專利名稱：順應(yīng)性機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與順應(yīng)性機構(gòu)有關(guān)，特別是關(guān)于一種模塊化的順應(yīng)性機構(gòu)，具有廣泛的應(yīng)用性。
背景技術(shù)：
服務(wù)型機器人在近年來的發(fā)展快速，其發(fā)展方向已不只在于功能，更在于安全性，尤其是在與使用者接觸、互動及提供服務(wù)時，機器人可能對使用者造成的任何傷害都必須被避免。因此，具有反應(yīng)速度快及無電子組件損壞問題等優(yōu)點的順應(yīng)性機構(gòu)已被應(yīng)用于機器人中，用以吸收并減緩?fù)獠苛α康臎_擊，進而提升機器人的安全性。詳而言之，順應(yīng)性機構(gòu)可安裝于機器人的關(guān)節(jié)處，或者安裝于用以與使用者 或物品接觸的負載部位，在需承受高負載時調(diào)高其剛性，而在承受低負載或者與使用者或脆弱物品接觸時調(diào)低其剛性，以使得機器人兼具其功能及安全性。然而，公知順應(yīng)性機構(gòu)都具有特殊的形狀、復(fù)雜的構(gòu)造，或龐大的體積，較不易隨著不同的應(yīng)用而更改設(shè)計，因此應(yīng)用性較差。換言之，公知順應(yīng)性機構(gòu)仍有其不便之處，而有待改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種順應(yīng)性機構(gòu)，具有模塊化與中空結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用性較佳。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的順應(yīng)性機構(gòu)，包含有一第一單元；一第二單元，可轉(zhuǎn)動地連接該第一單元，且該第一單元與該第二單元共同形成有一通道；至少一彈性件，具有一板體，以及位于該板體的二相對端且同軸對應(yīng)的一第一軸桿及一第二軸桿，該第一軸桿及該第二軸桿分別能相對轉(zhuǎn)動地設(shè)于該第一單元及該第二單元，使該彈性件能以該第一軸桿及該第二軸桿為中心而轉(zhuǎn)動，當(dāng)該第二單元轉(zhuǎn)動時能使該彈性件彈性變形；以及一驅(qū)動器，用以驅(qū)轉(zhuǎn)該至少一彈性件。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的第一軸桿是與一蝸輪連接，該蝸輪是與一連接該驅(qū)動器的蝸桿嚙合。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第二單元能以該通道為中心而相對該第一單元轉(zhuǎn)動。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該至少一彈性件的數(shù)量為二，其中一該彈性件的第一軸桿及第二軸桿是與另一該彈性件的第一軸桿及第二軸桿同軸對應(yīng)。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，包含有至少一軸承、一固設(shè)于該軸承的一內(nèi)緣的內(nèi)固定環(huán)，以及一固設(shè)于該軸承的一外緣的外固定環(huán)，該內(nèi)固定環(huán)是與該第一單元連接，該外固定環(huán)是與該第二單元連接。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第二單元包含有一轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有一朝向該第一單元的內(nèi)側(cè)，該第二單元包含有至少一設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)的連接件，該彈性件的第二軸桿設(shè)于該連接件。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第一單兀包含有一基座，該基座具有一朝向該第二單兀的內(nèi)側(cè)，該第一單兀包含有一設(shè)于該基座內(nèi)側(cè)的軸管，且該驅(qū)動器設(shè)于該基座設(shè)置。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第一單兀包含有一基座，該基座具有一朝向該第二單元的內(nèi)側(cè)，該基座內(nèi)側(cè)設(shè)有一軸管，該第二單元包含有一轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有一朝向該第一單元的內(nèi)側(cè)，該第二單元包含有二設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)的連接件，二該彈性件的第二軸桿是分別設(shè)于該二連接件，該軸管是位于該二連接件之間，該二彈性件的第一軸桿是穿入該軸管并分別通過一該傳動組件而能受一該驅(qū)動器驅(qū)轉(zhuǎn)。所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向與該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向相交。
所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向垂直于該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向。由于本發(fā)明采用模塊化的設(shè)計，該順應(yīng)性機構(gòu)只需要在該第一單元及該第二單元的部分形狀進行更改，即可適用于不同的使用環(huán)境及載具，意即其應(yīng)用性十分良好；另外，該順應(yīng)性機構(gòu)具有中空的通道則可用以安裝線路，而可以方便線路的配置，使得應(yīng)用該機構(gòu)的產(chǎn)品在外型設(shè)計上更具彈性。


圖I為本發(fā)明一較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的立體組合圖；圖2為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的立體分解圖；圖3為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的剖視圖；圖4為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的頂視圖，其中一轉(zhuǎn)盤及一軸承組件被移除以便說明；以及圖5類同于圖4，惟顯示該順應(yīng)性機構(gòu)的二彈性件轉(zhuǎn)動90度后的態(tài)樣。附圖中主要組件符號說明順應(yīng)性機構(gòu)10 ;通道12 ;第一單元20 ;基座22 ；內(nèi)側(cè)222 ;外側(cè)224 ;軸管24 ;第二單元30 ;轉(zhuǎn)盤32 ;內(nèi)側(cè)322 -MiM 324 ;連接件34 ;驅(qū)動器40 ;傳動組件50 ;蝸桿52 ;蝸輪54 ；軸承組件60 ;第一軸承62 ;內(nèi)固定環(huán)64 ;外固定環(huán)66 ;彈性件70 ;板體72 ;第一軸桿74 ;第二軸桿76 ;第二軸承78 ;最大阻值位置Pl ;最小阻值位置P2。
具體實施例方式本發(fā)明所提供的順應(yīng)性機構(gòu)，包含有一第一單元、可轉(zhuǎn)動地連接該固定單位的一第二單元、至少一彈性件，以及一用以驅(qū)轉(zhuǎn)該至少一彈性件的驅(qū)動器，其中，該第一單元與該第二單元共同形成有一通道，該至少一彈性件具有一板體與位于該板體的二相對端且同軸對應(yīng)的一第一軸桿及一第二軸桿，且該第一軸桿及該第二軸桿分別能相對轉(zhuǎn)動地設(shè)于該第一單元及該第二單元，使該彈性件能以該第一軸桿及該第二軸桿為中心而轉(zhuǎn)動，且該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向與該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向相交，當(dāng)該第二單元轉(zhuǎn)動時能使該彈性件彈性變形。
由此，該彈性件可受該驅(qū)動器驅(qū)轉(zhuǎn)，由以該第一及第二軸桿為中心轉(zhuǎn)動而改變該板體與該第二單元的轉(zhuǎn)動方向的相對角度，進而調(diào)變對于該第二單元相對該第一單元轉(zhuǎn)動的阻值，如此一來，該順應(yīng)性機構(gòu)的剛性即可隨該彈性件的阻值改變。當(dāng)該機構(gòu)呈低剛性狀態(tài)時，若該第二單元受外力而轉(zhuǎn)動，該彈性件可緩沖外力，以避免該機構(gòu)所搭載的載具對所接觸的物品或使用者產(chǎn)生傷害；當(dāng)該機構(gòu)呈高剛性狀態(tài)時，該彈性件即可抵抗外力，使得該機構(gòu)所搭載的載具可執(zhí)行如搬運重物的高負載功能。此外，本發(fā)明可將該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向與該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向設(shè)定為相交，可以提供較佳的阻值調(diào)整效果，亦可進一步使該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向與該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向相互垂直，為最佳的設(shè)計。有關(guān)本發(fā)明所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的詳細構(gòu)造、特點、組裝或使用方式，將于后續(xù)的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發(fā)明領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)能了解，該些詳細說明以及實施本發(fā)明所列舉的特定實施例，僅用于說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的專利申請范圍。以下將結(jié)合實施例并配合附圖，詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及特征，其中圖I為本發(fā)明一較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的立體組合圖；圖2為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的立體分解圖；圖3為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的剖視圖；圖4為本發(fā)明該較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)的頂視圖，其中一轉(zhuǎn)盤及一軸承組件被移除以便說明；以及圖5類同于圖4，惟顯示該順應(yīng)性機構(gòu)的二彈性件轉(zhuǎn)動90度后的態(tài)樣。請先參閱圖I至圖3，本發(fā)明一較佳實施例所提供的順應(yīng)性機構(gòu)10包含有一第一單元20、一第二單元30、二驅(qū)動器40、二傳動組件50、一軸承組件60，以及二彈性件70。該第一單元20主要包含有一基座22及一軸管24，該基座22具有一朝向該第二單兀30的內(nèi)側(cè)222及一朝向該機構(gòu)10外部的外側(cè)224。該二驅(qū)動器40分別為一馬達，固設(shè)于該基座22的內(nèi)側(cè)222，且分別與該二傳動組件50連接。各該傳動組件50包含有一與該驅(qū)動器40連接的蝸桿52，以及一與該蝸桿52嚙合的蝸輪54。該軸管24固設(shè)于該基座22的內(nèi)側(cè)222，且該二傳動組件50位于該軸管24內(nèi)部。該第二單元30包含有一轉(zhuǎn)盤32及二連接件34，該轉(zhuǎn)盤32具有一朝向該第一單元20的內(nèi)側(cè)322及一朝向該機構(gòu)10外部的外側(cè)324，該二連接件34固設(shè)于該轉(zhuǎn)盤32的內(nèi)側(cè)322并接近該轉(zhuǎn)盤32的外緣，且該軸管24位于該二連接件34之間。該軸承組件60包含有一第一軸承62，在本實施例中為一交叉滾柱軸承，可視情況改用其它型式或者改由多個軸承來取代，該軸承組件60還具有分別緊配合地固設(shè)于該第一軸承62的內(nèi)緣及外緣的一內(nèi)固定環(huán)64及一外固定環(huán)66,該內(nèi)固定環(huán)64及該外固定環(huán)66分別與該軸管24及該轉(zhuǎn)盤32固接。由于該轉(zhuǎn)盤32、該軸承組件60及該第一單元20均呈中空狀且依序連通，該機構(gòu)10具有一通過該第一單元20及該第二單元30的通道12。由此，該第二單元30能以該通道12為中心相對該第一單元20轉(zhuǎn)動。各該彈性件70具有一板體72，以及分別連接于該板體72的二相對端且相互同軸對應(yīng)的一第一軸桿74及一第二軸桿76，該二彈性件70的第一軸桿74分別由一第二軸承78而可相對轉(zhuǎn)動地穿設(shè)于該軸管24，并分別固接于該二蝸輪54的中心，該二彈性件70的、第二軸桿76分別由一第二軸承78而可相對轉(zhuǎn)動地設(shè)于該第二單元30的連接件34，由此，該二彈性件70可分別受該二驅(qū)動器40驅(qū)動而以該第一及第二軸桿74、76為中心轉(zhuǎn)動，且該些第一及第二軸桿74、76是相互同軸對應(yīng)且與該通道12相互垂直，意即，該二彈性件70受驅(qū)動器40驅(qū)轉(zhuǎn)的軸心方向是與該第二單元20的轉(zhuǎn)動軸心方向相互垂直。在此說明的是，該二彈性件70的轉(zhuǎn)動軸心方向與第二單元30的轉(zhuǎn)動軸心方向相交且垂直的設(shè)計僅為一較佳實施例，只要該彈性件70能夠轉(zhuǎn)動即可發(fā)揮調(diào)整阻值的功效。由前述本發(fā)明所提供的順應(yīng)性機構(gòu)10，該二彈性件70可受驅(qū)動器40驅(qū)動而于一最大阻值位置Pl (如圖4所示)及一最小阻值位置P2 (如圖5所示)之間轉(zhuǎn)動，意即，由改變該二彈性件70的板體72與該第二單元30的轉(zhuǎn)動方向的相對角度，可調(diào)變該二彈性件70對于該第二單元30轉(zhuǎn)動的阻值，使得該機構(gòu)10的剛性可隨的改變。當(dāng)該機構(gòu)10呈低剛性狀態(tài)時，例如該二彈性件70位于該最小阻值位置P2時，若一外力轉(zhuǎn)動該第二單元30，該二 彈性件70可由彈性變形緩沖該外力，以避免該機構(gòu)10所搭載的載具(圖中未示)對所接觸的物品或使用者產(chǎn)生傷害。當(dāng)該機構(gòu)10呈高剛性狀態(tài)時，例如該二彈性件70位于該最大阻值位置Pl時，該二彈性件70即可抵抗外力而不易產(chǎn)生變形，此時，該機構(gòu)10所搭載的載具即可執(zhí)行如搬運重物的聞負載功能。更重要的是，本發(fā)明所提供的順應(yīng)性機構(gòu)10只需要在該轉(zhuǎn)盤32及該基座22的形狀進行小幅度更改，即可適用于不同的使用環(huán)境及載具，意即其應(yīng)用性十分良好；另外，該機構(gòu)10的通道12可用以安裝線路，使得應(yīng)用該機構(gòu)10的產(chǎn)品在外型設(shè)計上更具彈性。值得一提的是，各該傳動組件50主要是用以于驅(qū)動器40及彈性件70之間產(chǎn)生減速作用，本實施例所采用的蝸桿蝸輪組合不但可使彈性件70的轉(zhuǎn)動方向與驅(qū)動器40所輸出的轉(zhuǎn)動方向垂直，更具有高轉(zhuǎn)速比及傳動方向不可逆的特性，且各該驅(qū)動器40可以采用伺服馬達而可對各該彈性件70的阻值快速地作最佳化的調(diào)整，然而，各該驅(qū)動器40及各該傳動組件50并不以伺服馬達及蝸桿蝸輪組合為限。另外，該二位置相對應(yīng)的彈性件70使得該機構(gòu)10在受力時較可維持平衡，但彈性件70的主要作用系產(chǎn)生可調(diào)變的阻值，因此其數(shù)量并無限制。再者，該機構(gòu)10主要是以其整體呈管狀的中空結(jié)構(gòu)提升其安裝線路的便利性及應(yīng)用性，其細部形狀特征并不以本實施例為限。最后，必須再次說明，本發(fā)明于前述實施例中所揭示的構(gòu)成組件，僅為舉例說明，并非用來限制本發(fā)明的范圍，其它等效組件的替代或變化，亦應(yīng)為本發(fā)明申請的權(quán)利要求范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種順應(yīng)性機構(gòu)，包含有 一第一單兀； 一第二單元，可轉(zhuǎn)動地連接該第一單元，且該第一單元與該第二單元共同形成有一通道; 至少一彈性件，具有一板體，以及位于該板體的二相對端且同軸對應(yīng)的一第一軸桿及一第二軸桿，該第一軸桿及該第二軸桿分別能相對轉(zhuǎn)動地設(shè)于該第一單元及該第二單元，使該彈性件能以該第一軸桿及該第二軸桿為中心而轉(zhuǎn)動，當(dāng)該第二單元轉(zhuǎn)動時能使該彈性件彈性變形；以及 一驅(qū)動器，用以驅(qū)轉(zhuǎn)該至少一彈性件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的第一軸桿是與一蝸輪連接，該蝸輪是與一連接該驅(qū)動器的蝸桿嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第二單元能以該通道為中心而相對該第一單元轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該至少一彈性件的數(shù)量為二，其中一該彈性件的第一軸桿及第二軸桿是與另一該彈性件的第一軸桿及第二軸桿同軸對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，包含有至少一軸承、一固設(shè)于該軸承的一內(nèi)緣的內(nèi)固定環(huán)，以及一固設(shè)于該軸承的一外緣的外固定環(huán)，該內(nèi)固定環(huán)是與該第一單元連接，該外固定環(huán)是與該第二單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第二單元包含有一轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有一朝向該第一單元的內(nèi)側(cè)，該第二單元包含有至少一設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)的連接件，該彈性件的第二軸桿設(shè)于該連接件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該第一單兀包含有一基座，該基座具有一朝向該第二單兀的內(nèi)側(cè)，該第一單兀包含有一設(shè)于該基座內(nèi)側(cè)的軸管，且該驅(qū)動器設(shè)于該基座設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的順應(yīng)性機構(gòu),其中，該第一單兀包含有一基座,該基座具有一朝向該第二單元的內(nèi)側(cè)，該基座內(nèi)側(cè)設(shè)有一軸管，該第二單元包含有一轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有一朝向該第一單元的內(nèi)側(cè)，該第二單元包含有二設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè)的連接件，二該彈性件的第二軸桿是分別設(shè)于該二連接件，該軸管是位于該二連接件之間，該二彈性件的第一軸桿是穿入該軸管并分別通過一該傳動組件而能受一該驅(qū)動器驅(qū)轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8其中任何一項所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向與該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向相交。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的順應(yīng)性機構(gòu)，其中，該彈性件的轉(zhuǎn)動軸心方向垂直于該第二單元的轉(zhuǎn)動軸心方向。
全文摘要
一種順應(yīng)性機構(gòu)，包含有一第一單元、一第二單元、至少一彈性件，以及一驅(qū)動器用來驅(qū)轉(zhuǎn)該彈性件，該第二單元連接于該第一單元能以該通道為中心相對該第一單元轉(zhuǎn)動，且該第一單元與該第二單元共同形成有一通道，該彈性件是于一板體的二相對端連接同軸對應(yīng)的一第一及一第二軸桿，該彈性件能以該些軸桿為中心而轉(zhuǎn)動，且該第一及第二軸桿分別能相對轉(zhuǎn)動地設(shè)于該第一單元及該第二單元，當(dāng)該第二單元轉(zhuǎn)動時能使該彈性件彈性變形；由此，該彈性件可由轉(zhuǎn)動而改變對于該第二單元轉(zhuǎn)動的阻值，使得該機構(gòu)兼具承受負載的功能及安全性，更重要的是，該順應(yīng)性機構(gòu)的應(yīng)用性十分良好。
文檔編號B25J19/06GK102756380SQ201110112170
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者張宜平, 易子民, 董成偉, 陳哲堅 申請人:財團法人精密機械研究發(fā)展中心