位置控制機構及其眼球控制裝置的製作方法
2023-06-09 04:06:51 2
專利名稱：位置控制機構及其眼球控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種連杆機構，尤其是指一種利用多連杆以進行曲面軌跡 移動控制的位置控制機構以及眼球控制裝置。
背景技術：
隨著社會大眾緊湊的腳步，不論是上班工作，或者是交際應酬，龐大無形 的壓力日漸累積，造成心理壓力過大進而影響身體狀況。為了舒緩壓力，在市 面上有很多方法或產品可提供多樣化的選擇。其中玩偶就是現代人抒發情緒的 一種輔助工具。
雖然在市面上的玩偶種類不勝枚舉，不過一般的設計通常表達能力有限， 不是表情樣式太過於僵硬，就是表達種類不足。而觀察一般玩偶的臉部表情， 其作動的方式主要在於眼睛動作的變化。因此，在現有技術中，多有眼球控制 的相關技術，以期能夠達到表情的多元性與玩家產生互動。
現有技術中，例如中國臺灣專利公開號第200527105號專利，其是揭露 一種利用三軸獨立平行運動的控制機構，其是具有三個自由度以控制攝影機能 像眼球一樣運動。如圖1所示，該圖是為中國臺灣專利公開號第200527105 號所揭露的機構立體示意圖。在該技術所揭露的控制機構1，其是在一底板10 上設置三組連杆組11、 12及13，相鄰的連杆組相互樞接。在該三組連杆組11、 12及13的一端則與一載臺14相連接，該載臺14可以提供承載攝影機，藉由 控制連杆組ll、 12及13而調整該載臺14的方向，進而調整設置於該載臺14 上的攝影機的視角。
此外，如美國專利US. Pat. No. 6， 537， 128所公開的一種玩偶的眼球移動方 法，其是使用凸輪的轉動來控制眼球的位置，在左右兩眼之中有一桿件來固定 兩眼球的中心，使得左右眼移動的位置必須同方向。因為使用凸輪的關係，該 技術的眼睛移動位置只有七種表情。
發明內容
本發明提供一種位置控制機構，其是利用具有多自由度的多個連杆組合， 並配合不同組合的動力輸入，使得連杆組合可以於曲面上的任意位置移動。
本發明提供一種位置控制機構，其是利用具有多自由度的多個連杆組合， 並配合不同組合的動力輸入，使得連杆組合可以於曲面上的任意位置移動，以 控制設置於該連杆組合上的應用裝置。
本發明提供一種眼球控制裝置，其是利用多自由度連杆機構，以控制眼球 做不同方向的移動，進而增添玩偶表情的多樣性。
在一實施例中，本發明提供一種位置控制機構，包括 一對輸入杆，每一 輸入杆的一端可接收一驅動單元所輸出的動力而轉動； 一第一輸出杆，其一端 是與其中的一輸入杆相樞接；以及一第二輸出杆，其一端是與另一的輸入杆相 樞接，而另一端則與該第一輸出杆的另一端相樞接。
在另一實施例中，本發明提供一種眼球控制裝置，包括 一對輸入杆，每 一輸入杆的一端可接收一驅動單元所輸出的動力而轉動； 一第一輸出杆，其一 端是與其中的一輸入杆相樞接； 一第二輸出杆，其一端是與另一的輸入杆相樞 接，而另一端則與該第一輸出杆的另一端相樞接；以及一眼球體，其是設置於 該第二輸出杆與該第一輸出杆樞接處，以藉由該對輸入杆的輸入而於一曲面上 移動。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的 限定。
圖1是為中國臺灣專利公開號第200527105號所揭露的機構立體示意圖2A是為本發明的位置控制機構實施例立體示意圖2B是為本發明的位置控制裝置側視示意圖2C是為本發明的該對輸入杆連接實施例示意圖2D是為輸入杆與輸出杆連接實施例示意圖3A是為本發明的輸入杆連接驅動馬達的另一實施例示意圖3B是為本發明的輸入杆連接驅動馬達的又一實施例示意圖4是為本發明該對輸入杆的連接關係另一實施例示意圖；圖5是為本發明的對輸入杆的連接關係又一實施例示意圖； 圖6是為本發明的對輸入杆的連接關係再一實施例示意圖； 圖7是為該第一輸出杆與該第二輸出杆連接的位置所形成的面軌跡示意
圖8是為本發明的位置控制裝置另一實施例示意圖； 圖9是為本發明的眼球控制裝置實施力立體示意圖。
其中，附圖標記
1控制機構
10底板
11、 12、 13連杆組
14平臺
2位置控制機構
20、 21輸入杆
200、 210、 201、211端部
2100、 2300軸層
2000、 2110凸部
2001凹部
212軸體
22第一輸出杆
220、 221端部
23第二輸出杆
230、 231端部
24、 25驅動馬達
240、 250驅動皮帶
241、 251軸體
242、 252軸層
26齒輪傳動單元
27連接位置
28平臺
29眼球體
7290眼瞼
291眼球
3曲面
4眼球控制裝置
8軸線
90、 91位置
92、 93、 94移動方向
具體實施例方式
為了能對本發明的特徵、目的及功能有更進一步的認知與了解，下文特將 本發明的裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以了解本發明的
特點，詳細說明陳述如下
請參閱圖2A以及圖2B所示，其中圖2A是為本發明的位置控制機構實施 例立體示意圖；圖2B是為本發明的位置控制裝置側視示意圖。在本實施例中， 該位置控制機構2是包括有一對輸入杆20與21、 一第一輸出杆22以及一第 二輸出杆23。該對輸入杆20與21是可分別接收一輸入動力而產生對應的運 動。在本實施例中，該對輸入杆20與21接收動力輸入的一端200與210是設 置於同一軸線8上。如圖2C所示，該圖是為本發明的該對輸入杆連接實施例 示意圖。在本實施例中，輸入杆20的一端200前緣具有一凸部2000，其是與 該輸入杆20的一端200 —體成形。另外輸入杆21的一端210內具有一軸層 2100，其是分別與該輸入杆21的一端210以及該輸入杆20的一端200相樞接。 使得該對輸入杆20與21可藉由不同的動力源各自轉動。該輸入杆20的一端 200頂面具有一凹部2001，其是可與一軸體241相連接，以接收軸體241所傳 遞的動力。同樣地，在輸入杆21的一端210底面具有一凹部，其是可與一軸 體251相連接，以接收軸體251所傳遞的動力。
該第一輸出杆22其一端220是與輸入杆20的一端201相樞接。該第二輸 出杆23的一端230是與另一輸入杆21的一端211相樞接，而以另一端231 與該第一輸出杆22的另一端221相連接。輸入杆與輸出杆的連接方式請參閱 圖2D所示，以輸入杆21以及第二輸出杆23為例，輸入杆21的一端211前緣 具有一凸部2110，其是與該輸入杆21的一端211—體成形。另外第二輸出杆23的一端230內具有一軸層2300，其是分別與該輸入杆21的一端211以及該 第二輸出杆23的一端230相樞接。使得輸入杆21與第二輸出杆23可進行相 對的轉動運動。同理，該第一輸出杆22與輸入杆20之間的連接關係亦如同圖 2D所示。在本實施例中，該對輸入杆20與21、該第一輸出杆22以及該第二 輸出杆23是具有一曲度。
在圖2A與圖2B的實施例中，該對輸入杆20與21所接收的動力輸入是分 別由一對驅動馬達24與25所提供。而驅動馬達24與25傳遞動力至該對輸入 杆20與21的方式，是藉由驅動皮帶240與250帶動軸體241與251來進行動 力傳輸至該輸入杆20與21上。該對驅動馬達24與25，其是分別與該對輸入 杆20與21接收動力的一端200與210相對應。該對驅動皮帶240與250，其 是以一端分別與該對驅動馬達24與25相偶接，該對驅動皮帶240與250的另 一端是分別與該對輸入杆20與21接收動力的一端200與210相偶接，使該對 輸入杆20與21可以接收由該驅動馬達24與25所提供的動力。
如圖3A所示，該圖是為本發明的輸入杆連接驅動馬達的另一實施例示意 圖。在本實施例中，以一輸入杆21為例，該輸入杆21是與一齒輪傳動單元 26相偶接。而該對齒輪傳動單元26則與該驅動馬達25相偶接以將該驅動馬 達25的動力傳遞至該輸入杆21。又如圖3B所示，該圖是為本發明的輸入杆 連接驅動馬達的又一實施例示意圖。在本實施例中，該對輸入杆20與21是分 別直接與驅動馬達24與25的輸出軸241與251相偶接，以直接接受由該驅動 馬達24與25所輸出的動力。至於該對輸入杆20與21要採用哪一種偶接方式 來接收驅動馬達24與25的動力，是可根據實際需求以及空間配置而定，並不 以圖2A的實施例為限。
請參閱圖4所示，該圖是為本發明該對輸入杆的連接關係另一實施例示意 圖。在本實施例中，所要強調的是該對輸入杆20與21間的連接方式。在圖4 中該輸入杆20接收動力的一端200具有一通孔以提供另一輸入杆21接收動力 的軸體212通過，使該對輸入杆20與21接收動力的一端200與210在同一軸 在線。然後該軸體的一端再與驅動皮帶240相偶接。除了上述的方式外，如圖 5所示，該圖是為本發明的對輸入杆的連接關係又一實施例示意圖。在本實施 例中，該對輸入杆20與21接收動力的一端200與210是相聚一水平距離D。 此外，亦可如圖6所示，該對輸入杆20與21雖然在同軸，但是相距一高度H，不過在本實施例中軸體241與251需藉由軸層242與252與驅動馬達24與25 的殼體或者是其它固定組件相連接。
接下來說明本發明的位置控制機構的動作。請參閱圖2A以及圖7所示， 其中，圖7是為該第一輸出杆與該第二輸出杆連接的位置所形成的面軌跡示意 圖。由於圖2A所示的機構為空間機構，且該對輸入杆20與21、該第一輸出 杆22以及該第二輸出杆23具有一曲率，因此該第一輸出杆22與該第二輸出 杆23的連接位置27所移動的軌跡為一曲面3。以圖2A的實施例而言，由於 該對驅動馬達24與25是藉由驅動皮帶240與250與該對輸入杆20與21的一 端相連接，因此當該對驅動馬達24與25的轉速相同時，可藉由該對驅動馬達 24與25的轉向，例如同時為順時鐘、 一順一逆或者是同時為逆時鐘方向， 使得該對輸入杆20與21產生運動。
由於該第一輸出杆22與該第二輸出杆23分別與該對輸入杆20與21相連 接，因此可藉由該對輸入杆20與21的帶動而產生對應的運動，使得該第一輸 出杆22與該第二輸出杆23的連接位置27進行水平或者是垂直方向的移動。 例如當驅動馬達24與25轉速相同且轉向相同時(同為順時針或同為逆時針) 可以控制該第一輸出杆22與該第二輸出杆23的連接位置27進行左右方向的 移動，也就是圖7中的標號80的方向。反的當驅動馬達24與25轉速相同且 轉向相反時，可以控制該第一輸出杆22與該第二輸出杆23的連接位置27進 行上下方向的移動，也就是如圖7中的標號81的方向。當該對驅動馬達24 與25的轉速以及轉向不同時，該第一輸出杆22與該第二輸出杆23的連接位 置27就可以移動至該曲面3上的任意位置，如圖7中的位置90至位置91， 其中位置90與91代表著圖2A中的連接位置27。因此，透過控制該對驅動馬 達，即可控制該第一輸出杆22與該第二輸出杆23的連接位置27的移動位置， 使其移動至該曲面3上的任意位置。
如圖8所示，該圖是為本發明的位置控制裝置另一實施例示意圖，利用圖 2A的機構可以在第一輸出杆22與該第二輸出杆23的樞接位置處設置一平臺 28，平臺28上可以設置應用裝置，例如照明燈具或者是影像擷取裝置等， 但不以此為限。如此可以藉由控制該對輸入杆20與21的動作，而控制該平臺 28的移動位置，進而達到改變與控制擷取影像的視角或者是提供照明角度的 目的。例如當輸入杆20向移動方向92移動時，輸入杆21向移動方向93移動時，該平臺28及可以向移動方向94移動。如圖7所示，該平臺28可以藉由 輸入馬達所輸入的轉速以及轉向的差別，而被控制在曲面3上的任意位置。
如圖9所示，該圖是為本發明的眼球控制裝置實施例立體示意圖。在本實 施例中，是為在第一輸出杆22與該第二輸出杆23的連接位置上設置一眼球體 29，其是具有一眼瞼290以及一眼球291以形成一眼球控制裝置4。正如同前 所述，藉由該位置控制機構的控制可以帶動眼球體29於一曲面上的任意位置 移動。因此將該眼球控制裝置設置於玩具上可以達到擬真的效果，做出多樣的 表情，例如開心、生氣、難過或者是猜疑等不同的表情。
綜合上述，本發明提供的位置控制機構及其眼球控制裝置，可以藉由多自 由度的連杆機構控制眼球做不同方向的移動，使玩偶表情樣式多元化。因此可 以滿足業界的需求，進而提高該產業的競爭力以及帶動周遭產業的發展。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但 這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1. 一種位置控制機構，其特徵在於，包括一對輸入杆，每一輸入杆的一端可接收一驅動單元所輸出的動力而轉動；一第一輸出杆，其一端是與其中的一輸入杆相樞接；一第二輸出杆，其一端是與另一的輸入杆相樞接，而另一端則與該第一輸出杆的另一端相樞接。
2. 如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該輸入杆、該第 一輸出杆以及該第二輸出杆是具有一曲度。
3. 如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該對輸入杆接收 動力的一端是以一聯軸器相連接，使該對輸入杆接收動力的一端在同一軸在
4.如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中的一輸入杆接收 動力的一端是可提供另一輸入杆接收動力的軸體通過，使該對輸入杆接收動力 的一端在同一軸在線。
5. 如權利要求l所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該對輸入杆接收 動力的一端是相距一距離。
6. 如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該驅動單元是由 兩驅動馬達所構成，每一個驅動馬達的驅動軸是與該輸入杆的一端相軸接。
7. 如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該驅動單元更具有一對驅動馬達，其是分別與該對輸入杆接收動力的一端相對應； 一對驅動皮帶，其是以一端分別與該對驅動馬達相偶接，該對驅動皮帶的另一端是分別與該對輸入杆接收動力的一端相偶接，使該對輸入杆可以接收由該驅動馬達所提供的動力。
8. 如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該驅動單元更具有一對驅動馬達，其是分別與該對輸入杆接收動力的一端相對應； 一對齒輪 傳動單元，其是分別與該對驅動馬達相偶接以及與該對輸入杆接收動力的一端 相偶接。
9.如權利要求1所述的位置控制機構，其特徵在於，其中該第一輸出杆與 該第二輸出杆樞接的一端上更具有一平臺，該平臺可以連接一應用組件，該應 用組件是可為照明燈具或者是影像擷取單元。
10、 一種眼球控制裝置，其特徵在於，包括一對輸入杆，每一輸入杆的一端可接收一驅動單元所輸出的動力而轉動； 一第一輸出杆，其一端是與其中的一輸入杆相樞接；一第二輸出杆，其一端是與另一的輸入杆相樞接，而另一端則與該第一輸 出杆的另一端相樞接；一眼球體，其是設置於該第二輸出杆與該第一輸出杆樞接處，以藉由該對 輸入杆的輸入而於一曲面上移動。
11、 如權利要求IO所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該輸入杆、 該第一輸出杆與該第二輸出杆是具有一曲度。
12、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該對輸入杆 接收動力的一端是以一聯軸器相連接，使該對輸入杆接收動力的一端在同一軸 在線。
13、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中的一輸入杆 接收動力的一端是可提供另一輸入杆接收動力的軸體通過，使該對輸入杆接收 動力的一端在同一軸在線。
14、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該驅動單元 是由兩驅動馬達所構成，每一個驅動馬達的驅動軸是與該輸入杆的一端相軸
15、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該驅動單元更具有一對驅動馬達，其是分別與該對輸入杆接收動力的一端相對應； 一對驅動皮帶，其是以一端分別與該對驅動馬達相偶接，該對驅動皮帶的另一端是分別與該對輸入杆接收動力的一端相偶接，使該對輸入杆可以接收由該驅動馬達所提供的動力。
16、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該對輸入杆接收動力的一端是相距一距離。
17、 如權利要求10所述的眼球控制裝置，其特徵在於，其中該驅動單元更具有一對驅動馬達，其是分別與該對輸入杆接收動力的一端相對應； 一對齒輪傳動單元，其是分別與該對驅動馬達相偶接以及與該對輸入杆接 收動力的一端相偶接。
全文摘要
本發明提供一種位置控制機構，其是藉由多自由度的連杆組合，以控制連杆進行不同方向的移動，使得連杆上的特定位置得於一曲面上任意移動。利用該位置控制機構，本發明更提供一眼球控制裝置，將玩具眼球設置於連杆的特定位置，利用連杆的動作以控制眼球做不同方向的移動，使得玩偶可以增添多元的表情樣式。
文檔編號A63H31/00GK101428180SQ20071016517
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月5日 優先權日2007年11月5日
發明者李健志, 瞿嘉駿 申請人:財團法人工業技術研究院