机械手臂的制作方法

本发明与机械手臂有关，特别是指一种可进行多自由度运动及具有体积轻巧化特色的机械手臂。

背景技术：

机械手臂在现今已经相当广泛地使用在各种外科手术，通过机械手臂的辅助，许多跟手术相关的诊疗行为(如病灶位置的判断或进刀深度的控制等)皆可由外科医生准确地掌握，进而大幅降低任何因人为操作失误所导致的潜在性医疗风险。但是目前的机械手臂具有体积庞大的问题，因而在操作上也会需要较大的空间。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种机械手臂，其可进行多自由度运动，并且具有体积轻巧化的特色。

为了达成上述主要目的，本发明的机械手臂包含有一基座、一驱动模组、一传动连杆组及一从动连杆组。该驱动模组具有一第一驱动源与一第二驱动源，该第一、第二驱动源共同设于该基座；该传动连杆组具有一第一传动连杆、一第二传动连杆及一第三传动连杆，其中，该第一传动连杆的底端连接该第一驱动源，使该第一传动连杆可受该第一驱动源的驱动而绕着一第一轴向转动，该第二传动连杆的前端连接该第二驱动源，使得该第二传动连杆可受该第二驱动源的驱动而绕着一平行于该第一轴向的第二轴向转动，该第三传动连杆的后端枢设于该第一传动连杆的顶端；该从动连杆组具有一第一从动连杆、一第二从动连杆、一第三从动连杆及一第四从动连杆，其中，该第一从动连杆的底端枢设于该第二传动连杆的后端，该第一从动连杆的顶端枢设于该第二从动连杆的后端，该第二从动连杆的前端枢设于该基座，使得该第一从动连杆可受该第二传动连杆的驱动而带动该第二从动连杆绕着该第一轴向转动，该第三从动连杆的底端枢设于该第一从动连杆的顶端及该第二从动连杆的后端，该第三从动连杆的顶端枢设于该第四从动连杆的后端，该第四从动连杆的前端连接该第三传动连杆的后端，使该第三从动连杆一方面可被该第一、第二从动连杆所带动，另一方面可被该第四从动连杆所带动。

由上述可知，本发明的机械手臂可以改善现有技术较为庞大笨重的问题，并且能够达到体积轻巧及多自由度运动的效果，相当适合应用在与工业/医疗方面相关的领域。

优选地，该第一、第二驱动源位于该基座的同一侧，如此可以将大体积的元件加以集中来达到体积轻巧化的效果。

优选地，该第二从动连杆平行于该第四从动连杆，且该第二传动连杆的长度大于该第二从动连杆的长度，且该第二从动连杆的长度等于该第四从动连杆的长度，由第二传动连杆、第二从动连杆、第四从动连杆的关系，可以让第三传动连杆的运动范围相对于第二传动连杆产生放大以符合需求的工作范围。

有关本发明所提供对于机械手臂的详细构造、特点、组装或使用方式，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，本领域技术人员应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的权利要求保护范围。

附图说明

图1为本发明第1实施例的机械手臂的外观立体图。

图2为本发明第1实施例的机械手臂取下外壳后的外观立体图。

图3为本发明第1实施例的机械手臂取下外壳后在另一视角的外观立体图。

图4为本发明第1实施例的机械手臂的局部立体分解图。

图5为本发明第1实施例的机械手臂的平面图。

图6为本发明第1实施例的机械手臂的动作示意图，主要显示第三传动连杆的前后位置在经过调整后的状态。

图7类同于图6，主要显示第三传动连杆的角度在经过调整后的状态。

图8为本发明第2实施例的机械手臂的局部立体分解图。

图9为本发明第2实施例的机械手臂的平面图。

【主要组件】

10机械手臂12外壳

14多轴运动模组20基座

30驱动模组31第一驱动源

32第二驱动源40传动连杆组

41第一传动连杆a1第一轴向

42第二传动连杆a2第二轴向

43第三传动连杆44枢孔

45第一嵌孔50从动连杆组

51第一从动连杆52第二从动连杆

53第三从动连杆54第四从动连杆

55第二嵌孔60轴件

61第一非圆形段612第一平面

62第二非圆形段622第二平面

63圆形段70轴件

71第一非圆形段712第一平面

72第二非圆形段722第二平面

具体实施方式

申请人首先在此说明，在以下将要介绍的实施例以及图式中，相同的参考号码，表示相同或类似的元件或其结构特征。以下通过所列举的若干优选实施例配合图式，详细说明本发明的技术内容及特征，本说明书内容所提及的“顶”、“底”、“前”、“后”等方向性形容用语，只是以正常使用方向为基准的例示描述用语，并非作为限制主张范围的用意。

请先参阅图1，图中所显示的为本发明第1实施例的机械手臂10尚未取下外壳12的样式，请再参阅图2及3，图中所显示的为本发明的机械手臂10取下外壳12后的样式，其包含有一基座20、一驱动模组30、一传动连杆组40及一从动连杆组50。

驱动模组30具有一第一驱动源31(在此以马达为例)及一第二驱动源32(在此以马达为例)，如图3所示，第一、第二驱动源31、32以上下并排的方式设于基座20且位于基座20的同一侧。

传动连杆组40具有一第一传动连杆41、一第二传动连杆42及一第三传动连杆43，其中：第一传动连杆41的底端利用诸如联轴器的元件(图中未示)连接第一驱动源31的一驱动轴(图中未示)，使得第一传动连杆41可受第一驱动源31的驱动而绕着一第一轴向a1转动；第二传动连杆42的前端利用诸如联轴器的元件(图中未示)连接第二驱动源32的一驱动轴(图中未示)，使得第二传动连杆42可受第二驱动源32的驱动而绕着一与第一轴向a1平行的第二轴向a2转动；第三传动连杆43用来供一多轴运动模组14进行组装(如图1所示)，第三传动连杆43的后端利用一轴件60与第一传动连杆41的顶端形成枢接关系，更明确地说，如图4所示，第一传动连杆41的顶端具有一呈圆形的枢孔44，第三传动连杆43的后端具有一呈非圆形的第一嵌孔45，轴件60具有一第一非圆形段61、一衔接第一非圆形段61的第二非圆形段62及一衔接第二非圆形段62的圆形段63，轴件60的第二非圆形段62卡接于第三传动连杆43的第一嵌孔45，轴件60的圆形段63可枢转地组设于第一传动连杆41的枢孔44。因此，第一、第三传动连杆41、43可相对枢转；另外于本实施例中，轴件60的第一非圆形段61具有二相对的第一平面612，轴件60的第二非圆形段62具有二相对的第二平面622，第一、第二平面612、622之间为相互平行。

如图2及5所示，从动连杆组50具有一第一从动连杆51、一第二从动连杆52、一第三从动连杆53及一第四从动连杆54，其中：第一从动连杆51的底端枢设于第二传动连杆42的后端，第一从动连杆51的顶端枢设于第二从动连杆52的后端，第二从动连杆52的前端枢设于基座20背对驱动模组30的一侧面，使得第一从动连杆51可受第二传动连杆42的驱动而带动第二从动连杆52绕着第一轴向a1转动；第三从动连杆53的底端枢设于第一从动连杆51的顶端及第二从动连杆52的后端，亦即三者的间为同轴枢接，第三从动连杆53的顶端枢设于第四从动连杆54的后端，第四从动连杆54的前端利用轴件60连接第三传动连杆43的后端，更明确地说，如图4所示，第四从动连杆54的前端具有一呈非圆形的第二嵌孔55，第四从动连杆54的第二嵌孔55卡接于轴件60的第一非圆形段61，使得第四从动连杆54与第三传动连杆43之间为同步动作，至于第四从动连杆54与第一传动连杆41之间则是可相对枢转。

由上述可知，如图5及6所示，当第一传动连杆41被第一驱动源31所驱动而绕着第一轴向a1转动时，第一传动连杆41利用轴件60同步带动第三传动连杆43与第四从动连杆54，接着第四从动连杆54会带动第三从动连杆53的顶端，使第三从动连杆53以其本身底端为轴心产生枢转，如此即可对第三传动连杆43连同组装于第三传动连杆43的多轴运动模组14达到调整前后位置的效果。

再如图7所示，当第二传动连杆42被第二驱动源32所驱动而绕着第二轴向a2转动时，第二传动连杆42会带动第一从动连杆51，接着第一从动连杆51会再带动第二从动连杆52，使第二从动连杆52绕着第一轴向a1转动，然后第一、第二从动连杆51、52会进一步带动第三从动连杆53，使第三从动连杆53相对第一传动连杆41上升或下降，在第三从动连杆53升降的过程中会同步带动第四从动连杆54以轴件60的圆形段63为轴心产生枢转，在第四从动连杆54产生枢转的过程中再利用轴件60的第二非圆形段62带动第三传动连杆43，使第三传动连杆43产生角度上的偏转，如此即可对第三传动连杆43连同组装于第三传动连杆43的多轴运动模组14达到调整角度的效果。

另一方面，如图5所示，在初始状态下，第二从动连杆52平行于第四从动连杆54，且第二传动连杆42的长度大于第二从动连杆52的长度，且第二从动连杆52的长度等于第四从动连杆54的长度，由第二传动连杆42、第二从动连杆52、第四从动连杆54的关系，可以让第三传动连杆43的运动范围相对于第二传动连杆42产生放大以符合需求的工作范围。

请再参阅图8及9，在本发明第2实施例中，轴件70的第一非圆形段71的第一平面712与轴件70的第二非圆形段72的第二平面722之间为相互不平行而产生一夹角，如此通过轴件70将第一传动连杆41、第三传动连杆43、第三从动连杆53及第四从动连杆54组装在一起之后，第三传动杆43即可利用前述夹角在工作范围方面作更多的变化，以因应不同的临床需求。

综上所述，本发明的机械手臂10可以进行多自由度的运动，以便能够根据实际需求来精确地调整第三传动连杆43的前后位置及偏转角度，相当适合应用在工业/医疗方面的相关领域。此外，本发明的机械手臂10将大体积的元件(如第一、第二驱动源31、32)集中在同一侧，进而有效地达到体积轻巧化的目的。