TWI404610B - 夾持機構 - Google Patents

Description

夾持機構

本發明係與一種夾持機構有關，且特別是與一種同時具有夾爪與手指的夾持機構有關。

在現今的社會中，因工業意外或其他不可抗力因素而造成的肢體傷殘人士，需要藉由裝設義手或義肢，來代替原本肢體的部分功能，使其減輕在日常生活及工作上的不便之處。

目前市面上的機械手夾持機構通常為夾爪式或是欠驅動手指之型式，其可藉由肌肉之肌電作用而控制義手內之馬達加以傳動，如同人類之手掌在握持及張開時，牽動手臂不同位置(如上肢內側或外側)之肌肉作用，以達到義手之閉合或開啟動作。

其中，夾爪式的夾持機構係由馬達帶動單自由度的機構裝置，使兩個握持構件產生相對運動。此種夾爪式的夾持機構，其優點在於反應速度快、機構簡單、成本較低、夾持力較大，而其缺點則為外觀不佳及穩定性較差，且只能夾持具有規則外型的物體。

此外，欠驅動手指式的夾持機構則是模擬人之手指的相互運動，因此能適合各式不同外型的物體。惟其雖然自由度較多，卻因其驅動方式而使其握持力較差且運動速度較為緩慢。

本發明提供一種夾持機構，其可同時適用於各種不同外形的夾持物。

本發明的一實施例提出一種夾持機構，用以夾持一物體。夾持機構包括一基座、一第一夾持模組、一第二夾持模組以及一驅動裝置。第一夾持模組設置在基座上，且第一夾持模組係具有至少一容置槽。第二夾持模組係可活動地設置在容置槽內。驅動裝置係設置在基座上並與第一夾持模組與第二夾持模組連接。驅動裝置可以驅動第一夾持模組，使其在一開啟狀態與一閉合狀態之間轉換，或者驅動裝置可以驅動第二夾持模組，而使其相對於第一夾持模組而移動，以使得夾持機構得以夾持或釋放物體。

在本發明之一實施例中，當上述之驅動裝置驅動第一夾持模組從開啟狀態轉換至閉合狀態，而移動至一中間位置時，驅動裝置驅動第二夾持模組則會從容置槽中移出。

在本發明之一實施例中，上述之第一夾持模組實質上係為包括至少兩個夾持臂的一夾爪。夾持臂係彼此連動地樞設在基座上，且夾持臂的至少其中之一者係具有上述之容置槽。

在本發明之一實施例中，其更包括一樞接在任意兩相鄰夾持臂之間的連桿。驅動裝置係連接並驅動夾持臂的其中之一者，以藉由連桿帶動夾持臂的中之另一者而相對地移動。

在本發明之一實施例中，上述之第二夾持模組包括至少一手指，且物體係實質上適於被夾持在手指與連桿之間。

在本發明之一實施例中，上述之手指包括彼此樞接的至少兩個指節以及一滑輪，其中滑輪樞接在指節之間。驅動裝置包括一馬達與一連接件，且連接件的一端係與馬達連接，而連接件的另一端則係與滑輪後連接至這些指節耦接。

基於上述說明，在本發明的上述實施例中，夾持機構係藉由將第二夾持模組可活動地配置在第一夾持模組的容置槽內，以使夾持機構能分別藉由第一夾持模組或第二夾持模組來夾持或釋放物體。此舉讓夾持機構能同時兼具兩種不同夾持模組的特性，並能依據物體不同的外型而決定適合的夾持模組，以使夾持機構具有較大的適用範圍。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的一種夾持機構的示意圖。圖2是圖1的夾持機構於夾持另一外型的物體時的示意圖。請同時參考圖1及圖2，在本實施例中，夾持機構100係適用於義肢手上，以作為代替人體手部功能之用。夾持機構100包括一第一夾持模組110、一第二夾持模組120、一基座130以及一驅動裝置140。第一夾持模組110係設置在基座130上，且第一夾持模組110係具有一容置槽112。第二夾持模組120係可活動地設置在容置槽112內。驅動裝置140則係設置在基座130上，並與第一夾持模組110與第二夾持模組120連接。據此，驅動裝置140可以藉由驅動第一夾持模組110來進行開闔的動作，或是驅動裝置140可以藉由驅動第二夾持模組120，而相對於第一夾持模組110移動，以便能達到讓夾持機構100夾持或釋放一物體200或300的動作。

基於上述內容，夾持機構100可以藉由將第二夾持模組120設置在第一夾持模組110的容置槽112內，以使得夾持機構100得以將此兩種不同型式的夾持模組110、120整合在一起。據此，使用者便可依據所欲夾持之物體外型，而決定採用何種夾持模組110、120，進而使夾持機構100能適用於各種不同外型的物體，以增加夾持機構100的適用範圍。

圖3A至圖3C分別是圖1的夾持機構中第一夾持模組的動作示意圖。請同時參考圖1、圖3A至圖3C，詳細地說，在本實施例中，驅動裝置140包括一第一馬達142、一第二馬達144與一連接件146。第一夾持模組110實質上為包括兩個夾持臂114、116的一夾爪，其中夾持臂114係樞設在基座130上，而夾持臂116係連接至第一馬達142。再者，夾持機構100還包括有一連桿150，其係樞接在兩個夾持臂114、116之間。藉此，第一夾持模組110便成為連桿機構。當第一馬達142驅動夾持臂116使其擺動時，其便能藉由連桿150來帶動夾持臂114而相對地擺動，以使得夾持臂114、116彼此能相對地移動，而使第一夾持模組110在圖3A所示的一開啟狀態與在圖3C所示的一閉閡狀態之間轉換，藉以達到夾持或釋放物體200的目的。

圖4A與圖4B係分別以不同視角來繪示在圖2的夾持機構中之第二夾持模組於伸展時的局部構件示意圖。圖4C則是圖4A中之第二夾持模組於彎曲時的局部示意圖。請同時參考圖2、圖4A至圖4C，在本實施例中，第二夾持模組120係實質上為一欠驅動手指(under-actuated finger)，其包括彼此樞接的第一指節122、第二指節124與第三指節126，以及樞接在第一指節122、第二指節124之間的第一滑輪121與樞接在第二指節124、第三指節126之間的一第二滑輪123。第一指節122係樞接於第一夾持模組110的夾持臂116。此外，驅動裝置140中的連接件146(例如為一繩索)，其一端係連接於第二馬達144，而其另一端則係連接於第一滑輪121或第二滑輪123。在此先以第一滑輪121為例，請參考圖4C，第一滑輪121實質上係樞接於第一指節122並卡置於第二指節124。據此，當第二馬達144拉動連接件146時，即會帶動第一滑輪121旋轉，進而使第二指節124相對於第一指節122彎曲。同樣的驅動結構亦配置在第二指節124與第三指節126之間，在此便不再贅述。

在本實施例中，夾持機構100將一欠驅動手指(第二夾持模組120)設置在夾爪(第一夾持模組110)的一夾持臂116中，其中夾爪具有夾持速度較快且夾持力較大的特點，而欠驅動手指則能夾持不規則外型的物體。請再參考圖1及圖2，當欲以夾持機構100夾持具有規則外型的物體200或是較重的物體時，使用者便可驅動第一夾持模組110進行夾持。相反地，當欲以夾持機構100夾持例如圖2中所繪示之具有圓弧外型的具有不規則外型物體300時，則使用者便可驅動第二夾持模組120來進行夾持。如此，其便能以一夾持機構100而完成多種不同外型的物體的夾持動作，而使其符合不同的夾持需求。

在此，本實施例並未限定第一夾持模組110與第二夾持模組120的結構及其數量，亦即並未限制夾持機構100中的夾爪數與欠驅動手指的數量。任何能讓第二夾持模組120嵌合在第一夾持模組110的容置槽112內，並可相對於第一夾持模組110移動，以使夾持機構100能分別藉由第一夾持模組110與第二夾持模組120進行夾持物體者，皆可適用於本發明。

請再參考圖1及圖2，在本實施例中值得注意的是，由於第二夾持模組120是設置在第一夾持模組110的容置槽112內，因此當第一夾持模組110的夾持臂116擺動時亦會同時帶動第二夾持模組120。再者，第一夾持模組110與第二夾持模組120兩者最大的不同處在於，夾爪式的第一夾持模組110的驅動反應時間，係短於欠驅動手指式的第二夾持模組120。當欲夾持物體300時，使用者可先行驅動第一夾持模組110從開啟狀態朝向閉閡狀態移動至一中間位置後(如圖2所繪示)，再驅動第二夾持模組120從容置槽112移離以進行夾持物體300的動作。如此，將能提高夾持機構100的夾持效率。

另一方面，請再參考圖2，在本實施例中，當第二夾持模組120夾持物體300時，被夾持的物體300實質上是被夾持在第二夾持模組120與連桿150之間，亦即連桿150除作為夾持臂114與116之間的連動件之外，亦能用以支撐物體300，進而增加第二夾持模組120於夾持物體300時的穩定性。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，夾持機構藉由將第二夾持模組設置在第一夾持模組的容置槽內，因此讓整合式的夾持機構能依據物體的外型，而決定要驅動的夾持模組。此舉讓夾持機構兼具夾爪式與欠驅動手指的夾持模組的功能。

再者，夾爪式的夾持模組於移動時亦會帶動位於其容置槽內的手指，因此使用者能先藉由夾爪快速驅動的特性將其內的手指帶動至適當位置後，再行驅動手指相對於夾爪移動而夾持物體，以提高夾持機構的夾持效率。

另外，作為連動夾爪式夾持模組的夾持臂的連桿，亦可當作手指式夾持模組而於夾持物體時提供承靠面，藉以增加手指式夾持模組於夾持物體的時穩定性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．夾持機構

110．．．第一夾持模組

112．．．容置槽

114、116．．．夾持臂

120．．．第二夾持模組

121．．．第一滑輪

122．．．第一指節

123．．．第二滑輪

124．．．第二指節

126．．．第三指節

130．．．基座

140．．．驅動裝置

142．．．第一馬達

144．．．第二馬達

146．．．連接件

150．．．連桿

200、300．．．物體

圖1是本發明一實施例的一種夾持機構的示意圖。

圖2是圖1的夾持機構於夾持另一外型的物體時的示意圖。

圖3A至圖3C分別是圖1的夾持機構中第一夾持模組的動作示意圖。

圖4A與圖4B分別以不同視角繪示圖2的夾持機構中第二夾持模組於伸展時的局部構件示意圖。

圖4C是圖4A之第二夾持模組於彎曲時的局部示意圖。

100．．．夾持機構

110．．．第一夾持模組

114、116．．．夾持臂

120．．．第二夾持模組

130．．．基座

140．．．驅動裝置

142．．．第一馬達

144．．．第二馬達

146．．．連接件

150．．．連桿

200．．．物體

Claims (5)

1. 一種夾持機構，其係用以夾持一物體，該夾持機構包括：一基座；一第一夾持模組，包括至少兩個夾持臂的一夾爪，該些夾持臂彼此連動地樞設在該基座上，且該些夾持臂的至少其中之一具有一容置槽；一第二夾持模組，其係可活動地設置在該容置槽內；以及一驅動裝置，其係設置在該基座上並與該第一夾持模組與該第二夾持模組連接，該驅動裝置可以驅動該第一夾持模組以在一開啟狀態與一閉合狀態之間轉換，或者該驅動裝置可以驅動該第二夾持模組移出或移入該夾持臂的該容置槽，以使得該夾持機構得以夾持或釋放該物體，其中該第二夾持模組在一中間位置移出該容置槽以夾持該物體，該中間位置位在該開啟狀態與該閉闔狀態之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的夾持機構，其中當該驅動裝置驅動該第一夾持模組從該開啟狀態轉換至該閉合狀態而移動至該中間位置時，該驅動裝置會驅動該第二夾持模組從該容置槽中移出。
3. 如申請專利範圍第1項所述的夾持機構，更包括：一連桿，其係樞接在任意兩相鄰夾持臂之間，該驅動裝置會連接並驅動該些夾持臂的其中之一者，以藉由該連桿帶動該些夾持臂中之另一者相對地移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述的夾持機構，其中該第二夾持模組包括至少一手指，而該手指包括：至少兩個指節，其等係彼此樞接；以及一滑輪，其係配置在該些指節之間，而該驅動裝置包括一馬達與一連接件，且該連接件的一端連接該馬達，而該連接件的另一端連接於該滑輪。
5. 如申請專利範圍第4項所述的夾持機構，其中該物體實質上係適於被夾持在該手指與該連桿之間。