TWI338760B - - Google Patents

Description

1338760 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】， ^發_、錢機械式賴節，尤其是有關具衫自由度活動 的關即。 【先前技術】 減ί自ΐ度的運動機構，可應用於機器人頭部的攝影鏡頭的活 ίϊί/可_人㈣、肘、腕、臀、膝及躁賴節麵， 二：2接探照燈、天線、雷達天線、集線器等的接頭及做 為變速相的接頭及懸吊系統的接頭等。 有些夕自由度活動關卽的專利技術，例如台灣公開專利 200626320 ^(JOINTS MECHANISM) , nmlL· ，，面輪齒錄和-凹面輪齒錄構成的球面齒輪對，再配合 =自=度^呈固定比率速度的十字框架組成整個關節機構，可 兼具搖動、擺動及轉動之三個自由度空間動力傳遞。但上 ===利的結構十分複雜，且難以由少數的驅動機構控制 ^ ^的活動。又有美國專利Μ26，谓揭示的精巧的分割赤道 =(Dexterous split equator j0int)’ 該關節利用四隻半圓 =連桿帶動-臂在-半球面内移動，且該臂的轴線通過球面的中 =。上述美國專利的結構也十分複雜不易組裝，製造縣高，且 ϊίΐΐίΐί;轉，：不能滿足機械手臂失取物件有關的 錢得唯-解的需求，而會有無限多組解的情況，造成 機械手臂不能自主完成夾取物件的動作。 【發明内容】 為了進-纽良已知多自由度的活_節，而提出本發明。 时本發明的主要目的，在提供—種多自由度運動機構，結 早、組裝容易節省製造成本。 本發明的另-目的，在提供—種多自由度運動機構，藉由少 數的驅動麵即能·的控制被動單元的上下、左右移動及轉動。 本發明的又-目的，在提供—種多自由度運動機構方便的 1338760 結合於機狀、攝影鏡料其他物件，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】 . 凊參閱圖1、2所示。本發明多自由度運動機構丨的實施例， 包括第二連動單％ η、第二連動單元12、被動單元13、連結塊 14、第二連動單元15、第-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。 第一連動單元丨1設有第一弧狀凸出段111、第一樞接段112 ^第二，接段^13;第-弧狀凸出段⑴呈半圓形；第—弧狀凸出 段ill设有沿著其本身縱向延伸力第一長形孔11U ;第一弧狀凸 出段ill的兩端分別連接第一樞接段112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、'jj〃形而具有一 較長的外側邊；第-拖接段112設有向第一弧狀凸出段⑴、的橫 向外側延伸的第-臂112卜第一樞接段112的外側邊及第二極接 段113的外側邊分別與第一固定軸2卜第二固定軸⑵相拖接；第 -固定軸21及第二固^：軸22具有共同的第-軸線L1 ;第一弧狀 凸出段111可相對於第一軸線L1轉動；第一固定軸21、第二固定 籲 轴22分別用以固定結合其他物件。 够一第二5動單元12與第—連動單元11具有綱的形狀構造； 第二連動單元12設有第二弧狀凸出段12卜第三樞接段122及第 四框接段；第二弧狀凸出段⑵呈半圓形；第二弧狀凸出段 121設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及第四樞接段123; 接段122及第四樞接段123分別呈不同邊長的、、u"形而具有二較 長的外側邊，第三樞接段122設有向第二弧狀凸出段12j、 外側延伸的第二臂1221 ;第三樞接段122的外側邊及第四接;^ 123的外側邊分別與第三固定軸23、第四固定軸24樞接；第三^ 1338760 定轴23及第四固定軸24具有 段121可相對於第二軸線L2 f，^線L2 ;第二弧狀凸出 同-平面且互相垂直轴線L1及第二軸線以在 定結合其他物件。第二弧狀凸^23、第:定轴24分別用以固 的内侧。 奴121置於第一弧狀凸出段111 被動單元13設有一被動桿13】 13穿過第-長佩im、第么一拖接件132;被動桿 121的内側結合第—樞接件第二弧狀凸出段 一弧狀凸出段111及第被動杯131为別可動式結合第 要认略/ 弟一弧狀凸出段121 ;被動單元η右一卹八 置於第一弧狀凸出部m的外側 ^動早7^ 13有部分 樞接件132 m;被動單乂 n\ ；^另一其他物件；第一 L3。 卿早70 13的被動桿131具有第三轴線 連結塊14呈立方形，直上、-j 14H42樞接第一樞接件132'，使被=面^藉由兩轴 左、右機。連結塊14的幾何ί 可相ά對於連結塊14 轴線L2的交點，兩軸14Γ、=== U與第二 具有共同的第二軸線L2。〜第―&軸23及第四固定軸24 接件f5ff !^15^广有*二樞接件151及結合件152 ;第二樞 接件151 S U形，其底端連接結合件152;連結塊 兩相對的端面分別藉由兩軸143、144樞接第二樞接件15 結塊14及被動單元13可相對於第三連動單元15上、下因 此被動單元13可相對於第三連動單元15上、下、左、 ，當第三連動單元15轉動時被動單^ 13也會同步旋轉。兩轴 =3。、144與第-固定轴21及第二固定轴22具有共同的第一轴線 第一驅動單元16設有第一動力源161及第一傳動單元162 ; 第一傳動單元162設有第一傳動臂1621及第一傳動桿1622;第一 傳動臂1621的一端連接第一動力源161，可被第一動力源帶 動使其另一端前、後移動；第一傳動桿1622的兩端分別藉由兩軸 1338760 163、164分別樞接第一臂1121的外側邊及第一傳動臂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分 別連接第一動力源161及第一臂Π21，進而使第一動力源161藉 由第一傳動單元162帶動第一臂Π21。第一傳動桿1622可帶動第 一臂1121前、後移動遠而帶動第一弧狀凸出段111，而使第一弧 狀凸出段111帶動被動單元13的被動桿131沿第二弧狀凸出段121 的第二長形孔12Π上、下移動，因此可藉由該第一驅動單元16 帶動第一樞接段112而使該第一弧狀凸出段in相對於該第一轴 線L1轉動。 Λ 第一驅動單元17設有一第二動力源171及第二傳動單元 172;第二傳動單元172設有第二傳動臂1721及第二傳動桿1722; 臂1721的一端連接第二動力源171，可被第—動力源π; 前、後移動；第二傳動桿1722的兩端分別藉由兩 4分別樞接第二臂1221的外側邊及第二傳動臂1721， 使第二樞接段122連接第二驅動單元17，並 =接第二f 1221，進 第二臂第^ί221。第二傳動桿1722可帶動 弧狀凸出段121帶動被動單元卜,使第二 17帶動第移動’因此可藉由第二驅動單元 線L2轉動。 吏第一弧狀凸出段121相對於第二軸 第二驅動單元18設有一第_ 脱；第三傳動單元182分二^動力 =⑻及第三傳動單元 Ζ合件152 _第三===二元15的結合件152， =單元182旋轉，進而帶動第^ 動力源181可帶動第三 動早疋15帶動連結塊14及被動^運動早兀15雜’而使第三運 18可帶動該結合件152 |動^ 13旋轉；因此第三驅動單元 132而使被動桿131相 j而帶動連結塊14及第一樞接件 .、第二軸線L3轉動。第三轴線l3也通過 1338760 連結塊14的中心點〇 ’使第一軸 L3呈三軸同心的狀態。 第二軸線L2及第二抽繞 一基座=分_定結合[驅動 一 〃 第二驅動單TL Π的第二動力源171及 的第一動力源⑻、 ，⑻。第一動力源⑻、第二動力^驅動單元18的第三動 分別為馬達。 原Πΐ及第三動力呀 181可 第一驅動單元16及第二驅動單 疋11及第二連動單元12，使第一連 可分別帶動第一連動單 帶動被動單元13的被轉131在⑽=11及第二連動單元12 形孔121的範圍内上、下、左、右移動^第一長形幻u、第二長 二軸線L3維持指向連結塊ι4的中心 ，且被動單元13的第 18可同時帶動第三連動單元15，使第二的狀態。第三驅動單元 Η及被動單it 13旋轉，且被動單 j動單元15 |動連結塊 本發明的第一連動單元11及第二目十^第三軸線L3旋轉。 元16及第二驅動單元17互相分離，有動單元12與第一驅動單 第-連動單元11及第二連鮮元12^於進神性的機構設計， 動單元17之間的距離，利用第一傳、，—驅動單元16及第二驅 的長度，可隨空間及機構重心配置 f 1622、第二傳動桿1722 臂1121、第二臂丨221分別與第一傳進行調整；且利用第一 之間不同的長度關係以達到省時 K21、第二傳動臂172i 112卜第二臂1221分別較第一傳動的目❼：例如第一臂 時可以達到省力的目的，而第一臂 d、第二傳動臂1721長 傳動臂1621、第二傳動臂1721、苐二臂1221分別較第一 本發明藉由第-驅動單"達到省時的目的。 單元18可分別帶動第一連動單元第:驅動單元17及第三驅動 動單元15，而使第一連動單元u、盆f二連動單元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'类自由度且活動軸及旋轉軸 物件的活動功能，可以符合 丄桃760 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。 ㈣ΐίϋ的多自由度運動機構1可應用於機器人頭部的攝影鏡 節ϊί ϊ構，並可應用機器人的肩、肘、腕、臀、膝及踝等關 接頭及做連接探照燈、天線 '雷達天線、集線器等的 為夂速相的接頭及懸吊系統的接頭等。 動機構已ί多自由度的活動關節，使多自由度運 構即能靈活的“ 藉由少數的驅動機 活關節。〜鏡财其他物件，使其他物件具有可控制的靈 本項本技術内容之實施例，任何熟悉 利範圍，而不限^變化，皆屬本發明主張之專

Claims (1)

1. 99年10月丨1日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1· 一，多自由度運動機構.，包括： 第第;動單元’設有—第一弧狀凸出段、一第一樞接段及- 卜錄㈣細兩齡別連接料—抱接段 ^ 固疋轴，柩接該第一；|；區接段； 同 ===樞接段;該第一固定軸及該第二固 該第; 俾使該第—弧狀凸出段可相對於 設有—第二弧狀凸出段、—第三樞接段及-及該第四L5玄第一ί狀凸出段的兩端分別連接該第三樞接段 内側以:狀=二凸出段置於該第，^ ，固ί.二以狀凸出段呈交錯狀·， 定的；該第三固定轴及該第四固 該第二轴線轉動； Λ ’俾使該第二弧狀凸出段可相對於 該第二ΐ件了第—樞接件；該被動桿的連接 該第二狐狀凸出段；該第一弧狀凸出段及 t該被動桿具有-第H接件置於销二弧狀凸出段的内 以件，，該連結塊具有-幾何的中心點; 一第三連動單元，設有— =接巧，該連結塊^件;該第二樞接 段移動桿沿著該第二弧狀凸出 俾使該破動單元可相·該巾，相對_第二軸線轉動， .，名上、下、左、右移動位置； 12 1338760 其中該第一軸線及該第二軸線在約同99年^月4 3替換頁 其中該中心點約為該第-軸線及該第二=線的交點相垂直， 弧狀凸出段與該第二弧狀凸出段分別呈半圓形； ，中該第-弧狀凸出段設有沿著其本身縱向 孔；該被動桿穿過該第一長形孔； 弟長形 其中該第二弧狀凸出段設有沿著其本身 孔；該被動桿穿過該第二長形孔； ^甲的弟-長形 其ΙίΪΓ枢接段連接―第—驅動單元，俾藉由該第一驅動單 g動該第-樞接段而倾第—弧狀凸出段姆於該第一 $ 其^該第三樞接段連接—第二驅動單元， g動該第三樞接段而使該第二弧狀凸出段相對於該第二g ϋ該結合件連接-第三驅動單元，俾藉由該第三驅動單元帶 ϊϋΐί ’ f而帶動該連結塊及該第—枢接件而使該被動桿 相對於該第三軸線轉動； 什 f中該第Γ樞接件及該第二樞接件分別呈、、u〃 ％;該連結塊呈 社f形」該連結塊的兩相對的端面分別藉由兩軸樞接該第一樞 :軸與料二固定軸及該*四@絲具有共同的該第 二轴線；該連結塊的另兩相對的端面分別藉由另兩軸樞接該第 二極接件’該另兩軸與該第—固定軸及該第二固定軸具有 的該第一轴線； 、 其二該f Τ'框接段設有向該第一弧狀凸出段的橫向外側延伸的 :第:I;該第-驅動單元設有一第一動力源及一第一傳動單 ，忒第一傳，單元分別連接該第一動力源及該第一臂，俾使 遠第-動力源藉由該第—傳動單^帶動該第一臂； 其Ιϋΐ一傳動單元設有—第一傳動臂及一第一傳動桿；該第 二掩㈣的:端連接該第一動力源；該第一傳動桿的兩端分別 樞接该第一臂及該第一傳動臂； 13 1338760 99年10月11日修正替換頁 其中該第三樞接段設有向該第二弧狀凸出段的橫向外側延伸的 一第二臂，έ亥第二驅動單元設有一第二動力源及一第二傳動單 元；該第二傳動單元分別連接該第二動力源及該第二臂，俾使 該第二動力源藉由該第二傳動單元帶動該第一臂； 其中該該第二傳動單元設有一第二傳動臂及一第二傳動桿；該 第二傳動臂的-端連接該第二動力源；該第二傳動桿的兩端分 別樞接該第二臂及該第二傳動臂；

   其中該第号驅動單元設有一第三動力源及一第三傳動單元；該 第三傳動單元分別連接該結合件；俾使該第三動力源帶動該第 二傳動單·元旋轉’進而帶動該結合件旋轉； 其中該第-動力源、該第二動力源及該第三動力源 合一基座； ' 其中成第-樞接&呈不同邊長的τ形而具有—較長的外側邊； 該第一固定軸樞接該第一樞接段的該外側邊；該第— 接該第一臂的一外側邊。 2.如申請專利範圍第1項所述之多自由度運動機構， 梅接段呈不同邊長的Τ形而具有一較長的外側邊 樞接段的該外側邊;該第二傳動桿樞接^二

   ’其中該第二 邊；該第二固 3.如申請專利範圍第2項所述之多自由度運動機構 樞接段呈不同邊長的、、U 〃形而具有一較長的外側 定軸樞接該第二樞接段的該外側邊。 ’其中該第四 ;該第四固定 4.如申凊專利範圍第3項所述之多自由度運動機構 樞接段呈不同邊長的、、U 〃形而具有一較長的外側邊 軸樞接該第四樞接段的該外側邊。 14

   1338760 99年10月11日修正替換頁

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