[发明专利]双马达运动模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种双马达运动模块。

背景技术

由于机械手臂(robot arm)上具有复数个关节，使其能够在平面或三度空间中，进行多方向自由度运动或是线性位移移动，因此能模仿人类手臂的动作，故在1980年代，机械手臂便已成功地应用至汽车制造业或其它领域制造业上，属于机器人技术领域中，应用范围最广泛的自动化机械装置，时至今日，许多工业制造中具有高危险性的组装、喷漆、焊接、高温铸锻等工作，大多已采用机械手臂取代人工操作，甚至是医疗救援、娱乐服务、军事保卫与太空探索等领域，均能发现应用机械手臂的相关装置。

同时，机器人技术领域除了工业上的大幅应用之外，娱乐或竞技用的机器人亦逐渐风行，甚至出现诸多机器人竞赛，例如：WRO国际奥林匹克机器人大赛、FLL OIC(Open International Championship)高雄世界杯机器人大赛、PMC机器人创意竞赛、香港青少年机器人世界杯(RCJHK)等，因此，有许多业者纷纷针对机器人的各部位结构进行改良，以能满足使用者的各种需求。如图1所示，一般而言，机器人1的手、脚等肢体，为能够模拟人类的动作，均设有多个关节，并会在每个关节的位置增设一驱动马达模块11，各驱动马达模块11能够驱动其连接的输出件13进行前后移动或左右移动，举例而言，如图1右边的手臂，上方的驱动马达模块11A能够带动上方的输出件13A，进行左右方向的移动，而下方的驱动马达模块11B则能够带动下方的输出件13B，进行前后方向的移动，如此一来，下方的输出件13B便能够借助驱动马达模块11A、11B的驱动状态(如：启动、关闭)，而进行单一方向自由度运动(前后移动、左右移动)或二方向自由度运动(同时前后左右移动)。

普遍来说，若业者希望机器人或机械手臂的动作，能够非常接近人手作业，便必须设置更多数量的关节，才能达到和人类同样的动作。诚如前述，为保持关节的活动，业者需在每一个关节处均组装一个驱动马达模块，但为使机器人的手、脚等肢体的外观能近似于人的手、脚，业者势必需将机器人的各个关节尽量紧凑，或使驱动马达模块达到小型化，以避免机器人的手、脚等肢体的长度因关节部分占有体积而变大，造成其与人的手、脚等肢体相去甚远，导致其难以实现接近人类的动作，且会占用过多的活动空间，徒然增加收藏上或操作上的困难。而且由于驱动马达模块通常是由马达、减速机构及其间的动力传递装置组成，使得其组件数目过多，而不易小型化，同时，过多的组件数量，亦会造成使用者在组装、保养与维修上的困难。

综上所述，目前公知机器人或机械手臂等构造，为能具有多个方向自由度的移动，以能模拟人手的动作，均需在每个关节的位置设有一个驱动马达模块，此举不仅造成机器人的肢体外观过大，且会影响肢体运动的灵活度及活动空间，更何况当肢体上的关节过多时，邻近身体的驱动马达模块(如图1的驱动马达模块11A)在运作时，不仅必须承受较大的外部作用力，且必须接收较大的电流，才能保持其具有足够的动力带动整副肢体运转，造成驱动马达模块耗费过多的电力，并容易因过负载所产生的高温而损坏。因此，如何针对公知机器人或机械手臂中存在的缺点及问题，设计出一种崭新的动力机构，以取代原有的驱动马达模块，即为本发明欲解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双马达运动模块，该运动模块可自锁双轴共点，使得与双马达运动模块相连接的输出件，能够进行二方向自由度转动的效果，从而能有效减轻双马达运动模块的负载，并在大幅缩减机器人的肢体体积的情况下，仍能达到大范围运动的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种双马达运动模块，包括壳体，所述壳体上设有带输出轴的二个伺服马达和分别与输出轴连接的二个传动模块，传动模块依据伺服马达的启动状态或关闭状态而被输出轴带动，且无法反向带动输出轴；所述壳体上还设有一个与传动模块相连接的二自由度输出模块，且依据各传动模块的带动，而输出一个方向自由度的转动或二个方向自由度的转动。

本发明所述传动模块分别包括：

复数个传动齿轮，其中一个传动齿轮连接至对应伺服马达的输出轴，且彼此相互啮合，并被对应的伺服马达带动旋转；

一个传动蜗杆，与另一个传动齿轮相连接，且能被另一个传动齿轮带动旋转；

一个从动蜗轮，与所述传动蜗杆相啮合，且该传动蜗杆与从动蜗轮相互啮合之齿部的导程角小于一预定角度，以产生自锁作用；

至少一个从动齿轮，与所述从动蜗轮相连接，以被从动齿轮带动旋转。

本发明所述二自由度输出模块包括：

一个中空框架；