專利名稱：雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊。
背景技術(shù)：
由于機(jī)械手臂(robot arm)上具有復(fù)數(shù)個(gè)關(guān)節(jié)，使其能夠在平面或三度空間中，進(jìn)行多方向自由度運(yùn)動(dòng)或是線性位移移動(dòng)，因此 能模仿人類手臂的動(dòng)作，故在1980年代，機(jī)械手臂便已成功地應(yīng)用至汽車制造業(yè)或其它領(lǐng)域制造業(yè)上，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中，應(yīng)用范圍最廣泛的自動(dòng)化機(jī)械裝置，時(shí)至今日，許多工業(yè)制造中具有高危險(xiǎn)性的組裝、噴漆、焊接、高溫鑄鍛等工作，大多已采用機(jī)械手臂取代人工操作，甚至是醫(yī)療救援、娛樂服務(wù)、軍事保衛(wèi)與太空探索等領(lǐng)域，均能發(fā)現(xiàn)應(yīng)用機(jī)械手臂的相關(guān)裝置。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域除了工業(yè)上的大幅應(yīng)用之外，娛樂或競技用的機(jī)器人亦逐漸風(fēng)行，甚至出現(xiàn)諸多機(jī)器人競賽，例如WR0國際奧林匹克機(jī)器人大賽、FLL OIC(OpenInternational Championship)高雄世界杯機(jī)器人大賽、PMC機(jī)器人創(chuàng)意競賽、香港青少年機(jī)器人世界杯(RCJHK)等，因此，有許多業(yè)者紛紛針對(duì)機(jī)器人的各部位結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，以能滿足使用者的各種需求。如圖I所示，一般而言，機(jī)器人I的手、腳等肢體，為能夠模擬人類的動(dòng)作，均設(shè)有多個(gè)關(guān)節(jié)，并會(huì)在每個(gè)關(guān)節(jié)的位置增設(shè)一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊11，各驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊11能夠驅(qū)動(dòng)其連接的輸出件13進(jìn)行前后移動(dòng)或左右移動(dòng)，舉例而言，如圖I右邊的手臂，上方的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊IlA能夠帶動(dòng)上方的輸出件13A，進(jìn)行左右方向的移動(dòng)，而下方的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊IlB則能夠帶動(dòng)下方的輸出件13B，進(jìn)行前后方向的移動(dòng)，如此一來，下方的輸出件13B便能夠借助驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊IlAUlB的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(如啟動(dòng)、關(guān)閉)，而進(jìn)行單一方向自由度運(yùn)動(dòng)(前后移動(dòng)、左右移動(dòng))或二方向自由度運(yùn)動(dòng)(同時(shí)前后左右移動(dòng))。普遍來說，若業(yè)者希望機(jī)器人或機(jī)械手臂的動(dòng)作，能夠非常接近人手作業(yè)，便必須設(shè)置更多數(shù)量的關(guān)節(jié)，才能達(dá)到和人類同樣的動(dòng)作。誠如前述，為保持關(guān)節(jié)的活動(dòng)，業(yè)者需在每一個(gè)關(guān)節(jié)處均組裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊，但為使機(jī)器人的手、腳等肢體的外觀能近似于人的手、腳，業(yè)者勢必需將機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)盡量緊湊，或使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊達(dá)到小型化，以避免機(jī)器人的手、腳等肢體的長度因關(guān)節(jié)部分占有體積而變大，造成其與人的手、腳等肢體相去甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致其難以實(shí)現(xiàn)接近人類的動(dòng)作，且會(huì)占用過多的活動(dòng)空間，徒然增加收藏上或操作上的困難。而且由于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊通常是由馬達(dá)、減速機(jī)構(gòu)及其間的動(dòng)力傳遞裝置組成，使得其組件數(shù)目過多，而不易小型化，同時(shí)，過多的組件數(shù)量，亦會(huì)造成使用者在組裝、保養(yǎng)與維修上的困難。綜上所述，目前公知機(jī)器人或機(jī)械手臂等構(gòu)造，為能具有多個(gè)方向自由度的移動(dòng)，以能模擬人手的動(dòng)作，均需在每個(gè)關(guān)節(jié)的位置設(shè)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊，此舉不僅造成機(jī)器人的肢體外觀過大，且會(huì)影響肢體運(yùn)動(dòng)的靈活度及活動(dòng)空間，更何況當(dāng)肢體上的關(guān)節(jié)過多時(shí)，鄰近身體的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊(如圖I的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊11A)在運(yùn)作時(shí)，不僅必須承受較大的外部作用力，且必須接收較大的電流，才能保持其具有足夠的動(dòng)力帶動(dòng)整副肢體運(yùn)轉(zhuǎn)，造成驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊耗費(fèi)過多的電力，并容易因過負(fù)載所產(chǎn)生的高溫而損壞。因此，如何針對(duì)公知機(jī)器人或機(jī)械手臂中存在的缺點(diǎn)及問題，設(shè)計(jì)出一種嶄新的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，以取代原有的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)模塊，即為本發(fā)明欲解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，該運(yùn)動(dòng)模塊可自鎖雙軸共點(diǎn)，使得與雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊相連接的輸出件，能夠進(jìn)行二方向自由度轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，從而能有效減輕雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊的負(fù)載，并在大幅縮減機(jī)器人的肢體體積的情況下，仍能達(dá)到大范圍運(yùn)動(dòng)的效果。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，包括殼體，所述殼體上設(shè)有帶輸出軸的二個(gè)伺服馬達(dá)和分別與輸出軸連接的二個(gè)傳動(dòng)模塊，傳動(dòng)模塊依據(jù)伺服馬達(dá)的啟動(dòng)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)而被輸出軸帶動(dòng)，且無法反向帶動(dòng)輸出軸；所述殼體上還設(shè)有一個(gè)與傳動(dòng)模塊相連接的二自由度輸出模塊，且依據(jù)各傳動(dòng)模塊的帶動(dòng)，而輸出一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)或二個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。 本發(fā)明所述傳動(dòng)模塊分別包括復(fù)數(shù)個(gè)傳動(dòng)齒輪，其中一個(gè)傳動(dòng)齒輪連接至對(duì)應(yīng)伺服馬達(dá)的輸出軸，且彼此相互嚙合，并被對(duì)應(yīng)的伺服馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)傳動(dòng)蝸桿，與另一個(gè)傳動(dòng)齒輪相連接，且能被另一個(gè)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)從動(dòng)蝸輪，與所述傳動(dòng)蝸桿相嚙合，且該傳動(dòng)蝸桿與從動(dòng)蝸輪相互嚙合之齒部的導(dǎo)程角小于一預(yù)定角度，以產(chǎn)生自鎖作用；至少一個(gè)從動(dòng)齒輪,與所述從動(dòng)蝸輪相連接，以被從動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明所述二自由度輸出模塊包括一個(gè)中空框架；二個(gè)第一傘形齒輪，位于所述中空框架內(nèi)的兩對(duì)應(yīng)位置；二個(gè)第一軸桿，分別貫穿且樞接在所述中空框架的兩對(duì)應(yīng)側(cè)面，且其兩端分別連接至對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪與從動(dòng)齒輪，以使各從動(dòng)齒輪能依序帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿及第一傘形齒輪，并使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)第二軸桿，貫穿且樞接在所述中空框架的另二個(gè)對(duì)應(yīng)側(cè)面；一個(gè)輸出件，其兩端分別連接至所述第二軸桿的兩端；一個(gè)第二傘形齒輪，位于中空框架內(nèi)，且連接至第二軸桿的中段，并嚙合至第一傘形齒輪，在第二傘形齒輪被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，能帶動(dòng)第二軸桿，并使輸出件執(zhí)行另一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明在其中一個(gè)伺服馬達(dá)啟動(dòng)，另一個(gè)伺服馬達(dá)關(guān)閉的狀態(tài)下，其中一個(gè)第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪及中空框架轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)第一軸桿則不會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的另一個(gè)第一傘形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，且使已轉(zhuǎn)動(dòng)的第一傘形齒輪帶動(dòng)第二傘形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二傘形齒輪會(huì)沿著另一個(gè)第一傘形齒輪的表面轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第二軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照中空框架與第二軸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行二個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明在各伺服馬達(dá)啟動(dòng)，且分別以同樣轉(zhuǎn)速帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿朝同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪及中空框架朝同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，且第一傘形齒輪分別帶動(dòng)第二傘形齒輪的方向?yàn)橄喾?，使第二傘形齒輪無法轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照中空框架的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明在各伺服馬達(dá)啟動(dòng)，且分別帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架無法轉(zhuǎn)動(dòng)，且第一傘形齒輪分別帶動(dòng)第二傘形齒輪的方向?yàn)橄嗤沟诙阈锡X輪能朝一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照第二軸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明所述預(yù)定角度為4度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能簡化機(jī)械手臂或機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，且能實(shí)現(xiàn)二自由度的大范圍運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)緊湊體積下大運(yùn)動(dòng)范圍的效果，同時(shí)，通過傳動(dòng)蝸桿與從動(dòng)蝸輪的自鎖效果，不僅能避免損傷伺服馬達(dá)外，亦能在伺服馬達(dá)未啟動(dòng)時(shí)，仍因上述自鎖效果而維持二自由度輸出模塊的運(yùn)動(dòng)姿勢，實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A是本發(fā)明的立體示意圖。圖2B是本發(fā)明的俯視圖。圖3是本發(fā)明省略部份組件后的示意圖。圖4是本發(fā)明二自由度輸出模塊的動(dòng)作示意圖。圖5是本發(fā)明二自由度輸出模塊的另一動(dòng)作示意圖。圖6是本發(fā)明二自由度輸出模塊的又一動(dòng)作示意圖。主要零部件符號(hào)說明雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊 ...... 2殼體...... 20伺服馬達(dá)...... 21輸出軸...... 211傳動(dòng)模塊...... 23傳動(dòng)齒輪...... 231傳動(dòng)蝸桿...... 233從動(dòng)蝸輪...... 235從動(dòng)齒輪...... 237二自由度輸出模塊...... 25中空框架...... 250第一軸桿...... 251第一傘形齒輪 ...... 252第二軸桿...... 253第二傘形齒輪...... 254輸出件............25具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖2A、圖2B所示，本發(fā)明是一種可自鎖雙軸共點(diǎn)的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，在一較佳實(shí)施例中，該雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2包括一殼體20、二個(gè)帶輸出軸211的伺服馬達(dá)(ServoMotor) 21、二個(gè)傳動(dòng)模塊23和一個(gè)二自由度輸出模塊25，其中伺服馬達(dá)21、傳動(dòng)模塊23與二自由度輸出模塊25均設(shè)在殼體20上，從而形成雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2，以便將殼體20組裝至機(jī)器人的身體或工作臺(tái)上，而形成機(jī)器人之手、腳或機(jī)械手臂的一個(gè)關(guān)節(jié)。伺服馬達(dá)21的一個(gè)輸出軸211能分別連接至傳動(dòng)模塊23，以帶動(dòng)各傳動(dòng)模塊23動(dòng)作，傳動(dòng)模塊23分別連接至二自由度輸出模塊25，以使二自由度輸出模塊25能同時(shí)或分別輸出前后方向與左右方向自由度(Degrees of freedom)的轉(zhuǎn)動(dòng)，如此,與二自由度輸出模塊25相連接的組件(如機(jī)器人的手腕、腳部關(guān)節(jié)或其它肢體) ，便能夠進(jìn)行一個(gè)或二個(gè)方向自由度的運(yùn)動(dòng)，而不必再額外安裝其它運(yùn)動(dòng)模塊，使得遠(yuǎn)離機(jī)器人的身體或工作臺(tái)的組件，能夠大幅縮減其整體體積與重量。同時(shí)，尚能避免輸出件因受到外力影響，而反向帶動(dòng)伺服馬達(dá)，造成伺服馬達(dá)損壞的情況。此處僅就傳動(dòng)模塊23與二自由度輸出模塊25的細(xì)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行說明，如圖2A及圖3所示，由于圖2A中的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2的部份組件，會(huì)遮蔽住其它組件，故為能明確揭示出本申請(qǐng)的整體技術(shù)特征，圖3省略了部份組件，以能清楚表現(xiàn)各個(gè)組件的連接關(guān)系。其中，傳動(dòng)模塊23分別包括復(fù)數(shù)個(gè)傳動(dòng)齒輪231、一個(gè)傳動(dòng)蝸桿(Worm) 233、一個(gè)從動(dòng)蝸輪(Worm Gear) 235及至少一個(gè)從動(dòng)齒輪237，由于各傳動(dòng)模塊23與各伺服馬達(dá)21的連接關(guān)系相同，故后面僅說明圖2A右邊一組傳動(dòng)模塊23與伺服馬達(dá)21間的連接關(guān)系。在本實(shí)施例中，有四個(gè)傳動(dòng)齒輪231，其中圖2A最左邊的傳動(dòng)齒輪231組裝至伺服馬達(dá)21的輸出軸211上，最右邊的傳動(dòng)齒輪231則組裝至傳動(dòng)蝸桿233上，傳動(dòng)齒輪231則彼此相互嚙合，如此，當(dāng)伺服馬達(dá)21的輸出軸211旋轉(zhuǎn)時(shí)，便能通過傳動(dòng)齒輪231帶動(dòng)傳動(dòng)蝸桿233旋轉(zhuǎn)，此夕卜，也能夠借助調(diào)整上述傳動(dòng)齒輪231的齒輪配比，而達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速及扭力等需求，以滿足業(yè)者所需生產(chǎn)不同產(chǎn)品的個(gè)別要求。如圖2A及圖3所示，傳動(dòng)蝸桿233與從動(dòng)蝸輪235相嚙合，以能帶動(dòng)從動(dòng)蝸輪235旋轉(zhuǎn)，且從動(dòng)蝸輪233亦與從動(dòng)齒輪237相連接，以帶動(dòng)從動(dòng)齒輪237旋轉(zhuǎn)，其中傳動(dòng)蝸桿233與從動(dòng)蝸輪235相互嚙合的齒部的導(dǎo)程角(Lead Angle)小于一預(yù)定角度(如4度)，使得該從動(dòng)蝸輪235僅能被傳動(dòng)蝸桿233帶動(dòng)，而無法反向帶動(dòng)傳動(dòng)蝸桿233，以形成自鎖效果(Self-Locking)，如此，當(dāng)外部作用力施加至從動(dòng)齒輪237上時(shí)，傳動(dòng)蝸桿233與從動(dòng)蝸輪235便會(huì)承擔(dān)大部份的外部作用力，同時(shí)，防止外部作用力造成伺服馬達(dá)21被迫旋轉(zhuǎn)而損壞，同時(shí)，借助上述傳動(dòng)蝸桿233與從動(dòng)蝸輪235的自鎖效果，與傳動(dòng)模塊23相連接的組件便能保持原運(yùn)動(dòng)姿勢，而不會(huì)因受到外力影響而被迫變化，因此本發(fā)明的伺服馬達(dá)21便能夠依照實(shí)際使用情況，更改自身為啟動(dòng)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)，而不需為保持與傳動(dòng)模塊23相連接組件的運(yùn)動(dòng)姿勢，時(shí)常處于啟動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而能有效降低本發(fā)明雙馬達(dá)模塊2所耗費(fèi)的能源。此外，在本實(shí)施例中，以兩個(gè)從動(dòng)齒輪237為例，其中一個(gè)從動(dòng)齒輪237與從動(dòng)蝸輪235共同設(shè)置于一個(gè)軸桿上，且從動(dòng)齒輪237能帶動(dòng)另一個(gè)從動(dòng)齒輪237。通過改變傳動(dòng)齒輪的直徑大小，即能有效改變伺服馬達(dá)傳遞至從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速，方便使用者調(diào)整輸出組件(如機(jī)械手臂或機(jī)器人的肢體)的轉(zhuǎn)速及扭力，且因傳動(dòng)蝸桿與從動(dòng)蝸輪間具有自鎖效果，使得從動(dòng)齒輪無法反向帶動(dòng)伺服馬達(dá)，避免伺服馬達(dá)因?yàn)槌休d高扭力而發(fā)生燒毀的危險(xiǎn)。此外，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，業(yè)者能視實(shí)際設(shè)計(jì)需求，而僅使用一個(gè)從動(dòng)齒輪237，或二個(gè)以上的從動(dòng)齒輪237組合。如圖2A及圖3所示，二自由度輸出模塊25包括一個(gè)中空框架250、二個(gè)第一軸桿251、二個(gè)第一傘形齒輪252、一個(gè)第二軸桿253、一個(gè)第二傘形齒輪254及一個(gè)輸出件255，其中第一軸桿251分別貫穿且樞接在中空框架250的兩對(duì)應(yīng)側(cè)面，第一傘形齒輪252則位于中空框架250內(nèi)的兩對(duì)應(yīng)位置，且第一軸桿251的兩端分別連接至對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪252和從動(dòng)齒輪237，當(dāng)從動(dòng)齒輪237被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，便能依序帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿251及第一傘形齒輪252旋轉(zhuǎn)，從而使中空框架250執(zhí)行前后方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)(在圖2A中以左下為前方，右上為后方)。同時(shí)，第二軸桿253貫穿且樞接在中空框架250的另二個(gè)對(duì)應(yīng)側(cè)面，第二傘形齒輪254則位于中空框架250內(nèi)，且連接至第二軸桿253的中段，第二軸桿253的兩端分別連接至輸出件255的兩端，第二傘形齒輪則分別嚙合至第一傘形齒輪252，第一傘齒輪252間的差速關(guān)系會(huì)帶動(dòng)第二傘齒輪254，使得輸出件255能因此執(zhí)行左右方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)(在圖2A中以左上為左方，右下為右方)，如此，由于輸出件255尚能隨著中空框架250轉(zhuǎn)動(dòng)，故輸出件255能同時(shí)進(jìn)行前后方向與左右方向自由度的雙軸共點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。
為明確說明上述二自由度輸出模塊25的差速關(guān)系，如圖2A及圖4所示，當(dāng)其中一個(gè)伺服馬達(dá)21啟動(dòng)，而另一個(gè)伺服馬達(dá)21關(guān)閉時(shí)，其中一個(gè)第一軸桿251會(huì)被帶動(dòng)而朝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如圖4左方的第一軸桿251)，并帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪252與第二傘形齒輪254朝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)第一軸桿251則不會(huì)旋轉(zhuǎn)(如圖4右方的第一軸桿251)，使得對(duì)應(yīng)的另一個(gè)第一傘形齒輪252不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因此,第二傘形齒輪254會(huì)沿著另一個(gè)第一傘形齒輪252的表面轉(zhuǎn)動(dòng)，中空框架250會(huì)被第一軸桿251帶動(dòng)而朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)輸出件255轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，輸出件255尚會(huì)被第二軸桿253帶動(dòng)而朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故輸出件255即具備兩個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2A及圖5所示，當(dāng)各伺服馬達(dá)21均啟動(dòng)，并分別以相同轉(zhuǎn)速帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿251朝順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各第一軸桿251會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪252朝順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于各第一傘形齒輪252帶動(dòng)第二傘形齒輪254的方向相反，因此，通過差速公式，第一傘形齒輪252分別帶動(dòng)第二傘形齒輪254的轉(zhuǎn)速相減后為0，即第二傘形齒輪254不會(huì)帶動(dòng)第二軸桿253轉(zhuǎn)動(dòng)，意即中空框架250會(huì)被第一軸桿251帶動(dòng)而朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)輸出件255轉(zhuǎn)動(dòng)，但輸出件255因未被第二軸桿253帶動(dòng)，故僅具有一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。另如圖2A及圖6所示，當(dāng)各伺服馬達(dá)21均啟動(dòng)，并分別帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿251朝不同方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(如圖6左方的第一軸桿251朝順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右方的第一軸桿251朝逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn))，各第一軸桿251會(huì)帶動(dòng)第一傘形齒輪252朝對(duì)應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，中空框架250因同時(shí)受到相反的作用力，而無法轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于第一傘形齒輪252帶動(dòng)第二傘形齒輪254的方向相同，因此，第二傘形齒輪254會(huì)朝順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)第二軸桿253轉(zhuǎn)動(dòng)，故輸出件255因僅被第二軸桿253帶動(dòng)，而僅具有一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述可知，業(yè)者僅需模塊化生產(chǎn)該雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2，并在工業(yè)用機(jī)械手臂或機(jī)器人手、腳的一個(gè)關(guān)節(jié)處，設(shè)置該雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2，便能夠通過控制兩個(gè)伺服馬達(dá)21的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使機(jī)械手臂或機(jī)器人手、腳的末端組件(與輸出件255相連接的組件)進(jìn)行單一個(gè)方向自由度(僅前后轉(zhuǎn)動(dòng)或左右轉(zhuǎn)動(dòng))的轉(zhuǎn)動(dòng)，或者同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向自由度(同時(shí)前后轉(zhuǎn)動(dòng)與左右轉(zhuǎn)動(dòng))的轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖4 6所示)，而不需如同以往機(jī)械手臂或機(jī)器人的設(shè)計(jì)一般，需在每一個(gè)關(guān)節(jié)處設(shè)置一個(gè)伺服馬達(dá)，才能達(dá)到兩個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此本發(fā)明的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊2不僅便于業(yè)者模塊化生產(chǎn)與組裝，且能有效簡化機(jī)械手臂或機(jī)器人的 結(jié)構(gòu)，以達(dá)到機(jī)械手臂或機(jī)器人的關(guān)節(jié)在實(shí)現(xiàn)緊湊體積的情況下，仍保持大運(yùn)動(dòng)范圍的功效。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，然而本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍，并不局限于此，凡熟悉該項(xiàng)的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的申請(qǐng)保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，包括殼體，其特征在于所述殼體上設(shè)有帶輸出軸的二個(gè)伺服馬達(dá)和分別與輸出軸連接的二個(gè)傳動(dòng)模塊，傳動(dòng)模塊依據(jù)伺服馬達(dá)的啟動(dòng)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)而被輸出軸帶動(dòng)，且無法反向帶動(dòng)輸出軸；所述殼體上還設(shè)有一個(gè)與傳動(dòng)模塊相連接的二自由度輸出模塊，且依據(jù)各傳動(dòng)模塊的帶動(dòng)，而輸出一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)或二個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于所述傳動(dòng)模塊分別包括 復(fù)數(shù)個(gè)傳動(dòng)齒輪，其中一個(gè)傳動(dòng)齒輪連接至對(duì)應(yīng)伺服馬達(dá)的輸出軸，且彼此相互嚙合，并被對(duì)應(yīng)的伺服馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)； 一個(gè)傳動(dòng)蝸桿，與另一個(gè)傳動(dòng)齒輪相連接，且能被另一個(gè)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)； 一個(gè)從動(dòng)蝸輪，與所述傳動(dòng)蝸桿相嚙合，且該傳動(dòng)蝸桿與從動(dòng)蝸輪相互嚙合之齒部的導(dǎo)程角小于一預(yù)定角度，以產(chǎn)生自鎖作用； 至少一個(gè)從動(dòng)齒輪，與所述從動(dòng)蝸輪相連接，以被從動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于所述二自由度輸出模塊包括 一個(gè)中空框架； 二個(gè)第一傘形齒輪，位于所述中空框架內(nèi)的兩對(duì)應(yīng)位置； 二個(gè)第一軸桿，分別貫穿且樞接在所述中空框架的兩對(duì)應(yīng)側(cè)面，且其兩端分別連接至對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪與從動(dòng)齒輪，以使各從動(dòng)齒輪能依序帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿及第一傘形齒輪，并使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)； 一個(gè)第二軸桿，貫穿且樞接在所述中空框架的另二個(gè)對(duì)應(yīng)側(cè)面； 一個(gè)輸出件，其兩端分別連接至所述第二軸桿的兩端； 一個(gè)第二傘形齒輪，位于中空框架內(nèi)，且連接至第二軸桿的中段，并嚙合至第一傘形齒輪，在第二傘形齒輪被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，能帶動(dòng)第二軸桿，并使輸出件執(zhí)行另一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于在其中一個(gè)伺服馬達(dá)啟動(dòng)，另一個(gè)伺服馬達(dá)關(guān)閉的狀態(tài)下，其中一個(gè)第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪及中空框架轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)第一軸桿則不會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的另一個(gè)第一傘形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，且使已轉(zhuǎn)動(dòng)的第一傘形齒輪帶動(dòng)第二傘形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二傘形齒輪會(huì)沿著另一個(gè)第一傘形齒輪的表面轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第二軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照中空框架與第二軸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行二個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求3所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于在各伺服馬達(dá)啟動(dòng)，且分別以同樣轉(zhuǎn)速帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿朝同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪及中空框架朝同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架執(zhí)行一方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，且第一傘形齒輪分別帶動(dòng)第二傘形齒輪的方向?yàn)橄喾矗沟诙阈锡X輪無法轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照中空框架的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于在各伺服馬達(dá)啟動(dòng)，且分別帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一軸桿朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)下，第一軸桿會(huì)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的第一傘形齒輪朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使中空框架無法轉(zhuǎn)動(dòng)，且第一傘形齒輪分別帶動(dòng)第二傘形齒輪的方向?yàn)橄嗤沟诙阈锡X輪能朝一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二軸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，令輸出件依照第二軸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，而執(zhí)行一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求3、4、5或6任意一項(xiàng)所述的雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，其特征在于所述預(yù)定角度為4度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙馬達(dá)運(yùn)動(dòng)模塊，該運(yùn)動(dòng)模塊包括殼體，所述殼體上設(shè)有帶輸出軸的二個(gè)伺服馬達(dá)和分別與輸出軸連接的二個(gè)傳動(dòng)模塊，傳動(dòng)模塊依據(jù)伺服馬達(dá)的啟動(dòng)狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)而被輸出軸帶動(dòng)，且無法反向帶動(dòng)輸出軸；所述殼體上還設(shè)有一個(gè)與傳動(dòng)模塊相連接的二自由度輸出模塊，且依據(jù)各傳動(dòng)模塊的帶動(dòng)，而輸出一個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)或二個(gè)方向自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明能簡化機(jī)械手臂或機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，且能實(shí)現(xiàn)二自由度的大范圍運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)緊湊體積下大運(yùn)動(dòng)范圍的效果，同時(shí)，通過傳動(dòng)蝸桿與從動(dòng)蝸輪的自鎖效果，不僅能避免損傷伺服馬達(dá)，亦能在伺服馬達(dá)未啟動(dòng)時(shí)，仍因自鎖效果而維持二自由度輸出模塊的運(yùn)動(dòng)姿勢，實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效。
文檔編號(hào)B25J17/02GK102729258SQ20111041214
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者戴文鐘 申請(qǐng)人:戴文鐘