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球状连杆式机械手臂

阅读：706发布：2021-03-03

IPRDB可以提供球状连杆式机械手臂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种球状连杆式机械手臂，主要由一第一弯杆、一第一皮带轮、一减速机、一第二弯杆、一第二皮带轮、一第三皮带轮、一比例轮、一第三弯杆、一第一皮带、及一第二皮带所组成，本发明以皮带取代现有结构的钢绳结构，具有模组化的特点，以加速结构的组装，有效缩短组装工时，及降低工时成本的功效，且皮带拉抗强度大可以吸收运转的冲击，使用时不易磨损与断裂，因此具高度的适用性及简易更换的作用，并提升使用寿命等优点。另外，提供医务人员适当的工作空间，故即使长时间使用，亦不致感到疲劳，达到操作的顺畅性、便利性及安全性。，下面是球状连杆式机械手臂专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种球状连杆式机械手臂，其特征在于：包含：

一第一弯杆，包含一位于一端的一第一枢接部、一位于另一端且相反该第一枢接部的第二枢接部、一通过该第一枢接部的第一假想轴线、及一通过该第二枢接部的第二假想轴线，该第一假想轴线与该第二假想轴线相交于一球形旋转中心；

一第一皮带轮，枢设于该第一弯杆的第一枢接部，并具有一能重合该第一假想轴线且通过该球形旋转中心的第三假想轴线；

一减速机，设于该第一弯杆的第二枢接部，并具有一第一轴部、及一与该第一轴部同步转动的第二轴部；

一第二弯杆，枢设于该减速机，并具有一枢设于该第二轴部的第三枢接部、一相反该第三枢接部的第四枢接部、及一通过该第四枢接部与该球形旋转中心的第四假想轴线；

一第二皮带轮，套设于该减速机的第一轴部；

一第三皮带轮，设于该第一弯杆的第二枢接部，并套设于该减速机的第二轴部且位于该第二弯杆的第三枢接部与该减速机之间；

一比例轮，枢设于该第二弯杆的第四枢接部；

一第三弯杆，枢接于该比例轮；

一第一皮带，绕设于该第一皮带轮与该第二皮带轮且贯穿该第一弯杆，并在该第一皮带轮转动时带动该第二皮带轮与该第二弯杆以该第二假想轴线为中心转动；以及一第二皮带，绕设于该第三皮带轮与该比例轮且贯穿该第二弯杆，并在该第二皮带轮转动时带动该第二弯杆以该第二假想轴线为中心转动、及该比例轮与该第三弯杆同步以该第四假想轴线为中心转动。

2.如权利要求1所述的球状连杆式机械手臂，其特征在于：所述第二弯杆的长度大于该第一弯杆的长度。

3.如权利要求1所述的球状连杆式机械手臂，其特征在于：所述第二弯杆枢接位置位于该第一弯杆枢接位置的上方。

4.如权利要求1所述的球状连杆式机械手臂，其特征在于：所述第一皮带轮的外径与该第二皮带轮的外径相等。

5.如权利要求1所述的球状连杆式机械手臂，其特征在于：所述比例轮的外径为该第三皮带轮的外径的两倍。

6.如权利要求1所述的球状连杆式机械手臂，其特征在于：还包含一张力调整器，该张力调整器设于该比例轮上，该第二皮带固定于该张力调整器与该比例轮之间。

说明书全文

球状连杆式机械手臂

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及机械手臂，特别是关于一种球状连杆式机械手臂。

背景技术

[0003] 请参阅图1A所示，显示中国台湾申请第103102343号一种《球状连杆式机械手臂》的其中一图式；包含有依序枢接的第一、二弯杆1、2与一器械杆3、第一至三比例轮4、5、6及第一、二挠性绳7、8，且能定义出相交于一球形旋转中心C1的第一至四假想轴线I1、I2、I3、I4，该第一比例轮4受驱动而以第一、三假想轴线I1、I3为中心转动，该第一挠性绳7绕设于第一、二比例轮4、5且固定于该第一弯杆1，并在该第一比例轮4转动时带动该第二比例轮5及该第二弯杆2以第二假想轴线I2为中心转动，该第二挠性绳8绕设于第二、三比例轮5、6且固定于该第二弯杆2，并在该第二比例轮5转动时带动该第三比例轮6及该器械杆3以该第四假想轴线I4为中心转动。

[0004] 然而，上述案件的该第一挠性绳7与该第二挠性绳8皆是使用钢绳以达到挠性传动的目的，每次组装或维修时，都得针对该第一挠性绳7与该第二挠性绳8的绕固长度进行各别调整，结构上相当复杂与组装不易，且容易使人受伤，相当耗费人力与工时，无形中亦大幅增加制造成本，其中该球状连杆式机械手臂经长期使用后，因钢绳的摩擦系数小而磨损与变形，甚至容易有断裂的情形产生，一旦发生钢绳断裂问题，重要的机械元件会连带受到严重的损坏，因此在使用上耐用寿命较短。

[0005] 再者，请参阅图1B所示，显示现有结构一上视图。该球状连杆式机械手臂组接一内视镜9以拍摄并观察人体内部状况，通常进行手术过程中，使用的工作空间越大其有利于医务人员的动作，但是上述案件的该第二弯杆2的枢接位置位于该第一弯杆1的下方，衍生出占体积与一工作空间A过于狭小等问题，因此医务人员于操作的过程中，使得医务人员难以掌握该内视镜，容易造成阻挡及干扰，使手术过程相当不顺畅，导致医务人员误判、或是因为阻挡而难以再继续深入观察，造成诸多不便利且降低效率。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种球状连杆式机械手臂，主要组装简单，可提高组装效率。

[0007] 本发明另一目的在于提供一种球状连杆式机械手臂，主要提高医务人员的工作空间。

[0008] 依据本发明提供一种球状连杆式机械手臂，包含：一第一弯杆，包含一位于一端的一第一枢接部、一位于另一端且相反该第一枢接部的第二枢接部、一通过该第一枢接部的第一假想轴线、及一通过该第二枢接部的第二假想轴线，该第一假想轴线与该第二假想轴线相交于一球形旋转中心。

[0009] 一第一皮带轮，枢设于该第一弯杆的第一枢接部，并具有一能重合该第一假想轴线且通过该球形旋转中心的第三假想轴线。

[0010] 一减速机，设于该第一弯杆的第二枢接部，并具有一第一轴部、及一与该第一轴部同步转动的第二轴部。

[0011] 一第二弯杆，枢设于该减速机，并具有一枢设于该第二轴部的第三枢接部、一相反该第三枢接部的第四枢接部、及一通过该第四枢接部与该球形旋转中心的第四假想轴线。

[0012] 一第二皮带轮，套设于该减速机的第一轴部。

[0013] 一第三皮带轮，设于该第一弯杆的第二枢接部，并套设于该减速机的第二轴部且位于该第二弯杆的第三枢接部与该减速机之间。

[0014] 一比例轮，枢设于该第二弯杆的第四枢接部。

[0015] 一第三弯杆，枢接于该比例轮。

[0016] 一第一皮带，绕设于该第一皮带轮与该第二皮带轮且贯穿该第一弯杆，并在该第一皮带轮转动时带动该第二皮带轮与该第二弯杆以该第二假想轴线为中心转动。

[0017] 一第二皮带，绕设于该第三皮带轮与该比例轮且贯穿该第二弯杆，并在该第二皮带轮转动时带动该第二弯杆以该第二假想轴线为中心转动、及该比例轮与该第三弯杆同步以该第四假想轴线为中心转动。

[0018] 较佳地，其中该第二弯杆的长度大于该第一弯杆的长度。

[0019] 较佳地，其中该第二弯杆的枢接位置位于该第一弯杆的枢接位置的上方。

[0020] 较佳地，其中该第一皮带轮的外径与该第二皮带轮的外径相等。

[0021] 较佳地，其中该比例轮的外径为该第三皮带轮的外径的两倍。

[0022] 较佳地，其中还包含一张力调整器，该张力调整器设于该比例轮上，该第二皮带固定于该张力调整器与该比例轮之间。

[0023] 藉此，本发明所提供一种球状连杆式机械手臂，主要由一第一弯杆、一第一皮带轮、一减速机、一第二弯杆、一第二皮带轮、一第三皮带轮、一比例轮、一第三弯杆、一第一皮带、及一第二皮带所组成，本发明以皮带取代现有结构的钢绳结构，故相较于现有结构的复杂化，本发明具有模组化的特点，以加速结构的组装，有效缩短组装工时，及降低工时成本的功效，且皮带拉抗强度大可以吸收运转的冲击，使用时不易磨损与断裂，因此具高度的适用性及简易更换的作用，并提升使用寿命等优点。

[0024] 另外，透过该第二弯杆枢接位置位于该第一弯杆枢接位置的上方且该第二弯杆的长度大于该第一弯杆的长度，改善现有结构工作空间狭小的缺陷，大幅地扩大工作空间的范围，使医务人员在操作的过程中，相当符合人体工学，以提供医务人员适当的工作空间，故即使长时间使用，亦不致感到疲劳，达到操作的顺畅性、便利性及安全性，进而积极提升其实用性及产品的竞争力。

附图说明

[0025] 图1A是中国台湾申请第103102343号一种《球状连杆式机械手臂》的其中一图式。

[0026] 图1B是现有结构一上视图，显示工作空间过于狭小。

[0027] 图2是本发明实施例的立体组合图(一)。

[0028] 图3是本发明实施例的立体组合图(二)。

[0029] 图4是本发明实施例的立体组合图(三)。

[0030] 图5是本发明实施例的立体侧视图，显示第二弯杆的长度大于第一弯杆的长度。

[0031] 图6是本发明实施例的上视图，显示本发明的工作空间大于图1B的工作空间。

[0032] 附图标记说明工作空间A
球形旋转中心C1
第一假想轴线I1
第二假想轴线I2
第三假想轴线I3
第四假想轴线I4
第一弯杆1
第二弯杆2
器械杆3
第一比例轮4
第二比例轮5
第三比例轮6
第一挠性绳7
第一挠性绳8
内视镜9
工作空间A1
球形旋转中心C
第一假想轴线L1
第二假想轴线L2
第三假想轴线L3
第四假想轴线L4
驱动装置10
固定座11
第一驱动单元12
第一驱动皮带轮121
皮带122、132
传动轮123
第二驱动单元13
第二驱动皮带轮131
第一弯杆20
第一枢接部21
第二枢接部22
第一皮带轮30
减速机40
第一轴部41
第二轴部42
第二弯杆50
第三枢接部51
第四枢接部52
第二皮带轮60
第三皮带轮70
比例轮80
第三弯杆90
第五枢接部91
安装部92
第一皮带100
第二皮带110
传动装置120
张力调整器130
内视镜140。

具体实施方式

[0033] 请参阅图2至图6所示，本发明实施例所提供一种球状连杆式机械手臂，该球状连杆式机械手臂用以设置在一器械装置上(图中未示)，主要由一驱动装置10、一第一弯杆20、一第一皮带轮30、一减速机40、一第二弯杆50、一第二皮带轮60、一第三皮带轮70、一比例轮80、一第三弯杆90、一第一皮带100、及一第二皮带110所组成，其中：
该驱动装置10包含一固定座11、一设置于该固定座11的第一驱动单元12、及一设置于该固定座11且与该第一驱动单元12并排的第二驱动单元13。该第一驱动单元12的下方包含一第一驱动皮带轮121，以皮带122绕设于该第一驱动皮带轮121与一传动轮123上，使该第一驱动单元12输出的旋转动能传递至该传动轮123。该第二驱动单元13的上方包含一第二驱动皮带轮131，以皮带132绕设于该第二驱动皮带轮131与该第一皮带轮30上，使该第二驱动单元13输出的旋转动能传递至该第一皮带轮30。

[0034] 该第一弯杆20，包含一位于一端的一第一枢接部21、一位于另一端且相反该第一枢接部21的第二枢接部22、一通过该第一枢接部21的第一假想轴线L1、及一通过该第二枢接部22的第二假想轴线L2，该第一假想轴线L1与该第二假想轴线L2相交于一球形旋转中心C；本实施例中，该第一枢接部21是与该传动轮123同轴设置，并能受该第一驱动单元12的第一驱动皮带轮121带动而转动，因此，该第一弯杆20是能受该第一驱动单元12驱动而以该第一假想轴线L1为中心转动。该球状连杆式机械手臂在作动过程中，该球状连杆式机械手臂每一个能转的部位可视在以该球形旋转中心C为球心的假想球面上移动，藉由该球形旋转中心C带动该器械装置，即可使该器械装置绕该球形旋转中心C摆动。

[0035] 该第一皮带轮30，枢设于该第一弯杆20的第一枢接部21，并具有一能重合该第一假想轴线L1且通过该球形旋转中心C的第三假想轴线L3；本实施例中，该第一皮带轮30是与该第一弯杆20的第一枢接部21同轴设置，因此，该第三假想轴线L3能与该第一假想轴线L1重合。

[0036] 该减速机40，设于该第一弯杆20的第二枢接部22，并具有一穿置该第二皮带轮60的第一轴部41、及一与该第一轴部41同步转动的第二轴部42；本实施例中，透过该减速机40的辅助，可将该驱动装置10输出的旋转动能减速到操作者所要的旋转动能，以得到预定的扭矩，特别适用于空间受限的环境中，使该球状连杆式机械手臂的动作能够更佳确实、灵活与稳定，可高效率的输出，有利于该球状连杆式机械手臂的实施应用。

[0037] 该第二弯杆50，枢设于该减速机40，并具有一枢设于第二轴部42的第三枢接部51、一相反该第三枢接部51的第四枢接部52、及一通过该第四枢接部52与该球形旋转中心C的第四假想轴线L4；本实施例中，该第三枢接部51是能以该第二假想轴线L2为中心而相对该第一弯杆20的第二枢接部22转动。

[0038] 该第二皮带轮60，套设于该减速机40的第一轴部41；本实施例中，该第二皮带轮60是套固于该减速机40的第一轴部41，因而当该第二皮带轮60转动时，带动该减速机40的第二轴部42同步转动。

[0039] 该第三皮带轮70，设于该第一弯杆20的第二枢接部22，并套设于该减速机40的第二轴部42且位于该第二弯杆50的第三枢接部51与该减速机40之间；本实施例中，该第三皮带轮70是固定于该第一弯杆20的第二枢接部22上，而且套设于该减速机40的第二轴部42；藉此，当该减速机40的第二轴部42转动时带动该第二弯杆50以该第二假想轴线L2为中心转动，再透过该第三皮带轮70的固定与该第二皮带110的带动，使该第三弯杆90以该第四假想轴线L4为中心转动。

[0040] 该比例轮80，枢设于该第二弯杆50的第四枢接部52且位于该第二弯杆50的第四枢接部52与该第三弯杆90之间，而且该比例轮80是固定于该第三弯杆90上，因而可与该第三弯杆90同步转动。

[0041] 该第三弯杆90，枢接于该比例轮80；本实施例中，该第三弯杆90包含一枢接该比例轮80的第五枢接部91、及一相反该第五枢接部91的安装部92，透过该安装部92可装设一传动装置120，该传动装置120装设一内视镜140。

[0042] 该第一皮带100，绕设于该第一皮带轮30与该第二皮带轮60且贯穿该第一弯杆20，并在该第一皮带轮30转动时带动该第二皮带轮60与该第二弯杆50以该第二假想轴线L2为中心转动；该第二皮带110，绕设于该第三皮带轮70与该比例轮80且贯穿该第二弯杆50，并在该第二弯杆50以该第二假想轴线L2为中心转动时带动该比例轮80与该第三弯杆90以该第四假想轴线L4为中心转动；本实施例中，当该第一皮带轮30受该第二驱动单元13的第二驱动皮带轮131驱动而转动时，该第一皮带轮30会随之转动而带动该第一皮带100，并带动该第二皮带轮60与该第二弯杆50以该第二假想轴线L2为中心转动，同时，该第二皮带110会随该第二弯杆50转动而带动该比例轮80及该第三弯杆90以该第四假想轴线L4为中心转动；藉此，本发明以皮带取代现有结构的钢绳结构，故相较于现有结构的复杂化，本发明具有模组化的特点，以加速结构的组装，有效缩短组装工时，及降低工时成本等优点。

[0043] 值得一提的是，本发明还包含一张力调整器130，该张力调整器130设于该比例轮80上，该第二皮带110固定于该张力调整器130与该比例轮80之间，该张力调整器130提供操作者调整该第二皮带110的张力，该比例轮80亦可不设有该张力调整器130，而使该第二皮带110设置于该第二弯杆50上。

[0044] 请参阅图5及图6所示，该第二弯杆50的枢接位置位于该第一弯杆20的枢接位置的上方，该第二弯杆50的长度大于该第一弯杆20的长度，该第一皮带轮30的外径与该第二皮带轮60的外径相等，且该比例轮80的外径为该第三皮带轮70的外径的两倍，如此一来，可提高医务人员的工作空间A1与提高内视镜的使用空间，与现有结构图1B互相比较之下，改善现有结构该工作空间A狭小的缺陷，大幅地扩大该工作空间A1的范围，使医务人员在操作的过程中，相当符合人体工学，增加产品的竞争能力。

[0045] 值得说明的是，本发明至少可达到下述功效。

[0046] 其一、组装简单，提高组装效率。本发明以皮带取代现有结构的钢绳结构，故相较于现有结构的复杂化，本发明具有模组化的特点，以加速结构的组装，有效缩短组装工时，及降低工时成本，且皮带拉抗强度大可以吸收运转的冲击，使用时不易磨损与断裂，因此具高度的适用性及简易更换的作用，并提升使用寿命等功效。

[0047] 其二、提高医务人员的该工作空间A1。透过该第二弯杆50的枢接位置位于该第一弯杆20的枢接位置的上方且该第二弯杆50的长度大于该第一弯杆20的长度，改善现有结构工作空间狭小的缺陷，大幅地扩大该工作空间A1的范围，使医务人员在操作的过程中，相当符合人体工学，以提供医务人员适当的该工作空间A1，故即使长时间使用，亦不致感到疲劳，达到操作的顺畅性、便利性及安全性，进而积极提升其实用性及产品的竞争力。

[0048] 以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
机械手臂-专利编号CN110919695A	2020-05-11	147
机械手臂-专利编号CN109397273A	2020-05-13	575
机械臂-专利编号CN109124773A	2020-05-13	149
机械臂-专利编号CN105232153B	2020-05-13	459
机械臂-专利编号CN111093909A	2020-05-12	570
机械手臂-专利编号CN109928213A	2020-05-12	709
机械手臂-专利编号CN111015626A	2020-05-11	429
机械臂-专利编号CN107097219B	2020-05-11	718
机械臂-专利编号CN110293583A	2020-05-12	758
机械臂-专利编号CN110536779A	2020-05-11	241

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