造是需要的且工具的傾斜組合工具的運動以增加其可及性。在第3圖中亦有反鏟傳動裝置且此一機構當然也可使用於第23A圖中。具有第一內連桿15和第二內連桿18以及 第一連接軸桿29的第23A圖中的基座結構係相同於第2圖中的。連桿20現由連桿15和18裝設於平行四邊形的上方且因此內槓桿19向上工作且第一外連桿23經由第一槓桿501連接接頭501a。這將增加第一外連桿23相對於環境的可及性。具有顯示在第23B圖中的運動學的機構裝設在第一外連桿23的端處。這個機構由具有輸出軸桿321的第十一致動器320致動，第八槓桿322裝設在輸出軸桿321上。接頭32裝設在第八槓桿322上且當第八槓桿322正繞著第一轉動軸180擺動時，利用內連桿33、接頭34、第一槓桿35a-35b以及第二連接軸承36，第二槓桿37將繞著第二轉動軸181上下擺動。第二連接軸承36裝設在第一連接軸桿29上。上下擺動第二槓桿37將使傾斜槓桿300也繞著第一橫樑軸桿312a上下擺動。取決於在應用中那個方向需要傾斜，第一橫樑軸桿312a可於不同方向裝設。在圖式中，第一橫樑軸桿312a的中心線的方向係在世界座標系統的Xw軸和Yw軸之間的Xw/Yw平面中。傾斜橫樑302連接裝設在第一橫樑軸桿312a上的第一橫樑軸承301。傾斜橫樑301也連接傾斜槓桿300。例如向下擺動傾斜槓桿300將因此繞著第一橫樑軸桿312a轉動傾斜橫樑302到右邊。第二橫樑軸承303裝設在傾斜橫樑302的下端處且第二橫樑軸桿304裝設在第二橫樑軸承303中。第二橫樑軸桿304經由第九槓桿309、第一橫樑軸承310、連桿307以及第二橫樑軸承306連接橫樑305。當傾斜槓桿300轉動時，這個橫樑305和第二橫樑軸桿304之間的連桿組設計給予第二橫樑軸桿304a轉動於相同於傾斜橫樑302的轉動的方向。結果，具有工具架或工具軸桿311的工具44將繞著傾斜槓桿300的雙轉動角轉動，因為工具44的轉動將是傾斜橫樑302的轉動和第二橫樑軸桿304的轉動的總和。橫樑305裝設在第一外連桿23上。經由第一橫樑 軸桿312a，軸桿312也裝設在第一外連桿223上。傾斜機構係設置來轉換傾斜槓桿300的傾斜運動為工具44的對應地增加的傾斜運動。該等傾斜運動係於相同的方向。如此，連桿組機構放大傾斜槓桿300的運動為工具軸桿311的運動。第一橫樑軸承310和第二橫樑軸承306係配置在由第二橫樑軸桿304和第一橫樑軸桿312a的轉動軸所界定的平面的不同側。在這圖式中第十一致動器320繞著工具的兩個轉動軸502/5J03轉動工具44，其中兩個軸係位於水平面中且因此係第二轉動軸的類型的。工具44的總轉動係繞著軸502和503的轉動的總和。

第23B圖顯示第23A圖中的工具轉動的傾斜機構的運動學。連續線顯示工具架中具軸桿311於垂直方向時的運動學狀態。虛線顯示傾斜槓桿300的轉動後的運動學。構件的編號相同於第23A圖中的。該上圖式顯示當傾斜槓桿300向上轉動一角度390。結果，連桿307轉動相同的角度，第二橫樑軸承303將移動到位置303r。因為傾斜橫樑302，第九槓桿309將相對於連桿307向上轉動且軸承310將移動到位置310r。這意味著工具44將被沿著線391轉動並移動而得到方向和位置44r。第23B圖的下圖式顯示當傾斜槓桿300向下轉動角度392時的對應的運動學。工具44則將沿著線393轉動和移動到44r。工具44的組合的轉動和移動可用於利用工具44到達受限空間。例如在機器維護應用中。這樣將可調整工具架或工具軸桿311、連桿307和連桿23和連桿324之間的長度關係以配合待維護的機器的幾何。

第24圖顯示依據本發明的第十四實施例的機械臂的部分。該機械臂的部分包括如第23B圖的類似機構。第24圖也可使用在當第一轉 動軸180係垂直的(平行於Zw軸)時且當第一橫樑軸承301直接裝設在內槓桿19上時的情形。現在類似於第23圖中的傾斜橫樑302取代第223A圖中的第一外連桿23且第二致動器2使用來經由內槓桿19、接頭21、連桿20接頭22以及第七槓桿501轉動傾斜橫樑632。工具架或工具軸桿311b的中心軸181b中設成平行於第一轉動軸180且因此如對於SCARA型機器人，它將總是平行於Zw軸。由第七槓桿501控制的機構的運動學相同於如第23B所述，這意味著工具可拿起支柱或複雜壁後面的物體。若如在第23B圖中，第七槓桿501裝設在傾斜橫樑302上(在圖式中裝設在第一橫樑軸承301的外環上，該外環裝設在傾斜橫樑632上)，機械臂將具有所謂的向後彎折特徵，這意味著工具44可拿起物體到由連桿15和18界定的平面的左邊和右邊。

第25A顯示依據第十六實施例的機械臂。更詳細地，第24A圖顯示當使用第23B圖所述的機構時獲得工具44的傾斜和轉動兩者的可能性。為了使圖式清晰起見，連桿20現在由連桿15和18界定的平面之下工作，否則基座結構與第23A圖中的相同。從第十一致動器320至第二槓桿37的結構也與第23A圖中的相同。然而，新的概念已引用來控制第23B圖的傾斜機構。如此，傾斜槓桿300現經由連桿329、軸桿機構326(236a-326b)以及連桿324連接第二槓桿37。傾斜機構的軸桿312經由托架398裝設在由第一轉動放大器342轉動的管343上。第25C圖顯示依據本發明的一些實施例的傾斜機構。軸桿機構326顯示在第25C圖中。它包含兩個軸桿部，即由軸承348連接的第一軸桿部326a和第二軸桿部326b，該軸承348的轉動中心與軸桿部326a和326b的重合中心相一致。軸桿部326a和326b被裝設成在第 25C圖的右側所示的管343內滑動。第一軸桿部326a的延期表面具有缺口349且管343具有設計成運行於缺口349的分接頭350。另外，代替地可有沿著管343的下部的缺口以及第一軸桿部326a上的分接頭。利用這個配置，第一軸桿部326a將與管343一起轉動。然而，第二軸桿部326b將不轉動並因此能附接到連桿324。若連桿324將不能避免第二軸桿部326b具有一些轉動，第二軸桿部326b的轉動鎖定機構可加到管343之上。現在，看第25A圖，第二軸桿部326b經由接頭325、連桿324以及接頭323連接第二槓桿37且第一軸桿部326a經由插銷327、接頭328、連桿329、接頭359以及第十槓桿356連接傾斜槓桿300。如此，第十一致動器320將繞著軸桿312轉動傾斜槓桿300並依據第23B圖中的運動學傾斜工具44。如此，與第23A圖比較，第十一致動器320繞著工具的第二軸的類型的兩個轉動軸502/503轉動工具44。第十二致動器335轉動軸桿336，該軸桿336轉動第十一槓桿337。該第十一槓桿337將經由接頭338、連桿339以及接頭340轉動第十二槓桿341。當第十二槓桿341轉動時，包括做為例如第25B圖中的齒輪機構的傳動裝置以使管343於一較槓桿341大的角度轉動的第一轉動放大器342將根據關於第25C圖所敘述的機構與管343一起轉動，傳動裝置327-328-329-359-356將跟隨傾斜機構的轉動且傾斜將與轉動無關。第25C圖中展示的概念將使在所有方向依據第23B圖獲得完全的傾斜性能成為可能。這將對於撿拾或放置懸掛或傾斜物體很有用。轉動放大器342可依賴包括齒輪和/或連桿結構的不同概念。轉動放大連桿結構的一個示例係例如依據國際專利申請案PCT/EP2020/063573的反鏟機構。如此，第十二致動器335繞著工具的第一轉動軸(見第26圖中的505)轉動工具44。當然可使用不同的齒 輪概念。第25B圖概略顯示依據本發明的一些實施例的簡潔齒輪的示例。第十二槓桿341裝設在環395上。該環的內部具有裝設在管343上的接合內齒輪397的齒輪齒。

第26圖顯示依據本發明的第十七實施例的機械臂。更詳細地，第26圖顯示相同於第23A圖中的主結構，但在此來自第23B的傾斜機構已由可與第一轉動放大器342一樣的第二轉動放大器332取代。如此，接合第二轉動放大器332的第十槓桿356經由連桿9連接第一軸桿部326a。如依據第25A和第25C圖的敘述，轉動第二槓桿37將轉動第十槓桿356。轉動第十槓桿356將產生軸桿333的放大轉動且藉此產生工具的放大轉動。第二332利用托架345裝設在管343上。轉動第十二槓桿341將從而轉動第一轉動放大器342且因為依據第25C圖的機構，第一連接軸桿29和第十槓桿356將跟隨轉動且工具44可繞著軸桿333和管343獨立轉動。如此，第十一致動器320繞著第二轉動軸504轉動工具44。第十二致動器335繞著第一轉動軸505轉動工具44。相對於第25A圖中的設計，這個設計的優點係可獲得較高的轉動放大。更詳細地，第27圖顯示

第27圖顯示依據本發明的第十八實施例的機械臂。更詳細地，第27圖顯示另一種方式使用第25C圖的概念獲得獨立於彼此的工具44的傾斜和轉動。在此，齒輪齒條解決方案與直接裝設在軸桿部226a上的齒條400和裝設在軸桿401/402上的小齒輪401一起使用，軸桿401/402裝設在軸承403上。軸承403經由托架404連接管343。轉動管343將轉動齒條和小齒輪兩者，且工具44能藉由齒條和小齒輪配置傾斜於任何方向。這個圖式也顯示不同的概念來接合第一轉動放大器342。第十二致動器335現轉動平 行於第二內連桿18的軸桿405。第十二致動器335裝設在第二內連桿18上且軸桿405由也裝設在外第二內連桿18上的軸承406支撐。第十三槓桿407於一例如90度的角度裝設在軸桿405以獲得第十三槓桿407的擺動運動。第十三槓桿407藉由轉動槓桿341接合第一轉動放大器342上。第十三槓桿407經由接頭408、連桿409以及接頭340連接第十二槓桿341。當然，在第24A圖和第26圖中所顯示的情形中亦可使用這個接合第一轉動放大器342的概念。如此，第十一致動器320繞著第二轉動軸506轉動工具44。第十二致動器335繞著第一轉動軸505轉動工具44。

第28圖顯示依據本發明的第十九實施例的機械臂。在第25A至27圖中轉動自由度在運動學上先於傾斜自由度。第28圖顯示轉動之前傾斜的相反情形的示例。第一轉動放大器361經由軸桿362轉動第二轉動放大器380。第一轉動放大器361經由橫樑382和橫樑383裝設在連桿23a和連桿384上。連桿394平行於連桿23a並利用軸承399裝設在第一連接軸桿29上。連桿384的目的係使工具傾斜和轉動結構的裝設更牢固。第十一致動器320將經由接頭323、連桿324以及接頭325轉動第二槓桿37，另一槓桿358將轉動並藉此轉動軸桿362以及第二轉動放大器380。第二轉動放大器380由第十四槓桿379連接連桿377和球窩接頭376，第十四槓桿379經由接頭378連接第十五槓桿375。當第一轉動放大器361繞著一軸363(軸桿362的轉動軸)轉動第二轉動放大器380時，接頭378將繞軸363打圈。因為球窩接頭376接近軸363裝設，所以轉動自由度對傾斜自由度的依賴性將很弱。第十五槓桿375裝設在轉動於軸承373和另一軸承374中的軸桿372上。軸承373經由橫樑385和橫樑386裝設在連桿384上且另一軸承374經由橫樑 387和橫樑388裝設在連桿384上。軸桿372由第十三致動器364經由軸桿365、第十六槓桿366、距離橫樑367、接頭368、連桿369、接頭370以及第十七槓桿371轉動。如此，轉動軸桿365將獨立於藉由將第一轉動放大器361接合第十一致動器320所得的傾斜轉動工具架381及工具44。因此，第十一致動器320繞著第二轉動軸363轉動工具44。第十三致動器364繞著第一轉動軸507轉動工具44。

在第25A、26及17圖中第一轉動放大器342係放置成與第二轉動軸181偏移，主要使圖式更容易理解。為了獲得第十一槓桿337和第十二槓桿341之間相對於工具44的位置工作空間的傳輸的較大工作範圍，轉動放大器應盡可能靠近第二轉動軸181。在第28圖中第十七槓桿371從而已較靠近第二轉動軸181放置。然而，第28圖中的距離橫樑367和第十七槓桿371之間的傳輸效率在工具44的位置工作空間的邊界將仍是低的。

第29圖顯示依據本發明的第二十實施例的機械臂的一部分。更詳細地，第29圖顯示一個方式以利用第六Cardan萬向接頭414以及第七Cardan萬向接頭420改良第七槓桿37的傳動裝置。第29圖基本上相同於28圖中的部分，帶有Cardan萬向接頭414和420的傳動裝置解決方案已裝設在該部分上。如此，第十三致動器364經由距離橫樑410裝設在第一內連桿15上。第十三致動器364轉動裝設在軸承412上的轉動軸桿411。軸承412也經由距離橫樑413裝設在第一內連桿15上。為了最大傳動效率，軸桿411應平行於第一內連桿15。第六Cardan萬向接頭裝設在軸桿41的端處，使得第六Cardan萬向接頭414的中心係在轉動軸419的軸上。轉動軸419係接頭28的轉動軸。第六Cardan萬向接頭414的輸出轉動裝設在軸承416中的軸桿415。軸 承416經由橫樑417和418裝設在接頭28的部分上，接頭28的部分裝設在第一連接軸桿29上。另外地，橫樑417和418可直接裝設在第一連接軸桿29上。第七Cardan萬向接頭420裝設在軸桿415上並轉動軸桿422。第七cardan萬向接頭420裝設成其中心係在轉動軸421上。轉動軸421係第一連接軸承31的轉動軸，第一外連桿23繞著第一連接軸承311的轉動軸轉動。軸桿422裝設於軸承423中，該軸承423經由橫樑424裝設在第一外連桿23上。第十八槓桿425以直角裝設在軸桿422並經由接頭426、連桿427、接頭370以及第十七槓桿371轉動軸桿372。軸桿372(與第28圖比較)裝設於軸承373中，該軸承373依次經由橫樑428裝設在第一外連桿23上。第六Cardan萬向接頭414的功效係軸桿411的傳動傳輸到軸桿415，藉此相對於軸桿29繞著轉動軸419的第一內連桿15的轉動將對軸桿415的轉動不具任何影響力。以相同的方式，第七Cardan萬向接頭420使軸桿的轉動獨立於第一外連桿23的轉動傳輸到軸桿422。如此，軸桿422和軸桿373之間的傳動係獨立於工具44的位置(見第28圖)且除了具有連桿427的傳動裝置外，可使用90度齒輪傳動裝置(見例如第10圖)。亦應指出的是可使用裝設在第二內連桿18上具有對應於第六Cardan萬向接頭414的Cardan萬向接頭的相同類型的第二傳動裝置，該第六Cardan萬向接頭414的中心係在第二內連桿18處的接頭的轉動軸上。以此方式，可使用同時控制工具的轉動的兩個自由度的概念。

第30圖顯示依據本發明的第二十一實施例的機械臂的一部分。更詳細地，第30圖顯示若僅一個Cardan萬向接頭裝設成其中心係在轉動軸419和轉動軸421的相交處，如何可獲得相同於具僅一個Cardan萬向接頭的第29圖中的傳動功能。如此，第一連接軸承31現裝設成其轉動中心與 第八Cardan萬向接頭438的中心相一致。第一連接軸承31現裝設在橫樑446和447上，該橫樑446和447裝設在第一連接軸桿29(隱藏在圖式中，另外見例如第29圖，其中第一連接軸桿29係可見的)上。第一連接軸承31的軸桿445裝設於橫樑446和447之間，橫樑446和447被引用來讓轉動軸421通經第八Cardan萬向接頭438的中心。第八Cardan萬向接頭438裝設在軸桿411上並驅動軸桿440。軸桿440裝設在軸承441上，該軸承441經由橫樑442，443以及444裝設在第一外連桿23上。第二槓桿37以一直角裝設到軸桿440並經由接頭323上下移動連桿324(例如與第27圖比較)。如第29圖中軸桿411由第十三致動器364轉動並通經軸承412。第十三致動器364和軸承412兩者經由距離橫樑410和413分別裝設在第一內連桿15上。相對於第29圖，第30圖中的解決方案的優點當然是需要僅一個Cardan萬向接頭，但當連桿15和23同時在最大角度時工作空間會稍微有限一些。至於第29圖中的概念，也在這個情況，相同類型的第二傳動裝置可裝設在第二內連桿18上。

第31圖顯示依據本發明的第二十二實施例的機械臂。更詳細地，第31圖顯示第23A和23C圖中的傾斜機構如何可與第30圖中的傳動裝置概念一起使用以得到工具傾斜以及無限工具轉動。具有由連桿15和18形成的受致動的平行四邊形的基本結構係相同於第30圖中的。以相同於第30圖的方式，第十三致動器364和軸承412利用距離橫樑411和413分別裝設在第一內連桿15，第八Cardan萬向接頭438裝設在轉動軸桿411上。第八Cardan萬向接頭438的轉動中心裝設在轉動軸419和421的交叉點中。轉動軸419係接頭28的軸承的轉動軸，接頭28的軸承裝設於第一內連桿15和第一連接軸桿29(未見於圖式中，另外見第29圖)之間。轉動軸421係第一連 接軸承31的轉動軸，第一連接連桿23裝設在該第一連接軸承31上。第一連接軸承31裝設成與連桿15和18之端邊之間的第二轉動軸181偏移。偏移由分別裝設在接頭28和27上的軸承446和447達成。第一連接軸承31裝設在橫樑446和447之間的軸桿445上。第一外連桿23可自由擺動於該等軸承之間。第八Cardan萬向接頭438驅動轉動於軸承441中的軸桿440。軸承441經由軸承444、443和442裝設在第一外連桿23上。角齒輪463裝設在軸桿440並轉動軸桿466。軸桿466裝設在軸承464和467中。軸承464經由橫樑465、443和442裝設在第一外連桿23上。軸承467經由橫樑468、469和470裝設在第一外連桿23上。第九Cardan萬向接頭471裝設在軸桿466的下端上並裝設成其轉動中心係在傾斜機構的第一橫樑軸承301的轉動軸474上。第九Cardan萬向接頭471驅動裝設在軸承473中的軸桿472。軸承473裝設在傾斜機構的傾斜橫樑302上。因為相對於裝設在連桿23上的第一橫樑軸桿312a，傾斜機構的傾斜橫樑302擺動不多過+/- 50度(見第23B圖)，Cardan萬向接頭角度的範圍係在其工作範圍之內。第十Cardan萬向接頭475裝設在軸桿472的下端並驅動工具軸桿311。第十Cardan萬向接頭475裝設成使它的轉動中心在傾斜機構的第二橫樑軸承303的轉動軸477上。工具軸桿311裝設在軸承476中，該軸承476經由橫樑477裝設在傾斜機構的第二橫樑軸桿304上。因為相對於傾斜橫樑302，傾斜機構的第二橫樑軸桿304不多過+/- 50度(見第23B圖)，Cardan萬向接頭角度的範圍係在工作範圍之內。工具44裝設在工具軸桿311的端處且從而可由第十三致動器364控制來轉動而無任何轉動角度限制。

為了接合傾斜機構，如在第一內連桿15上的類似傳動裝置 已裝設在第二內連桿18上。如此，第十四致動器450轉動裝設在軸承453中的軸桿452。第十四致動器450經由偏移橫樑451裝設在第二內連桿18上且橫樑453利用偏移橫樑454裝設在第二內連桿18上。第十一Cardan萬向接頭455裝設在軸桿452的左端上，使得第十一Cardan萬向接頭455的中心在轉動軸421和456之間的交叉點中。轉動軸421由第一連接軸承31的轉動軸界定且轉動軸456由接頭27的轉動軸界定。第十一Cardan萬向接頭455驅動轉動於軸承457的軸桿456。軸承457經由橫樑461、462和442裝設在第一外連桿23上。第九槓桿458裝設在軸桿456上並經由接頭459、連桿460、接頭325和傾斜槓桿300接合傾斜機構。由第十四致動器450轉動軸桿452將從而接合依據第23B圖的傾斜機構。當傾斜機構傾斜工具44時，具有Cardan萬向接頭471和475的轉動機構將獨立於傾斜角傳輸轉動至工具44。如此，第十四致動器450繞著兩個工具的第二轉動軸的類型的轉動軸474/477轉動工具44。第十三致動器364繞著工具的第一轉動軸508轉動工具44。

第32圖顯示依據本發明的第二十三實施例的機械臂。更詳細地，第32圖顯示使用第30和31圖的傳動裝置的概念以轉動具有第23A圖中所顯示的基本結構的工具的可能性。第32圖也顯示裝設軸桿411於第一內連桿15之下的可能性。該第一內連桿15將繞著接頭28給予更多空間。具有由連桿15和18所形成的受致動平行四邊形的上部結構以及控制工具的傾斜角的連桿組相同於第23A圖中的。工具的傾斜係繞著轉動軸480進行，該轉動軸480係軸承483的轉動軸，該軸承483經由橫樑484裝設在第一外連桿23上。第十一致動器320使第二槓桿37繞著第二轉動軸181轉動且經由連桿324，橫樑481、482及485被致動成繞著軸480轉動(傾斜)。為了獨立於傾 斜轉動工具44，Cardan萬象接頭裝設在軸桿466上，使得接頭中心係在吽480上。第十Cardan萬向接頭475由裝設在第一內連桿15之下的距離橫樑410上的第十三致動器364致動。致動器轉動裝設在軸承412中的軸桿411。軸承412利用距離橫樑413裝設在膽的下側上。第八Cardan萬向接頭438利用放置在轉動軸187和421之間所形成的交叉點中的第八Cardan萬向接頭438的中心裝設在軸桿411的端邊處軸187由接頭28中的軸承的轉動軸界定且軸421由第一橫樑軸承301的轉動軸界定，第一外連桿23裝設在第一橫樑軸承301上。如可見的是轉動軸421現在是在第二轉動軸181之下以使軸桿411可以在第一內連桿15之下且如此使第八Cardan萬向接頭438在街頭28之下。為了使轉動軸421在第二轉動軸181之下，引用垂直橫樑493和494。這些係裝設在第一連接軸桿29上，該第一連接軸桿29具有橫樑493和393之間的間隙(如在第31圖中，但是在第31圖中沒有像在第32圖中那樣明顯)。若連桿20的接頭22係直接裝設在第一外連桿23上而不是在傾斜槓桿300上且若連桿則係較佳工作於包含連桿15和18的平行四邊形之下，第一連接軸桿29中的間隙不需在第32圖的設計中，該設計可意味一較牢固的設計。依據第32圖的橫樑493和494的上端如此係裝設在第一連接軸桿29的部分上且它們的另端裝設在軸桿492上，第一橫樑軸承301在軸桿492上轉動。第八Cardan萬向接頭438驅動角齒輪463。輸入齒輪中社在轉動餘軸承441中的軸桿440。軸承4441裝設在齒輪的這側以便讓軸桿466盡可能靠近由轉動軸421和181界定的平面，藉此第十Cardan萬向接頭475的工作範圍將盡可能繞著工具軸桿311的垂直方向對稱。軸承441經由橫樑488、489、490和491裝設在第一外連桿23上。角齒輪463的輸出齒輪裝設在轉動於軸承464和467中的軸桿 466上。軸承464經由橫樑490和491裝設在第一外連桿23上且軸承467經由橫樑486和487中社在第一外連桿23上。當然，用於第一外連桿23的第一橫樑軸承301應靠近接頭187裝設而不需長的橫樑485486和490。橫樑484使用來補償軸桿466和由轉動軸181和421界定的平面之間的偏移。替代地，可裝設軸桿499已朝3盎轉動軸181和421的平面傾斜。當然有很多方式來進行設計的修飾，例如，第二連接軸承36可裝設在軸桿而不是第一連接軸桿29。現在，轉動軸桿466如此將轉動第十Cardan萬向接頭475，該第十Cardan萬向接頭475依次將轉動工具軸桿311。當連桿324經由接頭325繞著軸承483的轉動軸480轉動橫樑481、482和485時，工具軸桿且從而工具44將傾斜，而第十Cardan萬向接頭475將轉動工具44。當然，也在如第31圖中的這個情況中，如第31圖中的具有軸桿452的轉動傳動機構可使用而不是這個圖式中的包括內連桿33的傳動裝置。如此，第十一致動器320繞著工具的第二轉動軸480轉動工具44。第十三致動器364繞著工具的第一轉動軸508轉動工具44。

轉動軸186、505、507和508每一個可稱為工具44的第一轉動軸。轉動軸226、363、474/477、480、501、502/503、504、506、509、510、511和700每一個可稱為工具44的第二轉動軸。

本發明不限於上述較佳實施例。可以使用各種替代，修飾和等同物。因此，以上實施例不應視為限制本發明的範圍。

1:第一致動器

13:基座

14:接頭

15:第一內連桿

18:第二內連桿/第二內臂

180:第一轉動軸

181:第二轉動軸

182:第三轉動軸/固定垂直軸

183:第一運動平行四邊形

184:第二運動平行四邊形

185:第四轉動軸

186:中心軸/直線/轉動軸

187:第六轉動軸

188:第五轉動軸

19:內槓桿

2:第二致動器

20:連桿

21:接頭

22:接頭

23:第一外連桿

24a:第一連接件

24b:軸桿

25a:第三連接件

25b:第四連接件

27:接頭/托架

28:接頭

29:第一連接軸桿

3:第三致動器

31:第一連接軸承

32:接頭

33:內連桿

34:接頭

35a:第一槓桿連桿

35b:第二槓桿連桿

36:第二連接軸承

37:第二槓桿

38:軸承

39:連桿

4:輸出軸桿

40:軸承

41:工具連接槓桿

42:軸承

43:工具裝設橫樑/工具44的方向軸

44:工具

5:軸桿

500:機械臂

509:轉動軸

6:輸出軸桿

87:托架/機械連接件

Claims (28)

1. 一種機械臂(500)，用於以受控的方向定位工具(44)，其中機械臂(500)包含：

   一內臂連桿組(15,18,29)；

   一外臂連桿組(23；81；173；228；632；384)；

   一第一致動器(1；249)，配置成使該內臂連桿組繞第一轉動軸(180)轉動；

   其中該內臂連桿組：

   -包括一第一內連桿(15)，在一內端處配置成繞著一第四轉動軸(185)轉動；以及一第二內連桿(18)，在一內端處配置成繞著一不同的第三轉動軸(182)轉動，其中該等轉動軸(182,185)垂直於該第一轉動軸(180)，且該等轉動產生該內臂連桿組的一幾何重構；

   -包括一連接軸桿(29,77)，該連接軸桿(29,77)利用至少一個自由度的接頭裝設在該第一內連桿的一外端以及該第二內連桿的一外端，以及

   -經由該連接軸桿連接該外臂連桿組；且其中該外臂連桿組：樞接地配置來繞著一平行於或對齊於的該連接軸桿的第二轉動軸(181；330)轉動，並且

   -連接該工具，

   藉此從該第一致動器至該工具形成一第一運動鏈，該第一運動鏈給予用來定位該工具的一第一自由度；

   一第二致動器(2；254)，設置來繞著該第二轉動軸(181,330)轉動該外臂連桿組，藉此從該第二致動器至該工具形成一第二運動鏈，該第二運動鏈給予用於定位該工具的一第二自由度；

   一第三致動器(3)，設置來藉由致動該幾何能重構的內臂連桿組移動該外臂連桿組，產生該第二轉動軸(181,300)的移動，該外臂連桿組係配置成繞著該第二轉動軸(181,300)轉動，藉此從該第三致動器至該工具形成一第三運動鏈，該第三運動鏈給予用於定位該工具的一第三自由度；

   一個或多個傳動機構，配置成結合該外臂連桿組來完成該工具的受控方向。
2. 如申請專利範圍第1項的機械臂(500)，其中該內臂連桿組的該第一內連桿(15)及該第二內連桿(18)係一第一運動平行四邊形(183)的一部分。
3. 如申請專利範圍第2項的機械臂(500)，其中該第一運動平行四邊形(183)係設置成繞著該第一轉動軸(180)轉動。
4. 如申請專利範圍第2或3項的機械臂(500)，其中該外臂連桿組係設置成在垂直於該第一運動四邊形(183)的一第一平面的一第二平面中以一個自由度轉動。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的機械臂(500)，其中該第二運動鏈包含一槓桿機構(19；251)及至少一個連桿(20,350,352,355)，其中該至少一個連桿(20,350,352,355)將該槓桿機構(19,251)連接該外臂連桿組且其中該第二致動器(2,254)係設置成藉由致動該槓桿機構(19；251)轉動該外臂連桿組。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構中的一個係配置來繞著該工具的一第一轉動軸(186,505,507,508)轉動該工具。
7. 如申請專利範圍第6項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構中的另一個係配置來繞著該不平行於該工具的該第一轉動軸(186,505,507,508)的一第二轉動軸(226,363,474/477,480,501,502/503,504,506,509,510,511,700)轉動該工具。
8. 如申請專利範圍第7項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構中之一個包括一軸承，該軸承的轉動軸與該第二轉動軸(181；330)平行或重合。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含設置來轉換一轉動至一平移或轉換一平移至一轉動的一個或多個槓桿(35,35a,35b,37,37b,41,41b,50,300,309,341,358,360,371,375,379,425,458,501)。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一個或多個連桿(33-39；33,57,39；33b,57b,39b,307,324,326,327,339,377,427,460)。
11. 如申請專利範圍第10項的機械臂(500)，其中該一個或多個連桿(33-39；33,57,37,39；33b,57b,39b)的一內連桿(33)具有該內連桿(33)的轉動軸(504,505)之間的一運動長度，該運動長度相同於該第一內連桿的轉動軸(185,187)之間的該第一內連桿的運動長度。
12. 如申請專利範圍第11項的機械臂(500)，其中該一個或多個連桿(33-39；33,57,37,39；33b,57b,39b)的一外連桿(39；39b)以及該外臂連桿組(39；39b)係一第二運動平行四邊形(184)的一部份。
13. 如申請專利範圍第7至10項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個 連桿(33-39；33,57,37,39；33b,57b,39b)的一內連桿(33；33b)係經由一接頭(32)裝設到一基座(13)。
14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項的機械臂(500)，包含一個或多個致動器(46；98；106；148；150；320；335；364；450)，該一個或多個致動器(46；98；106；148；150；320；335；364；450)的每一個係設置來經由該一個或多個傳動機構中之一個控制該工具(44)的一轉動軸(186,363,474/477,480,501,502/503,504,505,506,507,508,510,700)，且其中該一個或多個傳動機構包含將該一個或多個致動器中之一個連接該工具(44)的連桿傳動裝置、反鏟傳動裝置、齒輪傳動裝置、皮帶傳動裝置，轉動軸桿傳動裝置和Cardan萬向接頭傳動裝置中之一個或多個。
15. 如申請專利範圍第14項的機械臂(500)，其中該反鏟傳動裝置係設置來將該一個或多個額外的致動器中之一個的旋轉運動增加到該工具的一轉動軸的轉動的一對應增加。
16. 如申請專利範圍第14或15項的機械臂(500)，其中該齒輪傳動裝置包含兩個或多個不同尺寸的齒輪，該兩個或多個不同尺寸的齒輪係配置來將該一個或多個額外的致動器的旋轉運動傳輸到該工具的一轉動軸的一對應的轉動。
17. 如申請專利範圍第14至16項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一個或多個皮帶傳動裝置。
18. 如申請專利範圍第16項的機械臂(500)，其中該一個或多個皮帶傳動裝置(66-65,101-65,66-100)中之一個係配置來繞著該工具的一第一轉動軸(186)轉動該工具而無轉動角度限制。
19. 如申請專利範圍第17項的機械臂(500)，其中該一個或多個皮帶傳動裝置(66-65,101-65,66-100)中之另一個係配置來繞著該工具(44)的一第二轉動軸(700)轉動該工具而無轉動角度限制，該第二轉動軸(700)不平行於該工具的該第一轉動軸(186)。
20. 如申請專利範圍第13至19項中任一項的機械臂(500)，其中該等皮帶傳動裝置(66,101,66a,66b)中之至少一個係與至少一個Cardan萬向接頭(67,76,103,104,67a,76a,76b)串聯。
21. 如申請專利範圍第1至20項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構中之至少一個之一內連桿或一內傳動裝置平行於該第一內連桿及該第二內連桿，且該一個或多個傳動機構之中至少一個的一外連桿或一外傳動裝置平行於該外臂連桿組的一外臂。
22. 如申請專利範圍第1至21項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一第四傳動機構及一第五傳動裝置，該第四傳動機構及該第五傳動裝置中之每一個設置來控制該工具的一不同的轉動軸。
23. 如申請專利範圍第1至22項中任一項的機械臂(500)，其中該第一內連桿及該第二內連桿中之至少一個係設置來繞著固定到一基座(13)的一軸轉動並對齊該第一轉動軸(180)。
24. 如申請專利範圍第1至23項中任一項的機械臂(500)，其中該第二轉動軸(181,330)與該第一轉動軸(180)平行。
25. 如申請專利範圍第1至24項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一個或多個Cardan萬向接頭且其中該一個或多個萬向接頭係裝設成每一個Cardan萬向接頭的接頭中心係在由一軸桿(4,6,29,45, 45a,45b,77,77a,77b,98,445,492)的一中心線及/或一軸承(31,79,99,110,224a,301,303,312a,419,483,622)的一轉動軸所界定的一軸(164,180,181,187,226,419,421,456,474,477,480)上。
26. 如申請專利範圍第1至25項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一傾斜機構，該傾斜機構包括：

    一傾斜槓桿(300)；

    一傾斜橫樑(302)，具有該傾斜橫樑的一端中的一第一橫樑軸承(301)及該傾斜橫樑的另一端中的一第二橫樑軸承(303)；

    一第一橫樑軸桿(312a)，裝設在第一橫樑軸承(301)中；

    一第二橫樑軸桿(304)，裝設在該第二橫樑軸承(303)中，且其中該第一橫樑軸桿(312a)裝設在該外壁連桿組的該第一外連桿(23)上，該第二橫樑軸桿(304)連接該工具(44)；以及

    一連桿(307)，在該連桿(307)的每一端經由一軸承(306,310)連接於該第一橫樑軸桿(312a)和該第二橫樑軸桿(304)之間，其中該傾斜機構係設置來將該傾斜槓桿(300)的一傾斜運動轉換成該工具(44)的一對應地被增加的傾斜運動。
27. 如申請專利範圍第1至26項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含一軸桿機構(326)，該軸桿機構(326)包括

    一第一軸桿部(326a)以及一第二軸桿部(326b)，由一軸承(348)連接，該軸承(348)的轉動中心與該兩個軸桿部(326a,326b)相一致；

    一管(343)，設置成轉動；且

    其中該等軸桿部(326a,326b)及該軸承(348)裝設來滑動於該管(348)之 內，其中該等軸桿部(326a,326b)中之一個係配置成跟隨該管(343)的轉動。
28. 如申請專利範圍第1至27項中任一項的機械臂(500)，其中該一個或多個傳動機構包含裝設在該第一內連桿(15)及該第二內連桿(18)中之一個之上或下的一轉動軸桿(411,452)且其中該轉動軸桿係設置來轉動至少一個Cardan萬向接頭(414,420,438)。

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