CN111283657A - 机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人机构，包括一底座、一本体、一马达、一驱动器、一底板、一可挠性导热元件以及一控制器，其中本体连接底座并具有一壳体，马达和驱动器设置于本体中，且驱动器与马达电性连接。底板设置于壳体上并位于驱动器和壳体之间，且底板和驱动器之间形成一间隙。可挠性导热元件设置于驱动器和壳体之间，且可挠性导热元件接触驱动器。控制器则以可分离的方式设置于前述底座中。

Description

机器人机构

技术领域

本发明涉及一种机器人机构。更具体地来说，本发明涉及一种具有防震散热结构的机器人机构。

背景技术

由于节能、效益、品质、或工作环境等因素，现今的自动化产业使用了许多机器人自动化技术，各式各样的机器人被开发出来。工业机器人的应用从汽车工业向一般工业延伸，例如可运用于金属加工、食品饮料、塑胶橡胶、3C(Computer,Communication,andConsumer Electronics)、医药、太阳能、交通运输、建筑材料、物流或废品处理等行业。

一般的机器人会将马达设置于本体中，再以电缆外连至一控制箱。然而，此种方式在电缆的配置上比较复杂，且造成了线材和加工成本增加。考虑到机器人往往需具备防水及/或防尘的功能，机器人的本体通常为密封的，若将控制箱中的驱动器设置在机器人的本体中，会造成驱动器和马达的热能累积，且驱动器和马达还会产生震动，可能导致操作效率降低或元件故障。因此，如何解决前述问题始成一重要的课题。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题点，本发明提供一种具有防震散热结构的机器人机构，包括一底座、一本体、一马达、一驱动器、一底板、一可挠性导热元件、以及一控制器，其中本体连接底座并具有一壳体，马达和驱动器设置于本体中，且驱动器与马达电性连接。底板设置于壳体上并位于驱动器和壳体之间，且底板和驱动器之间形成一间隙。可挠性导热元件设置于驱动器和壳体之间，且可挠性导热元件接触驱动器。控制器则以可分离的方式设置于前述底座中。

本发明一实施例中，机器人机构还包括一弹性元件以及一导引元件，且底板上形成有一穿孔。弹性元件设置于驱动器和底板之间，并连接驱动器和底板。导引元件则穿过穿孔并固定于驱动器上。前述导引元件例如为一等高螺丝，具有一螺纹部和一光滑部。螺纹部与驱动器螺合，且光滑部以可活动的方式设置于穿孔中，其中，光滑部的剖面的形状和尺寸和穿孔的形状和尺寸大致相同。当可挠性导热元件未变形时，导引元件的一端容置于穿孔中，并与底板的一底面相隔一间距。于一些实施例中，导引元件可为一铆钉。

本发明一实施例中，底板包括一开口，且可挠性导热元件设置于开口中。前述可挠性导热元件包括一第一表面和一第二表面，第一表面接触驱动器，且第二表面接触壳体，其中第一表面相反于第二表面，且可挠性导热元件的厚度大于底板的厚度。于一些实施例中，可挠性导热元件具有黏性。

本发明一实施例中，可挠性导热元件设置于底板和驱动器之间，并包括一第一表面和一第二表面，其中第一表面接触驱动器，第二表面接触底板，且第一表面相反于第二表面。前述底板包括金属，且壳体和底板可为一体成型。于一些实施例中，机器人机构还包括一导热片，连接马达和壳体。

本发明一实施例中，驱动器包括无线接收单元，且当控制器与底座分离时，控制器以无线方式连接驱动器。于一些实施例中，机器人机构还包括一导线，且当控制器与底座分离时，导线连接控制器和驱动器。于一些实施例中，机器人机构还包括与驱动器连接的一输出输入模块或一模—数信号转换模块。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种机器人机构，通过在驱动器和壳体之间设置可挠性导热元件，可挠性导热元件可产生变形以吸收马达及/或机器人结构运行产生的震动，避免驱动器撞击底板。驱动器的热能可依序通过可挠性导热元件、底板、以及壳体排放至机器人机构外部。

附图说明

图1表示本发明一实施例的机器人机构的示意图。

图2表示本发明一实施例中的驱动模块的示意图。

图3A示本发明一实施例中的防震散热结构的***图。

图3B表示本发明一实施例中的防震散热结构的剖视图。

图4表示本发明一实施例中，驱动器震动使可挠性导热元件变形的示意图。

图5表示本发明另一实施例中的防震散热结构的剖视图。

图6表示本发明一实施例中的控制器和防震散热结构的示意图。

图7表示本发明一实施例中，控制器通过导线连接至驱动器的示意图。

图8表示本发明一实施例中，控制器、输入输出模块和模—数信号转换模块通过导线连接至驱动器的示意图。

图9A表示本发明另一实施例中的防震散热结构的***图。

图9B表示本发明另一实施例中的防震散热结构的剖视图。

附图标记说明：

10：底座

11：容置空间

20：本体

21：段部

22：壳体

30：控制器

40：驱动模块

50：输入输出模块

60：模—数信号转换模块

100：驱动器

110：延伸部分

200：马达

300：防震散热结构

310：底板

311：开口

312：穿孔

312A：第一区段

312B：第二区段

320：可挠性导热元件

321：第一表面

322：第二表面

330：导引元件

331：螺纹部

332：光滑部

333：操作部

334：端部

340：弹性元件

350：导热片

R：机器人机构

T1：厚度

T2：厚度

W：导线

具体实施方式

以下说明本发明实施例的机器人机构。然而，可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明，并非用以局限本发明的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属技术领域普通技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

为了便于描述附图中的元件/特征与另一元件/特征的关系，可使用空间相关用语，例如“下”、“之下”、“上”、“之上”及类似的用语等。除了附图所绘示的方位之外，空间相关用语涵盖装置在使用或操作中的不同方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或在其他方位上)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。换言之，前述空间相关用语仅是表示元件之间的相对关系，并不限定于附图中的绘制方位。举例而言，若是说明书中叙述了第一特征设置/形成于第二特征上，当第一特征旋转180度时，附图中的第二特征可能会因此位于第一特征的下方，但第二特征仍应被解读为设置/形成于第一特征上。

首先请参阅图1，本发明一实施例的机器人机构R包括一底座10、一本体20以及一控制器30。底座10设置于本体20的一侧并具有一容置空间11，前述控制器30以可分离的方式设置于此容置空间11中。本体20则包括多个彼此相互枢接的段部21，其中与底座10相邻的段部21固定于底座10上。

前述各段部21的枢接处可设有驱动模块40(如图2所示)，以驱动本体20的一段部21相对于另一段部21旋转，进而实现通过机器人机构R来拿取、推动或移动外部物件的目的。于本实施例中，机器人机构R例如可为一机械手臂。

以下说明前述驱动模块40的具体结构。请参阅图2，于本实施例中，驱动模块40包括一驱动器100、一马达200以及一防震散热结构300。前述控制器30与驱动器100电性连接，且驱动器100还与马达200电性连接。马达200可连接两个段部21之间的枢轴(未图示)，如此一来，当驱动器100传送驱动信号至马达200时，马达200即可带动前述枢轴旋转，使本体20的一段部21相对于另一段部21旋转。此外，使用者可利用控制器30来控制驱动器100是否传送驱动信号至马达200。

图3A、图3B分别表示前述驱动器100和防震散热结构300的***图和剖视图。如图2至图3B所示，防震散热结构300主要包括一底板310、一可挠性导热元件320、至少一导引元件330、以及至少一弹性元件340。

底板310固定于本体20的壳体22上，其中央形成有一开口311，且开口311旁还形成有至少一穿孔312。前述可挠性导热元件320设置于底板310的开口311中，并具有一第一表面321和一第二表面322。其中，第一表面321和第二表面322分别接触驱动器100和本体20的壳体22，且第一表面321相反于第二表面322。需特别说明的是，底板310的厚度T1小于可挠性导热元件320的厚度T2，因此，可挠性导热元件320会凸出于底板310的上表面，且当可挠性导热元件320未变形时，驱动器100和底板310之间具有一间隙。

导引元件330可穿过底板310上的穿孔312并固定于驱动器100上。如图3B所示，于本实施例中，引导元件330可为一等高螺丝，其具有一螺纹部331、一光滑部332、以及一操作部333。螺纹部331可与驱动器100螺合，以使导引元件330固定于驱动器100上，光滑部332和操作部333则以可移动的方式设置于穿孔312中。

应注意的是，于本实施例中，螺纹部331的剖面尺寸(或直径)和光滑部332的剖面尺寸(或直径)大致相同，而操作部333的剖面尺寸(或直径)则大于前述螺纹部331或光滑部332的剖面尺寸(或直径)。再者，对应导引元件330的前述结构，底板310上的穿孔312可划分为第一区段312A和第二区段312B，第一区段312A位于驱动器100和第二区段312B之间，其形状和尺寸对应于导引元件330的光滑部332(即光滑部332的剖面的形状和尺寸与第一区段312A的形状和尺寸大致相同)，而第二区段312B的尺寸则大于第一区段312A的尺寸，且第二区段312B的尺寸大于或等于操作部333的剖面的尺寸。

如图3B所示，当可挠性导热元件320未变形时，导引元件330未与驱动器100连接的端部334会容置于穿孔312的第二区段312B中，并与底板310的底面313相隔一间距。弹性元件340设置于驱动器100和底板310之间并连接两者。于本实施例中，弹性元件340例如可为围绕导引元件330的压缩弹簧。

请参阅图4，当驱动器100和马达200开始运转时，可能会产生震动和热能。由于穿孔312的第二区段312B仍有可让导引元件330移动的空间，因此马达200及/或机器人结构R运行产生震动时，驱动器100和导引元件330可沿导引元件330的长轴方向上下移动。此时，可挠性导热元件320和弹性元件340可产生变形以吸收马达200及/或机器人结构R运行产生的震动，避免驱动器100撞击底板310。此外，由于光滑部332的剖面的形状和尺寸与第一区段312A的形状和尺寸大致相同，因此可防止驱动器100发生垂直于导引元件330长轴方向的移动，进而避免驱动器100撞击马达200或机器人机构R内的其他元件。

另外，可挠性导热元件320的第一表面321和第二表面322分别接触驱动器100和壳体22，故可挠性导热元件320可将驱动器100产生的热能传导至壳体22上。因为壳体22包含有导热系数高的材料(例如铝、铜、金、或其他导热系数高的金属)，因此可有效地将热能传导至机器人机构R外部，达到散热的技术效果。

请回到图2，于本实施例中，防震散热结构300还可包括一导热片350，连接马达200和壳体22，以将马达200产生的热能传导至机器人机构R外部。

于一些实施例中，前述导引元件330可为铆钉。于一些实施例中，当可挠性导热元件320可提供足够的弹性力时，可省略防震散热结构300中的弹性元件340。于一些实施例中，若驱动器100和马达200之间的距离较远，且驱动器100旁未设置其他元件时，可省略防震散热结构300中的导引元件330，如此一来，可挠性导热元件320和弹性元件340亦可产生变形而吸收前述震动。

于一些实施例中，可挠性导热元件320具有黏性，且第一表面321和第二表面322通过黏贴方式分别与驱动器100和壳体22连接，在此种实施例中，防震散热结构300中的导引元件330和弹性元件340皆可被省略，以达到减少零件数和轻量化的技术效果。

请参阅图5，于本发明另一实施例中，可挠性导热元件320设置于驱动器100和底板310之间，且其第一表面321和第二表面322分别接触驱动器100和底板310。于此实施例中，底板310可包括金属(例如铝、铜、金)，故驱动器100的热能可依序通过可挠性导热元件320、底板310、以及壳体22排放至机器人机构R外部。于一些实施例中，壳体22和底板310可为一体成型。

前述防震散热结构300亦可与底座10中的控制器30连接，以提供控制器30防震和散热的效果。举例而言，如图6所示，底板310可设置于控制器30下方，可挠性导热元件320设置于底板310和控制器30之间，且可挠性导热元件320的第一表面321和第二表面322分别接触控制器30和壳体22。导引元件330可穿过底板310上的穿孔312并固定于控制器30上，且弹性元件340连接控制器30和底板310。如此一来，机器人机构R运行产生的震动和控制器30产生的热能亦可被吸收和散出，以利机器人机构R的操作。

于本发明一实施例中，驱动器100上设有无线接收单元，因此当使用者将控制器30从底座10的容置空间11取出，使控制器30与底座10分离时，控制器30仍可通过无线方式与驱动器100连接，进而可实现远端控制的目的。请参阅图7，控制器30从底座10的容置空间11取出而与底座10分离时，亦可通过导线W与驱动器100连接。需特别说明的是，由于机器人机构R中各段部21的枢接处的驱动器100已通过导线或无线方式彼此连接，因此前述导线W可为单一的信号线。

如图8所示，机器人机构R的驱动器100除了与控制器30连接之外，亦可与输入输出模块50、模—数信号转换模块60及/或电磁阀模块以导线W或无线方式连接。

请参阅图9A、图9B，于本发明另一实施例中，驱动器100可穿过底板310上的开口311，底板310可固定于壳体22上，且可挠性导热元件320的第一表面321和第二表面322分别接触驱动器100和壳体22。驱动器100可包括一延伸部份110，其尺寸略大于前述开口311，因此导引元件330(例如为等高螺丝)可穿过此延伸部份110后固定于底板310上。弹性元件340则可设置于延伸部份110和底板310之间并连接两者。通过本实施例中的结构，使用者可更方便地组装前述元件。

虽然本发明以前述数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。此外，每个权利要求建构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合皆介于本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种机器人机构，包括：

一底座；

一本体，连接该底座且具有一壳体；

一马达，设置于该本体中；

一驱动器，设置于该本体中，且电性连接该马达；

一底板，设置该壳体上并位于该驱动器和该壳体之间，且该底板和该驱动器之间形成一间隙；

一可挠性导热元件，设置于该驱动器和该壳体之间，且该可挠性导热元件接触该驱动器；以及

一控制器，以可分离的方式设置于该底座中。

2.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括一弹性元件，设置于该驱动器和该底板之间，并连接该驱动器和该底板。

3.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括一导引元件，且该底板上形成一穿孔，该导引元件穿过该穿孔并固定于该驱动器上。

4.如权利要求3所述的机器人机构，其中该导引元件包括一等高螺丝，具有一螺纹部和一光滑部，该螺纹部与该驱动器螺合，且该光滑部以可活动的方式设置于该穿孔中。

5.如权利要求4所述的机器人机构，其中该光滑部的剖面的形状和尺寸和该穿孔的形状和尺寸大致相同。

6.如权利要求3所述的机器人机构，其中当该可挠性导热元件未变形时，该导引元件的一端容置于该穿孔中，并与该底板的一底面相隔一间距。

7.如权利要求3所述的机器人机构，其中该导引元件包括一铆钉。

8.如权利要求1所述的机器人机构，其中该可挠性导热元件具有黏性。

9.如权利要求1所述的机器人机构，其中该底板包括一开口，且该可挠性导热元件设置于该开口中。

10.如权利要求9所述的机器人机构，其中该可挠性导热元件包括一第一表面和一第二表面，该第一表面接触该驱动器，且该第二表面接触该壳体，其中该第一表面相反于该第二表面。

11.如权利要求9所述的机器人机构，其中该可挠性导热元件的厚度大于该底板的厚度。

12.如权利要求1所述的机器人机构，其中该可挠性导热元件设置于该底板和该驱动器之间，并包括一第一表面和一第二表面，其中该第一表面接触该驱动器，该第二表面接触该底板，且该第一表面相反于该第二表面。

13.如权利要求1所述的机器人机构，其中该底板包括金属。

14.如权利要求1所述的机器人机构，其中该壳体和该底板为一体成型。

15.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括一导热片，连接该马达和该壳体。

16.如权利要求1所述的机器人机构，其中该驱动器包括无线接收单元，且当该控制器与该底座分离时，该控制器以无线方式连接该驱动器。

17.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括一导线，且当该控制器与该底座分离时，该导线连接该控制器和该驱动器。

18.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括一输出输入模块或一模—数信号转换模块，连接该驱动器。

19.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括另一底板和另一可挠性导热元件，该另一底板固定于该壳体上，且当该控制器设置该底座中时，该另一可挠性导热元件接触该底板和该控制器。

20.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括另一弹性元件，设置于该控制器和该底板之间并连接该控制器和该底板。

21.如权利要求1所述的机器人机构，其中该机器人机构还包括另一导引元件，穿过该底板并固定于该控制器上。

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