CN113601531A - 一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人 - Google Patents

一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人 Download PDF

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黄康
沐笑宇
王雷
邱明明
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

本发明公开了一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，包括底座，所述底座上安装有第一主体执行机构、第二主体执行机构和图像处理机构，所述第一主体执行机构包括电机支架，电机支架上安装有步进电机，步进电机的输出轴连接有连接环，连接环上安装有机械手爪，所述机械手爪包括与连接环连接的基板，基板的中部设有滑轨，基板上安装有舵机。本发明运用视觉识别可以实现解开任意打乱的三阶魔方；运用舵机，可避免气动方案的体积大、噪声大以及价格昂贵等缺点；运动齿轮、齿条进行传动，相比于连杆机构准确性好，鲁棒性强，不容易松动，提高了魔方的容错性，同时本发明安装拆卸方便，体积小，重量轻，携带方便。

Description

一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人
技术领域
本发明涉及智能机器人控制及教学科普领域，具体为一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人。
背景技术
目前，随着智能机器人技术的发展，越来越多的智能机器人广泛的得到了关注，并且运用到了日常的生活中。其中，解魔方机器人成为其中的一个热点，利用解魔方机器人来复原魔方是一个融合结构、视觉以及控制算法的多学科交叉的应用系统，同时具有很大的使用价值和创新性。但目前的解魔方机器人多为气动和连杆驱动，导致其体积大、噪声大同时价格昂贵，容错率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，解决了目前的解魔方机器人体积较大、机构复杂、容错率低的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，包括底座，所述底座上安装有第一主体执行机构、第二主体执行机构和图像处理机构；
所述第一主体执行机构包括电机支架，电机支架上安装有步进电机，步进电机的输出轴连接有连接环，连接环上安装有机械手爪；
所述机械手爪包括与连接环连接的基板，基板的中部设有滑轨，基板上安装有舵机，舵机输出轴上的齿轮与滑轨内滑动连接的齿条啮合，基板远离连接环的一端设有与滑轨垂直的直线导轨，直线导轨上安装有第一滑块和第二滑块，第一滑块上安装有左手爪，第二滑块上连接有右手爪，且左手爪和右手爪分别通过第一直线连接杆和第二直线连接杆与齿条铰接；
所述第二主体执行机构与第一主体执行机构分别安装于底座的两端，且第二主体执行机构与第一主体执行机构的结构相同。
进一步限定，所述图像处理机构包括安装于底座上的铝合金型材，铝合金型材靠近第一主体执行机构的一侧设有采集数据并输送给控制主机的摄像头。
进一步限定，所述左手爪和右手爪的内侧均设置有对魔方定位的台阶，台阶采用直角，使得对魔方的夹持更紧，定位更准确，鲁棒性强。
进一步限定，所述步进电机的型号为57BYG250H—8，扭矩为2.8N.m,电流为3A，步进电机角度为1.8°/step。
进一步限定，所述舵机为高精度金属防烧舵机，舵机型号为DS3218，供电电压DC4.8～6.8V。
进一步限定，所述电机支架下表面贴合在底座上，所述步进电机输出轴斜向上并且与水平面保持四十五度夹角。
进一步限定，所述底座上还设有用于对电器元件供电的电源、用于对第一主体执行机构上步进电机驱动的第一步进电机驱动器、用于对第二主体执行机构上步进电机驱动的第二步进电机驱动器。
进一步限定，所述图像处理机构与上位机连接，上位机与下位机连接，下位机分别连接第一主体执行机构和第二主体执行机构。
本发明具备以下有益效果：本发明运用视觉识别可以实现解开任意打乱的三阶魔方；运用舵机方案，可避免气动方案的体积大、噪声大以及价格昂贵等缺点；运动齿轮、齿条进行传动，相比于连杆机构准确性好，鲁棒性强，不容易松动，提高了魔方的容错性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明机械手爪的结构图；
图3为本发明控制框图。
图中：1、底座；2、第一主体执行机构；20、电机支架；21、步进电机；22、连接环；23、机械手爪；230、左手爪；231、右手爪；232、舵机；233、齿轮；234、齿条；235、滑轨；236、第一直线连接杆；237、第二直线连接杆；238、直线导轨；239、第一滑块；240、第二滑块；3、图像处理机构；30、铝合金型材；31、摄像头；4、第二主体执行机构；5、电源；6、第一步进电机驱动器；7、第二步进电机驱动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，包括底座1，底座1上安装有第一主体执行机构2、第二主体执行机构4和图像处理机构3；
第一主体执行机构2包括电机支架20，电机支架20上安装有步进电机21，步进电机21的输出轴连接有连接环22，连接环22上通过M4的螺丝安装有机械手爪23；
机械手爪23包括与连接环22连接的基板，基板的中部设有滑轨235，基板上安装有舵机232，舵机232输出轴上的齿轮233与滑轨235内滑动连接的齿条234啮合，舵机232通过驱动齿轮233带动齿条234沿滑轨235进行直线运动，基板远离连接环22的一端设有与滑轨235垂直的直线导轨238，直线导轨238上安装有第一滑块239和第二滑块240，第一滑块239上通过M2的螺丝安装有左手爪230，第二滑块240上通过M2.5的螺丝安装在连接有右手爪231，且左手爪230和右手爪231分别通过第一直线连接杆236和第二直线连接杆237与齿条234铰接，齿条234直线运动时通过第一直线连接杆236和第二直线连接杆237分别带动左手爪230和右手爪231进行沿直线导轨238张开和夹紧运动。
第二主体执行机构4与第一主体执行机构2分别安装于底座1的两端，且第二主体执行机构4与第一主体执行机构2的结构相同，魔方被第二主体执行机构4与第一主体执行机构2夹持。
图像处理机构3包括安装于底座1上的铝合金型材30，铝合金型材30靠近第一主体执行机构2的一侧设有采集数据并输送给控制主机的摄像头31，摄像头31需要正对被夹持的魔方。
左手爪230和右手爪231的内侧均设置有对魔方定位的台阶，台阶采用直角，使得对魔方的夹持更紧，定位更准确，鲁棒性强。
步进电机21的型号为57BYG250H—8，扭矩为2.8N.m,电流为3A，步进电机21角度为1.8°/step。
舵机232为高精度金属防烧舵机，舵机232型号为DS3218，供电电压DC4.8～6.8V。
电机支架20下表面贴合在底座1上且通过螺栓与底座1连接，步进电机21输出轴斜向上并且与水平面保持四十五度夹角。
底座1上还设有用于对电器元件供电的电源5、用于对第一主体执行机构2上步进电机21驱动的第一步进电机驱动器6、用于对第二主体执行机构4上步进电机21驱动的第二步进电机驱动器7，第一步进电机驱动器6和第二步进电机驱动器7的种类相同，型号均为TB6600，供电电压DC9～42V。
图像处理机构3与上位机连接，上位机采用安装了解魔方软件的计算机，上位机与下位机通过信号线进行通信，数据传输更准确，防止数据漏传，下位机采用stm32单片机，下位机分别连接第一主体执行机构2和第二主体执行机构4,解魔方时，图像处理机构3采集魔方六个面的颜色信息，采用电脑上位机解魔方软件识别并通过下位机控制第一主体执行机构2和第二主体执行机构4内的步进电机21旋转以及舵机232旋转对左手爪230和右手爪231进行张开和夹紧即可实现解算。
本发明运用视觉识别可以实现解开任意打乱的三阶魔方；运用舵机232，可避免气动方案的体积大、噪声大以及价格昂贵等缺点；运动齿轮233、齿条234进行传动，相比于连杆机构准确性好，鲁棒性强，不容易松动，提高了魔方的容错性，同时本发明安装拆卸方便，体积小，重量轻，携带方便。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上安装有第一主体执行机构(2)、第二主体执行机构(4)和图像处理机构(3)；
所述第一主体执行机构(2)包括电机支架(20)，电机支架(20)上安装有步进电机(21)，步进电机(21)的输出轴连接有连接环(22)，连接环(22)上安装有机械手爪(23)；
所述机械手爪(23)包括与连接环(22)连接的基板，基板的中部设有滑轨(235)，基板上安装有舵机(232)，舵机(232)输出轴上的齿轮(233)与滑轨(235)内滑动连接的齿条(234)啮合，基板远离连接环(22)的一端设有与滑轨(235)垂直的直线导轨(238)，直线导轨(238)上安装有第一滑块(239)和第二滑块(240)，第一滑块(239)上安装有左手爪(230)，第二滑块(240)上连接有右手爪(231)，且左手爪(230)和右手爪(231)分别通过第一直线连接杆(236)和第二直线连接杆(237)与齿条(234)铰接；
所述第二主体执行机构(4)与第一主体执行机构(2)分别安装于底座(1)的两端，且第二主体执行机构(4)与第一主体执行机构(2)的结构相同。
2.根据权利要求1所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述图像处理机构(3)包括安装于底座(1)上的铝合金型材(30)，铝合金型材(30)靠近第一主体执行机构(2)的一侧设有采集数据并输送给控制主机的摄像头(31)。
3.根据权利要求2所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述左手爪(230)和右手爪(231)的内侧均设置有对魔方定位的台阶。
4.根据权利要求3所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述步进电机(21)的型号为57BYG250H—8，扭矩为2.8N.m,电流为3A，步进电机(21)角度为1.8°/step。
5.根据权利要求4所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述舵机(232)为高精度金属防烧舵机，舵机(232)型号为DS3218，供电电压DC4.8～6.8V。
6.根据权利要求5所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述电机支架(20)下表面贴合在底座(1)上，所述步进电机(21)输出轴斜向上并且与水平面保持四十五度夹角。
7.根据权利要求6所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述底座(1)上还设有用于对电器元件供电的电源(5)、用于对第一主体执行机构(2)上步进电机(21)驱动的第一步进电机驱动器(6)、用于对第二主体执行机构(4)上步进电机(21)驱动的第二步进电机驱动器(7)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种双臂齿轮齿条传动的解魔方机器人，其特征在于：所述图像处理机构(3)与上位机连接，上位机与下位机连接，下位机分别连接第一主体执行机构(2)和第二主体执行机构(4)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117817692A (zh) * 2024-03-04 2024-04-05 内蒙古工业大学 一种多功能高承载机械手爪

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206981873U (zh) * 2017-07-24 2018-02-09 王璇 一种机械制造用节能环保型切割装置
CN108748151A (zh) * 2018-06-05 2018-11-06 安徽合动智能科技有限公司 一种双臂两指结构解魔方机器人
CN111682451A (zh) * 2020-08-12 2020-09-18 广东省智行机器人科技有限公司 一种可避障式高效巡检电力机器人
DE212020000291U1 (de) * 2020-11-11 2021-01-22 Kunshan Hedexin Precision Mould Co., Ltd. Ein rutschfester Manipulator
CN112757279A (zh) * 2021-01-20 2021-05-07 浙江理工大学 两自由度复合驱动仿人手智能采茶装置
CN213350677U (zh) * 2020-09-28 2021-06-04 南京合泰机械制造有限公司 一种用于金属锻件加工的稳固夹持装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206981873U (zh) * 2017-07-24 2018-02-09 王璇 一种机械制造用节能环保型切割装置
CN108748151A (zh) * 2018-06-05 2018-11-06 安徽合动智能科技有限公司 一种双臂两指结构解魔方机器人
CN111682451A (zh) * 2020-08-12 2020-09-18 广东省智行机器人科技有限公司 一种可避障式高效巡检电力机器人
CN213350677U (zh) * 2020-09-28 2021-06-04 南京合泰机械制造有限公司 一种用于金属锻件加工的稳固夹持装置
DE212020000291U1 (de) * 2020-11-11 2021-01-22 Kunshan Hedexin Precision Mould Co., Ltd. Ein rutschfester Manipulator
CN112757279A (zh) * 2021-01-20 2021-05-07 浙江理工大学 两自由度复合驱动仿人手智能采茶装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117817692A (zh) * 2024-03-04 2024-04-05 内蒙古工业大学 一种多功能高承载机械手爪
CN117817692B (zh) * 2024-03-04 2024-04-30 内蒙古工业大学 一种多功能高承载机械手爪

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