TWI383869B - 手指機構 - Google Patents

Description

手指機構

本發明係有關於一種手指機構，特別是有關於一種具有高自由度抓握動作之手指機構。

習知之機械手掌包括複雜的機構，並且機械手掌上之手指通常係為了特定目的而設計，為了夾取不同的物體而必須更換機械手掌上之手指，使用起來甚不便利，再者，為了提高手指的自由度，便必須增加馬達的數量以使手指得以於各方向運動，但是馬達的數量增加亦導致機械手掌整體體積增加，若是為了縮減機械手掌的體積而減少馬達的設置，也將同時減少了手指的自由度，換句話說，若是選擇過小的馬達，則手指的抓取力量便會不足，因此如何設計一具有高自由度、高夾取力且體積微小的機械手掌便成為致力研發的目標。

本發明提供一種手指機構，手指機構由一傳動機構所驅動，並包括一第一指節、一第二指節、一輪軸、一滑輪組件以及一繩索組件，第二指節與第一指節連接，輪軸設置於第一指節以及第二指節之間使第一指節與第二指節可以輪軸為中心相對旋轉，滑輪組件套設於輪軸上，並且可於輪軸上自由轉動，繩索組件纏繞於滑輪組件，並包括一第一端部固定於傳動機構以及一第二端部固定於第二指節。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

參見第1圖，一機械手掌100包括一底座200、三個手指機構300以及三個驅動機構D，其中手指機構300設置於底座200上，並可相對於底座200旋轉，而驅動機構D設置於底座200中，且每一驅動機構D分別與不同的手指機構300連接，用以驅動手指機構300使其彎曲而得以夾取物體。

應注意的是，於此實施例中機械手掌100包括三個手指機構300，但不限於此，機械手掌100包括至少兩個手指機構300便可夾取物體，或者是，機械手掌100可根據使用需求而增設多個手指機構300，以更穩固的夾取物體。

以下說明每一手指機構300之組成以及作動方式，參見第2、3圖，每一手指機構300包括一第一指節301、一第二指節302、一中間指節303、兩個輪軸W、兩個滑輪組件400、一調整元件500、一固定元件600。

第一指節301設置於底座200上，中間指節303分別與第一指節301以及第二指節302連接，輪軸W分別設置於兩個相鄰的指節之間，使第一指節301與中間指節303可以輪軸W為中心相對旋轉，且第二指節302與中間指節303可以輪軸W為中心相對旋轉。

應注意的是，於此實施例中手指機構300包括三個指節301、302、303，但不限於此，機械手掌100包括至少第一指節301以及第二指節302便可夾取物體，也就是說可以不設置中間指節303，或者是，可包括多個中間指節303，其中間指節303的數量可依照使用需求而定，並且設置於指節之間的輪軸W以及滑輪組件400也是依照指節與指節之連接部份的數量而定。

參見第3圖，每一滑輪組件400包括一第一滑輪401以及一第二滑輪402，第一滑輪401以及第二滑輪402為惰輪，且以鬆配合的方式分別套設於兩個輪軸W上，而調整元件500以及固定元件600皆設置於第二指節302上，其中調整元件500可於單方向旋轉，以調整繩索組件700的鬆緊度，另外，傳動機構D包括一馬達M以及一轉軸A，馬達M設置於底座200中(如第1圖所示)，轉軸A與馬達M連接並由馬達M驅動使其可順時針旋轉或是逆時針旋轉。應注意的是，本實施例中之傳動機構D係由馬達M以及轉軸A所組成，但不限於此，傳動機構D亦可由電磁閥、齒輪或是其他元件所組成。

配合參見第2圖至第4圖，如第4圖所示，手指機構300更包括一繩索組件700，繩索組件700包括一第一繩索701以及一第二繩索702，第一繩索701沿第一方向F1纏繞於兩個第一滑輪401，第二繩索702沿第二方向F2纏繞於兩個第二滑輪402，並且第一繩索701以及第二繩索702皆具有一第一端部E1以及一第二端部E2，其中第一繩索701以及第二繩索702之第一端部E1分別以相反方向纏繞於轉軸A上，第一繩索701之第二端部E2纏繞於調整元件500，而第二繩索702之第二端部E2固定於固定元件600。

應注意是，由於第一繩索701以及第二繩索702之第一端部E1是以相反方向纏繞於轉軸A，當轉軸A順時針旋轉時，必定會收緊一繩索而放鬆另一繩索，反之亦然，因此第一繩索701以及第二繩索702纏繞於轉軸的方向並沒有特定限制，只要彼此是沿相反方向纏繞於轉軸A即可。

夾取物體時，馬達M驅動轉軸A旋轉而收緊第一繩索701並放鬆第二繩索702時，可使每一手指機構300朝彼此方向彎曲，以將物體固持於手指機構300之間，相反的，當馬達M驅動轉軸A旋轉而放鬆第一繩索701並收緊第二繩索702時，可使每一手指機構300朝相對於彼此之相反方向彎曲，以釋放物體。

詳細說明，由於繩索組件700所纏繞之滑輪組件400為惰輪，因此每一指節的彎曲係藉由繩索組件700的鬆緊程度控制一手指機構300包括一第一指節301、一第二指節302以及一中間指節303，當第一繩索701被收緊時，可使中間指節303相對於第一指節301旋轉，且第二指節302相對於中間指節303旋轉，並且可根據欲夾取的物體形狀而旋轉至任意角度，也就是說，當中間指節303相對於第一指節301旋轉至兩者與物體抵接後，中間指節303便不再旋轉，但是第二指節302可繼續相對於中間指節303旋轉直至第二指節302與物體抵接，換句話說，當第二指節302相對於中間指節303旋轉至兩者與物體抵接後，第二指節302便不再旋轉，但是中間指節303可繼續相對於第一指節301旋轉直至第一指節301與物體抵接，如此便可將物體穩固的夾持於一手指機構300之間。

綜上所述，本發明之機械手掌100利用繩索組件700以及滑輪組件400來控制手指機構300的彎曲，在夾持物體時，可配合物體的形狀在指節之間形成不同的抓握角度，使其與物體接觸的情況更接近零背隙，提高機械手掌的自由度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．機械手掌

200．．．底座

300．．．手指機構

301．．．第一指節

302．．．第二指節

303．．．中間指節

400．．．滑輪組件

401．．．第一滑輪

402．．．第二滑輪

500．．．調整元件

600．．．固定元件

700．．．繩索組件

701．．．第一繩索

702．．．第二繩索

A．．．轉軸

D．．．驅動機構

E1．．．第一端部

E2．．．第二端部

F1．．．第一方向

F2．．．第二方向

M．．．馬達

W．．．輪軸

第1圖顯示本發明機械手掌之示意圖；

第2圖顯示本發明機械手掌中傳動機構以及手指機構之側視圖；

第3圖顯示本發明機械手掌中傳動機構以及手指機構之俯視圖；以及

第4圖顯示本發明機械手掌中滑輪組件以及繩索組件之示意圖。

300．．．手指機構

301．．．第一指節

302．．．第二指節

303．．．中間指節

400．．．滑輪組件

500．．．調整元件

600．．．固定元件

A．．．轉軸

D．．．驅動機構

M．．．馬達

W．．．輪軸

Claims (8)

1. 一種手指機構，由一傳動機構所驅動，包括：一第一指節；一第二指節，與該第一指節連接；一輪軸，設置於該第一指節以及該第二指節之間使該第一指節與該第二指節可以該輪軸為中心相對旋轉；一滑輪組件，套設於該輪軸上，並且可於該輪軸上自由轉動；以及一繩索組件，纏繞於該滑輪組件，包括一第一端部固定於該傳動機構以及一第二端部固定於該第二指節，其中該繩索組件包括一第一繩索以及一第二繩索，且該第一繩索以及該第二繩索皆具有該第一端部以及該第二端部，其中該滑輪組件包括一第一滑輪以及一第二滑輪，該第一繩索沿一第一方向纏繞於該第一滑輪上，該第二繩索沿一第二方向纏繞於該第二滑輪上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手指機構，其中該手指機構更包括一中間指節、兩個輪軸以及兩個滑輪組件，該中間指節設置於該第一指節以及該第二指節之間，該等輪軸分別設置於該中間指節與該第一指節以及該第二指節之間，該等滑輪組件分別設置於該等輪軸上，並且該繩索組件纏繞於該等滑輪組件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之手指機構，其中該第一繩索以及該第二繩索之該等第一端部與該傳動機構連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之手指機構，其中該第一繩索以及該第二繩索之該等第一端部纏繞於該傳動機構。
5. 如申請專利範圍第2項所述之手指機構，包括：一調整元件，以可旋轉的方式設置於該第二指節上；以及一固定元件，固定於該第二指節上；其中該第一繩索或是該第二繩索之該等第二端部其中之一纏繞於該調整元件上，且該第一繩索以及該第二繩索之該等第二端部另外之一纏繞於該固定元件上。
6. 如申請專利範圍第2項所述之手指機構，其中該手指機構包括複數個中間指節、複數個輪軸以及複數個滑輪組件，該等輪軸以及滑輪組件分別設置於每一指節之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之手指機構，其中該第一繩索以及該第二繩索之該等第一端部分別以相反方向纏繞於該轉軸，並由該傳動機構使其可順時針旋轉或是逆時針旋轉。
8. 一種手指機構，由一傳動機構所驅動，包括：一第一指節；一第二指節，與該第一指節連接；一輪軸，設置於該第一指節以及該第二指節之間使該第一指節與該第二指節可以該輪軸為中心相對旋轉；一滑輪組件，套設於該輪軸上，並且可於該輪軸上自由轉動；一繩索組件，纏繞於該滑輪組件，包括一第一端部固 定於該傳動機構以及一第二端部固定於該第二指節，其中該手指機構更包括一中間指節、兩個輪軸以及兩個滑輪組件，該中間指節設置於該第一指節以及該第二指節之間，該等輪軸分別設置於該中間指節與該第一指節以及該第二指節之間，該等滑輪組件分別設置於該等輪軸上，並且該繩索組件纏繞於該等滑輪組件，其中該繩索組件包括一第一繩索以及一第二繩索，且該第一繩索以及該第二繩索皆具有該第一端部以及該第二端部，其中該第一繩索以及該第二繩索之該等第一端部與該傳動機構連接，其中每一該等滑輪組件包括一第一滑輪以及一第二滑輪，該第一繩索沿一第一方向纏繞於該等第一滑輪上，該第二繩索沿一第二方向纏繞於該等第二滑輪上；一調整元件，以可旋轉的方式設置於該第二指節上；以及一固定元件，固定於該第二指節上；其中該第一繩索或是該第二繩索之該等第二端部其中之一纏繞於該調整元件上，且該第一繩索以及該第二繩索之該等第二端部另外之一纏繞於該固定元件上。