TWI414337B - 自動機器人下肢 - Google Patents

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Wen Mei Fan
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Description

自動機器人下肢
本發明是有關於一種自動機器人下肢，特指一種自動控制機器人之可受驅控作動之下肢構造。
目前，國內的智慧型機器人發展尚在起步階段，屬於一門新科學領域的研究，透過具有人工智慧的智慧型機器人，在日常生活、醫療照護、高風險工作及精密科學研究等領域，都能由智慧型機器人逐步取代真人進行服務或執行任務，真正達到人性化科技的目的。因此，在智慧型機器人的開發中，除了致力發展機器人內建之人工智慧之外，智慧型機器人的動作能力亦是一大發展重點，藉由順暢、仿真的動作能力，智慧型機器人能更精確的達到指令目標。
拜科技進步之賜，智慧型機器人所內建的人工智慧日臻成熟，而智慧型機器人的外觀亦能設計模擬仿效真人外觀。然而，即便擁有幾可亂真的外觀設計，還必須有更進一步的傳動結構，才能使智慧型機器人由內至外仿效真人動作及反應，進而能充分發揮。
現階段機器人的腿部設計中，為了能夠達到仿真效果，大部分是利用多組致動馬達及皮帶、傳動輪等結構來帶動腿部動作，因此設計繁複，即便能達到動作順暢的效果，也有結構繁複而使機器人負重較大、且外觀笨重、平衡度不夠等問題，故基於上述原因考量，本發明之發明人思索並設計一種自動機器人下肢，以期針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上 之實施利用。
有鑑於上述習知之問題，本發明之主要目的就是在提供一種自動機器人下肢，以期克服現有技術之難點。
為達到上述目的，本發明所採用之技術手段為設計一種自動機器人下肢，其包含：一第一支架，其對應模擬人體之大腿部位，且其一底端處設有一樞接部，且於該第一支架之該底端處之一側設有一第一承載架，該第一承載架內部具有一第一承載空間，且於該第一支架之該底端處之另外一對應側上設有一第二承載架，該第二承載架內部具有一第二承載空間；一第二支架，其對應模擬人體之小腿部位，且該第二支架之一頂端處具有一第一樞接端，該第一樞接端對應樞設於該樞接部上，以令該第二支架可對應該第一支架作出如人體膝蓋般彎曲之作動，且該第二支架之一底端處為一第二樞接端；一仿腳掌組件，其對應模擬人體之腳掌作動，其包含一第一作動部及一第二作動部；其中該第一作動部對應樞設於該第二樞接端上；其中該第二作動部對應設於該第一作動部上且可對應該第一作動部順時鐘或逆時鐘旋轉一定之角度，以於行進中模擬人體腳踝之左右翻轉；一第一驅動組件，其對應設於該第一承載架之該第一承載空間中，且其連接於該第一樞接端，且可受一電訊號驅控而驅動該第一樞接端對應樞轉，以操控該第一支架與該第二支架間之彎折動作；及一第二驅動組件，其對應配置於該第二承載架之該第二承載空間中，且其連接於該第一作動部，並可受另一電訊號驅控而驅動該第一作動部對應樞轉，以操控該第二支架與該仿腳掌組件間之彎折動作。
其中，該第二支架之一底端處為一第二樞接端，該第二樞接端上可設有兩 平行且相互間隔之樞板，且於該樞板上分別貫穿設有一樞接孔，且該兩樞板進一步朝下延伸；且該第一作動部進一步包含有一樞桿及一橋接件；其中該樞桿對應樞設於該兩樞板之該樞接孔內，且該樞桿具有一延伸桿部，該延伸桿部於穿過其中一對應於該第二承載架側之該樞接孔後延伸於該樞板之一外側；且該橋接件對應套設固定於該樞桿上且朝下延伸；該第二驅動組件具有一致動單元及一傳動帶；而該傳動帶對應套設於該樞桿之該延伸桿部上，並受該致動單元驅動而帶動該樞桿旋轉作動。
其中，該橋接件之一延伸端上進一步設有一穿孔；且該第二作動部進一步包含一主軸、一固定架、兩彈性元件及一底板；其中該主軸穿設於該穿孔內並朝前側延伸；其中該固定架設於該主軸之一前端處；其中該彈性元件設於該固定架之一頂壁之一內側壁面上，對應於該主軸之兩側處且朝下延伸；其中該底板對應連接固定於該兩彈性元件之一延伸端上，且與該固定架保持一間距，且該底板之一板身對應位於該兩樞板之下方並於旋轉時選擇性受其中一該樞板頂靠而達到旋轉角度上限位之功能。
其中，該致動單元可為一馬達，且該傳動帶可為一皮帶；其中，該彈性元件可為一彈簧；其中，該樞接部為成型於第一支架之該底端處的至少一樞座，其中該樞座上設有一樞孔；且該第一樞接端處具有一樞件，該樞件對應樞設於該樞座上之該樞孔中；且該第一驅動組件連接於該樞件，且可驅動該樞件對應樞轉以帶動該第一樞接端樞轉；其中，該第一驅動組件或可為利用馬達來致動；且其中，該第一支架及該第二支架可為長型架體。
而該自動機器人下肢，提出一種自動機器人用之平衡式的膝結構及踝結構，其將掌管膝蓋關節及踝關節之兩組驅動組件設於對應機器人的膝關節兩側上，可達到使機器人腿在外觀上更為協調的目的，並使其腿部的重心更加平均，且設計上更跳脫習知為使特定關節部位動作即於該特定關節處裝 設致動馬達的設計窠臼，而取代以連動方式帶動關節運動，以達到充分簡化機器人的關節結構之目的。
(10)‧‧‧第一支架
(11)‧‧‧樞接部
(111)‧‧‧樞座
(112)‧‧‧樞孔
(12)‧‧‧第一承載架
(13)‧‧‧第二承載架
(20)‧‧‧第二支架
(21)‧‧‧第一樞接端
(211)‧‧‧樞件
(22)‧‧‧第二樞接端
(221)‧‧‧樞板
(222)‧‧‧樞接孔
(30)‧‧‧仿腳掌組件
(31)‧‧‧第一作動部
(311)‧‧‧樞桿
(3111)‧‧‧延伸桿部
(312)‧‧‧橋接件
(3121)‧‧‧穿孔
(32)‧‧‧第二作動部
(321)‧‧‧主軸
(322)‧‧‧固定架
(323)‧‧‧彈性元件
(324)‧‧‧底板
(40)‧‧‧第一驅動組件
(50)‧‧‧第二驅動組件
(51)‧‧‧致動單元
(52)‧‧‧傳動帶
第一圖為本發明之自動機器人下肢之外觀圖。
第二圖為本發明之自動機器人下肢之局部元件外觀圖。
第三圖為本發明之自動機器人下肢之另一視角局部元件外觀圖。
第四圖為本發明之自動機器人下肢之局部元件外觀分解圖。
第五圖為本發明之自動機器人下肢之另一局部元件外觀圖。
第六圖為本發明之自動機器人下肢之另一局部元件之另一視角外觀圖。
第七圖為本發明之自動機器人下肢之另一局部元件外觀分解圖。
為利貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍，合先敘明。
請配合參看第一至四圖所示，本發明係為一種自動機器人下肢，其於一較佳之實施方式中包含一第一支架(10)、一第二支架(20)、一仿腳掌組件(30)、一第一驅動組件(40)及一第二驅動組件(50)。
前述之第一支架(10)為一對應模擬人體之大腿的長型中空架體，且其一底端處設有一樞接部(11)，該樞接部(11)可為成型於第一支架(10)之該底端處的至少一樞座(111)，其中該樞座(111)上設有一樞孔(112)，且於該第一支架(10)之該底端處之一側設有一第一承載架(12)，該第一承載架(12)內部具有一第一承載空間，且於該第一支架(10)之該底端處之另外一對應 側上設有一第二承載架(13)，該第二承載架(13)內部具有一第二承載空間。
請進一步配合參看第五至七圖所示前述之第二支架(20)為一對應模擬人體之小腿的長型中空架體，且該第二支架(20)之一頂端處具有一第一樞接端(21)，該第一樞接端(21)對應樞設於該樞接部(11)上，以令該第二支架(20)可對應該第一支架(10)作出如人體膝蓋般彎曲之作動，而該第一樞接端(21)處具有一樞件(211)，其對應樞設於該樞座(111)上之樞孔(112)中，且該第二支架(20)之一底端處為一第二樞接端(22)，該第二樞接端(22)上可設有兩平行且相互間隔之樞板(221)，且於該樞板(221)上分別貫穿設有一樞接孔(222)，且該兩樞板(221)可進一步朝下延伸。
前述之仿腳掌組件(30)可對應模擬人體之腳掌作動，其包含一第一作動部(31)及一第二作動部(32)；其中該第一作動部(31)對應樞設於該第二樞接端(22)上，其可進一步包含有一樞桿(311)及一橋接件(312)；其中該樞桿(311)對應樞設於該兩樞板(221)之該樞接孔(222)內，該樞桿(311)具有一延伸桿部(3111)，該延伸桿部(3111)於穿過其中一對應於該第二承載架(13)側之該樞接孔(222)後延伸於該樞板(221)之一外側；且該橋接件(312)對應套設固定於該樞桿(311)上且朝下延伸，且該橋接件(312)之延伸端上進一步設有一穿孔(3121)；其中該第二作動部(32)對應設於該第一作動部(31)上且可對應該第一作動部(31)順時鐘或逆時鐘旋轉一定之角度，且該第二作動部(32)進一步包含一主軸(321)、一固定架(322)、兩彈性元件(323)及一底板(324)；其中該主軸(321)穿設於該穿孔(3121)內並朝前側延伸；其中該固定架(322)設於該主軸(321)之一前端處；其中該彈性元件(323)或可為兩彈簧，該彈性元件設於該固定架(322)之一頂壁之一內側壁面上，對應於該主軸(321)之兩側處且朝下延伸；其中該底板(324)對 應連接固定於該兩彈性元件(323)之一延伸端上，且與該固定架(322)保持一間距，且該底板(324)之一板身對應位於該兩樞板(221)之下方並於旋轉時選擇性受其中一該樞板(221)頂靠而達到旋轉角度上限位之功能，透過此設計讓該底板(324)可對應該第一作動部(31)旋轉一定角度，以達到於行進中更逼真地模擬人體腳踝之左右翻轉效果。
前述之該第一驅動組件(40)對應設於該第一承載架(12)之該第一承載空間中，且其連接於該第一樞接端(21)之該樞件(211)上，且可受一電訊號驅控而驅動該樞件(211)對應樞轉，以操控該第一支架(10)與該第二支架(20)間之彎折動作，而該第一驅動組件(40)於實施上可利用馬達等自控元件來致動。
前述之該第二驅動組件(50)對應配置於該第二承載架(13)之該第二承載空間中，且其連接於該樞桿(311)之該延伸桿部(3111)上，並可受另一電訊號驅控而驅動該樞桿(311)對應樞轉，以操控該第二支架(20)與該仿腳掌組件(30)間之彎折動作，且其具有一致動單元(51)及一傳動帶(52)；其中該致動單元(51)可為一馬達；而該傳動帶(52)對應套設於該樞桿(311)之該延伸桿部(3111)上，並可受該致動單元(51)驅動而帶動該樞桿(311)旋轉作動，而該傳動帶(52)或可為一皮帶。
而本發明之自動機器人下肢，提出一種自動機器人用之平衡式的膝結構及踝結構，其將掌管膝蓋關節及踝關節之兩組第一、第二驅動組件(40)(50)設於對應機器人的膝關節兩側上，其中該兩組第一、第二驅動組件(40)(50)中，其中一側控制機器人腿的膝關節彎曲，而另一側則藉由一傳動帶(52)帶動對應踝關節部份結構作動，如此之作法可達到使機器人腿在外觀上更為協調的目的，並使其腿部的重心更加平均；再者，本發明更跳脫習知為使特定關節部位動作即於該特定關節處裝設致動馬達的設計窠臼 ，而取代以連動方式帶動關節運動，更可充分簡化機器人的關節結構，故可見其增益性所在。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
(10)‧‧‧第一支架
(20)‧‧‧第二支架
(30)‧‧‧仿腳掌組件
(40)‧‧‧第一驅動組件
(50)‧‧‧第二驅動組件

Claims (8)

  1. 一種自動機器人下肢，其包含：一第一支架，其對應模擬人體之大腿部位，且其一底端處設有一樞接部，且於該第一支架之該底端處之一側設有一第一承載架，該第一承載架內部具有一第一承載空間，且於該第一支架之該底端處之另外一對應側上設有一第二承載架，該第二承載架內部具有一第二承載空間；一第二支架，其對應模擬人體之小腿部位，且該第二支架之一頂端處具有一第一樞接端，該第一樞接端對應樞設於該樞接部上，以令該第二支架可對應該第一支架作出如人體膝蓋般彎曲之作動，且該第二支架之一底端處為一第二樞接端，其中該第二樞接端上可設有兩平行且相互間隔之樞板，且於該樞板上分別貫穿設有一樞接孔，且該兩樞板進一步朝下延伸；一仿腳掌組件，其對應模擬人體之腳掌作動，其包含一第一作動部及一第二作動部；其中該第一作動部對應樞設於該第二樞接端上；其中該第二作動部對應設於該第一作動部上且可對應該第一作動部順時鐘或逆時鐘旋轉一定之角度，以於行進中模擬人體腳踝之左右翻轉；一第一驅動組件，其對應設於該第一承載架之該第一承載空間中，且其連接於該第一樞接端，且可受一電訊號驅控而驅動該第一樞接端對應樞轉，以操控該第一支架與該第二支架間之彎折動作；以及一第二驅動組件，其對應配置於該第二承載架之該第二承載空間中，且其連接於該第一作動部，並可受另一電訊號驅控而驅動該第一作動部對應樞轉，以操控該第二支架與該仿腳掌組件間之彎折動作；其中，該第一作動部進一步包含有一樞桿及一橋接件，該樞桿對應樞設 於該兩樞板之該樞接孔內，且該樞桿具有一延伸桿部，該延伸桿部於穿過其中一對應於該第二承載架側之該樞接孔後延伸於該樞板之一外側，且該橋接件對應套設固定於該樞桿上且朝下延伸，且該第二驅動組件具有一致動單元及一傳動帶，而該傳動帶對應套設於該樞桿之該延伸桿部上，並受該致動單元驅動而帶動該樞桿旋轉作動；其中，該橋接件之一延伸端上進一步設有一穿孔，且該第二作動部進一步包含一主軸、一固定架、兩彈性元件及一底板，該主軸穿設於該穿孔內並朝前側延伸，該固定架設於該主軸之一前端處，該彈性元件設於該固定架之一頂壁之一內側壁面上，對應於該主軸之兩側處且朝下延伸，其中該底板對應連接固定於該兩彈性元件之一延伸端上，且與該固定架保持一間距，且該底板之一板身對應位於該兩樞板之下方並於旋轉時選擇性受其中一該樞板頂靠而達到旋轉角度上限位之功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該致動單元為一馬達。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該傳動帶為一皮帶。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該彈性元件為一彈簧。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該樞接部為成型於第一支架之該底端處的至少一樞座，其中該樞座上設有一樞孔；且該第一樞接端處具有一樞件，該樞件對應樞設於該樞座上之該樞孔中；且該第一驅動組件連接於該樞件，且可驅動該樞件對應樞轉以帶動該第一樞接端樞轉。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之自動機器人下肢，其中該第一驅動組件係為利用馬達來致動。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該第一支架為一長型架體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之自動機器人下肢，其中該第二支架為一長型架體。
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