TWI810960B - 機器手臂關節、連接件及機器手臂 - Google Patents

機器手臂關節、連接件及機器手臂 Download PDF

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許明哲
吳軒俊
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Abstract

本發明係一種機器手臂關節、連接件及機器手臂。該機器手臂關節有一關節本體及一關節線材組，該關節本體包含一固定端及一傳動端，該關節線材組設置在該關節本體內並在一預設連接路徑上延伸，該預設連接路徑包含一直線路徑，該關節線材組包含一扭轉段與一固定段，該扭轉段的一端連接該傳動端之一傳動端模組化接點座，該固定段的一端連接該固定端之一固定端模組化接點座。該連接件有一連接件本體及一連接件線材組，該連接件本體包含有一第一端與一第二端，該連接件線材組設置在該連接件本體內，且一端連接該第一端之一第一端模組化接點座，另一端連接該第二端之一第二端模組化接點座。該關節本體的該固定端具有下列任一連接關係：與該第一端連接、與該第二端連接，或者與另一關節本體的傳動端連接；該關節本體的該傳動端具有下列任一連接關係：與該第一端連接、與該第二端連接，或者與另一關節本體的固定端連接；前述關節線材組、前述連接件線材組藉上連接關係而彼此串聯。當前述傳動端旋轉時，同時帶動該扭轉段在該直線路徑上扭轉。

Description

機器手臂關節、連接件及機器手臂
本發明係關於一種機器手臂關節、連接件及機器手臂，特別是指將機器手臂用於傳輸電力及訊號的線材設置在機器手臂關節及連接件內部，並使電源接點及訊號接點在機器手臂關節及連接件的端部進行串接的發明。
機器手臂由許多關節連接而成，例如最常見的六軸機器手臂；機器手臂各個關節之間透過電源線及訊號線之串接，使機器手臂各軸可以被電力驅動並依據所輸入之訊號依序完成預定的動作。
在美國專利第US20210370498A號「Assembly for a Robot,and Robot Device」一案中，機器手臂相鄰二關節的連接包括以下特徵：
(1)係利用第一電路板11與第二電路板12直接作為對接的平面；但此特徵會有強度不足的問題，在組裝過程中，第一電路板11與第二電路板12如受較大的外力碰撞，容易毀損。
(2)第一電路板11的電源用端子31採用凹入式設計，第二電路板12的電源用端子34為凸出片體；此特徵中，凸出式的電源用端子34容易因碰觸外物或對接時的位置誤差而彎摺或破壞，無法正確執行對接以傳遞電源。且當凸出式的電源用端子34插入凹入式的電源用端子31時，凹入的電源用端子31並 未完整包覆凸出式的電源用端子34，導致接觸面積有限，因而相同電壓下的電流較小並且容易因高電阻導致過熱。
(3)第一電路板11的訊號用端子32為觸點，第二電路板12的訊號用端子35為彈簧；此特徵中，彈簧式的訊號用端子35也容易因碰觸外物而偏移，無法正確執行對接以傳遞訊號。或者採用觸點式的訊號傳遞會有訊號強度較弱的問題。
在美國專利第US7206666號「Actuator unit and multi-axis robot」一案中，機器手臂相鄰二關節的連接包括以下特徵：該案說明書[0092]段落揭露，如該案圖5所示，從電觸點56延伸的線束57繞輸出軸55纏繞幾圈，然後連接到致動器單元中的控制板40。類似地，從電觸點46延伸的線束(未示出)繞輸出軸45纏繞幾圈，然後連接到致動器單元中的控制板40。另外說明書[0093]段落揭露，將線束57纏繞在與馬達連接的輸出軸55上，防止輸出軸55旋轉時(約-180度至約+180度)的範圍內線束57被切斷。此外，即使輸出軸55旋轉多次，該捲繞結構也抑制線束57的金屬疲勞。亦即，US7206666利用『線束57繞輸出軸55纏繞幾圈』的技術來避免線束57的金屬疲勞，但『線束57繞輸出軸55纏繞幾圈』存有下列缺失：
(1)輸出軸55旋轉時，線束57是沿著輸出軸55的螺旋路徑被拉扯或鬆放，為了使線束57被拉扯時能保有活動裕度，線束57必須鬆繞於輸出軸55，且必須使用更長的線束57繞行多圈，才能應付輸出軸55的旋轉。
(2)對於微型的或小型的機器手臂，機器手臂關節內的空間有限，機器手臂關節內的元件也彼此緊鄰，『線束57繞輸出軸55纏繞幾圈』的方式並不適合使用於微型的或小型的機器手臂。
(3)參閱第十圖所示，『線束57繞輸出軸55纏繞幾圈』的方式，線束57與輸出軸55旋轉軸心之間形成有一捲繞半徑R，在輸出軸55頻繁旋轉的狀態下，線束57將處於頻繁拉扯與鬆放的狀態，因為上述捲繞半徑R的距離頗大，即使線束57繞輸出軸55纏繞幾圈，仍容易使線束57的金屬疲勞。
據此，本發明提出一種機器手臂關節，包括有：一關節本體，包含一固定端及一傳動端，該固定端具有一固定端連接面，該傳動端具有一傳動端連接面；一馬達，固定於該關節本體內，輸出動力至該傳動端；一固定端模組化接點座，固定於該固定端連接面，該固定端模組化接點座包含複數固定端電源接點與複數固定端訊號接點，所述固定端電源接點與所述固定端訊號接點外露於該固定端連接面；一傳動端模組化接點座，固定於該傳動端連接面，該傳動端模組化接點座包含複數傳動端電源接點與複數傳動端訊號接點，所述傳動端電源接點與所述傳動端訊號接點外露於該傳動端連接面；一關節線材組，設置在該關節本體內，該關節線材組包含複數關節線材，前述複數關節線材在一預設連接路徑上延伸，該預設連接路徑包含一直線路徑，該關節線材組包含一扭轉段與一固定段，該扭轉段的一端連接該傳動端模組化接點座，該固定段的一端連接該固定端模組化接點座；前述傳動端旋轉時，同時帶動該扭轉段在該直線路徑上扭轉。
進一步，該傳動端包含有一傳動件，該馬達透過一傳動組件連接該傳動件，使該傳動件相對旋轉於該關節本體，該傳動端連接面位在該傳動件上，該傳動端連接面外露於該關節本體。
進一步，該固定端模組化接點座之固定端電源接點與固定端訊號接點係為凸出狀的插接腳；該傳動端模組化接點座之傳動端電源接點與傳動端訊號接點係插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面匹配上述插接腳。
進一步，該直線路徑相對二端分別有一固定件，該關節線材組在該二固定件之間形成該扭轉段。
進一步，在該關節本體內設有一集電環，該集電環連接該扭轉段與該固定段，使該扭轉段與該固定段相對旋轉。
進一步，該傳動端在一旋轉軸線上旋轉，該傳動端在該旋轉軸線上設有一線材孔，該直線路徑設置在該旋轉軸線上，該關節線材組穿經該線材孔而連接該傳動端模組化接點座。
進一步，包括有一編碼器及一驅動器，該馬達與該編碼器及該驅動器電性連接，上述馬達、編碼器及驅動器在該旋轉軸線上自靠近該傳動端往遠離該傳動端的方向依序設置，上述直線路徑則係貫通上述馬達及編碼器。
進一步，該固定端設有一固定端對接單元，該傳動端設有一傳動端對接單元，該固定端及該傳動端並進一步設有一防呆單元。
本發明再提出一種連接件，供組裝於前述機器手臂關節，該連接件包含：一連接件本體，包含有一第一端與一第二端，該第一端設有一第一端連接面，有一第一端模組化接點座固定於該第一端連接面，該第一端模組化接點座包含一第一端電源接點及一第一端訊號接點設置並外露於該第一端連接面，該第二端設有一第二端連接面，有一第二端模組化接點座固定於該第二端連接面，該第二端模組化接點座包含一第二端電源接點及一第二端訊號接 點設置並外露於該第二端連接面；一連接件線材組，設置在該連接件本體內，該連接件線材組包含複數連接件線材，該連接件線材組的一端連接該第一端模組化接點座，該連接件線材組的另一端連接該第二端模組化接點座。
進一步，該第一端模組化接點座之第一端電源接點及第一端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面；該第二端模組化接點座之第二端電源接點及第二端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面。
進一步，該第一端模組化接點座之第一端電源接點及第一端訊號接點係為插接腳；該第二端模組化接點座之第二端電源接點及第二端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面。
進一步，該第一端設有一第一端對接單元，該第二端設有一第二端對接單元。
本發明再提出一種機器手臂，包含前述機器手臂關節及前述連接件彼此組裝，所述組裝包括：該關節本體的該固定端具有下列任一連接關係：與該第一端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接該第一端電源接點及該第一端訊號接點；與該第二端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接該第二端電源接點及該第二端訊號接點；或者與另一關節本體的傳動端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接另一關節本體的該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點。
該關節本體的該傳動端具有下列任一連接關係： 與該第一端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接該第一端電源接點及該第一端訊號接點；與該第二端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接該第二端電源接點及該第二端訊號接點；或者與另一關節本體的固定端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接另一關節本體的該固定端電源接點及該固定端訊號接點；前述關節線材組、前述連接件線材組藉上連接關係而彼此串聯。
進一步，上述各接點之連接關係為插接腳插接於插接槽中，該插接槽之一環形插接內面匹配並包覆該插接腳。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.關節線材組沿著一直線路徑連接傳動端，傳動端旋轉時，關節線材組呈現『在直線路徑上扭轉』的型態，關節線材組因此具有最小的變形，藉此能支持傳動端進行大角度正轉或反轉，關節線材組也因此具有更長的使用壽命。由於關節線材組僅在預設連接路徑(特別是旋轉軸線上的直線路徑)上本身產生扭轉，而不會產生線材繞軸捲繞的連續拉扯與鬆放，所以不容易有金屬疲勞問題。
2.傳動端的關節線材組捨棄螺旋捲繞式的組裝，改以沿著一直線路徑佈設，機器手臂關節內部不需預留過大空間應付關節線材組在工作過程中的螺旋捲繞變形，因此特別適用於關節內部空間有限的小型機器手臂或微型機器手臂。與先前技術相較，關節線材組本身產生扭轉的扭轉半徑r遠小於美國專利US7206666一案中，線束產生捲繞的捲繞半徑R(r<R)，因此本發明可適用於較小型的關節本體。
3.本發明之機器手臂關節與連接件組裝後，各電源接點及各訊號接點即自動對接完成，使電源與訊號可以據此確實傳遞到機器手臂每一軸的關節，以順利驅動機器手臂。
4.機器手臂關節內部的關節線材組藉由二固定件的固定，可以確保關節線材組兩端接點處不會因傳動端旋轉時受到應力而造成接點處接觸不良或斷裂，關節線材組區分為扭轉段與固定段，其中的扭轉段實質上沿著直線路徑設置，提供關節線材組更大範圍的扭轉空間及扭轉裕度，允許扭轉段進行頻繁的正向與反向扭轉。
5.進一步利用集電環連接關節線材組的扭轉段與固定段，可以使傳動端無限制地旋轉，關節線材組的旋轉將在集電環中完成，不會造成關節線材組的扭轉。
6.所有線材組都隱藏於機器手臂內部而不外露，機器手臂移移動過程中，不會受外露線材組的阻礙。
7.本發明之機器手臂關節與連接件組裝時，關節本體之固定端及傳動端分別透過固定端連接面及傳動端連接面來作為對接平面，連接件之第一端及第二端分別透過第一端連接面及第二端連接面來作為對接平面，上述對接平面例如與該關節本體及該連接件本體採用相同剛性之金屬材質，而不採用電路板(PCB板)進行對接；據此，可具有較高的結構強度。
8.本發明之機器手臂關節與連接件組裝時，各電源接點及各訊號接點不是採用凸出片體及凹入的配置，亦不是採用觸點與彈簧的配置，不會有碰撞導致彎折毀損的問題。
9.本發明之關節本體與連接件本體彼此連接時，各接點之連接關係為插接腳插接於插接槽中，且插接槽之環形插接內面匹配並包覆該插接腳，因此相對接點具有最大的接觸面積。傳遞訊號時，具有較大的訊號強度；傳遞電流時，可具有較小的電阻，避免過熱升溫。
A:機器手臂
10:機器手臂關節
11:關節本體
111:固定端
1111:固定端電源接點
1112:固定端訊號接點
1113:固定端連接面
1114:固定端對接單元
1115:銷孔
1116:凸柱
1117:固定端模組化接點座
112:傳動端
1121:傳動端電源接點
1122:傳動端訊號接點
1123:傳動端對接單元
1124:銷孔
1125:凹槽
1126:線材孔
1127:傳動端模組化接點座
12:傳動件
121:傳動端連接面
13:馬達
131:傳動組件
14:關節線材組
140:扭轉段
141:固定段
15:編碼器
16:驅動器
17:固定件
18:集電環
20:第一連接件
21:第一連接件本體
211:第一端
2111:第一端電源接點
2112:第一端訊號接點
2113:第一端連接面
2114:第一端對接單元
2115:銷孔
2116:凹槽
2117:第一端模組化接點座
212:第二端
2121:第二端電源接點
2122:第二端訊號接點
2123:第二端連接面
2124:第二端對接單元
2125:銷孔
2126:凹槽
2127:第二端模組化接點座
22:第一連接件線材組
30:第二連接件
31:第二連接件本體
311:第一端
3111:第一端電源接點
3112:第一端訊號接點
3113:第一端連接面
3114:第一端對接單元
3115:銷孔
3116:凸柱
3117:第一端模組化接點座
312:第二端
3121:第二端電源接點
3122:第二端訊號接點
3123:第二端連接面
3124:第二端對接單元
3125:銷孔
3126:凹槽
3127:第二端模組化接點座
32:第二連接件線材組
P:旋轉軸線
S:直線路徑
[第一圖]係為本發明實施例之機器手臂的立體外觀圖。
[第二圖]係為本發明實施例之機器手臂其中一視角的局部立體分解圖。
[第三圖]係為本發明實施例之機器手臂另一視角的局部立體分解圖。
[第四圖]係為本發明實施例之機器手臂的機器手臂關節的立體外觀圖。
[第五圖]係為第四圖的立體剖視圖。
[第五A圖]係為第四圖的平面剖視圖，其中圖式以簡化呈現。
[第六圖]係為本發明實施例之機器手臂的第一連接件其中一視角的立體外觀圖。
[第六A圖]係為本發明實施例之機器手臂的第一連接件另一視角的立體外觀圖。
[第六B圖]係為本發明實施例之機器手臂的第二連接件的立體外觀圖。
[第七圖]係為本發明實施例之機器手臂的平面圖。
[第八圖]係為本發明實施例中，關節本體與連接件本體彼此連接時，各接點之連接關係示意圖，圖示以其中一關節本體的固定端連接另一關節本體的傳動端為例。
[第八A圖]係為第八圖中，固定端電源接點與固定端訊號接點以凸出狀的插接腳插接於傳動端電源接點與傳動端訊號接點為內凹之插接槽，插接槽並以環形插接內面匹配並包覆插接腳的示意圖。
[第九圖]係為本發明實施例中，當關節本體的傳動端旋轉時，關節線材組在預設連接路徑上扭轉的示意圖。
[第十圖]係為習知機器手臂的輸出軸旋轉時，線束沿輸出軸的螺旋路徑捲繞而拉扯或鬆放的示意圖。
下列所述的實施例，只是輔助說明本發明機器手臂關節、連接件及機器手臂，並非用以限制本發明。
參閱第一圖至第三圖所示，本發明實施例之機器手臂A係一六軸機器手臂，並由六個機器手臂關節10及二個連接件組裝而成，所述二個連接件並分為一第一連接件20及一第二連接件30，上述第一連接件20及第二連接件30的構造相同，惟為了建構本實施例之六軸機器手臂而有不同外形。上述機器手臂關節10包括一關節本體11，該關節本體11包含一固定端111及一傳動端112，上述第一連接件20包含一第一連接件本體21，該第一連接件本體21包含有一第一端211與一第二端212，上述第二連接件30包含一第二連接件本體31，該第二連接件本體31同樣包含有一第一端311與一第二端312。
本實施例之機器手臂關節10及連接件組裝方式包括：相鄰二個上述關節本體11中，其中一關節本體11的固定端111連接另一關節本體11的傳動端112。相鄰的上述關節本體11與上述第一連接件本體21中，上述第一連接件本體21之第一端211及第二端212分別連接相鄰上述關節本體11的固定端111。相鄰的上述關節本體11與上述第二連接件本體31中，上述第二連接件本體31之第一端311連接相鄰上述關節本體11的傳動端112，上述第二連接件本體31之第二端312連接相鄰上述關節本體11的固定端111。
參閱第四圖、第五圖及第五A圖所示，上述關節本體11的固定端111設有一固定端電源接點1111及一固定端訊號接點1112，具體是該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112整合在一固定端模組化接點座1117上，上述關節本體11的傳動端112設有一傳動端電源接點1121及一傳動端訊號接點1122，具體是該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122整合在一傳動端模組化接點座1127上。該傳動端112並包含有一傳動件12，該傳動件12包含有一傳動端連接面121，該傳動端連接面121外露於該關節本體11，該傳動端模組化接點座1127固定於該傳動端連接面121，並使該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122外露於該傳動端連接面121，該固定端111則有一固定端連接面1113，該固定端模組化接點座1117固定於該固定端連接面1113，並使該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112外露於該固定端連接面1113。本實施例進一步在該固定端111設有一固定端對接單元1114，在該傳動端112設有一傳動端對接單元1123，該固定端111及該傳動端112並設有一防呆單元，具體的，該固定端對接單元1114係凹入部，該傳動端對接單元1123係該傳動件12凸出於該關節本體11所形成之凸出部，在所述固定端對接單元1114及所述傳動端對接 單元1123的周緣並分別設有複數銷孔1115/1124，而該固定端111上的所述防呆單元為凸柱1116，該傳動端112上的所述防呆單元為凹槽1125，透過所述防呆單元可避免相鄰關節本體11的固定端111相接，以及避免相鄰關節本體11的傳動端112相接。
該機器手臂關節10還包括一馬達13一及關節線材組14，另設置有一編碼器15及一驅動器16，其中馬達13、編碼器15與驅動器16彼此電性連接。該馬達13固定於該關節本體11內並透過一傳動組件131連接該傳動件12，藉此該馬達13可輸出動力至該傳動端112，使該傳動件12相對旋轉於該關節本體11；該關節線材組14設置在該關節本體11內，該關節線材組14包含複數關節線材，且該關節線材組14一端連接該固定端模組化接點座1117，該關節線材組14另一端連接該傳動端模組化接點座1127。前述關節線材組14之複數關節線材在一預設連接路徑上延伸，較佳是該預設連接路徑包含有一直線路徑S，本實施例具體的是該傳動端112之傳動件12在一旋轉軸線P上旋轉，該傳動端112在該旋轉軸線P上設有一線材孔1126，該直線路徑S設置在該旋轉軸線P上，該關節線材組14則穿經該線材孔1126而連接該傳動端模組化接點座1127，上述傳動組件131、馬達13、編碼器15及驅動器16在該旋轉軸線P上自靠近該傳動端112往遠離該傳動端112的方向依序設置，上述直線路徑S則係貫通上述傳動組件131、馬達13及編碼器15。進一步，該直線路徑S相對二端分別有一固定件17，用以固定關節線材組14，該關節線材組14分別穿過該二固定件17後形成一扭轉段140與一固定段141，其中扭轉段140位於二固定件17之間，該扭轉段140實質上沿著前述直線路徑S設置，扭轉段140的一端連接該傳動端模組化接點座1127；該固定段141位於遠離傳動端112的固定件17與固定端111之間，該固定 段141的一端連接該固定端模組化接點座1117，固定段141在關節本體11內部不會移動或扭轉。較佳地，關節本體11內可以設置一集電環18，該集電環18連接上述扭轉段140與固定段141，集電環18本身可以在旋轉的狀態下傳遞電源與訊號。
參閱第六圖及第六A圖所示，上述第一連接件本體21的第一端211設有一第一端電源接點2111及一第一端訊號接點2112，具體是該第一端電源接點2111及該第一端訊號接點2112整合在一第一端模組化接點座2117上，上述第一連接件本體21的第二端212設有一第二端電源接點2121及一第二端訊號接點2122，具體是該第二端電源接點2121及該第二端訊號接點2122整合在一第二端模組化接點座2127上，該第一端211有一第一端連接面2113，該第一端模組化接點座2117固定於該第一端連接面2113，並使該第一端電源接點2111及該第一端訊號接點2112外露於該第一端連接面2113，該第二端212有一第二端連接面2123，該第二端模組化接點座2127固定於該第二端連接面2123，並使該第二端電源接點2121及該第二端訊號接點2122外露於該第二端連接面2123。本實施例進一步在該第一端211設有一第一端對接單元2114，在該第二端212設有一第二端對接單元2124，具體的，該第一端對接單元2114及該第二端對接單元2124皆為凸出部，在所述第一端對接單元2114及所述第二端對接單元2124的周緣並分別設有複數銷孔2115/2125，而該第一端211及該第二端212上有複數凹槽2116/2126對應前述關節本體11的固定端111的防呆單元(凸柱1116)。
該第一連接件20還包括一第一連接件線材組22，該第一連接件線材組22設置在該第一連接件本體21內，該第一連接件線材組22包含複數連接件 線材，該第一連接件線材組22的一端連接該第一端模組化接點座2117，該第一連接件線材組22的另一端連接該第二端模組化接點座2127。
參閱第六B圖所示，上述第二連接件本體31的第一端311設有一第一端電源接點3111及一第一端訊號接點3112，具體是該第一端電源接點3111及該第一端訊號接點3112整合在一第一端模組化接點座3117上，上述第二連接件本體31的第二端312設有一第二端電源接點3121及一第二端訊號接點3122，具體是該第二端電源接點3121及該第二端訊號接點3122整合在一第二端模組化接點座3127上，該第一端311有一第一端連接面3113，該第一端模組化接點座3117固定於該第一端連接面3113，並使該第一端電源接點3111及該第一端訊號接點3112外露於該第一端連接面3113，該第二端312有一第二端連接面3123，該第二端模組化接點座3127固定於該第二端連接面3123，並使該第二端電源接點3121及該第二端訊號接點3122外露於該第二端連接面3123。本實施例進一步在該第一端311設有一第一端對接單元3114，在該第二端312設有一第二端對接單元3124，具體的，該第一端對接單元3114係凹入部，該第二端對接單元3124係凸出部，在所述第一端對接單元3114及所述第二端對接單元3124的周緣並分別設有複數銷孔3115/3125，而該第一端311上有複數凸柱3116對應前述關節本體11的傳動端112的防呆單元(凹槽1125)，該第二端312上有複數凹槽3126對應前述關節本體11的固定端111的防呆單元(凸柱1116)。
該第二連接件30還包括一第二連接件線材組32，該第二連接件線材組32設置在該第二連接件本體31內，該第二連接件線材組32包含複數連接件線材，該第二連接件線材組32的一端連接該第一端模組化接點座3117，該第二連接件線材組32的另一端連接該第二端模組化接點座3127。
配合參閱前述各圖及第七圖所示，在相鄰二個上述關節本體11中，其中一關節本體11的固定端111連接另一關節本體11的傳動端112，並透過所述固定端對接單元1114及所述傳動端對接單元1123使相鄰二個上述關節本體11可準確對接，再透過複數銷件穿過所述固定端對接單元1114周緣上的銷孔1115及所述傳動端對接單元1123周緣上的銷孔1124，而能夠固定對接二個上述關節本體11，同時使該其中一關節本體11的該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112分別連接另一關節本體11的該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122。參閱第八圖及第八A圖，值得一提的是，該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112採用插接腳插接於該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122所採用之插接槽，透過該插接槽之環形插接內面匹配並包覆該插接腳，因此相對接點具有最大的接觸面積；用於傳遞訊號時，可具有較大的訊號強度，用於傳遞電流時，則可具有較小的電阻，避免過熱升溫。
在相鄰的上述關節本體11與上述第一連接件本體21中，上述第一連接件本體21之第一端211及第二端212分別連接相鄰上述關節本體11的固定端111，並透過所述固定端對接單元1114及所述第一端對接單元2114、第二端對接單元2124使相鄰的上述關節本體11與上述第一連接件本體21可準確對接，再透過複數銷件穿過所述固定端對接單元1114周緣上的銷孔1115及所述第一端對接單元2114周緣上的銷孔2115、以及穿過所述固定端對接單元1114周緣上的銷孔1115及第二端對接單元2124周緣上的銷孔2125，而能夠固定對接之上述關節本體11與上述第一連接件本體21，同時使該第一端電源接點2111及該第一端訊號接點2112、該第二端電源接點2121及該第二端訊號接點2122各自分別連接相鄰的上述關節本體11的該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點 1112，而上述接點之連接同樣採用插接槽之環形插接內面匹配並包覆插接腳之插接方式。
在相鄰的上述關節本體11與上述第二連接件本體31中，上述第二連接件本體31之第一端311連接相鄰上述關節本體11的傳動端112，上述第二連接件本體31之第二端312連接相鄰上述關節本體11的固定端111，並透過所述傳動端對接單元1123及所述第一端對接單元3114，以及透過所述固定端對接單元1114及所述第二端對接單元3124，使相鄰的上述關節本體11與上述第二連接件本體31可準確對接，再透過複數銷件穿過所述傳動端對接單元1123周緣上的銷孔1124及所述第一端對接單元3114周緣上的銷孔3115、以及穿過所述固定端對接單元1114周緣上的銷孔1115及所述第二端對接單元3124周緣上的銷孔3125，而能夠固定對接之上述關節本體11與上述第二連接件本體31，同時使該第一端電源接點3111及該第一端訊號接點3112分別連接相鄰的上述關節本體11的該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122，使該第二端電源接點3121及該第二端訊號接點3122分別連接相鄰的上述關節本體11的該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112，而上述接點之連接同樣採用插接槽之環形插接內面匹配並包覆插接腳之插接方式。
據此可將所述機器手臂關節10、第一連接件20及第二連接件30組裝成所述機器手臂A，且前述關節線材組14、前述第一連接件線材組22及前述第二連接件線材組32藉上連接關係而彼此串聯，藉此能夠接收電力及指令使該機器手臂A完成預期的動作。
參閱第五A圖及第九圖所示，當輸入電力及指令至該機器手臂A使前述傳動端112之傳動件12相對旋轉於該關節本體11時，該傳動件12會同時 帶動該關節線材組14之扭轉段140在該預設連接路徑上本身產生扭轉，具體是在該傳動件12之旋轉軸線P上的直線路徑S上產生扭轉，且所述關節線材組14將不會產生捲繞。參閱第九圖及第十圖，該關節線材組14之扭轉段140本身產生扭轉的扭轉半徑r遠小於美國專利US7206666一案中，線束產生捲繞的捲繞半徑R(r<R)，因此將可適用於較小型的關節本體11。本實施例進一步透過前述固定件17使該固定端電源接點1111及該固定端訊號接點1112、該傳動端電源接點1121及該傳動端訊號接點1122不會因傳動端112旋轉時受到應力而造成接點處接觸不良或斷裂。如果不設置集電環18，由於扭轉段140實質上沿著前述直線路徑S設置，扭轉段140可以提供該關節線材組14足夠的扭轉空間及扭轉裕度，藉此進行必要的正轉與反轉。如果設置集電環18，集電環18則可使該傳動端112可以無限制旋轉，而該關節線材組14的旋轉則在該集電環18中完成，不會造成該關節線材組14其它部分受力扭轉。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
10:機器手臂關節
11:關節本體
111:固定端
1111:固定端電源接點
1112:固定端訊號接點
1113:固定端連接面
1114:固定端對接單元
1116:凸柱
1117:固定端模組化接點座
112:傳動端
1121:傳動端電源接點
1122:傳動端訊號接點
1123:傳動端對接單元
1125:凹槽
1126:線材孔
1127:傳動端模組化接點座
12:傳動件
121:傳動端連接面
13:馬達
131:傳動組件
14:關節線材組
140:扭轉段
141:固定段
15:編碼器
16:驅動器
17:固定件
18:集電環
P:旋轉軸線
S:直線路徑

Claims (13)

  1. 一種機器手臂關節，包括有：一關節本體，包含一固定端及一傳動端，該固定端具有一固定端連接面，該傳動端具有一傳動端連接面；一馬達，固定於該關節本體內，輸出動力至該傳動端；一固定端模組化接點座，固定於該固定端連接面，該固定端模組化接點座包含複數固定端電源接點與複數固定端訊號接點，所述固定端電源接點與所述固定端訊號接點外露於該固定端連接面；一傳動端模組化接點座，固定於該傳動端連接面，該傳動端模組化接點座包含複數傳動端電源接點與複數傳動端訊號接點，所述傳動端電源接點與所述傳動端訊號接點外露於該傳動端連接面；一關節線材組，設置在該關節本體內，該關節線材組包含複數關節線材，前述複數關節線材在一預設連接路徑上延伸，該預設連接路徑包含一直線路徑，該關節線材組包含一扭轉段與一固定段，該扭轉段的一端連接該傳動端模組化接點座，該固定段的一端連接該固定端模組化接點座；前述傳動端旋轉時，同時帶動該扭轉段在該直線路徑上扭轉，其中，該直線路徑相對二端分別有一固定件，該關節線材組在該二固定件之間形成該扭轉段，該固定段位於遠離該傳動端的固定件與該固定端之間，前述傳動端旋轉時，該固定段在關節本體內部不會扭轉。
  2. 如請求項1所述之機器手臂關節，其中，該傳動端包含有一傳動件，該馬達透過一傳動組件連接該傳動件，使該傳動件相對旋轉於該關節本體，該傳動端連接面位在該傳動件上，該傳動端連接面外露於該關節本體。
  3. 如請求項1所述之機器手臂關節，其中，該固定端模組化接點座之固定端電源接點與固定端訊號接點係為凸出狀的插接腳；該傳動端模組化接點座之傳動端電源接點與傳動端訊號接點係插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面匹配上述插接腳。
  4. 如請求項1所述之機器手臂關節，其中，在該關節本體內設有一集電環，該集電環連接該扭轉段與該固定段，使該扭轉段與該固定段相對旋轉。
  5. 如請求項1所述之機器手臂關節，其中，該傳動端在一旋轉軸線上旋轉，該傳動端在該旋轉軸線上設有一線材孔，該直線路徑設置在該旋轉軸線上，該關節線材組穿經該線材孔而連接該傳動端模組化接點座。
  6. 如請求項5所述之機器手臂關節，進一步，包括有一編碼器及一驅動器，該馬達與該編碼器及該驅動器電性連接，上述馬達、編碼器及驅動器在該旋轉軸線上自靠近該傳動端往遠離該傳動端的方向依序設置，上述直線路徑則係貫通上述馬達及編碼器。
  7. 如請求項1所述之機器手臂關節，其中，該固定端設有一固定端對接單元，該傳動端設有一傳動端對接單元，該固定端及該傳動端並進一步設有一防呆單元。
  8. 一種連接件，供組裝於如請求項1至請求項7任一項所述之機器手臂關節，該連接件包含：一連接件本體，包含有一第一端與一第二端，該第一端設有一第一端連接面，有一第一端模組化接點座固定於該第一端連接面，該第一端模組化接點座包含一第一端電源接點及一第一端訊號接點設置並外露於該第一端連接面，該第二端設有一第二端連接面，有一第二端模組化接點座固定於該第二端連接面，該 第二端模組化接點座包含一第二端電源接點及一第二端訊號接點設置並外露於該第二端連接面；一連接件線材組，設置在該連接件本體內，該連接件線材組包含複數連接件線材，該連接件線材組的一端連接該第一端模組化接點座，該連接件線材組的另一端連接該第二端模組化接點座。
  9. 如請求項8所述之連接件，其中，該第一端模組化接點座之第一端電源接點及第一端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面；該第二端模組化接點座之第二端電源接點及第二端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面。
  10. 如請求項9所述之連接件，其中，該第一端模組化接點座之第一端電源接點及第一端訊號接點係為插接腳；該第二端模組化接點座之第二端電源接點及第二端訊號接點係為插接槽，該插接槽包含有一環形插接內面。
  11. 如請求項8所述之連接件，其中，該第一端設有一第一端對接單元，該第二端設有一第二端對接單元。
  12. 一種機器手臂，包含如請求項1至請求項7任一項所述之機器手臂關節及一連接件，該連接件包含：一連接件本體，包含有一第一端與一第二端，該第一端設有一第一端連接面，有一第一端模組化接點座固定於該第一端連接面，該第一端模組化接點座包含一第一端電源接點及一第一端訊號接點設置並外露於該第一端連接面，該第二端設有一第二端連接面，有一第二端模組化接點座固定於該第二端連接面，該第二端模組化接點座包含一第二端電源接點及一第二端訊號接點設置並外露於該第二端連接面； 一連接件線材組，設置在該連接件本體內，該連接件線材組包含複數連接件線材，該連接件線材組的一端連接該第一端模組化接點座，該連接件線材組的另一端連接該第二端模組化接點座；該關節本體的該固定端具有下列任一連接關係：與該第一端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接該第一端電源接點及該第一端訊號接點；與該第二端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接該第二端電源接點及該第二端訊號接點；或者與另一關節本體的傳動端連接，同時該固定端電源接點及該固定端訊號接點分別連接另一關節本體的該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點；該關節本體的該傳動端具有下列任一連接關係：與該第一端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接該第一端電源接點及該第一端訊號接點；與該第二端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接該第二端電源接點及該第二端訊號接點；或者與另一關節本體的固定端連接，同時該傳動端電源接點及該傳動端訊號接點分別連接另一關節本體的該固定端電源接點及該固定端訊號接點；前述關節線材組、前述連接件線材組藉上連接關係而彼此串聯。
  13. 如請求項12所述之機器手臂，其中，上述各接點之連接關係為插接腳插接於插接槽中，該插接槽之一環形插接內面匹配並包覆該插接腳。
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