TW201308313A - 具演奏功能之多自由度機械手指 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種具演奏功能之多自由度機械手指，其包含：一本體、一第一滑塊、一連接件、一人造手指、一第一驅動單元及一傳動件。本體設有一第一滑軌於本體之一端。第一滑塊設置於第一滑軌。連接件樞接於本體之另一端。人造手指樞接於連接件。第一驅動單元連接第一滑塊。傳動件之一端固設於第一滑塊，且另一端固設於人造手指。其中第一驅動單元驅動第一滑塊往一第一方向位移，第一滑塊同步帶動傳動件使人造手指往下壓按一演奏裝置。

Description

具演奏功能之多自由度機械手指

本發明是有關於一種多自由度機械手指，特別是有關於一種具演奏鍵盤樂器功能之多自由度機械手指。

目前，鍵盤樂器包含大鍵琴、風琴、鋼琴與電子琴等，都是以手指壓按琴鍵，使其發出特定頻率的樂音。由於鍵盤樂器的旋律優美、音域寬廣，節奏與音色的變換靈活，既能演奏抒情的小曲，也可演奏令人振奮的華麗樂章，使得鍵盤樂器廣受大眾喜愛。伴隨著科技的不斷進步，利用機械手以及電路佈局而整合完成之機械人、機械手臂等精密裝置來取代各種人力作業之方式逐漸地受到重視，廣泛地受運用於工業領域中，亦被視為未來最重要的科技技術之ㄧ，然而實際上，現代人對娛樂生活的要求不斷提高，因此近年來娛樂型演奏機器人之研發亦逐漸地萌芽。

而現有技術中開發以獨奏之方式做演奏的機器人實際上為數極少，且目前可彈奏樂器(如電子琴等鍵盤樂器)之機器人皆只能夠彈奏簡單的單音，未達到實用娛樂與商品化的階段，例如欲達到模擬人體雙手掌來彈奏鍵盤樂器所需要之作動機構於實現上有其難度所在，例如於定位之精準以及移動以及彈奏動作自由度上之限制等等，而若要達到模擬人體雙手之靈活度之設計，則於機構的配合上尚有待克服之瓶頸所在，故綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種雙機械手臂彈奏裝置，以期針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種具演奏功能之多自由度機械手指，以解決習知技藝的靈活性問題。

根據本發明之目的，提出一種具演奏功能之多自由度機械手指。具演奏功能之多自由度機械手指，其包含：一本體、一第一滑塊、一人造手指、一連接件、一第一驅動單元及一傳動件。本體具有一第一通孔並設有一第一滑軌於該本體之一端。第一滑塊係設置於第一滑軌。連接件樞接於本體之另一端並設有一第二通孔。人造手指樞接於連接件。第一驅動單元連接第一滑塊。傳動件之一端固設於第一滑塊，其穿過第一通孔及第二通孔，且其另一端固設於人造手指。

其中第一驅動單元驅動第一滑塊往一第一方向位移，使第一滑塊同步帶動傳動件使人造手指往下壓按一演奏裝置。第一驅動單元驅動第一滑塊往一第二方向位移，第一滑塊同步帶動傳動件使人造手指往上抬起。

其中，更可包含一第二驅動單元，其連結連接件。第二驅動單元，使連接件進行橫向角度位移。

其中，更可包含一第二滑軌與一第二滑塊。第二滑塊之一側固設於本體下方，其另一側設置於第二滑軌；第二滑軌設置於一基座上。

其中，更可包含一第三驅動單元，其連接本體。第三驅動單元驅動本體及第二滑塊往第一方向或第二方向位移。

其中，更可包含一緩衝層，其設置於人造手指之一指尖部。

其中，更可包含一彈性件，彈性件之一端固設於連接件，彈性件之另一端固設於人造手指。第一滑塊往第二方向位移時，透過彈性件之彈性回復力使人造手指往上抬起。

根據本發明之另一目的，提出一種多自由度機械手指。多自由度機械手指包含：一本體、一第一滑塊、一連接件、一人造手指、一第一驅動單元、一第二驅動單元及一傳動件。本體具有一第一通孔並設有一第一滑軌於該本體之一端。第一滑塊設置於第一滑軌。連接件樞接於本體之另一端並設有一第二通孔。人造手指樞接於連接件。第一驅動單元連接第一滑塊。第二驅動單元連接連接件。傳動件之一端固設於第一滑塊，傳動件穿過第一通孔及第二通孔，且傳動件之另一端固設於人造手指。

若第一驅動單元驅動第一滑塊往一第一方向位移時，則第一滑塊同步帶動傳動件，使人造手指往下壓按；第二驅動單元驅動連接件進行橫向角度位移。

其中，更可包含一第二滑軌、一第二滑塊及一第三驅動單元。第二滑塊之一側固設於本體下方，第二滑塊之另一側設置於第二滑軌。第二滑軌可設置於一基座上。第三驅動單元連接本體。第三驅動單元驅動本體及第二滑塊往第一方向或第二方向位移。

其中，更可包含一緩衝層，其設置於人造手指之一指尖部。

其中，更可包含一彈性件，彈性件之一端固設於連接件，彈性件之另一端固設於人造手指。第一滑塊往第二方向位移，透過彈性件之彈性回復力使人造手指往上抬起。

承上所述，依本發明之具演奏功能之多自由度機械手指，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此具演奏功能之多自由度機械手指可藉由第一驅動單元驅動第一滑塊，並同步帶動傳動件使人造手指作動，藉此可達到具演奏功能。
(2) 此具演奏功能之多自由度機械手指可藉由第二驅動單元，第二驅動單元使連接件進行橫向角度位移，藉此可提高自由度及演奏的靈活度。
(3) 此具演奏功能之多自由度機械手指可藉由第三驅動單元驅動本體往第一方向或第二方向位移，藉此可提高自由度及演奏的靈活度。

以下將參照相關圖式，說明依本創作之具演奏功能之多自由度機械手指之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之示意圖。如圖所示，具演奏功能之多自由度機械手指10包含：一本體11、一第一滑塊12、連接件13、一人造手指14、一第一驅動單元15及一傳動件16。本體11具有一第一通孔111並設有一第一滑軌112於本體11之一端。第一滑塊12設置於第一滑軌111。連接件13樞接於本體11之另一端並設有一第二通孔131。人造手指14樞接於連接件13。第一驅動單元15連接第一滑塊12。傳動件16之一端固設於第一滑塊12，其穿過第一通孔111及第二通孔131，且其另一端固設於人造手指14。其中連接件13及人造手指14可透過鎖附或卡栓等方式固定，於本實施例係以鎖附方式示範，應不以此為限。其中傳動件16可為一線體或一塊體，並可利用夾持、鎖附或焊接等方式固定，於本實施例傳動件16以線體及夾持方式示範。

進一步可設置一處理模組30電性連接第一驅動單元15。處理模組30可為一電子裝置之微處理機控制器（Microprocessor Control Unit）、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）或微處理器（Micro-Processing Unit），底下係以中央處理器為實施例。處理模組30控制具演奏功能之多自由度機械手指10之第一驅動單元15驅動第一滑塊12往一第一方向40位移，使第一滑塊12同步帶動傳動件16使人造手指14往下壓按一演奏裝置60。處理模組30控制具演奏功能之多自由度機械手指10之第一驅動單元15驅動第一滑塊12往一第二方向50位移，並同步帶動傳動件16使人造手指14往上抬起。演奏裝置60可為風琴、鋼琴或電子琴等鍵盤樂器，底下係以電子琴作為示範。

復請參閱第2圖，其係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第一動作態樣示意圖。如圖所示，當處理模組30控制第一驅動單元15驅動第一滑塊12往第一方向40位移時，由於傳動件16之一端固設於第一滑塊12且另一端固設於人造手指14之一特定位置，因此傳動件16同步與第一滑塊12往第一方向40位移，並拉動該人造手指14往下壓按演奏裝置60。其中傳動件16可為金屬或塑膠等材質，可示其設計需求而變化。

具演奏功能之多自由度機械手指10更可包含一彈性件17，彈性件17之一端固設於連接件13，彈性件17之另一端固設於人造手指14。當處理模組30控制第一驅動單元15驅動第一滑塊12往第二方向50位移時，可藉由彈性件17之彈性回復力頂抵人造手指14，使人造手指14往上抬起。其中，彈性件17可為彈簧或彈片等具彈性回復力之元件。

具演奏功能之多自由度機械手指10另可包含一緩衝層18，其設置於人造手指14之指尖部141，以避免人造手指14壓按演奏裝置60時，造成其損壞。緩衝層18可為軟性塑膠(如橡膠或乳膠)、海綿或泡綿等，並可藉由黏膠之方式固定於指尖部141。

復請參閱第3圖，其係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第二動作態樣示意圖。如圖所示，具演奏功能之多自由度機械手指10更可包含一第二驅動單元19，其連結連接件13並電性連接處理模組30。當處理模組30控制第二驅動單元19作動，第二驅動單元19則驅動連接件13進行橫向角度位移。連接件13之橫向角度位移方式，可由連接件13與本體11的固設處為軸心進行角度位移，以使人造手指14橫向角度位移並壓按演奏裝置60，可增進其演奏功能之靈活性與自由度。

復請參閱第4圖，其係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第三動作態樣示意圖。如圖所示，機械手指更可包含一第二滑軌20、一第二滑塊21及一第三驅動單元22。第二滑塊21之一側固設於本體11下方，第二滑塊21之另一側設置於第二滑軌20。第二滑軌20可設置於一基座70上。第三驅動單元22連接本體11且電性連接處理模組30。處理模組30可控制第三驅動單元22驅動本體11及第二滑塊21往第二方向50位移，即可使具演奏功能之多自由度機械手指10整體往第二方向50位移，以使人造手指14得以壓按演奏裝置60之黑鍵61部份。當處理模組30控制第三驅動單元22驅動本體11及第二滑塊21往第一方向40位移，可使具演奏功能之多自由度機械手指10整體往第一方向40位移，即可使人造手指14回歸至可壓按白鍵62之位置。因此，可進一步可增進其演奏功能之靈活性與自由度。

其中，第一驅動單元15、第二驅動單元19及第三驅動單元22可為線性馬逹、氣壓缸、油壓缸或伺服機等。

請參閱第5圖，其係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之一實施例示意圖。如圖所示，具演奏功能之多自由度機械手指10可應實際需求而設定為五個具演奏功能之多自由度機械手指10結合為一組。其中使用者可利用預先儲存於電子裝置之程式碼或控制程式，以使處理模組30可分別控制具演奏功能之多自由度機械手指10之第一驅動單元15、第二驅動單元19及第三驅動單元22，進而使具演奏功能之多自由度機械手指10之人造手指14分別進行壓按白鍵62、橫向角度位移而壓按白鍵62或壓按黑鍵61等動作，以使具演奏功能之多自由度機械手指10得以演奏更複雜的曲目。

使於此實施例中，除上述說明部份外，其餘部份均與前述類似，於此不再贅述。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10．．．具演奏功能之多自由度機械手指

11．．．本體

111．．．第一通孔

112．．．第一滑軌

12．．．第一滑塊

13．．．連接件

131．．．第二通孔

14．．．人造手指

141．．．指尖部

15．．．第一驅動單元

16．．．傳動件

17．．．彈性件

18．．．緩衝層

19．．．第二驅動單元

20．．．第二滑軌

21．．．第二滑塊

22．．．第三驅動單元

30．．．處理模組

40．．．第一方向

50．．．第二方向

60．．．演奏裝置

61．．．黑鍵

62．．．白鍵

70．．．基座

第1圖係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之示意圖；
第2圖係為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第一動作態樣示意圖；
第3圖本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第二動作態樣示意圖；
第4圖本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之第三動作態樣示意圖；以及
第5圖為本發明之具演奏功能之多自由度機械手指之一實施例示意圖。

10．．．具演奏功能之多自由度機械手指

11．．．本體

111．．．第一通孔

112．．．第一滑軌

12．．．第一滑塊

13．．．連接件

131．．．第二通孔

14．．．人造手指

15．．．第一驅動單元

16．．．傳動件

30．．．處理模組

40．．．第一方向

50．．．第二方向

60．．．演奏裝置

Claims (10)

1. 一種具演奏功能之多自由度機械手指，其包含：
   一本體，係具有一第一通孔，並設有一第一滑軌於該本體之一端；
   一第一滑塊，係設置於該第一滑軌；
   一連接件，係樞接於該本體之另一端，並設有一第二通孔；
   一人造手指，係樞接於該連接件；
   一第一驅動單元，係連接該第一滑塊；以及
   一傳動件，該傳動件之一端固設於該第一滑塊，該傳動件穿過該第一通孔及該第二通孔，且該傳動件之另一端固設於該人造手指；以及
   其中該第一驅動單元驅動該第一滑塊往一第一方向位移，使該第一滑塊同步帶動該傳動件使該人造手指壓按一演奏裝置；該第一驅動單元驅動該第一滑塊往一第二方向位移，並同步帶動該傳動件使該人造手指往上抬起。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一第二驅動單元，係連結該連接件；該第二驅動單元使該連接件進行橫向角度位移。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一第二滑軌與一第二滑塊；該第二滑塊之一側固設於該本體下方，該第二滑塊之另一側設置於該第二滑軌；該第二滑軌係設置於一基座上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一第三驅動單元，係連接該本體；該第三驅動單元驅動該本體及該第二滑塊往該第一方向或該第二方向位移。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一緩衝層，係設置於該人造手指之一指尖部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，更包含一彈性件，該彈性件之一端固設於該連接件，該彈性件之另一端固設於該人造手指；該第一滑塊往該第二方向位移，透過該彈性件之彈性回復力使該人造手指往上抬起。
7. 一種多自由度機械手指，其包含：
   一本體，係具有一第一通孔，並設有一第一滑軌於該本體之一端；
   一第一滑塊，係設置於該第一滑軌；
   一連接件，係樞接於該本體之另一端，並設有一第二通孔；
   一人造手指，係樞接於該連接件；
   一第一驅動單元，係連接該第一滑塊；
   一第二驅動單元，係連接該連接件；以及
   一傳動件，該傳動件之一端固設於該第一滑塊，該傳動件穿過該第一通孔及該第二通孔，且該傳動件之另一端固設於該人造手指；以及
   其中該第一驅動單元或該第二驅動單元；該第一驅動單元驅動該第一滑塊往一第一方向位移，則該第一滑塊同步帶動該傳動件使該人造手指往下壓按；該第二驅動單元驅動該連接件進行橫向角度位移。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一第二滑軌、一第二滑塊及一第三驅動單元；該第二滑塊之一側固設於該本體下方，該第二滑塊之另一側設置於該第二滑軌；該第二滑軌係設置於一基座上；該第三驅動單元係連接該本體；該第三驅動單元驅動該本體及該第二滑塊往該第一方向或該第二方向位移。
9. 如申請專利範圍第7項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，其中更包含一緩衝層，係設置於該人造手指之一指尖部。
10. 如申請專利範圍第7項所述之具演奏功能之多自由度機械手指，更包含一彈性件，該彈性件之一端固設於該連接件，該彈性件之另一端固設於該人造手指；該第一滑塊往該第二方向位移，透過該彈性件之彈性回復力使該人造手指往上抬起。