TWM645254U - 機器手臂關節裝置及其位置檢知模組 - Google Patents

Abstract

一種機器手臂關節裝置，包含馬達、減速機及編碼器。馬達包含馬達轉軸。減速機包含減速機轉軸。編碼器包含第一碼盤、第二碼盤、第一電路板及光學模組。第一碼盤係設置於馬達轉軸。第二碼盤係設置於減速機轉軸。第一電路板係設置於固定位置。光學模組設置於第一電路板，架構於將光束投射至第一碼盤及第二碼盤，以及接收由第一碼盤及第二碼盤反射之反射光，以產生對應之馬達位置訊息及減速機位置訊息。

Description

機器手臂關節裝置及其位置檢知模組

本案關於一種關節裝置及其編碼器，尤指一種機器手臂關節裝置及其位置檢知模組。

目前，結合馬達與減速機之動力驅動裝置允許其馬達於高轉速低扭力運作時透過減速機轉換成低轉速高扭力，以在相對較小的體積下提供高扭力輸出。因此，結合馬達與減速機之動力驅動裝置已廣泛地應用於例如機器手臂中，以驅動機器手臂運作。為了達到精密之位置控制，通常會透過編碼器取得馬達之轉軸的位置資訊回授，以檢測馬達的轉動位置。

目前，大多數的機器手臂通常僅會設置單一編碼器，使其鄰設於馬達之轉軸處，藉以擷取馬達之轉軸的轉動位置資訊回授，俾利於實現對機器手臂之控制，但減速機之轉軸的轉動位置資訊只能利用推估方式取得，因此無法準確地將減速機之輸出端的位置資訊回授，使得對機器手臂之控制無法更精確地實現。此外，傳統之機器手臂所使用之編碼器通常為磁性編碼器，其中磁性編碼器的精度較低，無法取得精確的位置資訊。於其他應用中，也有使用穿透式光學編碼器，其透過光源產生光束通過光柵，並以感測器檢測通過光柵的光束，以取得位置資訊回授。然 而，穿透式光學編碼器之元件組裝複雜度較高，且體積較大，不利於空間侷限之機器手臂應用。

此外，若欲於減速機端增設一編碼器，以擷取減速機之輸出端的轉動位置資訊回授，則因機器手臂之內部空間侷限，增加的編碼器組件將使組裝結構複雜度增加，且不利於機器手臂之小型化。

有鑑於此，實有必要發展一種機器手臂關節裝置及其位置檢知模組，以解決現有技術所面臨之問題。

本案之目的在於提供一種機器手臂關節裝置及其位置檢知模組，其中位置檢知模組利用單一電路板完成雙編碼器架構，藉此實現簡化元件組裝複雜度、小型化及提升控制精度等功效。

為達前述目的，本案之一廣義實施態樣為一種機器手臂關節裝置，包含馬達、減速機及位置檢知模組。馬達包含馬達轉軸。減速機與馬達結合，且包含減速機轉軸。位置檢知模組包含第一電路板、第一編碼器及第二編碼器。第一編碼器架構於檢知該馬達之該馬達轉軸之轉動位置資訊，且包括第一碼盤及第一光學感測元件。第一碼盤連結設置於馬達轉軸之端部。第一光學感測元件設置於第一電路板，且鄰設於第一碼盤。第二編碼器架構於檢知該減速機之該減速機轉軸之轉動位置資訊，且包括第二碼盤及第二光學感測元件。第二碼盤連結設置於減速機轉軸之端部。第二光學感測元件設置於第一電路板，且鄰設於第二碼盤。

為達前述目的，本案之另一廣義實施態樣為一種位置檢知模組，適用於機器手臂關節裝置。機器手臂關節裝置包含馬達及減速機。馬達包含馬達轉軸。減速機與馬達結合，且包含減速機轉軸。位置檢知模組包含第 一電路板、第一編碼器及第二編碼器。第一編碼器架構於檢知該馬達之該馬達轉軸之轉動位置資訊，且包括第一碼盤及第一光學感測元件。第一碼盤連結設置於馬達轉軸之端部。第一光學感測元件設置於第一電路板，且鄰設於第一碼盤。第二編碼器架構於檢知該減速機之該減速機轉軸之轉動位置資訊，且包括第二碼盤及第二光學感測元件。第二碼盤連結設置於減速機轉軸之端部。第二光學感測元件設置於第一電路板，且鄰設於第二碼盤。

100:機器手臂關節裝置

1:馬達

11:馬達轉軸

110:中空部

12:定子

13:轉子

14:線圈

2:減速機

21:減速機轉軸

22:軸承

3、3a:位置檢知模組

30:第一電路板

301:第一表面

302:第二表面

303:穿孔

31:第一編碼器

311:第一碼盤

311a:第一上表面

311b:第一下表面

311c:第一中空孔

312:第一光學感測元件

312a:第一發光單元

312b:第一收光單元

32:第二編碼器

321:第二碼盤

321a:第二上表面

321b:第二下表面

321c:第二中空孔

322:第二光學感測元件

322a:第二發光單元

322b:第二收光單元

33:第一承載件

331:基座

331a:頂面

331b:底面

331c:第三中空孔

332:第一側壁

332a:鎖附孔

333:第一容置空間

334:第三側壁

334a:頂面

335:第三容置空間

34:第二承載件

341:第二側壁

341a:鎖附孔

342:第一延伸部

342a:底面

343:第二延伸部

343a:底面

343b:頂面

344:第二容置空間

35:第一連接器

4:殼體組件

41:第一柱體

42:蓋體

421:軸孔

422:頂面

43:外殼

431:第四容置空間

44:第二柱體

5:驅動組件

51:第二電路板

52:第二連接器

第1圖為本案一實施例之機器手臂關節裝置之結構示意圖。

第2圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之分解結構示意圖。

第3圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之剖面結構示意圖。

第4A圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之位置檢知模組之分解結構示意圖。

第4B圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之位置檢知模組於另一視角之分解結構示意圖。

第5圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之馬達轉軸、減速機轉軸及位置檢知模組之局部剖面結構示意圖。

第6A圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之第一編碼器之第一光學感測元件之架構示意圖。

第6B圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之第二編碼器之第二光學感測元件之架構示意圖。

第7A圖為本案另一實施例之位置檢知模組之分解結構示意圖。

第7B圖為第7A圖所示之位置檢知模組於另一視角之分解結構示意圖。

第8圖為第7A圖所示之位置檢知模組安裝於馬達轉軸及減速機轉軸之局部剖面結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。

第1圖為本案一實施例之機器手臂關節裝置之結構示意圖，第2圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之分解結構示意圖，以及第3圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之剖面結構示意圖。如第1圖至第3圖所示，本實施例之機器手臂關節裝置100包含馬達1、減速機2及位置檢知模組3。馬達1包含馬達轉軸11。減速機2係與馬達1結合，且包含減速機轉軸21。位置檢知模組3包含第一電路板30、第一編碼器31及第二編碼器32。第一編碼器31架構於檢知馬達1之馬達轉軸11的轉動位置資訊，且包括第一碼盤311以及第一光學感測元件312，其中第一碼盤311係連結設置於馬達轉軸11之一端部，以及第一光學感測元件312係設置於第一電路板30，且鄰設於該第一碼盤311。第二編碼器32架構於檢知減速機2之減速機轉軸21之轉動位置資訊，且包括第二碼盤321以及第二光學感測元件322，其中第二碼盤321係連結設置於減速機轉軸21之一端部，以及第二光學感測元件322係設置於第一電路板30，且鄰設於該第二碼盤321。於本實施例中，第一編碼器31及第二編碼器32以絕對型反射式光學編碼器為較佳，但不以此為限。本實施例之位置檢知模組3能夠精確地檢測馬達1之馬達轉軸11(輸入端)及減速機2之減速機轉軸21(輸出端)等兩端的轉動位置資訊回授，且其結構簡單，達到提升控制精度以及易於組裝之功效。

第4A圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之位置檢知模組之分解結構示意圖，第4B圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之位置檢知模組於另一視角之分解結構示意圖，第5圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之馬達轉軸、減速機轉軸及位置檢知模組之局部剖面結構示意圖，第6A圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之第一編碼器之第一光學感測元件之架構示意圖，以及第6B圖為第1圖所示之機器手臂關節裝置之第二編碼器之第二光學感測元件之架構示意圖。如第4A圖、第4B圖、第5圖、第6A圖及第6B圖所示，於本實施例中，第一光學感測元件312包含第一發光單元312a及第一收光單元312b。第一光學感測元件312之第一發光單元312a將第一光束投射至第一碼盤311，再透過第一光學感測元件312之第一收光單元312b接收由第一碼盤311反射之第一反射光，以產生對應的馬達1之馬達轉軸11的轉動位置資訊。第一收光單元312b係例如但不限為光學傳感器。第二光學感測元件322包含第二發光單元322a及第二收光單元322b。第二光學感測元件322之第二發光單元322a將第二光束投射至第二碼盤321，再透過第二光學感測元件322之第二收光單元322b接收由第二碼盤321反射之第二反射光，以產生對應的減速機2之減速機轉軸21之轉動位置資訊。第二收光單元322b係例如但不限為光學傳感器。透過將第一發光單元312a及第一收光單元312b整合於第一光學感測元件312中，以及將第二發光單元322a及第二收光單元322b整合於第二光學感測元件322，達到節省空間及小型化等功效。

如第4A圖、第4B圖及第5圖所示，於本實施例中，位置檢知模組3之第一電路板30包含第一表面301、第二表面302及穿孔303。第一表面301及第二表面302為第一電路板30之兩相對表面。第一碼盤311包含第一上表面311a、第一下表面311b及第一中空孔311c。第一上表面311a及第一下表面311b為第一碼盤311之兩相對表面。第二碼盤321包含第二上表 面321a、第二下表面321b及第二中空孔321c。第二上表面321a及第二下表面321b為第二碼盤321之兩相對表面。於本實施例中，馬達轉軸11具有中空部110。減速機2之減速機轉軸21係穿設於馬達轉軸11之中空部110，使馬達1的馬達轉軸11沿軸向同心地套設(concentrically sleeved)於減速機2之減速機轉軸21上。減速機轉軸21之端部係凸出於馬達轉軸11之端部。於本實施例中，減速機2之減速機轉軸21之端部係貫穿第一碼盤311之第一中空孔311c、第一電路板30之穿孔303及第二碼盤321之第二中空孔321c。馬達1之馬達轉軸11之端部係未貫穿第一碼盤311、第一電路板30以及第二碼盤321。於本實施例中，位置檢知模組3之第一編碼器31之第一碼盤311與馬達轉軸11係共軸且同步轉動，第二編碼器32之第二碼盤321與減速機轉軸21係共軸且同步轉動。於本實施例中，第一碼盤311及第二碼盤321係例如但不限於由玻璃、金屬及塑膠之至少其中之一或其組合構成，且可為相同材料或相異材料構成。

於本實施例中，第一編碼器31之第一碼盤311及第二編碼器32之第二碼盤321分別位於第一電路板30之兩相異側。第一編碼器31之第一光學感測元件312設置且電連接於第一電路板30之第一表面301，且鄰近且對位於第一編碼器31之第一碼盤311而設置。第二編碼器32之第二光學感測元件322設置且電連接於第一電路板30之第二表面302，且鄰近且對位於第二編碼器32之第二碼盤321而設置。透過第一光學感測元件312及第二光學感測元件322共同地設置且電連接於第一電路板30，可達到降低位置檢知模組3之整體高度、節省空間及小型化之功效。

如第4A圖、第4B圖、第5圖、第6A圖及第6B圖所示，於本實施例中，位置檢知模組3更包含第一承載件33及第二承載件34。第一承載件33固定地連接於第一編碼器31之第一碼盤311之第一下表面311b以及馬達1之馬達轉軸11之端部之間，藉此當馬達轉軸11受驅動而旋轉時，可藉由 第一承載件33帶動第一碼盤311與馬達轉軸11共軸旋轉。第一碼盤311係例如但不限於以鎖附、熱壓合及膠合之至少其中之一種方式固定於第一承載件33。第一碼盤311之第一上表面311a具有第一圖紋(未圖示)。第二承載件34固定地連接於第二編碼器32之第二碼盤321之第二上表面321a以及減速機2之減速機轉軸21之端部之間，藉此當減速機轉軸21轉動時，可藉由第二承載件34帶動第二碼盤321與減速機轉軸21共軸旋轉。第二碼盤321係例如但不限於以鎖附、熱壓合及膠合之至少其中之一種方式固定於第二承載件34。第二碼盤321之第二下表面321b具有第二圖紋(未圖示)。當第一光學感測元件312之第一發光單元312a將第一光束投射至第一碼盤311之第一上表面311a時，第一光束將被位於第一上表面311a之第一圖紋反射，使具特定光能分布之第一反射光反射至第一光學感測元件312之第一收光單元312b，俾獲取馬達1之馬達轉軸11精確的轉動位置資訊。同樣地，當第二光學感測元件322之第二發光單元322a將第二光束投射至第二碼盤321之第二下表面321b時，第二光束將被位於第二下表面321b之第二圖紋反射，使具特定光能分布之第二反射光反射至第二光學感測元件322之第二收光單元322b，俾獲取減速機2之減速機轉軸21精確的轉動位置資訊。

如第4A圖、第4B圖及第5圖所示，於本實施例中，第一承載件33包含基座331及第一側壁332。基座331包含頂面331a、底面331b及第三中空孔331c。第一側壁332為環型結構，且設置於基座331之底面331b。第一側壁332與基座331共同定義第一容置空間333。第一編碼器31之第一碼盤311之第一下表面311b連接於第一承載件33之基座331之頂面331a。馬達轉軸11之端部容設於第一承載件33之第一容置空間333，且抵頂於基座331之底面331b。減速機轉軸21貫穿第一承載件33之基座331之第三中空孔331c。第一承載件33之第一側壁332係環設於馬達轉軸11，且包 含至少一鎖附孔332a。至少一鎖附孔332a係穿設於第一側壁332。馬達轉軸11係例如但不限於以鎖固元件(未圖示)固定於第一承載件33之第一側壁332，且鎖固元件係穿設且固定於至少一鎖附孔332a中。鎖固元件係例如但不限於螺絲或螺栓。透過第一承載件33連接於馬達轉軸11及第一編碼器31之第一碼盤311，俾實現馬達轉軸11與第一碼盤311共軸且同步轉動。透過第一承載件33之第一側壁332定位馬達轉軸11之端部，使馬達轉軸11之端部精準地安裝於第一容置空間333，達到簡化元件組裝複雜度之功效。

如第4A圖、第4B圖及第5圖所示，於本實施例中，第二承載件34包含第二側壁341、第一延伸部342及第二延伸部343。第二側壁341為環形結構，環設於減速機轉軸21，且具有至少一鎖附孔341a。至少一鎖附孔341a係穿設於第二側壁341。減速機轉軸21係例如但不限於以鎖固元件(未圖示)固定於第二承載件34之第二側壁341，且鎖固元件係穿設且固定於至少一鎖附孔341a中。鎖固元件係例如但不限於螺絲或螺栓。於本實施例中，第二承載件34之第一延伸部342及第二延伸部343分別由第二側壁341之兩端部徑向延伸，且第一延伸部342及第二延伸部343係朝向相反方向延伸。第一延伸部342係朝向軸心方向延伸，且具有底面342a。第一延伸部342與第二側壁341共同定義第二容置空間344。減速機轉軸21之端部係設置於第二容置空間344，且抵頂於第一延伸部342之底面342a。第二延伸部343係朝遠離軸心方向延伸，且具有底面343a。第二編碼器32之第二碼盤321之第二上表面321a連接於第二承載件34之第二延伸部343之底面343a。透過第二承載件34連接於減速機轉軸21及第二編碼器32之第二碼盤321，俾實現減速機轉軸21及第二碼盤321共軸且同步轉動。透過第二承載件34之第二側壁341定位減速機轉軸21之端部，使減速機轉軸21之端部精準地安裝於第二容置空間344，達到 簡化元件組裝複雜度之功效。

第7A圖為本案另一實施例之位置檢知模組之分解結構示意圖，第7B圖為第7A圖所示之位置檢知模組於另一視角之分解結構示意圖，以及第8圖為第7A圖所示之位置檢知模組安裝於馬達轉軸及減速機轉軸之局部剖面結構示意圖。如第7A圖、第7B圖及第8圖所示，本實施例之位置檢知模組3a與第4A圖、第4B圖及第5圖所示之位置檢知模組3結構相似，其中相同元件符號代表相同的元件及功能，且於此不再贅述。不同於第4A圖、第4B圖及第5圖所示之位置檢知模組3，於本實施例中，位置檢知模組3a之第一編碼器31之第一碼盤311及第二編碼器32之第二碼盤321分別位於第一電路板30之相同側。第一編碼器31之第一光學感測元件312及第二編碼器32之第二光學感測元件322分別設置且電連接於第一電路板30之第一表面301。第一光學感測元件312之位置係對應於第一碼盤311。第二光學感測元件322之位置係對應於第二碼盤321。透過第一光學感測元件312將第一光束投射至第一碼盤311，再接收由第一碼盤311反射之第一反射光，以產生對應的馬達1之馬達轉軸11的轉動位置資訊。透過第二光學感測元件322將第二光束投射至第二碼盤321，再接收由第二碼盤321反射之第二反射光，以產生對應的減速機2之減速機轉軸21的轉動位置資訊。透過第一光學感測元件312及第二光學感測元件322共同地設置且電連接於第一電路板30之第一表面301，使位置檢知模組3a之整體高度降低，達到節省空間及小型化之功效。

於本實施例中，第一編碼器31之第一碼盤311係環設於第二編碼器32之第二碼盤321之外周側。換言之，第二碼盤321係位於第一碼盤311之第一中空孔311c。第一碼盤311之第一上表面311a與第二碼盤321之第二上表面321a係例如但不限於共平面。透過第二碼盤321設置於第一碼盤311之第一中空孔311c，可使位置檢知模組3a之整體高度降低，達到節 省空間及小型化之功效。

如第7A圖、第7B圖及第8圖所示，於本實施例中，編碼器3a包含第一承載件33及第二承載件34。第一承載件33固定地連接於第一編碼器31之第一碼盤311之第一上表面311a及馬達轉軸11之端部之間，藉此當馬達轉軸11受驅動而旋轉時，可藉由第一承載件33帶動第一碼盤311與馬達轉軸11共軸旋轉。第一碼盤311之第一上表面311a具有第一圖紋(未圖示)。第二承載件34固定地連接於第二編碼器32之第二碼盤321之第二下表面321b及減速機轉軸21之端部之間，藉此當減速機轉軸21轉動時，可藉由第二承載件34帶動第二碼盤321與減速機轉軸21共軸旋轉。第二碼盤321之第二上表面321a具有第二圖紋(未圖示)。當第一光學感測元件312將第一光束投射至第一碼盤311之第一上表面311a時，第一光束將被位於第一上表面311a之第一圖紋反射，使具特定光能分布之第一反射光反射至第一光學感測元件312，俾獲取馬達1之馬達轉軸11精確的轉動位置資訊。同樣地，當第二光學感測元件322將第二光束投射至第二碼盤321之第二上表面321a時，第二光束將被位於第二上表面321a之第二圖紋反射，使具特定光能分布之第二反射光反射至第二光學感測元件322，俾獲取減速機2之減速機轉軸21精確的轉動位置資訊。

如第7A圖、第7B圖及第8圖所示，於本實施例中，位置檢知模組3a之第一承載件33更包含第三側壁334。第三側壁334為環型結構，且設置於基座331之頂面331a。第三側壁334包含頂面334a。第一碼盤311之第一下表面311b連接於第一承載件33之第三側壁334之頂面334a。基座331與第三側壁334共同定義第三容置空間335。第二承載件34之第二延伸部343設置於第一承載件33之第三容置空間335中，藉此可降低位置檢知模組3a之高度。

如第7A圖、第7B圖及第8圖所示，於本實施例中，第二編碼器32之第二 碼盤321之第二下表面321b係設置於第二承載件34之第二延伸部343之頂面343b。減速機轉軸21係設置於第二承載件34之第二容置空間344，且抵頂於第一延伸部342，其中第二側壁341環設於減速機轉軸21之端部。減速機轉軸21及第二承載件34之第二側壁341係共同穿設於第一電路板30之穿孔303，但不以此為限。

如第2圖、第3圖及第5圖所示，於本實施例中，機器手臂關節裝置100之馬達1包含馬達轉軸11、定子12、轉子13及複數組線圈14。轉子13環設且固定地連接於馬達轉軸11。定子12設置於轉子13之外側。複數組線圈14分別繞設於定子12，其中當複數組線圈14通有電流時，可與定子12中的磁性元件產生電磁感應，進而使轉子13受定子12之電磁感應作用而轉動，並進一步的帶動馬達轉軸11轉動。於本實施例中，機器手臂關節裝置100之減速機2包含減速機轉軸21、軸承22及齒輪組(未圖示)。軸承22係設置於馬達1之馬達轉軸11與減速機2之間，以定位馬達轉軸11。減速機2之齒輪組係與馬達1之馬達轉軸11相齒接，且與減速機2之減速機轉軸21相齒接，可藉由齒輪組之作用而實現所需減速比之減速機轉軸21的減速輸出。於本實施例中，馬達轉軸11具有中空部110。減速機2之減速機轉軸21係穿設於馬達轉軸11之中空部110，使馬達1的馬達轉軸11沿軸向同心地套設(concentrically sleeved)於減速機2之減速機轉軸21上。於本實施例中，減速機轉軸21具有一直徑，馬達轉軸11之中空部110具有一孔徑，其中減速機轉軸21之直徑係小於馬達轉軸11之中空部110之孔徑。於本實施例中，減速機轉軸21之端部係凸出於馬達轉軸11之端部。透過減速機轉軸21設置於馬達轉軸11之中空部110，藉此使結合馬達1與減速機2之動力驅動裝置可以進一步小型化，俾利於安裝設置在機器手臂關節裝置中應用。

如第1圖至第3圖所示，於本實施例中，機器手臂關節裝置100包含殼體 組件4。殼體組件4包含至少一第一柱體41、蓋體42、外殼43及至少一第二柱體44。蓋體42罩蓋於馬達1之一側，且包含軸孔421。馬達1之馬達轉軸11穿設於蓋體42之軸孔421。至少一第一柱體41設置於蓋體42之頂面422。於本實施例中，位置檢知模組3之第一電路板30係設置於蓋體42上，其中第一電路板30係藉由至少一第一柱體41固定於蓋體42之頂面422。位置檢知模組3之第一電路板30係例如但不限於以鎖固元件鎖附於至少一第一柱體41。外殼43包含第四容置空間431。馬達1、減速機2及位置檢知模組3係設置於外殼43之第四容置空間431，且馬達1與減速機2可透過固定元件使彼此結合，並且可透過鎖固元件共同地鎖附於外殼43，且設置於第四容置空間431內，藉此可有效利用組裝空間。於本實施例中，至少一第二柱體44設置於蓋體42之頂面422。

如第2圖至第3圖、第4A圖及第4B圖所示，於本實施例中，位置檢知模組3包含第一連接器35。第一連接器35設置且電連接於第一電路板30之第二表面302。於本實施例中，機器手臂關節裝置100包含驅動組件5。驅動組件5包含第二電路板51及第二連接器52。第二電路板51係設置於蓋體42上，其中第二電路板51係藉由至少一第二柱體44固設於蓋體42之頂面422。第二連接器52設置於第二電路板51，且朝向位置檢知模組3之第一電路板30之方向設置。位置檢知模組3之第一連接器35係可插拔地電連接於驅動組件5之第二連接器52，俾實現第一電路板30與第二電路板51之間的信號傳遞。由於位置檢知模組3之第一連接器35係可插拔地電連接於驅動組件5之第二連接器52，因此使位置檢知模組3與驅動組件5之組合更易於組裝，可達到簡化元件組裝複雜度之功效。此外，透過第一連接器35與第二連接器52電性連接，使第一電路板30與第二電路板51直接進行信號傳遞，俾降低信號傳輸損耗與干擾。於一實施例中，第一連接器35與第二連接器52之間亦可透過一傳輸線而實現電連 接。於本實施例中，第一編碼器31所擷取之馬達1之馬達轉軸11的轉動位置資訊以及第二編碼器32所擷取之減速機2之減速機轉軸21的轉動位置資訊，可透過第一電路板30上之第一連接器35以及第二電路板51上之第二連接器52之傳輸，進而傳送至驅動組件5進行處理與控制，俾形成一全閉迴路的控制架構，可使整體系統的控制更為精確且穩定。

綜上所述，本案提供一種機器手臂關節裝置及其位置檢知模組，其中位置檢知模組利用單一電路板完成雙編碼器架構，藉此可降低整體結構高度，實現簡化元件組裝複雜度、小型化，以及達成全閉迴路系統而提升控制精度與穩定度。此外，透過位置感知模組之第一連接器可插拔地電連接於驅動組件之第二連接器，其易於組裝且可降低信號傳輸損耗與干擾，達到簡化元件組裝複雜度及高精度之功效。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1:馬達

11:馬達轉軸

2:減速機

21:減速機轉軸

3:位置檢知模組

35:第一連接器

4:殼體組件

41:第一柱體

42:蓋體

421:軸孔

422:頂面

43:外殼

431:第四容置空間

44:第二柱體

5:驅動組件

51:第二電路板

52:第二連接器

Claims (21)

1. 一種機器手臂關節裝置，包含：一馬達，包含一馬達轉軸；一減速機，與該馬達結合，且包含一減速機轉軸；以及一位置檢知模組，包含：一第一電路板；一第一編碼器，架構於檢知該馬達之該馬達轉軸之轉動位置資訊，且包含：一第一碼盤，連結設置於該馬達轉軸之一端部；以及一第一光學感測元件，設置於該第一電路板，且鄰設於該第一碼盤；以及一第二編碼器，架構於檢知該減速機之該減速機轉軸之轉動位置資訊，且包含：一第二碼盤，連結設置於該減速機轉軸之一端部；以及一第二光學感測元件，設置於該第一電路板，且鄰設於該第二碼盤。
2. 如請求項1所述之機器手臂關節裝置，其中該第一光學感測元件包括一第一發光單元，架構於將一第一光束投射至該第一碼盤，以及一第一收光單元，架構於接收由該第一碼盤反射之一第一反射光，其中該第二光學感測元件包括一第二發光單元，架構於將一第二光束投射至該第二碼盤，以及一第二收光單元，架構於接收由該第二碼盤反射之一第二反射光。
3. 如請求項1所述之機器手臂關節裝置，其中該第一電路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中該第一表面及該第二表面為該 第一電路板之兩相對表面，其中該第一碼盤與該馬達轉軸係共軸且同步轉動，其中該第二碼盤與該減速機轉軸係共軸且同步轉動，其中該第一碼盤包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，該第一上表面及該第一下表面為該第一碼盤之兩相對表面，其中該第二碼盤包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，該第二上表面及該第二下表面為該第二碼盤之兩相對表面，其中該減速機轉軸貫穿該第一碼盤之該第一中空孔、該第一電路板之該穿孔及該第二碼盤之該第二中空孔，該馬達之該馬達轉軸未貫穿該第一碼盤、該第一電路板以及該第二碼盤。
4. 如請求項3所述之機器手臂關節裝置，其中該第一碼盤及該第二碼盤分別位於該第一電路板之兩相異側，其中該第一光學感測元件設置於該第一電路板之該第一表面，且鄰近且對位於該第一碼盤設置，其中該第二光學感測元件設置於該第一電路板之該第二表面，且鄰近且對位於該第二碼盤設置。
5. 如請求項4所述之機器手臂關節裝置，其中該位置檢知模組包含一第一承載件及一第二承載件，其中該第一承載件固定地連接於該第一碼盤之該第一下表面及該馬達轉軸之該端部之間，其中該第一碼盤之該第一上表面具有一第一圖紋，其中該第二承載件固定地連接於該第二碼盤之該第二上表面及該減速機轉軸之該端部之間，其中該第二碼盤之該第二下表面具有一第二圖紋。
6. 如請求項3所述之機器手臂關節裝置，其中該第一碼盤及該第二碼盤分別位於該第一電路板之相同側，其中該第一光學感測元件及該第二光學感測元件分別設置於該第一電路板之該第一表面，其中該第一光學感測元件之位置係對應於該第一碼盤，其中該第二光學感測元件之位置係對應於該第二碼盤。
7. 如請求項6所述之機器手臂關節裝置，其中該位置檢知模組包含一第一承載件及一第二承載件，其中該第一承載件固定地連接於該第一碼盤之該第一下表面及該馬達轉軸之該端部之間，其中該第一碼盤之該第一上表面具有一第一圖紋，其中該第二承載件固定地連接於該第二碼盤之該第二下表面及該減速機轉軸之該端部之間，其中該第二碼盤之該第二上表面具有一第二圖紋。
8. 如請求項1所述之機器手臂關節裝置，其中該馬達轉軸具有一中空部，其中該減速機轉軸係設置於該馬達轉軸之該中空部，且該減速機轉軸之該端部係凸出於該馬達轉軸之該端部。
9. 如請求項3所述之機器手臂關節裝置，更包含一殼體組件，其中該殼體組件包含至少一第一柱體、一蓋體及一外殼，其中該蓋體罩蓋於該馬達之一側，且包含一軸孔，其中該馬達轉軸穿設於該軸孔，其中該至少一第一柱體設置於該蓋體之一頂面，其中該第一電路板藉由該至少一第一柱體固設於該蓋體之該頂面，其中該外殼包含一容置空間，且該馬達、該減速機及該位置檢知模組設置於該外殼之該容置空間。
10. 如請求項9所述之機器手臂關節裝置，其中該位置檢知模組包含一第一連接器，該第一連接器設置於該第一電路板之該第二表面，其中該機器手臂關節裝置更包含一驅動組件，該驅動組件包含一第二電路板以及一第二連接器，其中該第二電路板鄰設於該第一電路板，該第二連接器設置於該第二電路板，其中該第一電路板之該第一連接器電連接於該第二電路板之該第二連接器。
11. 如請求項10所述之機器手臂關節裝置，其中該殼體組件包含至少一第二柱體，該至少一第二柱體設置於該蓋體之該頂面，其中該第二電路板藉由該至少一第二柱體固定於該蓋體之該頂面。
12. 如請求項1所述之機器手臂關節裝置，其中該第一編碼器及該第二編碼器分別為一絕對型反射式光學編碼器。
13. 一種位置檢知模組，適用於一機器手臂關節裝置，其中該機器手臂關節裝置包含一馬達及一減速機，該馬達包含一馬達轉軸，該減速機與該馬達結合且包含一減速機轉軸，其中該位置檢知模組包含：一第一電路板；一第一編碼器，架構於檢知該馬達之該馬達轉軸之轉動位置資訊，且包含：一第一碼盤，連結設置於該馬達轉軸之一端部；以及一第一光學感測元件，設置於該第一電路板，且鄰設於該第一碼盤；以及一第二編碼器，架構於檢知該減速機之該減速機轉軸之轉動位置資訊，且包含：一第二碼盤，連結設置於該減速機轉軸之一端部；以及一第二光學感測元件，設置於該第一電路板，且鄰設於該第二碼盤。
14. 如請求項13所述之位置檢知模組，其中該第一光學感測元件包括一第一發光單元，架構於將一第一光束投射至該第一碼盤，以及一第一收光單元，架構於接收由該第一碼盤反射之一第一反射光，其中該第二光學感測元件包括一第二發光單元，架構於將一第二光束投射至該第二碼盤，以及一第二收光單元，架構於接收由該第二碼盤反射之一第二反射光。
15. 如請求項13所述之位置檢知模組，其中該第一電路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中該第一表面及該第二表面為該第 一電路板之兩相對表面，其中該第一碼盤與該馬達轉軸係共軸且同步轉動，其中該第二碼盤與該減速機轉軸係共軸且同步轉動，其中該第一碼盤包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，該第一上表面及該第一下表面為該第一碼盤之兩相對表面，其中該第二碼盤包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，該第二上表面及該第二下表面為該第二碼盤之兩相對表面，其中該減速機轉軸貫穿該第一碼盤之該第一中空孔、該第一電路板之該穿孔及該第二碼盤之該第二中空孔，該馬達之該馬達轉軸未貫穿該第一碼盤、該第一電路板以及該第二碼盤。
16. 如請求項15所述之位置檢知模組，其中該第一碼盤及該第二碼盤分別位於該第一電路板之兩相異側，其中該第一光學感測元件設置於該第一電路板之該第一表面，且鄰近且對位於該第一碼盤設置，其中該第二光學感測元件設置於該第一電路板之該第二表面，且鄰近且對位於該第二碼盤設置。
17. 如請求項16所述之位置檢知模組，更包含一第一承載件及一第二承載件，其中該第一承載件固定地連接於該第一碼盤之該第一下表面及該馬達轉軸之該端部之間，其中該第一碼盤之該第一上表面具有一第一圖紋，其中該第二承載件固定地連接於該第二碼盤之該第二上表面及該減速機轉軸之該端部之間，其中該第二碼盤之該第二下表面具有一第二圖紋。
18. 如請求項15所述之位置檢知模組，其中該第一碼盤及該第二碼盤分別位於該第一電路板之相同側，其中該第一光學感測元件及該第二光學感測元件分別設置於該第一電路板之該第一表面，其中該第一光學感測元件之位置係對應於該第一碼盤，其中該第二光學感測元件之位置係對應於該第二碼盤。
19. 如請求項18所述之位置檢知模組，更包含一第一承載件及一第二承載件，其中該第一承載件固定地連接於該第一碼盤之該第一下表面及該馬達轉軸之該端部之間，其中該第一碼盤之該第一上表面具有一第一圖紋，其中該第二承載件固定地連接於該第二碼盤之該第二下表面及該減速機轉軸之該端部之間，其中該第二碼盤之該第二上表面具有一第二圖紋。
20. 如請求項15所述之位置檢知模組，更包含一第一連接器，其中該第一連接器設置於該第一電路板之該第二表面，其中該機器手臂關節裝置更包含一驅動組件，該驅動組件包含一第二電路板以及一第二連接器，該第二連接器設置於該第二電路板，其中該第一電路板之該第一連接器電連接於該第二電路板之該第二連接器。
21. 如請求項13所述之位置檢知模組，其中該第一編碼器及該第二編碼器分別為一絕對型反射式光學編碼器。