机器人装置的制作方法

本发明是关于一种机器人装置，且特别是关于一种模拟人类颈部运动的机器人装置。

背景技术：

随着科技的日新月异，机器人的应用也变得越来越普及，而且，为满足各种不同的需求，机器人的造型亦非常多元化。

然而，机器人在结构上的设计，往往离不开对人体结构的参考。为要使机器人的活动更能模拟人体的动作，机器人的关节除了要足够坚固强壮外，其灵活性也是重要的一环。

因此，在机器人的研发领域中，如何提升关节的灵活性以使机器人能够更确实完整地模拟人体的动作，无疑是业界发展的一个重要方向。

技术实现要素：

本发明的一方面在于提供一种机器人装置，其能做出包括点头、摇头及左右摆动的动作，使得机器人装置能够更确实完整地模拟人类的颈部运动。

根据本发明的一实施方式，一种机器人装置包含基座、机器人上部外壳与驱动模块。机器人上部外壳具有容置空间。驱动模块至少部分位于容置空间中，其包含第一驱动单元、第二驱动单元与第三驱动单元。第一驱动单元连接基座，以使机器人上部外壳依第一轴线旋转。第二驱动单元连接第一驱动单元，以使机器人上部外壳依第二轴线旋转。第三驱动单元连接第二驱动单元，以使机器人上部外壳依第三轴线旋转。机器人上部外壳可拆卸地连接第三驱动单元。并且，第一轴线、第二轴线及第三轴线方向彼此正交。

在本发明一或多个实施方式中，上述的机器人装置还包含固接单元。此固接单元连接第三驱动单元，且包含第一磁性元件，机器人上部外壳包含第二磁性元件，位于容置空间中，第一磁性元件与第二磁性元件相互磁性吸附。

在本发明一或多个实施方式中，上述的机器人装置还包含固接单元。固接单元连接第三驱动单元，且包含第一卡合构造，机器人上部外壳包含第二卡合构造，位于容置空间中，第一卡合构造与第二卡合构造相互卡合。

在本发明一或多个实施方式中，上述的机器人装置还包含控制模块。控制模块设置于基座中，用以控制驱动模块的运作。

在本发明一或多个实施方式中，上述的控制模块接收外部控制指令，运算外部控制指令并送出控制信号，以控制驱动模块。

本发明上述实施方式与已知先前技术相较，至少具有以下优点：

(1)由于第一轴线、第二轴线与第三轴线方向彼此正交，因此，通过第一驱动单元、第二驱动单元、以及第三驱动单元的配合，机器人上部外壳在三个相互正交的方向上均具有旋转的自由度，亦即机器人上部外壳能够相对基座作三维方向的旋转。如此一来，机器人上部外壳能够相对基座做出包括点头、摇头及左右摆动的动作，使得机器人上部外壳相对基座的移动变得更灵活，也使得机器人装置能够更确实完整地模拟人类的颈部运动。

(2)由于机器人上部外壳具有容置空间，而驱动模块至少部分位于容置空间中，因此，机器人装置的整体体积能够有效缩小，有利于机器人装置在实务中的应用。

(3)由于固接单元的第一磁性元件与机器人上部外壳的第二磁性元件位置相对齐且相互磁性吸附，因此，机器人上部外壳与固接单元能够简易地连接或拆离，而使用者可以在不需要使用任何额外工具的情况下，更换造型不同或大小不同的机器人上部外壳，增添机器人装置的趣味性。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施方式的机器人装置的正视图；

图2绘示图1的机器人装置的局部透视图；

图3绘示图1的机器人装置的爆炸图；

图4绘示图1的驱动模块的局部放大图；

图5绘示图1的机器人装置的正视图，其中机器人上部外壳呈点头状；

图6绘示图1的机器人装置的正视图，其中机器人上部外壳呈摇头状；

图7绘示图1的机器人装置的正视图，其中机器人上部外壳呈左右摆动状；

图8绘示图1的机器人上部外壳的下视立体图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

本文所使用的“上部外壳”一词，包含了“头部”或扩及“躯干上半部”的意涵。其他词汇除非另有定义，本文所使用的所有词汇(包括技术和科学术语)具有其通常的意涵，其意涵是能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意涵。

请参照图1～图4。图1绘示依照本发明一实施方式的机器人装置100的正视图。图2绘示图1的机器人装置100的局部透视图。图3绘示图1的机器人装置100的爆炸图。图4绘示图1的驱动模块120的局部放大图。如图1～图4所示，一种机器人装置100包含基座110、驱动模块120与机器人上部外壳130。机器人上部外壳130具有容置空间S。驱动模块120至少部分位于容置空间S中，且其包含第一驱动单元121、第二驱动单元122与第三驱动单元123。第一驱动单元121包含第一静子部121a与第一动子部121b，第一静子部121a连接基座110，第一动子部121b配置以相对第一静子部121a依第一轴线A1旋转，以使机器人上部外壳130依第一轴线A1旋转。第二驱动单元122包含第二静子部122a与第二动子部122b，第二静子部122a连接第一驱动单元121的第一动子部121b，第二动子部122b配置以相对第二静子部122a依第二轴线A2旋转，以使机器人上部外壳130依第二轴线A2旋转。第三驱动单元123包含第三静子部132a与第三动子部123b，第三静子部123a连接第二驱动单元122的第二动子部122b，第三动子部123b配置以相对第三静子部123a依第三轴线A3旋转。机器人上部外壳130可拆卸地连接第三驱动单元123的第三动子部123b。第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3方向 彼此正交。

由于第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3方向彼此正交，通过第一动子部121b相对第一静子部121a依第一轴线A1旋转、第二动子部122b相对第二静子部122a依第二轴线A2旋转、以及第三动子部123b相对第三静子部123a依第三轴线A3旋转，机器人上部外壳130在三个相互正交的方向上均具有旋转的自由度，亦即机器人上部外壳130能够相对基座110作三维方向的旋转。如此一来，机器人上部外壳130相对基座110的移动变得更灵活，也使得机器人装置100能够更确实完整地模拟人类的颈部运动。

再者，如图2所示，机器人上部外壳130具有容置空间S，驱动模块120至少部分位于容置空间S中。如此一来，机器人装置100的整体体积能够有效缩小，有利于机器人装置100在实务中的应用。

值得一提的是，第一动子部121b或第一静子部121a中的任一包含驱动元件121c，驱动元件121c配置以驱动第一动子部121b或第一静子部121a中的另一旋转，而第一动子部121b或第一静子部121a中的另一为转轴。举例而言，在本实施方式中，如图4所示，第一静子部121a包含驱动元件121c，第一动子部121b则为转轴，在第一驱动单元121运作时，驱动元件121c驱动第一动子部121b相对第一静子部121a依第一轴线A1旋转，由于第一静子部121a连接基座110，因此，第一动子部121b亦相对基座110依第一轴线A1旋转。

如上所述，由于第二静子部122a连接第一动子部121b，因此，当第一动子部121b相对基座110依第一轴线A1旋转时，第二驱动单元122亦相对基座110依第一轴线A1旋转。而且，相似地，第二动子部122b或第二静子部122a中的任一包含驱动元件122c，驱动元件122c配置以驱动第二动子部122b或第二静子部122a中的另一旋转，而第二动子部122b或第二静子部122a中的另一为转轴。举例而言，在本实施方式中，如图4所示，第二静子部122a包含驱动元件122c，第二动子部122b则为转轴，在第二驱动单元122运作时，驱动元件122c驱动第二动子部122b依第二轴线A2旋转，然而，由于第二静子部122a连接第一动子部121b，因此，第二动子部122b能够相对基座110依第一轴线A1及第二轴线A2旋转。

再者，如上所述，由于第三静子部123a连接第二动子部122b，因此，当第二动子部122b相对基座110依第一轴线A1及第二轴线A2旋转时，第三驱 动单元123亦相对基座110依第一轴线A1及第二轴线A2旋转。而且，相似地，第三动子部123b或第三静子部123a中的任一包含驱动元件123c，驱动元件123c配置以驱动第三动子部123b或第三静子部123a中的另一旋转，而第三动子部123b或第三静子部123a中的另一为转轴。举例而言，在本实施方式中，如图4所示，第三静子部123a包含驱动元件123c，第三动子部123b则为转轴，在第三驱动单元123运作时，驱动元件123c驱动第三动子部123b依第三轴线A3旋转，然而，由于第三动子部123b连接第三动子部123b，因此，第三动子部123b能够相对基座110依第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3旋转。

请参照图5～图7。图5绘示图1的机器人装置100的正视图，其中机器人上部外壳130呈点头状。图6绘示图1的机器人装置100的正视图，其中机器人上部外壳130呈摇头状。图7绘示图1的机器人装置100的正视图，其中机器人上部外壳130呈左右摆动状。如图5～图7所示，由于机器人上部外壳130可拆卸地连接第三动子部123b，因此，当第三动子部123b相对基座110依第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3旋转时，机器人上部外壳130亦相对基座110依第一轴线A1、第二轴线A2及第三轴线A3旋转。如此一来，机器人上部外壳130能够相对基座110做出包括点头、摇头及左右摆动的动作，使得机器人上部外壳130相对基座110的移动变得更灵活，也使得机器人装置100能够更确实完整地模拟人类的颈部运动。

在实务的应用中，第一驱动单元121、第二驱动单元122与第三驱动单元123可为伺服马达或步进马达，但本发明并不以此为限。

请回到图2～图4，机器人装置100还包含固定结构150。如图2、图4图所示，固定结构150连接第三静子部123a与第二动子部122b。更具体地说，在本实施方式中，固定结构150套接第三驱动单元123的第三静子部123a，并且连接第二驱动单元122的第二动子部122b。如此一来，通过调整固定结构150的尺寸大小，第三驱动单元123相对第二驱动单元122的位置可以根据实际需要而调整，亦即第三动子部123b相对基座110的位置可以根据实际需要而调整，有利造型不同或大小不同的机器人上部外壳130可拆卸地连接第三动子部123b。

再者，如图2～图3所示，机器人装置100还包含固接单元140。固接单 元140连接第三驱动单元123的第三动子部123b，固接单元140包含第一磁性元件141(请见图3)。请参照图8，其绘示图1的机器人上部外壳130的下视立体图。如图8所示，机器人上部外壳130包含第二磁性元件131，第二磁性元件131位于容置空间S中，固接单元140的第一磁性元件141与第二磁性元件131位置相对齐且相互磁性吸附。如此一来，机器人上部外壳130与固接单元140能够简易地连接或拆离，而使用者可以在不需要使用任何额外工具的情况下，更换造型不同或大小不同的机器人上部外壳130，增添机器人装置100的趣味性。

在其他实施方式中，固接单元140还包含第一卡合构造(图未示)，而机器人上部外壳130包含第二卡合构造(图未示)，位于容置空间S中，第一卡合构造与第二卡合构造相互卡合。相似地，机器人上部外壳130与固接单元140能够简易地连接或拆离，而使用者可以在不需要使用任何额外工具的情况下，更换造型不同或大小不同的机器人上部外壳130，增添机器人装置100的趣味性。

在实务的应用中，机器人装置100还包含控制模块(图未示)。控制模块设置于基座110中，用以控制驱动模块120的运作。具体而言，控制模块接收外部控制指令，且运算外部控制指令并送出控制信号，以控制驱动模块120。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有以下优点：

(1)由于第一轴线、第二轴线与第三轴线方向彼此正交，因此，通过第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元的配合，机器人上部外壳在三个相互正交的方向上均具有旋转的自由度，亦即机器人上部外壳能够相对基座作三维方向的旋转。如此一来，机器人上部外壳能够相对基座做出包括点头、摇头及左右摆动的动作，使得机器人上部外壳相对基座的移动变得更灵活，也使得机器人装置能够更确实完整地模拟人类的颈部运动。

(2)由于机器人上部外壳具有容置空间，而驱动模块至少部分位于容置空间中，因此，机器人装置的整体体积能够有效缩小，有利于机器人装置在实务中的应用。

(3)由于固接单元的第一磁性元件与机器人上部外壳的第二磁性元件位 置相对齐且相互磁性吸附，因此，机器人上部外壳与固接单元能够简易地连接或拆离，而使用者可以在不需要使用任何额外工具的情况下，更换造型不同或大小不同的机器人上部外壳，增添机器人装置的趣味性。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。