CN111993407A - 一种教育机器人的机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教育机器人的机械臂，包括固定座、驱动电机和转盘，所述固定座的底部外壁开有安装槽，且驱动电机固定设置于安装槽中，所述转盘固定设置于驱动电机的输出轴一端，所述固定座的顶部外壁开有固定槽，且转盘转动设置于固定槽中，所述转盘的顶部外壁固定设置有机械臂，所述机械臂包括支撑臂、第一活动臂和第二活动臂，所述支撑臂固定设置于转盘的顶部外壁。本发明中未与物体接触的抵杆可以将物体托住，有效降低使用过程中的安全隐患，同时位于弹簧一端的压力板会不断对压力传感器施加压力，当压力达到合适值时，压力传感器会向控制面板发出信号，促使液压缸停止工作，有效避免物体被夹坏，使用效果更佳。

Description

一种教育机器人的机械臂

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种教育机器人的机械臂。

背景技术

教育机器人分为面向大学的学习型机器人，和面向中小学的比赛型机器人，学习型机器人提供多种编程平台，并能够允许用户自由拆卸和组合，允许用户自行设计某些部件；比赛型机器人一般提供一些标准的器件和程序，只能够进行少量的改动，适用于水平不高的爱好者来使用，参加各种竞赛使用，教育机器人也用于教学。

经检索，中国专利授权号为CN209615522U的专利，公开了一种教育机器人的机械臂，包括机械手夹持部分和用于驱动机械手夹持部分运动的驱动臂部分，驱动臂部分和机械手夹持部分相互连接。上述专利中的一种教育机器人的机械臂存在一定不足：该机械臂结构过于简单，且机械手的夹持部分只能对夹持面较为平整的物体进行夹持，且夹持力度不可控，很容易出现夹持力度较小物体掉落或者夹持力度过大物体被夹坏的情况出现，使用效果较差，因此，亟需设计一种教育机器人的机械臂来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种教育机器人的机械臂。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种教育机器人的机械臂，包括固定座、驱动电机和转盘，所述固定座的底部外壁开有安装槽，且驱动电机固定设置于安装槽中，所述转盘固定设置于驱动电机的输出轴一端，所述固定座的顶部外壁开有固定槽，且转盘转动设置于固定槽中，所述转盘的顶部外壁固定设置有机械臂，所述机械臂包括支撑臂、第一活动臂和第二活动臂，所述支撑臂固定设置于转盘的顶部外壁，且支撑臂和第一活动臂之间通过第一电机铰接，所述第一活动臂和第二活动臂之间通过第二电机铰接，所述第二活动臂通过第三电机铰接有活动座，且活动座的底部外壁设置有夹持机构。

作为本发明再进一步的方案：所述夹持机构包括安装板、步进电机、固定架、液压缸和夹板，所述安装板固定设置于活动座的底部外壁，且步进电机固定设置于安装板的顶部外壁，所述步进电机的输出轴一端设置有转动板，且固定架固定设置于转动板底部外壁靠近两侧的位置，所述固定架的一侧外壁开有通孔，且液压缸固定设置于通孔中，所述液压缸的活塞一端设置有夹板，所述安装板底部外壁靠近两侧的位置固定连接有限位框，且限位框的内壁和转动板的外壁滑动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述夹板的一侧外壁开有多排等距离分布的滑孔，且滑孔的内壁滑动连接有抵杆，所述抵杆的外壁套接有弹簧，且弹簧的一端设置有压力板，所述压力板的外壁靠近中间的位置开有凹孔，凹孔的内壁和抵杆的外壁滑动连接，所述夹板的一侧外壁设置有压力传感器，且压力传感器的压力端和压力板的一侧外壁相接触，所述抵杆的外壁固定连接有固定板，且固定板的一侧外壁和弹簧一端相接触。

作为本发明再进一步的方案：所述抵杆的一端固定连接有挡块，且抵杆的另一端固定连接有橡胶球。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动电机、第一电机、第二电机、第三电机、步进电机和液压缸均通过导线连接有开关，且开关通过导线连接有电源。

作为本发明再进一步的方案：所述开关通过导线连接有控制面板，且控制面板的信号输入端通过信号线和压力传感器的信号输出端连接。

作为本发明再进一步的方案：所述支撑臂、第一活动臂和第二活动臂的外壁均开有安装口，且安装口的内壁固定连接有等距离分布的十字肋。

作为本发明再进一步的方案：所述支撑臂的外壁固定连接有等距离分布的支撑杆，且支撑杆的一端固定连接有滑块，所述滑块的顶部和底部外壁均固定连接有等距离分布的滚轮，所述固定座的外壁开有环槽，且滚轮的外壁和环槽的内壁相接触。

本发明的有益效果为：

1.通过设置的驱动电机、支撑臂、第一活动臂、第二活动臂、活动座和步进电机，通过控制面板可以控制驱动电机工作，带动支撑臂转动，支撑臂通过第一电机带动第一活动臂转动，第一活动臂上的第二电机可以带动第二活动臂转动，第二活动臂上的第三电机可以带动活动座转动，而位于活动座上的步进电机可以带动夹持机构转动，使得机械臂可以多角度自由调节，使用更具灵活性；

2.通过设置的安装口、十字肋，位于支撑臂、第一活动臂和第二活动臂上的安装口可以有效减轻机械臂的整体重量，而位于安装口内的十字肋在减轻机械臂整体重量的同时仍能保持机械臂的强度，不易损坏；

3.通过设置的液压缸、夹板、抵杆、弹簧和压力传感器，当夹持机构移动至合适位置后，驱动液压缸工作，可以带动夹板移动，当夹板上的抵杆与物体接触后，会促使固定板和压力板之间的弹簧不断被压缩，并且抵杆会在夹板上滑动，而未与物体接触的抵杆会将物体围住，当夹持不当发生物体掉落时，未与物体接触的抵杆可以将物体托住，有效降低使用过程中的安全隐患，同时位于弹簧一端的压力板会不断对压力传感器施加压力，当压力达到合适值时，压力传感器会向控制面板发出信号，促使液压缸停止工作，有效避免物体被夹坏，使用效果更佳；

4.通过设置的支撑杆、滑块、滚轮和环槽，支撑臂上通过支撑杆连接的滑块可以在固定座上的环槽中不断转动，且位于滑块上的滚轮可以与环槽内壁接触，使得滑块转动过程更加流畅，可以起到对支撑臂的辅助支撑作用，使得支撑臂转动过程的稳定性能更佳。

附图说明

图1为实施例1提出的一种教育机器人的机械臂的剖视结构示意图；

图2为图1中的A处放大结构示意图；

图3为实施例1提出的一种教育机器人的机械臂的夹持机构结构示意图；

图4为实施例2提出的一种教育机器人的机械臂的整体结构示意图；

图5为图4中的B处放大结构示意图。

图中：1固定座、2驱动电机、3转盘、4支撑臂、5安装口、6第一电机、7十字肋、8第一活动臂、9第二电机、10第二活动臂、11活动座、12第三电机、13步进电机、14安装板、15转动板、16固定架、17液压缸、18夹板、19抵杆、20弹簧、21压力板、22压力传感器、23固定板、24橡胶球、25限位框、26支撑杆、27环槽、28滑块、29滚轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

参照图1-3，一种教育机器人的机械臂，包括固定座1、驱动电机2和转盘3，固定座1的底部外壁开有安装槽，且驱动电机2固定设置于安装槽中，转盘3固定设置于驱动电机2的输出轴一端，固定座1的顶部外壁开有固定槽，且转盘3转动设置于固定槽中，转盘3的顶部外壁固定设置有机械臂，机械臂包括支撑臂4、第一活动臂8和第二活动臂10，支撑臂4固定设置于转盘3的顶部外壁，且支撑臂4和第一活动臂8之间通过第一电机6铰接，第一活动臂8和第二活动臂10之间通过第二电机9铰接，第二活动臂10通过第三电机12铰接有活动座11，且活动座11的底部外壁设置有夹持机构。

夹持机构包括安装板14、步进电机13、固定架16、液压缸17和夹板18，安装板14固定设置于活动座11的底部外壁，且步进电机13固定设置于安装板14的顶部外壁，步进电机13的输出轴一端设置有转动板15，且固定架16固定设置于转动板15底部外壁靠近两侧的位置，固定架16的一侧外壁开有通孔，且液压缸17固定设置于通孔中，液压缸17的活塞一端设置有夹板18，安装板14底部外壁靠近两侧的位置固定连接有限位框25，且限位框25的内壁和转动板15的外壁滑动连接，通过限位框25可以起到对转动板15的托举作用，使得转动板15转动过程更加稳定。

夹板18的一侧外壁开有多排等距离分布的滑孔，且滑孔的内壁滑动连接有抵杆19，与物体接触部分的抵杆19会在夹板18上滑动，使得未与物体接触部分的抵杆19可以将物体外侧包裹，起到对物体的支撑作用，提高了物体夹持过程中的稳定性，抵杆19的外壁套接有弹簧20，且弹簧20的一端设置有压力板21，压力板21的外壁靠近中间的位置开有凹孔，凹孔的内壁和抵杆19的外壁滑动连接，夹板18的一侧外壁设置有压力传感器22，且压力传感器22的压力端和压力板21的一侧外壁相接触，通过压力传感器22可以对弹簧20作用于物体上的夹持力进行检测，有效避免夹持力度过大将物体夹坏，抵杆19的外壁固定连接有固定板23，且固定板23的一侧外壁和弹簧20一端相接触。

抵杆19的一端固定连接有挡块，且抵杆19的另一端固定连接有橡胶球24，位于抵杆19一端的橡胶球24可以避免物体被夹坏。

驱动电机2、第一电机6、第二电机9、第三电机12、步进电机13和液压缸17均通过导线连接有开关，且开关通过导线连接有电源。

开关通过导线连接有控制面板，且控制面板的信号输入端通过信号线和压力传感器22的信号输出端连接，可以起到对机械臂的控制作用。

为了减轻机械臂的整体重量，支撑臂4、第一活动臂8和第二活动臂10的外壁均开有安装口5，且安装口5的内壁固定连接有等距离分布的十字肋7，在减轻机械臂整体重量的同时仍能保持机械臂的强度，不易损坏。

工作原理：使用时，通过控制面板可以控制驱动电机2工作，带动支撑臂4转动，支撑臂4通过第一电机6带动第一活动臂8转动，第一活动臂8上的第二电机9可以带动第二活动臂10转动，第二活动臂10上的第三电机12可以带动活动座11转动，而位于活动座11上的步进电机13可以带动夹持机构转动，使得机械臂可以多角度自由调节，使用更具灵活性，位于支撑臂4、第一活动臂8和第二活动臂10上的安装口5可以有效减轻机械臂的整体重量，而位于安装口5内的十字肋7在减轻机械臂整体重量的同时仍能保持机械臂的强度，不易损坏，当夹持机构移动至合适位置后，驱动液压缸17工作，可以带动夹板18移动，当夹板18上的抵杆19与物体接触后，会促使固定板23和压力板21之间的弹簧20不断被压缩，并且抵杆19会在夹板18上滑动，而未与物体接触的抵杆19会将物体围住，当夹持不当发生物体掉落时，未与物体接触的抵杆19可以将物体托住，有效降低使用过程中的安全隐患，同时位于弹簧20一端的压力板21会不断对压力传感器22施加压力，当压力达到合适值时，压力传感器22会向控制面板发出信号，促使液压缸17停止工作，有效避免物体被夹坏，使用效果更佳。

实施例2

参照图4-5，一种教育机器人的机械臂，本实施例相较于实施例1，还包括支撑臂4的外壁固定连接有等距离分布的支撑杆26，且支撑杆26的一端固定连接有滑块28，滑块28的顶部和底部外壁均固定连接有等距离分布的滚轮29，固定座1的外壁开有环槽27，且滚轮29的外壁和环槽27的内壁相接触。

工作原理：使用时，支撑臂4上通过支撑杆26连接的滑块28可以在固定座1上的环槽27中不断转动，且位于滑块28上的滚轮可29以与环槽27内壁接触，使得滑块28转动过程更加流畅，可以起到对支撑臂4的辅助支撑作用，使得支撑臂4转动过程的稳定性能更佳。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种教育机器人的机械臂，包括固定座（1）、驱动电机（2）和转盘（3），所述固定座（1）的底部外壁开有安装槽，且驱动电机（2）固定设置于安装槽中，所述转盘（3）固定设置于驱动电机（2）的输出轴一端，所述固定座（1）的顶部外壁开有固定槽，且转盘（3）转动设置于固定槽中，其特征在于，所述转盘（3）的顶部外壁固定设置有机械臂，所述机械臂包括支撑臂（4）、第一活动臂（8）和第二活动臂（10），所述支撑臂（4）固定设置于转盘（3）的顶部外壁，且支撑臂（4）和第一活动臂（8）之间通过第一电机（6）铰接，所述第一活动臂（8）和第二活动臂（10）之间通过第二电机（9）铰接，所述第二活动臂（10）通过第三电机（12）铰接有活动座（11），且活动座（11）的底部外壁设置有夹持机构。

2.根据权利要求1所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述夹持机构包括安装板（14）、步进电机（13）、固定架（16）、液压缸（17）和夹板（18），所述安装板（14）固定设置于活动座（11）的底部外壁，且步进电机（13）固定设置于安装板（14）的顶部外壁，所述步进电机（13）的输出轴一端设置有转动板（15），且固定架（16）固定设置于转动板（15）底部外壁靠近两侧的位置，所述固定架（16）的一侧外壁开有通孔，且液压缸（17）固定设置于通孔中，所述液压缸（17）的活塞一端设置有夹板（18），所述安装板（14）底部外壁靠近两侧的位置固定连接有限位框（25），且限位框（25）的内壁和转动板（15）的外壁滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述夹板（18）的一侧外壁开有多排等距离分布的滑孔，且滑孔的内壁滑动连接有抵杆（19），所述抵杆（19）的外壁套接有弹簧（20），且弹簧（20）的一端设置有压力板（21），所述压力板（21）的外壁靠近中间的位置开有凹孔，凹孔的内壁和抵杆（19）的外壁滑动连接，所述夹板（18）的一侧外壁设置有压力传感器（22），且压力传感器（22）的压力端和压力板（21）的一侧外壁相接触，所述抵杆（19）的外壁固定连接有固定板（23），且固定板（23）的一侧外壁和弹簧（20）一端相接触，。

4.根据权利要求3所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述抵杆（19）的一端固定连接有挡块，且抵杆（19）的另一端固定连接有橡胶球（24）。

5.根据权利要求3所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述驱动电机（2）、第一电机（6）、第二电机（9）、第三电机（12）、步进电机（13）和液压缸（17）均通过导线连接有开关，且开关通过导线连接有电源。

6.根据权利要求5所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述开关通过导线连接有控制面板，且控制面板的信号输入端通过信号线和压力传感器（22）的信号输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述支撑臂（4）、第一活动臂（8）和第二活动臂（10）的外壁均开有安装口（5），且安装口（5）的内壁固定连接有等距离分布的十字肋（7）。

8.根据权利要求1所述的一种教育机器人的机械臂，其特征在于，所述支撑臂（4）的外壁固定连接有等距离分布的支撑杆（26），且支撑杆（26）的一端固定连接有滑块（28），所述滑块（28）的顶部和底部外壁均固定连接有等距离分布的滚轮（29），所述固定座（1）的外壁开有环槽（27），且滚轮（29）的外壁和环槽（27）的内壁相接触。

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