专利名称：手/拇指关节联动单元的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种机械手臂，特别是涉及一种利用单一致动器就可驱动手/拇指各部关节活动，借以做出不同手势动作的手/拇指关节联动单元。
背景技术：
随着时代的进步，机器人研发及应用已逐渐由支持工业用途的工业机器人朝向应用于民生、医疗及育乐等服务用途的机器人发展，导览服务用的机器人在各式公关场合、博物馆或是美术馆等场所服役，借由其新奇科技吸引大众目光后，再引领观众并传达各项讯息，商机可期，然而以目前导览服务用的机器人而言，多半只能做到简单少数几个招呼动作，较少能呈现类似人体手势复杂的动作，因此在互动层面仍有技术改良空间，相较于可做各种精细动作的高阶机械手，虽然能展现出复杂的手势形状，适合用于导览机器人的用途， 但是相对其各部关节动作，由于需要仰赖使用大量的致动器作为控制，制造成本偏高，体积也较庞大，不利于产业上的利用。
发明内容
本发明目的在于提供一种利用单一致动器便能驱动所有关节做出手势动作的手/ 拇指关节联动单元。本发明提供一种手指关节联动单元，其包含有一手掌本体及多个手指模块，其中 手掌本体前端处设有一手指安装部；每一手指模块各具有一装设在手指安装部上的手指本体、一枢接在手指本体上的第一指节、一枢接在第一指节上的第二指节、一枢接在第二指节上的第三指节、一装设在手指本体上能带动第一指节运动的致动器、一连接在手指本体与第二指节中间处能带动第二指节运动的第一连杆、以及一连接在第一指节与第三指节中间处能带动第三指节运动的第二连杆。本发明所述的手指关节联动单元，该手指模块具有一组与致动器连接传动的减速齿轮系、以及一个与减速齿轮系连接传动的驱动轮。本发明所述的手指关节联动单元，该驱动轮一侧边处凹设有一个缺口，第一指节一端设有一个与手指本体相枢接的第一枢接部，第一枢接部侧边处设有一个与驱动轮缺口边缘相抵接触的扇形凸块。另外，本发明又提供一种拇指关节联动单元，其包含有一手掌本体及一拇指模块， 其中手掌本体一侧边处设有一拇指安装部；拇指模块具有一装设在拇指安装部上的拇指本体、一枢接在拇指本体上的第一指节、一枢接在第一指节上的第二指节、一枢接在第二指节上的第三指节、一装设在拇指本体上能带动第一指节运动的致动器、一连接在拇指本体及第二指节中间处能带动第二指节沿二轴方向作运动的第一连杆、以及一连接在第一、第三指节中间处能带动第三指节运动的第二连杆。本发明所述的拇指关节联动单元，该拇指模块具有一组与致动器连接传动的减速齿轮系、以及一个与减速齿轮系连接传动的驱动轮。
本发明所述的拇指关节联动单元，该驱动轮一侧边处凹设有一个缺口，第一指节一端处设有一个与驱动轮缺口边缘相抵接触的扇形外缘。本发明的有益效果在于以手指模块及拇指模块做成多指节结构，各指节间借由连杆相互连动，利用单一致动器便可同时带动所有指节做出关节运动，借此让机械手可做出多关节、多自由度的手势动作。
图1是本发明手/拇指关节联动单元一较佳实施例的组合立体图，说明本发明包含有一手掌本体、数个手指模块及一个拇指模块；图2是上述较佳实施例的分解立体图；图3是上述较佳实施例的分解立体图，说明该手指模块主要包含有一手指本体、 一第一指节、一第二指节、一第三指节、一致动器、一减速齿轮系、一驱动轮、一第一连杆及一第二连杆；图4是上述较佳实施例的组合立体图；图5是上述较佳实施例的组合平面图，说明由侧视方向观视手指模块的情形；图6是上述较佳实施例的分解立体图，说明该拇指模块主要包含有一拇指本体、 一第一指节、一第二指节、一第三指节、一致动器、一减速齿轮系、一驱动轮、一第一连杆及一第二连杆；图7是上述较佳实施例的组合立体图；图8是上述较佳实施例的组合平面图，说明由侧视方向观视拇指模块的情形；图9是上述较佳实施例的组合平面图，说明由俯视方向观视拇指模块的情形；图10是上述较佳实施例的动作图，说明手指模块进行关节动作的情形；图11是上述较佳实施例的动作图，说明拇指模块进行关节动作的情形；图12是上述较佳实施例的动作图，说明拇指模块进行关节动作的情形。
具体实施例方式有关本发明前述及其它技术内容、特点与功效，以下配合参考图式及一较佳实施例的说明中，将能清楚的呈现，下面通过最佳实施例及附图对本发明手/拇指关节联动单元进行详细说明。参见图1、图2所示，本发明手/拇指关节联动单元在一较佳实施例中，其包含有一手掌本体10、三组手指模块20及一组拇指模块30，接着，再将上述各单元的组成构件及空间组合型态详述于后。手掌本体10是略呈矩形状的座体，主要是模拟人体的手掌部位，手掌本体10在前端处设有一个手指安装部11，手掌本体10在一侧边处设有一个拇指安装部12。参见图3至图5所示，每一组手指模块20各具有一装设在手指安装部11上的手指本体21、一枢接在手指本体21上的第一指节22、一枢接在第一指节22上的第二指节23、 一枢接在第二指节23上的第三指节M、一装设在手指本体21上的致动器25、一组设置在手指本体21上的减速齿轮系沈、一轴设在手指本体21上的驱动轮27、二根连接在手指本体21与第二指节23中间处的第一连杆28、以及二根连接在第一指节22与第三指节M中间处的第二连杆四，手指本体21是略呈阶梯形状的座体，其内部可供装设该致动器25，夕卜部可供装设减速齿轮系沈，致动器25伸设有一输出齿轮251，该输出齿轮251与减速齿轮系沈相啮合，该驱动轮27再与减速齿轮系沈相啮合，驱动轮27在一侧边处开设有一缺口 271，第一指节22是呈长形状的杆体，其一端处设有一枢接于手指本体21上的第一枢接部 221，第一枢接部221两侧边各设有一扇形凸块222，该扇形凸块222刚好可抵止在驱动轮 27的缺口 271边缘，第一指节22在另一侧端处设有一第二枢接部223，第二枢接部223上穿设有一第一销孔224，第二指节23的一侧端处设有一第一耳部231，第一耳部231与第一指节22的第二枢接部223相枢接，第一耳部231上开设有一弧形槽232及一第二销孔233， 第二指节23的另一侧端处设有一第二耳部234，第三指节M的一侧端处设有一枢接耳部 M1，该枢接耳部241与第二指节23的第二耳部234相枢接。第一连杆观一端枢接在手指本体21的前端处，另一端则枢接在第二指节23的第二销孔233上，第二连杆四一端枢接在第一指节22的第一销孔2M上，该端并穿设有一可沿弧形槽232移动的插销四1，第二连杆四另一端则枢接在第三指节M的枢接耳部241上。参见图6至图9所示，拇指模块30具有一装设在拇指安装部12上的拇指本体31、 一枢接在拇指本体31上的第一指节32、一枢接在第一指节32上的第二指节33、一枢接在第二指节33上的第三指节34、一装设在拇指本体31上的致动器35、一组设置在拇指本体 31上的减速齿轮系36、一轴设在拇指本体31上的驱动轮37、一连接在拇指本体31及第二指节33中间处的第一连杆38、以及一连接在第一、第三指节32、33中间处的第二连杆39， 该致动器35、减速齿轮系36及驱动轮37的构造与手指模块20大致相同，在此不再多加赘述，第一指节32是略作L形弯折形状的杆体，其一侧端处设有一枢接于拇指本体31上的第一枢接部321，第一枢接部321上设有一与驱动轮36相抵接触的扇形外缘322，第一指节32 另一侧端处设有一第二枢接部323，第二枢接部323上穿设有一第一销孔324，第二指节33 一侧端处设有一枢接于第一指节32第二枢接部323上的第一耳部331，第一耳部331上穿设有一第二销孔332，第二指节33另一侧端处设有一第二耳部333，第三指节34的一侧端处设有一枢接耳部；341，该枢接耳部341与第二指节33的第二耳部333相枢接，第一连杆 38也是略呈L弯折形状的杆体，长度较第一指节32为短，其一端接设在拇指本体31上，另一端则枢接于第二指节33的第二销孔332上，第二连杆39 —端接设在第一指节32的第一销孔3M上，另一端则枢接于第三指节34的枢接耳部341上。以上为本发明手/拇指关节联动单元各构件形状及组合空间的概述，接着，再将本发明的关节动作以及预期所能达成的功效陈述如后参见图10所示，当手指模块20要开始进行关节运动时，首先让该致动器25运转， 经由减速齿轮系26带动驱动轮27转动后，驱动轮27便可带动第一指节22作回转运动，同时，在透过第一、第二连杆观、29的连动下，第二、第三指节23、24也会跟著作回转，借此手指模块20便可做出类似人体手指关节的弯曲动作。参见图11、图12所示，当拇指模块30要开始进行关节运动时，首先让该致动器35 运转，经由减速齿轮系36带动驱动轮37转动后，驱动轮37便可带动第一指节32作回转运动，同时，由于第一连杆38长度略短于第一指节32，在透过第一连杆38的带动下，第二指节 33会沿着二个轴方向作回转，借此可做出类似人体拇指关节的弯曲动作。综上所述，本发明手/拇指关节联动单元主要是为了解决以往机械手的问题，本发明的技术手段主要是利用手指模块20及拇指模块30设置三个指节，各指节再以连杆相互连结，如此透过单一致动器25(3 便可同时驱动三个指节，得到类似人体手指或拇指关节的弯曲动作，因此本发明整体制造成本相当便宜，体积轻巧，极适合用在需要做出各种手指姿势的导览机器人用途上，可达到多关节、多自由度的手势动作。
权利要求
1.一种手指关节联动单元，其特征在于一个手掌本体，其前端处设有一个手指安装部；及多个手指模块，每一个手指模块各具有一个装设在手指安装部上的手指本体、一个枢接在手指本体上的第一指节、一个枢接在第一指节上的第二指节、一个枢接在第二指节上的第三指节、一个装设在手指本体上且能带动第一指节运动的致动器、一个连接在手指本体与第二指节中间处且能带动第二指节运动的第一连杆、以及一个连接在第一指节与第三指节中间处且能带动第三指节运动的第二连杆。
2.如权利要求1所述的手指关节联动单元，其特征在于该手指模块具有一组与致动器连接传动的减速齿轮系、以及一个与减速齿轮系连接传动的驱动轮。
3.如权利要求2所述的手指关节联动单元，其特征在于该驱动轮一侧边处凹设有一个缺口，第一指节一端设有一个与手指本体相枢接的第一枢接部，第一枢接部侧边处设有一个与驱动轮缺口边缘相抵接触的扇形凸块。
4.一种拇指关节联动单元，其特征在于一个手掌本体，其一侧边处设有一个拇指安装部；及一个拇指模块，具有一个装设在拇指安装部上的拇指本体、一个枢接在拇指本体上的第一指节、一个枢接在第一指节上的第二指节、一个枢接在第二指节上的第三指节、一个装设在拇指本体上且能带动第一指节运动的致动器、一个连接在拇指本体及第二指节中间处且能带动第二指节沿二轴方向作运动的第一连杆、以及一个连接在第一、第三指节中间处且能带动第三指节运动的第二连杆。
5.如权利要求4所述的拇指关节联动单元，其特征在于该拇指模块具有一组与致动器连接传动的减速齿轮系、以及一个与减速齿轮系连接传动的驱动轮。
6.如权利要求5所述的拇指关节联动单元，其特征在于该驱动轮一侧边处凹设有一个缺口，第一指节一端处设有一个与驱动轮缺口边缘相抵接触的扇形外缘。
全文摘要
一种手/拇指关节联动单元，主要具有一个手掌本体、多个手指模块及一个拇指模块，手指模块及拇指模块装设在手掌本体上，且设置有数个可做关节运动的指节，指节与指节中间各以连杆相互联结，利用单一致动器便能同时驱动所有指节活动，借此可令机械手做出多关节、多自由度的手势动作。
文档编号B25J15/08GK102476382SQ20101057594
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘宪锋, 易子民, 林英隆, 王培睿, 董成伟 申请人:财团法人精密机械研究发展中心