专利名称：载台装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种载台装置，特别是涉及一种以一指定位置及角度承载被承 载物的载台装置。
背景技术：
机器人平台技术，在机器人的技术领域中已经发展多年，而机器人移动平 台用于承载机器人本体，并以自动控制方式命令机器人执行原本由人工执行的 工业生产、制造、环境探索及环境捡査等操作。目前所见的移动平台，由于受
限于机构的设计及内部空间的要求，其轴向所能活动的自由度(Degree of Freedom, D0F)并不如真实人类所能达到的多轴向转动或是直线运动等动作， 因此在实际应用上仍有不便之处。
近年来，机器人移动平台的概念开始应用于医疗复健的领域，借助移动平 台的辅助，以进行人体各部份的复健动作。如日本专利第JP2006167094号专 利案所揭露的复合式运动装置，是在一平板下设置有一半圆球结构，其半圆球 结构做为平板的支撑点，使平板在一定范围内进行平面的转动，以便使用者足 部关节复健使用。
在日本专利第JP2006341052专利案揭露一种机能回复步行训练装置，提 供一载具供使用者的足部穿着，在载具下方两侧分别配置有两对具偏心轴承的 滚轮，使用者借助载具下方的四轮机构，而可模拟足部往复行走的轨迹，以达 到复健的效果。
上述二专利案的移动装置，用以控制载具运动的半圆球结构或是滚轮，因 受限于活动轴向的自由度不足，导致载具仅能朝向单一轴向或是双轴向进行预 动，其变化将局限于同一平面的摆动或位移，无法满足人体关节结构实际的活 动范围。
另外，常用的复健器材是借助人体的各部位，而被动地执行其预设动作及 行进路径，对于无法自行施力的患者，无法独力进行复健器材的操作，必须依赖旁人的辅助，才可顺利进行复健动作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载台装置，借以解决先前技术的移动装置，其 活动轴向的自由度不足，导致载具局限于同一平面的摆动或位移的变化，以及 常用复健器材都为被动式操作，使得患者无法独力进行复健动作等问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种载台装置，以一指定位置及一指定 角度承载一被承载物。载台装置包括有一本体、数个位移单元、 一旋转平台、 一承载平台、数个往复杆体、以及一控制电路。位移单元设置于本体，位移单 元在被驱动时，可带动本体在一平面上进行线性位移。旋转平台设置于本体， 旋转平台在被驱动时，以垂直于平面的一轴向为旋转轴进行转动。数个往复杆 体一端为球状枢接于旋转平台，其另一端球状枢接于承载平台，并支撑承载平 台，数个往复杆体在被驱动时，沿着往复杆体的轴向进行往复运动。
控制电路设置于本体内，并且具有一第一驱动单元、 一第二驱动单元及一 第三驱动单元。第一驱动单元用以驱动位移单元带动本体进行线性位移，第二 驱动单元用以驱动旋转平台转动，第三驱动单元用以驱动数个往复杆体进行往 复运动，以控制承载平台依照设定的运动轨迹运动至指定位置及指定角度。
本发明的载台装置借助位移单元、旋转平台及往复杆体的运动，其载台装 置的轴向自由度增加，以使承载平台以指定的位置及角度承载一被承载物，并 配合预设的时序模式，以控制载台装置主动地执行预设动作。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1为本发明第一实施例的载台装置的立体分解图2A为本发明第一实施例的载台装置的立体示意图2B为本发明的载台装置的局部立体透视图3为本发明第二实施例的载台装置的立体示意图4为本发明的载台装置的电路方块图5为本发明的时序控制对时间的时序关系图；图6为本发明的协同运动系统的电路方块图7为本发明的协同运动系统第一实施例的立体示意图；以及 图8为本发明的协同运动系统第二实施例的立体示意图。
其中，附图标记
100载台装置
110本体
120位移单元
130旋转平台
131第一枢接座
140承载平台
141第二枢接座
150往复杆体
151第一球轴
152第二球轴
153活塞缸
154活塞杆
155弹簧
160控制电路
皿第一驱动单元
162第二驱动单元
163第三驱动单元
164控制单元
165传感器
166扬声器
167显示屏幕
170主控制单元
m存储模块
172时序模式
1721位移时序表
1722转动时序表1723 往复时序表
200 被承载物
300 第一载台装置
310 主控制电路
320 第一通信模块
400 第二载台装置
410 次控制电路
420 第二通信模块
具体实施例方式
请参考图l、图2A、图2B及图4的示意图，本发明所揭露第一实施例的 载台装置100包括有一本体110、四个位移单元120、 一旋转平台130、 一承 载平台140、 二往复杆体150及一控制电路160。
四个位移单元120为轮子，并对称地装设于本体110周缘处，但熟悉此项 技术的人员，可根据实际使用需求变更位移单元的型态与数量，并不以本实施 例为限。旋转平台130设置于本体110的上侧面，并可相对于本体进行旋转。
二往复杆体150的一端分别具有一第一球轴151，旋转平台130对应于往 复杆体150的一侧设有二第一枢接座131，第一球轴151枢接于第一枢接座 131，以使二往复杆体150 —端球状枢接于旋转平台130， 二往复杆体150可 相对于旋转平台130在一定范围内进行球面转动。二往复杆体150另一端分别 具有一第二球轴152，承载平台140对应于往复杆体150的一侧设有二第二枢 接座141，第二球轴152枢接于第二枢接座141，以使二往复杆体150另一端 球状枢接于承载平台140，承载平台130可相对于二往复杆体150在一定范围 内进行球面转动，并承载一被承载物200，例如为使用者的足部、 一平板等任 何可架设于承载平台130上的物件。二往复杆体150借助相互牵制的作用，而 可在空间中同时进行转动或是耦合等相对运动。
如图2B所示，本发明的二往复杆体150分别具有一活塞缸153、 一活塞 杆154、及一弹簧155。活塞缸153内部具有一行程空间，活塞杆154容设于 活塞缸153内，并可在一縮入位置及一伸出位置之间伸縮位移，弹簧155套设 于活塞杆154，且二端分别抵靠于活塞缸153与第二球轴152，并常态将活塞杆154朝向縮入位置方向推抵，以使活塞杆154保持于活塞缸153的行程空间 内。
请继续参考图1及图4的示意图，本发明的控制电路160设置于本体110 内，控制电路160具有一主控制单元170，以及电性连接于主控制单元170的 第一驱动单元161、第二驱动单元162及第三驱动单元163。第一驱动单元161 连接于各个位移单元120，用以驱动各位移单元120带动本体110在一平面上 进行线性位移，第二驱动单元162连接于旋转平台130，用以驱动旋转平台130 在本体120上进行相对旋转，而旋转平台130以垂直于此平面的一轴向为旋转 轴进行转动，第三驱动单元163连接于二往复杆体150，用以驱动往复杆体150 的活塞杆154沿着往复杆体150的轴向进行往复运动，控制电路160可根据实 际的使用需求，以控制承载平台140承载被承载物200，并依照设定的运动轨 迹运动至指定位置及指定角度，以执行一预设模式功能。
本发明的各驱动单元161、 162、 163可选择以气压驱动、液压驱动或是电 力驱动等方式，以令位移单元IIO、旋转平台120及往复杆体150动作。但上 述的各种驱动方式都为熟悉该项技术的普通技术人员所能了解的设计，故发明 人在此不再赘叙。
如图4及图5的电路方块图及时序关系图，本发明的控制电路160还具有 电性连接于主控制单元170的一存储模块171、 一控制单元164。存储模块171 内储存有数个时序模式172，例如为复健模式、运动模式、娱乐模式，但并不 以此为限。这些时序模式172分别具有在特定时间执行作动的四个分别对应位 移单元120的位移时序表1721、 一对应旋转平台130的转动时序表1722及二 分别对应往复杆体150的往复时序表1723，各时序表1721、 1722、 1723分别 包含了根据不同时序模式172的在一时间区间内的运动曲线。另外，本发明所 揭露的各时序表1721、 1722、 1723的数量由各个活动机构(位移单元120、旋 转平台130、往复杆体150)的数量所决定，并不以本发明所公开的实施例为限。
本发明第一实施例的控制单元164为一触控面板，使用者可直接在触控面 板上获得各个时序模式172的信息，并直接点选要执行的模式，主控制单元 170接收到此控制信号后，自存储模块171内撷取对应的时序模式172预先设 定好的时序表1721、 1722、 1723，并依据这些时序表1721、 1722、 1723的运 动曲线对应控制各驱动单元161、 162、 163分别驱动位移单元120、旋转平台130、往复杆体150在特定时间区间时进行位移、旋转及往复动作，以使承载
平台140运动至指定位置及指定角度。
请继续参考图1及图4，控制电路160还具有电性连接于主控制单元170 的数个传感器165及一扬声器166。传感器165装设于本体110的前后端，以 检测本体110与障碍物(图中未示)间的相对距离，并在一警戒距离内发送一警 示信号至主控制单元170，并强制驱动单元161、 162、 163停止驱动位移单元 120、旋转平台130或是往复杆体150，避免本体110与障碍物造成碰撞，扬 声器166还在主控制单元接收警示信号的同时，发出一警告声响，以提醒告知 使用者，如此可减少不必要的危险发生。此-^警示方式为熟悉该项技术的普通 技术人员所能了解的设计，故发明人在此不再赘叙。
另外，如图3及图4所示的载台装置第二实施例的立体示意图，其控制单 元164除了第一实施例所揭露的触控面板外，也可选用一按键组做为控制媒 介，并搭配一显示屏幕167，以方便使用者得知目前的时序模式172信息，并 可进行不同模式的选择。
图6及图7所示为本发明的应用载台装置100的协同运动系统，其包括有 一第一载台装置300及一第二载台装置400的协同运动系统。在第一载台装置 300内设有一主控制电路310及一第一通信模块320，在第二载台装置400内 设有一次控制电路410及一第二通信模块420。在主控制电路310及次控制电 路410内分别储存有数个时序模式172，当第一载台装置300做为主控装置 (master apparatus), 第二载台装置400贝lj为从属装置(slave apparatus), 此时第一载台装置300的主控制电路310根据选定的时序模式172，而控制第 一载台装置300的运动，并经第一通信模块320与第二通信模块420之间的通 信，以使第二载台装置400的次控制电路410执行相对应的时序模式172，并 控制各驱动单元161、 162、 163对应作动，以配合第一载台装置300目前所执 行的时序模式172。
其中，第一通信模块320及第二通信模块420可根据使用上的需求，而以 有线通信方式或是无线通信方式进行信号上的传递，即第一通信模块320与第 二通信模块420可选择采用有线通信模块或是无线通信模块，使得二载台装置 300、 400之间可达到协调动作的目的。
图7及图8所示为本发明的协同运动系统在应用上的不同实施例。第一载台装置300及第二载台装置400除了可承载使用者的足部，以供使用者进行复 健外。第一及第二载台装置300、 400上还可共同承载如滑板、冲浪板等板件 200，使用者可站立于板件上，并配合二载台或以上装置300、 400执行的时序 模式，以提供给使用者娱乐及运动的功能。
本发明的载台装置根据预设的时序模式，主动控制位移单元、旋转平台及 往复杆体的移动或是旋转动作，以使承载平台在特定时间运动至指定位置及指 定角度，其活动轴向的自由度增加，且二载台装置之间可借助通信模块的相互 通信，而执行相互协调的预设模式，以提供使用者复健、健身、娱乐等功能。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种载台装置，其特征在于，包括有一本体；数个位移单元，设置于该本体，在被驱动时带动该本体在一平面上进行线性位移；一旋转平台，设置于该本体，该旋转平台在被驱动时，以垂直于该平面的一轴向为旋转轴进行转动；一承载平台，用以承载该被承载物；数个往复杆体，其一端分别球状枢接于该旋转平台，其另一端分别球状枢接于并支撑该承载平台，这些往复杆体在被驱动时，沿着该往复杆体的轴向进行往复运动；以及一控制电路，设置于该本体内，该控制电路具有一第一驱动单元、一第二驱动单元及一第三驱动单元，该第一驱动单元用以驱动该位移单元进行该线性位移，该第二驱动单元用以驱动该旋转平台转动，该第三驱动单元用以驱动这些往复杆体进行该往复运动，以控制该承载平台运动至该指定位置及该指定角度。
2、 根据权利要求1所述的载台装置，其特征在于，该旋转平台对应于这 些往复杆体处具有数个第一枢接座，这些往复杆体一端分别设有一第一球轴， 该第一球轴枢设于该第一枢接座，以使这些往复杆体的一端球状枢接于该旋转 平台。
3、 根据权利要求2所述的载台装置，其特征在于，该往复杆体具有二该 第一枢接座。
4、 根据权利要求1所述的载台装置，其特征在于，该承载平台对应于这 些往复杆体处具有数个第二枢接座，这些往复杆体的另一端分别设有一第二球 轴，该第二球轴枢设于该第二枢接座，以使这些往复杆体的另一端球状枢接于 该承载平台。
5、 根据权利要求4所述的载台装置，其特征在于，该往复杆体具有二该 第二枢接座。
6、 根据权利要求1所述的载台装置，其特征在于，这些往复杆体分别具有一活塞缸，内部具有一行程空间；一活塞杆，容设该活塞缸内，并伸縮于一縮入位置及一伸出位置之间，该 往复杆体被该第三驱动单元驱动时，该活塞杆位移至该伸出位置；以及一弹簧，套设于该活塞杆，并常态将该活塞杆朝该縮入位置方向推抵。
7、 根据权利要求1所述的载台装置，其特征在于，该控制电路包含有一 主控制单元，及一电性连接于该主控制单元的存储模块，这些驱动单元电性连 接于该主控制单元，该存储模块储存有至少一时序模式，且该时序模式具有对 应这些位移单元的数个位移时序表、一对应该旋转平台的转动时序表及数个对 应这些往复杆体的往复时序表，各该时序表包含了在一时间区间内的一运动曲 线，该主控制单元自该存储模块撷取该时序表，以依该时序表的该运动曲线对 应控制该位移单元、该旋转平台及该往复杆体分别进行位移、旋转及往复运动。
8、 一种载台装置，其特征在于，包括有 --第一载台装置，包括有一本体；数个位移单元，设置于该本体，在被驱动时带动该本体在一平面上进 行线性位移；一旋转平台，设置于该本体，该旋转平台在被驱动时，以垂直于该平 面的一轴向为旋转轴进行转动；一承载平台，用以承载该被承载物；数个往复杆体，其一端分别球状枢接于该旋转平台，其另一端分别球 状枢接于并支撑该承载平台，这些往复杆体在被驱动时，沿着该往复杆体 的轴向进行往复运动；以及一主控制电路，设置于该本体内，该主控制电路具有一第一驱动单元、 一第二驱动单元、 一第三驱动单元及一第一通信模块，该第一驱动单元用 以驱动该位移单元进行该线性位移，该第二驱动单元用以驱动该旋转平台 转动，该第三驱动单元用以驱动这些往复杆体进行该往复运动，以控制该 承载平台运动至该指定位置及该指定角度，且该主控制电路具有数个时序 模式，并根据该其中一时序模式控制该第一载台装置的运动；以及 一第二载台装置，包括有一本体；数个位移单元，设置于该本体，在被驱动时带动该本体在一平面上进 行线性位移；一旋转平台，设置于该本体，该旋转平台在被驱动时，以垂直于该平面的一轴向为旋转轴进行转动；一承载平台，用以承载该被承载物；数个往复杆体，其一端分别球状枢接于该旋转平台，其另一端分别球 状枢接于并支撑该承载平台，这些往复杆体在被驱动时，沿着该往复杆体 的轴向进行往复运动；以及一次控制电路，设置于该本体内，该次控制电路具有一第一驱动单元、 一第二驱动单元、 一第三驱动单元及一第二通信模块，该第一驱动单元用 以驱动该位移单元进行该线性位移，该第二驱动单元用以驱动该旋转平台 转动，该第三驱动单元用以驱动这些往复杆体进行该往复运动，以控制该 承载平台运动至该指定位置及该指定角度，该次控制电路具有数个时序模 式，且该主控制电路经由该第一通信模块与该第二通信模块的通信而控制 该次控制电路执行该次控制电路的该其中一时序模式，并根据该时序模式 控制该第二载台装置的运动。
9、 根据权利要求8所述的载台装置，其特征在于，该二通信模块为一有 线通信模块。
10、 根据权利要求8所述的载台装置，其特征在于，该二通信模块为一无 线通信模块。
11、 根据权利要求8所述的载台装置，其特征在于，该二载台装置的承载 平台用以共同承载该被承载物。
全文摘要
本发明公开了一种载台装置，包括有一本体、数个位移单元、一旋转平台、数个往复杆体、一承载平台与一控制电路。位移单元与旋转平台设置于本体上，往复杆体的两端分别球状枢接于旋转平台及承载平台。控制电路具有三个驱动单元，以分别驱动位移单元使得本体进行线性位移，驱动旋转平台进行转动，以及驱动往复杆体进行往复运动，以对应控制承载平台承载一被承载物，并依照设定的运动轨迹运动至指定位置及指定角度。
文档编号A61H1/00GK101411661SQ20071016286
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者叶赐旭, 毛俊景, 游鸿修, 王维汉 申请人:财团法人工业技术研究院