專利名稱：小型化機器人的下肢關節(jié)改良的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種利用降低下肢關節(jié)數(shù)量來達成縮減機器人 體型大小、節(jié)省成本以及不影響其可動作目的(如行走、跳舞、運動 等)的小型化機器人。
背景技術：
隨著科技發(fā)展日新月異，機器人從早期的制造業(yè)及科學用途機器 人，延伸至協(xié)助人類處理家務的家用機器人，隨之是娛樂大眾的玩具 機器人，而機器人動作的靈巧度的吸引人們的目光及一些玩家的注 意，所以機器人將在未來逐漸容入我們的日常生活中，在一般市面上 出現(xiàn)許多機器人，但身形大且昂貴，不符合一般消費者的能力范圍， 且不利收藏。
請參閱圖l所示，習有機器人8為因應各種客戶群的不同動作需 求，往往需要五個或五個以上類似關節(jié)9的單元(由連結部91以及 馬達92構成)連結而成整個腳部(關節(jié)9和下肢81)，其中最頂部 的一組關節(jié)9固設于腰部82上，緊接著再以兩組關節(jié)9構成大腿83 部分，接于大腿83下方的關節(jié)9則為小腿84部分，再者，由最后一 個關節(jié)9組成腳掌85部分，以此構成完整下肢81者。
惟，此下肢至少以五組關節(jié)9構成，故整體機器人8于組裝上較為 復雜，而各關節(jié)9的馬達92又為垂直放置，體型較大、活動上比較不 容易平衡，相對的耗電量需求較大，制造成本較高，在攜帶上更是不 便，且因其下肢81最頂部的一組關節(jié)9為固設于腰部82上，無法做大 幅度的轉動，靈活度也較差。

實用新型內容
有鑒于此，本實用新型解決的技術問題在于提供一種利用降低下肢關節(jié)數(shù)量來達成縮減機器人體型大小、節(jié)省成本以及不影響其可動 作目的(如行走、跳舞、運動等)的小型化機器人。再者，本實用新型解決的技術問題更在于提供一種腰部可做各種 不同角度轉動、甚至可大幅度轉動的小型化機器人。本實用新型為小型化機器人的下肢關節(jié)改良的技術方案為，其由 各關節(jié)連結而成一可彎折旋轉作動的下肢，而每一組關節(jié)包括一連結 單元以及一驅動單元，其中，該下肢由四組或四組以下的關節(jié)連結組 合而成，利用降低下肢關節(jié)數(shù)量來達成縮減機器人體型大小、節(jié)省成 本以及不影響其可動作目的(如行走、跳舞、運動等)，并藉由該些下 肢關節(jié)數(shù)量的不同與各關節(jié)連結單元以及驅動單元設置方式的不同， 來因應各種機器人須達到不同動作的需求。另外，該些機器人的下肢進一步藉由一連接板與軀干接設，并且 更可于軀干中設有一驅動單元并與連接板接設，使該驅動單元可驅動 連接板帶動機器人的下肢旋轉擺動，以構成一腰部可任意轉動的小型 化機器人結構。本實用新型的有益效果為本實用新型機器人身高可小型化至僅 16公分以內，并可編輯出超過六萬五千種動作，組裝拆卸容易，使用 者可自行組裝變化該些關節(jié)的配置位置及型式以達成可做不同動作 的目的，本實用新型機器人舉凡雙足步行、踢足球、翻筋斗、揮拳、 彎身、屈膝、跳舞、伏地挺身，甚至太極拳都難不倒它，使用者可上 網(wǎng)下載設定好的動作之外，還可以用PC自行調整、編輯動作，在手 腳關節(jié)的設計上，兼具靈活性與長時間維持固定動作及耗電量又小的 優(yōu)點，本實用新型機器人不僅輕便、攜帶方便，更是市場上最經(jīng)濟、 最輕巧而且最持久的小型化機器人。


圖1為習有機器人結構示意圖；圖2為本實用新型第一實施例的外觀立體圖；圖3為本實用新型第一實施例的結構示意圖；圖4A為本實用新型第一實施例的動作示意圖； 圖4B為本實用新型第二實施例的動作示意圖； 圖5為本實用新型第三實施例的結構示意圖； 圖6為本實用新型第四實施例的結構示意圖； 圖7為本實用新型第五實施例的結構示意圖； 圖8A為本實用新型第六實施例的側視結構示意圖; 圖8B為本實用新型第七實施例的側視結構示意圖； 圖8C為本實用新型第七實施例的動作示意圖； 圖8D為本實用新型第八實施例的側視結構示意圖； 圖9為本實用新型第九實施例的結構立體圖； 圖IO為本實用新型第十實施例的結構立體圖； 圖11為本實用新型第十一實施例的結構立體圖； 圖12為本實用新型第十二實施例的結構立體圖； 圖13為本實用新型第十三實施例的結構立體圖。圖號說明
關節(jié)l第一關節(jié)IOI
第二關節(jié)102第三關節(jié)103
第四關節(jié)104連結單元ll
驅動單元12馬達121
傳動軸122下肢2
大腿21小腿22
腳掌23軀干3
連接板31驅動單元32
機器人8下肢81
腰部82.大腿83
小腿84腳掌85
關節(jié)9連結部91
馬達9具體實施方式
本實用新型的特點，可參閱本案圖式及實施例的詳細說明而獲得 清楚地了解。本實用新型小型化機器人的下肢關節(jié)改良，如圖2及圖3所示，其 由各關節(jié)1連結而成一可做彎折旋轉作動的下肢2，而每一組關節(jié)l包 括一連結單元11以及一驅動單元12，其中，該下肢2由四組或四組以 下的關節(jié)l連結組合而成，利用降低下肢關節(jié)數(shù)量來達成縮減機器人 體型大小(尤其身高在16公分內為佳)、節(jié)省成本以及不影響其可動 作目的(如行走、跳舞、運動等)的目的，并且使用者可自行組裝變化 該些關節(jié)的配置位置及型式，以藉由該些下肢關節(jié)數(shù)量的不同與各關 節(jié)連結單元11以及驅動單元12設置方式的不同，來因應各種機器人須 達到不同動作的需求。其中，該驅動單元12可以平行或垂直方式設置于連結單元11一 端，而該連結單元ll為一n型連桿，且該連結單元ll可設于驅動單元 12上方或下方，該驅動單元12則包括一馬達121以及一傳動軸122，該 傳動軸122與連結單元11相連結并受馬達121驅動而相互轉動，并且馬 達121可以為減速馬達、直流馬達、交流馬達、步進馬達或者為伺服 馬達，以藉由機器人內建的控制程序控制各馬達121驅動其傳動軸122 做各種不同方向的轉動(如圖3及圖4所示)，使受各馬達121傳動的 各連結單元ll做出雙足步行、踢足球、翻筋斗、屈膝、跳舞等動作。于圖2至圖4A所示的第 一 實施例中，該機器人具有兩組的下肢2 ， 每組下肢2由四組關節(jié)1連結組合而成，并且馬達121為平行配置，其 中最頂部由第一、第二關節(jié)101、 102構成大腿21部分，接著由第三關 節(jié)103構成小腿22部分，最后以第四關節(jié)104構成腳掌23部分，另夕卜， 該些下肢2再固定于一連接板31底部并與軀干3接設。其中，本實施例的各關節(jié)l配置方式如下1、 該第一關節(jié)101的連結單元11設于其驅動單元12上方，使該大 腿21部分由連結單元11固定于連接板31底部。2、 該第二關節(jié)102的連結單元11則設于驅動單元12下方，而該第一、 第二關節(jié)IOI、 102的二驅動單元12則相互連接。
3、 該第三關節(jié)103的連結單元ll則i殳于驅動單元12下方，而該第 三關節(jié)103的驅動單元12則與第二關節(jié)102的連結單元11相互連接。
4、 該第四關節(jié)104的連結單元U則設于驅動單元12上方，而該第 三、第四關節(jié)103、 104的二連結單元11則相互連接。
由上述第一實施例各關節(jié)的配置方式，可形成如圖4A所示的機 器人的動作，若改變關節(jié)l的數(shù)量或各關節(jié)l的連結單元ll以及驅動單 元12的相對設置方式，可使機器人達到不同動作的需求，如圖4B所 示，其改變其中一關節(jié)連結單元11以及驅動單元12的相對設置方式， 則形成不同的動作，該第二實施例的各關節(jié)l配置方式如下
1、 該第一關節(jié)101的連結單元11設于驅動單元12上方，使該大腿 21部分由連結單元11固定于連接板31底部。
2、 該第二關節(jié)102的連結單元11則設于驅動單元12上方，而該第 二關節(jié)102的連結單元11則與第一關節(jié)101的驅動單元12相互連接。
3、 該第三關節(jié)103的連結單元11則設于驅動單元12下方，而該第
二、 第三關節(jié)102、 103的二驅動單元12則相互連接。
4、 該第四關節(jié)104的連結單元11則設于驅動單元12上方，而該第
三、 第四關節(jié)103、 104的二連結單元11則相互連接。 由上述二實施例可知，該關節(jié)中連結單元以及驅動單元的相對設
置方式，例如該連結單元設于驅動單元上方或下方，均會影響整體機 器人下肢的連結單元與驅動單元排列方式，故其排列方式可以有2n 種，其中n為關節(jié)的數(shù)量。
再者，如圖5所示為本實用新型下肢關節(jié)1的第三實施例，各關節(jié) l配置方式如下
1、 該第一關節(jié)101的連結單元11設于驅動單元12下方，使該大腿 21部分由驅動單元12固定于連接板31底部。
2、 該第二關節(jié)102的連結單元11則設于驅動單元12上方，而該第 一、第二關節(jié)IOI、 102的二連結單元11則相互連接。
3、 該第三關節(jié)103的連結單元11則設于驅動單元12下方，而該第二、 第三關節(jié)102、 103的二驅動單元12則相互連接。
4、該第四關節(jié)104的連結單元ll則i殳于驅動單元12上方，而該第
三、 第四關節(jié)103、 104的二連結單元11則相互連接。
又，如圖6以及圖7所示，為本實用新型的第四實施例及第五實施 例，由三組連結單元l 1以及驅動單元12配置方式相同的關節(jié)1來組成 大腿21部分與小腿22部分。
當然，該上、下二關節(jié)中連結單元11與驅動單元12的相對連接位 置的設置方式，亦會影響馬達121與連結單元11的可旋轉角度范圍， 如圖8A所示的第六實施例所示，該上、下二關節(jié)l的連結單元ll與各 自驅動單元12的連接位置相同，亦即二連結單元ll同樣設于驅動單元 12同樣于右方的位置，使馬達121與連結單元U的可旋轉角度范圍約 為90度；另外如圖8B的第七實施例所示，該上、下二關節(jié)的連結單 元ll與各自驅動單元12的連接位置不相同，亦即二驅動單元12設于各 自連結單元ll前后方向的錯開位置，且如圖所示二連結單元ll設于上 下相對應的位置，而將各自驅動單元12形成前后錯位，再請同時參照 圖8C，當驅動單元12的馬達121驅動傳動軸122帶動連結單元11相互 轉動時，可因其前后方向錯開放置而增加馬達121與連結單元11的可 旋轉角度范圍；當然，亦可將二驅動單元12設于上下相對應的位置， 如圖8D的第八實施例所示，而將各自連結單元ll形成前后錯位，同 樣可增加馬達121與連結單元11的可旋轉角度范圍，故可依所需來選 擇上、下二關節(jié)1中連結單元11與驅動單元12的上下相對設置方式， 以及該單一關節(jié)1中連結單元11與驅動單元12的前后相對設置或并排 設置方式，以形成數(shù)種排列方式。
再者，該驅動單元12的馬達121除了如上述各實施例為平行設置 外，也可如圖9所示的第九實施例中，該驅動單元12的馬達121以垂直 方式與連結單元ll連設。
再者，本文所述該些下肢2，亦可直接固定于軀干3下方，如圖9 的第九實施例所述。
而機器人的下肢2也可由四組以下的關節(jié)1連結組合而成，如圖IO所示的第十實施例中，其下肢2僅由三組關節(jié)1連結組合而成；或如圖 ll所示的第十一實施例中，其下肢2只由兩組關節(jié)1連結組合而成；當 然這兩種實施例的驅動單元12與連結單元11的排列方式，如同前面敘 述般，有多種組合方式。再者，請參閱圖12的第十二實施例所示，該些下肢2藉由一連接 板31相互連接，而該軀干3中設有一驅動單元32，其與連接板31接設， 并藉以驅動連接板31帶動該些下肢2做大幅度的搖擺旋轉動作；或者， 如圖13的第十三實施例所示，其中該些下肢2分別藉由驅動單元32與 軀干3接設，圖中兩下肢2上方分別設有兩驅動單元32，而該些下肢2 分別藉由驅動單元32與軀干3接設，而軀干3中設有以連接板31固定的 兩驅動單元32，并藉以驅動該些下肢2做獨立的搖擺旋轉動作，故機 器人除可作彎身動作外，當機器人跌到時，可藉由軀干3轉動力量使 機器人得以撐起并立即挺起身體；當然，該軀千3與下肢2連接的不同 實施例(以一個或以上的驅動單元32),亦可應用于上述各上肢不同 關節(jié)1配置結構中(如上所述圖2的第一實施例至圖11的第十一實施例 所示)。本實用新型機器人身高可小型化至僅16公分以內，且組裝拆卸容 易，使用者可自行組裝變化該些關節(jié)的配置位置及型式以達成可做不 同動作的目的，本實用新型機器人舉凡雙足步行、踢足球、翻筋斗、 揮拳、彎身、屈膝、跳舞、伏地挺身，甚至太極拳都難不倒它，在手 腳關節(jié)的設計上，兼具靈活性與長時間維持固定動作及耗電量又小的 優(yōu)點，不僅輕便、攜帶方便，更是市場上最經(jīng)濟、最輕巧而且最持久 的設計機器人。
權利要求1、 一種小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其由各關節(jié)連結而成一 可彎折旋轉作動的下肢，而每一組關節(jié)包括一連結單元以及一驅動單元，其特征在于該下肢由四組或四組以下的關節(jié)連結組合而成。
2、 如權利要求l所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其特征在 于，該驅動單元以平行或垂直方向設置于連結單元一端。
3、 如權利要求l所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其特征在 于，每一關節(jié)的連結單元設于該關節(jié)的驅動單元上方或下方，下肢的 連結單元與驅動單元排列方式有2n種，其中n為關節(jié)的數(shù)量。
4、 如權利要求l所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其特征在 于，該驅動單元包括一馬達以及一傳動軸，該傳動軸與連結單元相連 結并受馬達驅動而相互轉動，該馬達為減速馬達、直流馬達、交流馬 達、步進馬達或伺服馬達。
5、 如權利要求l所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其中該機 器人下肢具有至少兩組關節(jié)。
6、 如權利要求l、 2、 3或5所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良， 其特征在于，該些下肢藉由一連接板與軀干接設。
7、 如權利要求l、 2、 3或5所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良， 其特征在于，該些下肢藉由一連接板相互連接，而連接板上并進一步 藉由一驅動單元與軀干接設。
8、 如權利要求l、 2、 3或5所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良， 其特征在于，該些下肢分別藉由驅動單元與軀千接設。
9、 如權利要求l、 2、 3或5所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改良， 其特征在于，該上、下二關節(jié)的連結單元與各自驅動單元的連接位置 相同。
10、 如權利要求l、 2、 3或5所述的小型化機器人的下肢關節(jié)改 良，其特征在于，該上、下二關節(jié)的連結單元與各自驅動單元的連接 位置為前后方向的錯開位置。
專利摘要本實用新型為小型化機器人的下肢關節(jié)改良，其由各關節(jié)連結而成一可彎折旋轉作動的下肢，而每一組關節(jié)包括一連結單元以及一驅動單元，其中，該下肢由四組或四組以下的關節(jié)連結組合而成，利用降低下肢關節(jié)數(shù)量來達成縮減機器人體型大小、節(jié)省成本以及不影響其可動作目的(如行走、跳舞、運動等)，并藉由該些下肢關節(jié)數(shù)量的不同與各關節(jié)連結單元以及驅動單元設置方式的不同，來因應各種機器人須達到不同動作的需求。
文檔編號A63H3/00GK201154481SQ20072030958
公開日2008年11月26日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權日2007年12月29日
發(fā)明者張合右, 張安石 申請人:極趣科技股份有限公司