TWM501342U

TWM501342U - 機器手

Info

Publication number: TWM501342U
Application number: TW104202570U
Authority: TW
Inventors: Qin-Yan Cai; Guo-Cheng Huang; xian-zheng Liu
Original assignee: Hiwin Tech Corp
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-05-21

Description

機器手

本創作係與機器手有關，特別是指一種具連桿的機器手。

由於機器手臂上都配置有機器手，藉由該機器手臂及其上的機器手都具有可操控性，因此被廣泛使用在各種領域的設備中。例如應用在機械加工領域，該機器手臂可搭配加工機，藉由該機器手自動取放加工物件，讓加工機對加工物件進行加工作業；再應用於遊戲娛樂領域，藉由控制該機器手臂的移動並以機器手進行夾持遊戲物件的功能。

參閱圖1所示，為US8460394B2專利的其中一圖式，顯示一種夾緊裝置，其主要用於夾緊被夾持物件11，並包括一個基座12，一設在該基座12的第一夾持組件13和第二夾持組件14、一設在該第一夾持組件13內的內夾持組件15、一設在該基座12且用以驅動該第一夾持組件13的第一馬達16、及一設在該基座12且用以驅動該內夾持組件15的第二馬達17所組成。根據被夾持物件11的尺寸，再選擇控制該第一馬達16或第二馬達17，以便控制該第一夾持組件13或內夾持組件15搭配該第二夾持組件14進行該被夾持物件11的夾持作業。然而，該夾緊裝置的設計具有下述需改善的缺陷：

其一、該夾緊裝置在對被夾持物進行夾持作業前，必須以人力或外部裝置先行判斷該被夾持物件11的尺寸，才能決定控制第一馬達16或第二馬達17作動，以帶動該第一夾持組件13或內夾持組件15搭配該第二夾持組件14對該被夾持物11進行夾持，如此，不僅操控作業過於不便、複雜，所耗費的時間成本也過多。

其二、該夾緊裝置雖然可對不同尺寸的被夾持物件11進行夾持作業，然而，必須藉由該第一夾持組件13搭配第二夾持組件14、或該內夾持組件15搭配第二夾持組件14，且分別藉由該第一馬達16或第二馬達17所帶動，因此，凸顯出製作成本過高且組裝與維修不易的缺陷。

是以，如何開發出一種機器手，其可解決上述缺陷即為本創作研發的動機。

本創作之目的在於提供一種機器手，其主要降低操控所需的時間成本。

本創作另一目的在於提供一種機器手，其主要降低製作成本、便於組裝及維修。

緣是，為了達成前述目的，依據本創作所提供之一種機器手，包含：一基座；一驅動單元，設置在該基座，並具有一驅動軸；一第一手指單元，具有一固設在該驅動軸的第一下指節、一樞設在該第一下指節的第一中指節、及一樞設在該第一中指節的第一上指節，且該第一上、中、下指節的樞擺方向一致；一直線滑動單元，具有一固設在該基座的導桿、及一滑動設置在該導桿且朝該第一下指節靠近或遠離的滑座；一第二手指單元，具有一固設在該滑座的手指基部、一凸設在該手指基部的手指導引部、及一接設在該手指基部的手指尖部；一連桿，接設在該第一、二手指單元之間，並具有一樞設在該第一下指節的連桿樞部、及一套設在該手指導引部的連桿條孔；藉此，當該驅動單元帶動該第一下指節朝該第二手指單元方向或反方向樞擺時，該第一中指節及第一上指節同步朝該第二手指單元方向或反方向樞擺，且該手指導引部受該連桿條孔導引，使該第二手指單元沿著該導桿而朝該第一手指單元方向靠近或遠離。

較佳地，該第一手指單元的第一上、中、下指節的樞擺速度相同。

較佳地，該第一手指單元的第一上、中、下指節的樞擺速度皆不相同。

較佳地，該第一手指單元的第一上指節的樞擺速度大於該第一中指節的樞擺速度，該第一中指節的樞擺速度大於該第一下指節的樞擺速度。

較佳地，該驅動單元的驅動軸套固有一第一皮帶輪，該第一手指單元的第一下指節與該第一中指節之間穿置有一第一轉軸，且該第一轉軸套固有一第二皮帶輪，且該第二皮帶輪具有呈同圓心的一大齒輪部與一小齒輪部，該第一中指節與該第一上指節之間穿置有一第二轉軸，且該第二轉軸套固有一第三皮帶輪，該第一皮帶輪與該小齒輪部之間嚙合有一第一皮帶，該大齒輪部與該第三皮帶輪之間嚙合有一第二皮帶。

較佳地，該第二手指單元的手指尖部是能夠復位地樞設在該手指基部。

較佳地，該第二手指單元的手指基部具有一供該第一上指節通過的手指凹槽。

較佳地，該連桿的連桿條孔係由第一條孔段與第二條孔段所連接而成，且該第一、二條孔段的曲率半徑不相同。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

《習知》

11‧‧‧被夾持物件

12‧‧‧基座

13‧‧‧第一夾持組件

14‧‧‧第二夾持組件

15‧‧‧內夾持組件

16‧‧‧第一馬達

17‧‧‧第二馬達

《本創作》

20‧‧‧基座

21‧‧‧前端側面

30‧‧‧驅動單元

31‧‧‧驅動軸

40‧‧‧第一手指單元

41‧‧‧第一下指節

42‧‧‧第一中指節

43‧‧‧第一上指節

44‧‧‧第一皮帶輪

45‧‧‧第一轉軸

46‧‧‧第二皮帶輪

461‧‧‧大齒輪部

462‧‧‧小齒輪部

47‧‧‧第二轉軸

48‧‧‧第三皮帶輪

491‧‧‧第一皮帶

492‧‧‧第二皮帶

50‧‧‧直線滑動單元

51‧‧‧導桿

52‧‧‧滑座

60‧‧‧第二手指單元

61‧‧‧手指基部

611‧‧‧手指凹槽

62‧‧‧手指導引部

63‧‧‧手指尖部

64‧‧‧旋轉樞軸

70‧‧‧連桿

71‧‧‧連桿樞部

72‧‧‧連桿條孔

721‧‧‧第一條孔段

722‧‧‧第二條孔段

73‧‧‧樞軸

91、92、93‧‧‧被夾持物件

圖1係US8460394B2專利的其中一圖式。

圖2係本創作的示意圖。

圖3係本創作的局部立體圖。

圖4係圖3線段4-4的剖面圖。

圖5係圖3線段5-5的剖面圖。

圖6係本創作的夾持狀態圖，顯示夾固塊狀被夾持物件的狀態。

圖7係本創作的夾持狀態圖，顯示夾固薄片狀被夾持物件的狀態。

圖8係本創作的夾持狀態圖，顯示夾固棒狀被夾持物件的狀態。

圖9A係本創作的示意圖(一)，顯示手指導引部通過連桿條孔不同位置時在導桿上位置的狀態。

圖9B係對應該圖9A中手指導引部的位移-時間圖。

圖10A係本創作的示意圖(二)，顯示手指導引部通過連桿條孔不同位置時在導桿上位置的狀態。

圖10B係對應該圖10A中手指導引部的位移-時間圖。

圖11A係本創作的示意圖(三)，顯示手指導引部通過連桿條孔不同位置時在導桿上位置的狀態。

圖11B係對應該圖11A中手指導引部的位移-時間圖。

圖12A係本創作的示意圖(四)，顯示手指導引部通過連桿條孔不同位置時在導桿上位置的狀態。

圖12B係對應該圖12A中手指導引部的位移-時間圖。

圖13A係本創作的示意圖(五)，顯示手指導引部通過連桿條孔不同位置時在導桿上位置的狀態。

圖13B係對應該圖13A中手指導引部的位移-時間圖。

參閱圖2至圖4所示，本創作實施例所提供的一種機器手，其主要係由一基座20、一驅動單元30、一第一手指單元40、一第二手指單元50、及一連桿60所組成，其中：該驅動單元30，設置在該基座20，並具有一驅動軸31。該驅動單元30可以是旋轉式馬達或直線式馬達搭配旋轉機構，最終使該驅動軸31轉動即可。

該第一手指單元40，具有一固設在該驅動軸31的第一下指節41、一樞設在該第一下指節41的第一中指節42、及一樞設在該第一中指節42的第一上指節43，且該第一上、中、下指節43、42、41的樞擺方向一致，俾當該驅動單元30帶動該第一下指節41進行旋轉運動時，該第一上、中指節43、42會同步樞擺，且樞擺方向會與該第一下指節41的樞擺方向一致；本實施例中，該第一手指單元40的第一上、中、下指節43、42、41的樞擺速度皆不相同，亦即該第一上指節43的樞擺速度大於該第一中指節42的樞擺速度，該第一中指節42的樞擺速度大於該第一下指節41的樞擺速度；當然，在實際設定上，該第一手指單元40的第一上、中、下指節43、42、41的樞擺速度也可相同。

該直線滑動單元50，具有一固設在該基座12的導桿51、及一滑動設置在該導桿51且朝該第一下指節41靠近或遠離的滑座52。

該第二手指單元60，具有一固設在該滑座52的手指基部61、一凸設在該手指基部61的手指導引部62、及一接設在該手指基部61的手指尖部63，俾使該第二手指單元60隨著滑座52而朝該第一下指節41呈直線地往復位移；本實施例中，該第二手指單元60的手指尖部63是能夠復位地樞設在該手指基部61，例如可以在該手指基部61與該手指尖部63之間以一旋轉樞軸64穿固，並在該旋轉樞軸64裝設有一彈簧元件，當手指尖部63相對於該手指基部61樞擺後，使該彈簧元件蓄積一彈性恢復力，而使該手指尖部63能夠保持復位狀態；另外，該第二手指單元60的手指基部61具有一供該第一上指節43通過的手指凹槽611。

該連桿70，接設在該第一、二手指單元40、60之間，並具有一樞設在該第一下指節41的連桿樞部71、及一套設在該手指導引部62的連桿條孔72；本實施例中，該連桿樞部71係藉由一樞軸73穿置而樞設在該第一下指節41，另外，該連桿70的連桿條孔72係由第一條孔段721與第二條孔段722所連接而成，且該第一、二條孔段721、722的曲率半徑不相同，俾使該手指導引部62經過該連桿條孔72每個位置的速度不同。

藉此，當該驅動單元30帶動該第一下指節41朝該第二手指單元60方向或反方向樞擺時，該第一中指節42及第一上指節43同步朝該第二手指單元60方向或反方向樞擺，且該手指導引部62受該連桿條孔72導引，使該第二手指單元60沿著該導桿51而朝該第一手指單元40方向靠近或遠離。

以上所述即為本創作實施例各主要構件之結構及其組態說明。至於本創作的作動方式及功效作以下說明。

複參閱圖2所示，當控制該驅動單元30的驅動軸31逆時針轉動時，該第一手指單元40的第一下指節41則以驅動軸31為軸心逆時針樞擺一角度，此時，該第一下指節41除了帶動該第一中指節42與該第一上指節43朝該第二手指單元60方向位移之外，該第一中、上指節42、43也會同步樞擺，且樞擺方向與該第一下指節41的樞擺方向一致，同為逆時針方向樞擺。此外，該第一下指節41在逆時針樞擺的過程中，會帶動該連桿70朝該第二手指單元60方向位移，此時，藉由該連桿條孔72與該手指導引部62的搭配、手指基部61固設在該滑座52、以及該滑座52沿該導桿51作直線位移的組態，使得該手指導引部62受該連桿條孔72的限制、導引，讓該第二手指單元60朝該第一手指單元40方向位移。據此，當控制該驅動單元30的驅動軸31逆時針轉動時，該第一手指單元40以偏擺的方式靠近該第二手指單元60，而該第二手指單元60則以直線位移的方式靠近該第一手指單元40，最終藉由該第一手指單元40的第一上指節43與該第二手指單元60的手指尖部63夾固被夾持物件，如圖6所示，本創作機器手可進行塊狀被夾持物件91的夾固，也可如圖7所示，進行薄片狀被夾持物件92的夾固。

此外，如圖8所示，當該第一手指單元40的第一下指節41持續以驅動軸31為軸心逆時針樞擺，以及該第一中、上指節42、43也同步持續樞擺時，可藉由該第一中、上指節42、43搭配該基座20的前端側面21，對棒狀被夾持物件93進行夾固。

據此，本創作機器手對各種不同規則外觀的被夾持物91、92、93進行夾持作業時，不需預先以人力或外部裝置先行判斷該被夾持物91、92、93的尺寸，僅需控制該驅動單元30作動即可對各種不同規則外觀的被夾持物91、92、93進行夾持作業，確實達到降低操控所需時間成本的目的。另外，本創作機器手在控制上僅由單一該驅動單元30的動力源搭配該基座20、第一手指單元40、第二手指單元60、及連桿70即可達成，動力源配置數量少，達到降低製作成本、便於組裝及維修的目的。

值得說明的是，參閱圖2、圖3、及圖5所示，當該驅動單元30帶動該第一下指節41進行旋轉運動時，該第一中、上指節42、43會同步樞擺，且樞擺方向會與該第一上指節43的樞擺方向一致，使得該第一上、中、下指節43、42、41的樞擺方向一致；其主要達成手段為在該驅動單元30的驅動軸31套固有一第一皮帶輪44，該第一手指單元40的第一下指節41與該第一中指節42之間穿置有一第一轉軸45，且該第一轉軸45套固有一第二皮帶輪46，且該第二皮帶輪46具有呈同圓心的一大齒輪部461與一小齒輪部462，該第一中指節42與該第一上指節43之間穿置有一第二轉軸47，且該第二轉軸47套固有一第三皮帶輪48，該第一皮帶輪44與該小齒輪部462之間嚙合有一第一皮帶491，該大齒輪部461與該第三皮帶輪48之間嚙合有一第二皮帶492，藉由各該皮帶輪與各皮帶的組態，使得該第一上、中、下指節43、42、41的樞擺方向得以一致。

值得一提的是，複參閱圖2所示，該第二手指單元60隨著滑座52朝該第一下指節41直線地往復位移的速度與該連桿條孔72的型態有關，當該連桿條孔72係由曲率半徑不相同的第一條孔段721與第二條孔段722所連接而成時，該連桿條孔72的軌跡則如圖9A所示，該圖9A並同時顯示該第二手指單元的手指導引部62通過該連桿條孔72不同位置時在該導桿51上的位置，而圖9B則顯示對應該圖9A中該手指導引部62的位移-時間圖。

同樣的，參閱圖10A所示該連桿條孔72為一曲率半徑極大弧線的型態、圖11A所示該連桿條孔72為一直線的型態、圖12A所示該連桿條孔72為一曲率半徑偏小弧線的型態、及圖13A所示該連桿條孔72為二不同曲率半徑弧線接接、且各弧線的曲率中心在不同側的型態，藉由前述該連桿條孔72的軌跡型態不同時，該手指導引部62通過該連桿條孔72不同位置時在該導桿51上的位置也有所不同，且該手指導引部62的位移-時間也有所不同，如圖10B、圖11B、圖12B、圖13B所示，俾使該第二手指單元被不同連桿條孔72型式的連桿70帶動時，呈等速度往複、非等速度往複或間歇性往複運動的模式進行直線運動。

綜上所述，上述各實施例及圖式僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以之限定本創作實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本新型專利涵蓋之範圍內。