CN114347042B - 一种基于结构光的stm32单片机控机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，涉及机械臂领域，解决了现有的机械臂智能化程度底低，通用性差，且夹取方式单一，工作制约性较大的问题，现提出如下方案，其包括法兰盘底座、机械臂、安装板、电动滑轨、电动滑块、转轴、卡槽、夹板、防滑橡胶垫、连接块、推杆电机、卡座，所述卡座与夹板互相卡位，每个所述转轴的前后两端均固定套装有齿轮，所述机械臂上安装有STM32单片机，所述安装板的下端面固定安装有结构光模块，所述安装板的前后两侧与齿轮之间设置有收纳调节机构。本装置具有智能化程度高，可以精确控制与定位，通用性强，夹取方式多样化，可以对多种不同型号、尺寸、类别的物体进行夹取的特点。

Description

一种基于结构光的STM32单片机控机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种基于结构光的STM32单片机控机械臂。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。

机械臂是一个复杂系统，存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿，而现有的普通机械臂在实际的工作中一般难以确定自身的方位，且控制操作复杂。

同时机械臂在运行时一般都是需要对物品进行抓取移动，而现有的机械臂一般都是通过单一的夹取进行操作，其不仅仅自身的卡爪开合幅度有限，难以通用的对各种不同尺寸的物体进行夹取，同时在应对一些表面较为光滑的物体时，由于可能会导致夹持摩擦力不足，而导致无法有效的对物体进行夹持转运移动。因此提出一种基于结构光的STM32单片机控机械臂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，解决了现有的机械臂智能化程度底低，通用性差，且夹取方式单一，工作制约性较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于结构光的STM单片机控机械臂，包括法兰盘底座、机械臂、安装板、电动滑轨、电动滑块，左右同一侧的前后两个电动滑块之间转动连接有转轴，每个所述转轴的下侧均固定连接有卡槽，且卡槽内设置有夹板，两侧的所述夹板互相靠近的一侧面安装有防滑橡胶垫，每个所述电动滑块的下端均固定连接有连接块，并通过连接块固定安装有推杆电机，每个所述推杆电机的输出端均固定连接有卡座，所述卡座与夹板互相卡位，每个所述转轴的前后两端均固定套装有齿轮，所述机械臂上安装有STM单片机，所述安装板的下端面固定安装有结构光模块，所述安装板的前后两侧与齿轮之间设置有收纳调节机构；

所述收纳调节机构包括第一电机、螺杆、限位滑杆、滑框、齿板、吸盘、气口，所述安装板的前后两侧均固定安装有第一电机与限位滑杆，所述第一电机上侧输出端固定连接有螺杆，所述滑框的前后两侧均分别螺纹套设在前后两侧的螺杆的表面，并滑动套设在前后两侧的限位滑杆的表面，所述滑框的左右两侧均固定连接有齿板，两侧的所述齿板互相靠近的一侧均固定连接有吸盘，每个所述吸盘的下端面均阵列设置有气口，且吸盘设置在电动滑轨的上方，左右两侧的所述齿板分别可与各自一侧的齿轮啮合连接，左右两侧的所述齿板均分别滑动设置在各自一侧前后两端的电动滑轨之间，所述卡槽内设置有安装螺栓，所述夹板通过安装螺栓固定安装在卡槽内。

优选的，所述安装板左右两侧的前后两端均固定连接有电动滑轨，且电动滑轨内滑动设置有电动滑块，所述法兰盘底座的上端固定安装有机械臂，所述机械臂的末端固定安装有安装板，所述安装板下端面中心固定安装有结构光模块。

优选的，左右同一侧的前后两个所述电动滑块互相靠近的一侧均延伸在前后两侧的电动滑轨互相靠近一侧之间，每个所述转轴的前后两侧均通过轴承转动连接在前后两侧的电动滑块互相靠近的一侧面。

优选的，每个所述电动滑块的下端均通过连接块固定安装有推杆电机，前后两侧的所述推杆电机互相靠近一侧输出端均固定连接有卡座，前后两侧的所述卡座分别与各自一侧夹板的前后两侧边互相卡合限位。

优选的，所述安装板前后两侧均居中的固定安装有第一电机，且第一电机的左右两侧均固定连接有限位滑杆。

与相关技术相比较，本发明提供的一种基于结构光的STM32单片机控机械臂具有如下有益效果：

1、本发明提供一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，通过在机械臂末端固定连接有安装板，而安装板左右两侧的前后两端均固定安装有电动滑轨，电动滑轨内滑动设置有电动滑块，左右同一侧的前后两个电动滑块之间转动连接有转轴，而转轴的下端设置卡槽，卡槽内通过安装螺栓固定安装有夹板，同时电动滑块的下侧通过连接块固定连接有推杆电机，且推杆电机输出端固定连接的卡座与夹板的一侧卡位，这样在夹板安装后，在重力作用下处于垂直后通过卡座对夹板进行定位，使得其可以稳固的对物体进行夹取，同时可以通过电动滑块在电动滑轨内的滑动，可以调节左右两侧的夹板在较大范围内进行左右移动，进而可以通用的夹取多种型号的物体，同时通过在机械臂上安装STM32单片机，使得STM32单片机可以与机械臂上控制设备进行连接，进而对机械臂进行智能的控制，以及安装板上还安装有结构光模块，使得机械臂可以通过结构光模块对安装板工作方位进行确定，以及结构光模块通过STM32单片机进行控制的，极大的提高了机械臂的智能化的特点。

2、本发明提供一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，通过在安装板的前后两侧固定安装有第一电机，每个第一电机的左右两侧均固定连接有限位滑杆，以及前后两侧的限位滑杆以及螺杆上分别滑动与螺纹套设有滑框，而滑框的左右两侧固定连接有齿板，两侧齿板上固定连接有吸盘，而吸盘的下端面阵列固定设置有气孔，同时每个转轴的前后两侧均固定套装有齿轮，左右两侧的齿板又与各自一侧的齿轮互相啮合连接，进而在需要夹取一些表面光滑的物体时，可以通过两侧的电动滑轨同步带动两侧的夹板互相靠近，直至左右两侧的齿轮均与各自一侧的齿板互相靠近一端处于同一平面，通过STM32单片机控制推杆电机收缩，使得卡座与夹板的限位取消，然后通过前后两侧的第一电机同步的带动各自一侧的螺杆转动，进而带动滑框下移，使得两侧的齿板下移，使得齿板可以与齿轮啮合接触，并通过啮合连接带动齿轮转动，此时夹板在卡座取消限位后也将会转动，进而可以使得夹板由垂直状态转动至水平状态而得以收纳，在此过程中，齿板也将会带动吸盘移动至电动滑轨的下方，进而可以通过吸盘下端阵列设置的气孔对光滑物体表面进行吸附，而实现吸附的夹持。

附图说明

图1为一种基于结构光的STM32单片机控机械臂的结构示意图。

图2为一种基于结构光的STM32单片机控机械臂的仰视结构示意图。

图3为一种基于结构光的STM32单片机控机械臂的剖视结构的示意图。

图4为一种基于结构光的STM32单片机控机械臂的结构的剖视图。

图5为一种基于结构光的STM32单片机控机械臂的仰视结构的剖视图。

图6为图2中A处的放大图。

图中：1、法兰盘底座；2、机械臂；3、安装板；4、电动滑轨；5、电动滑块；6、转轴；7、卡槽；8、夹板；9、防滑橡胶垫；10、安装螺栓；11、连接块；12、推杆电机；13、卡座；14、齿轮；15、STM32单片机；16、结构光模块；17、第一电机；18、限位滑杆；19、滑框；20、齿板；21、吸盘；22、气口；23、螺杆。

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。

实施例一：

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，包括法兰盘底座1、机械臂2、安装板3、电动滑轨4、电动滑块5，左右同一侧的前后两个电动滑块5之间转动连接有转轴6，每个转轴6的下侧均固定连接有卡槽7，且卡槽7内设置有夹板8，两侧的夹板8互相靠近的一侧面安装有防滑橡胶垫9，每个电动滑块5的下端均固定连接有连接块11，并通过连接块11固定安装有推杆电机12，每个推杆电机12的输出端均固定连接有卡座13，卡座13与夹板8互相卡位，每个转轴6的前后两端均固定套装有齿轮14，机械臂2上安装有STM32单片机15，安装板3的下端面固定安装有结构光模块16，安装板3的前后两侧与齿轮14之间设置有收纳调节机构。

安装板3左右两侧的前后两端均固定连接有电动滑轨4，且电动滑轨4内滑动设置有电动滑块5，法兰盘底座1的上端固定安装有机械臂2，机械臂2的末端固定安装有安装板3，安装板3下端面中心固定安装有结构光模块16。

左右同一侧的前后两个电动滑块5互相靠近的一侧均延伸在前后两侧的电动滑轨4互相靠近一侧之间，每个转轴6的前后两侧均通过轴承转动连接在前后两侧的电动滑块5互相靠近的一侧面。

每个电动滑块5的下端均通过连接块11固定安装有推杆电机12，前后两侧的推杆电机12互相靠近一侧输出端均固定连接有卡座13，前后两侧的卡座13分别与各自一侧夹板8的前后两侧边互相卡合限位。

本实施方案中，通过在机械臂2末端固定连接有安装板3，而安装板3左右两侧的前后两端均固定安装有电动滑轨4，电动滑轨4内滑动设置有电动滑块5，左右同一侧的前后两个电动滑块5之间转动连接有转轴6，而转轴的下端设置卡槽7，卡槽7内通过安装螺栓10固定安装有夹板8，同时电动滑块5的下侧通过连接块11固定连接有推杆电机12，且推杆电机12输出端固定连接的卡座13与夹板8的一侧卡位，这样在夹板8安装后，在重力作用下处于垂直后通过卡座13对夹板8进行定位，使得其可以稳固的对物体进行夹取，同时可以通过电动滑块5在电动滑轨4内的滑动，可以调节左右两侧的夹板8在较大范围内进行左右移动，进而可以通用的夹取多种型号的物体，同时通过在机械臂2上安装STM32单片机15，使得STM32单片机15可以与机械臂2上控制设备进行连接，进而对机械臂2进行智能的控制，以及安装板3上还安装有结构光模块16，使得机械臂2可以通过结构光模块16对安装板3工作方位进行确定，以及结构光模块16通过STM32单片机15进行控制的，极大的提高了机械臂2的智能化的特点，且夹板8在对物体进行夹取时还可以通过防滑橡胶垫9进行一定程度的防滑。

实施例二：

请参阅图1-6所示，在实施例一的基础上，本发明提供一种技术方案：收纳调节机构包括第一电机17、螺杆23、限位滑杆18、滑框19、齿板20、吸盘21、气口22，安装板3的前后两侧均固定安装有第一电机17与限位滑杆18，第一电机17上侧输出端固定连接有螺杆23，滑框19的前后两侧均分别螺纹套设在前后两侧的螺杆23的表面，并滑动套设在前后两侧的限位滑杆18的表面，滑框19的左右两侧均固定连接有齿板20，两侧的齿板20互相靠近的一侧均固定连接有吸盘21，每个吸盘21的下端面均阵列设置有气口22，且吸盘21设置在电动滑轨4的上方，左右两侧的齿板20分别可与各自一侧的齿轮14啮合连接，左右两侧的齿板20均分别滑动设置在各自一侧前后两端的电动滑轨4之间，卡槽7内设置有安装螺栓10，夹板8通过安装螺栓10固定安装在卡槽7内。

安装板3前后两侧均居中的固定安装有第一电机17，且第一电机17的左右两侧均固定连接有限位滑杆18。

本实施例中，通过在安装板3的前后两侧固定安装有第一电机17，每个第一电机17的左右两侧均固定连接有限位滑杆18，以及前后两侧的限位滑杆18以及螺杆23上分别滑动与螺纹套设有滑框19，而滑框19的左右两侧固定连接有齿板20，两侧齿板20上固定连接有吸盘21，而吸盘21的下端面阵列固定设置有气孔22，同时每个转轴6的前后两侧均固定套装有齿轮14，左右两侧的齿板20又与各自一侧的齿轮14互相啮合连接，进而在需要夹取一些表面光滑的物体时，可以通过两侧的电动滑轨4同步带动两侧的夹板8互相靠近，直至左右两侧的齿轮14均与各自一侧的齿板20互相靠近一端处于同一平面，通过STM32单片机15控制推杆电机12收缩，使得卡座13与夹板8限位取消，然后通过前后两侧的第一电机17同步的带动各自一侧的螺杆23转动，进而带动滑框19下移，使得两侧的齿板20下移，使得齿板20可以与齿轮14啮合接触，并通过啮合连接带动齿轮14转动，此时夹板8在卡座13取消限位后也将会转动，进而可以使得夹板8由垂直状态转动至水平状态而得以收纳，在此过程中，齿板20也将会带动吸盘21移动至电动滑轨4的下方，进而可以通过吸盘21下端阵列设置的气孔22对光滑物体表面进行吸附，而实现吸附的夹持，对于结构光模块16，其的包括一个现有的信号收发器与摄像头组成，进而可以在运行操作中，通过结构光模块16对自身进行定位，并拍摄周边环境以及成像，同时装置可以设置现有的主动学习系统，以在实际的操作中，在面对不同的问题，可以具有主动记录并学习的功能，而同时由于需要夹取的东西可能为不规则物体，因此还可以通过夹板8与卡槽7之间通过安装螺栓10的连接安装，以方便更换不同形状的夹板8，以使用夹取各种不同形状物体的需要。

工作原理：使得本装置在安装使用时，通过在机械臂2末端固定连接有安装板3，而安装板3左右两侧的前后两端均固定安装有电动滑轨4，电动滑轨4内滑动设置有电动滑块5，左右同一侧的前后两个电动滑块5之间转动连接有转轴6，而转轴的下端设置卡槽7，卡槽7内通过安装螺栓10固定安装有夹板8，同时电动滑块5的下侧通过连接块11固定连接有推杆电机12，且推杆电机12输出端固定连接的卡座13与夹板8的一侧卡位，这样在夹板8安装后，在重力作用下处于垂直后通过卡座13对夹板8进行定位，使得其可以稳固的对物体进行夹取，同时可以通过电动滑块5在电动滑轨4内的滑动，可以调节左右两侧的夹板8在较大范围内进行左右移动，进而可以通用的夹取多种型号的物体，同时通过在机械臂2上安装STM32单片机15，使得STM32单片机15可以与机械臂2上控制设备进行连接，进而对机械臂2进行智能的控制，以及安装板3上还安装有结构光模块16，使得机械臂2可以通过结构光模块16对安装板3工作方位进行确定，以及结构光模块16通过STM32单片机15进行控制的，极大的提高了机械臂2的智能化的特点；通过在安装板3的前后两侧固定安装有第一电机17，每个第一电机17的左右两侧均固定连接有限位滑杆18，以及前后两侧的限位滑杆18以及螺杆23上分别滑动与螺纹套设有滑框19，而滑框19的左右两侧固定连接有齿板20，两侧齿板20上固定连接有吸盘21，而吸盘21的下端面阵列固定设置有气孔22，同时每个转轴6的前后两侧均固定套装有齿轮14，左右两侧的齿板20又与各自一侧的齿轮14互相啮合连接，进而在需要夹取一些表面光滑的物体时，可以通过两侧的电动滑轨4同步带动两侧的夹板8互相靠近，直至左右两侧的齿轮14均与各自一侧的齿板20互相靠近一端处于同一平面，通过STM32单片机15控制推杆电机12收缩，使得卡座13与夹板8限位取消，然后通过前后两侧的第一电机17同步的带动各自一侧的螺杆23转动，进而带动滑框19下移，使得两侧的齿板20下移，使得齿板20可以与齿轮14啮合接触，并通过啮合连接带动齿轮14转动，此时夹板8在卡座13取消限位后也将会转动，进而可以使得夹板8由垂直状态转动至水平状态而得以收纳，在此过程中，齿板20也将会带动吸盘21移动至电动滑轨4的下方，进而可以通过吸盘21下端阵列设置的气孔22对光滑物体表面进行吸附，而实现吸附的夹持。

Claims (5)

1.一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，包括法兰盘底座(1)、机械臂(2)、安装板(3)、电动滑轨(4)、电动滑块(5)，左右同一侧的前后两个电动滑块(5)之间转动连接有转轴(6)，其特征在于，每个所述转轴(6)的下侧均固定连接有卡槽(7)，且卡槽(7)内设置有夹板(8)，两侧的所述夹板(8)互相靠近的一侧面安装有防滑橡胶垫(9)，每个所述电动滑块(5)的下端均固定连接有连接块(11)，并通过连接块(11)固定安装有推杆电机(12)，每个所述推杆电机(12)的输出端均固定连接有卡座(13)，所述卡座(13)与夹板(8)互相卡位，每个所述转轴(6)的前后两端均固定套装有齿轮(14)，所述机械臂(2)上安装有STM32单片机(15)，所述安装板(3)的下端面固定安装有结构光模块(16)，所述安装板(3)的前后两侧与齿轮(14)之间设置有收纳调节机构；

所述收纳调节机构包括第一电机(17)、螺杆(23)、限位滑杆(18)、滑框(19)、齿板(20)、吸盘(21)、气口(22)，所述安装板(3)的前后两侧均固定安装有第一电机(17)与限位滑杆(18)，所述第一电机(17)上侧输出端固定连接有螺杆(23)，所述滑框(19)的前后两侧均分别螺纹套设在前后两侧的螺杆(23)的表面，并滑动套设在前后两侧的限位滑杆(18)的表面，所述滑框(19)的左右两侧均固定连接有齿板(20)，两侧的所述齿板(20)互相靠近的一侧均固定连接有吸盘(21)，每个所述吸盘(21)的下端面均阵列设置有气口(22)，且吸盘(21)设置在电动滑轨(4)的上方，左右两侧的所述齿板(20)分别可与各自一侧的齿轮(14)啮合连接，左右两侧的所述齿板(20)均分别滑动设置在各自一侧前后两端的电动滑轨(4)之间，所述卡槽(7)内设置有安装螺栓(10)，所述夹板(8)通过安装螺栓(10)固定安装在卡槽(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，其特征在于，所述安装板(3)左右两侧的前后两端均固定连接有电动滑轨(4)，且电动滑轨(4)内滑动设置有电动滑块(5)，所述法兰盘底座(1)的上端固定安装有机械臂(2)，所述机械臂(2)的末端固定安装有安装板(3)，所述安装板(3)下端面中心固定安装有结构光模块(16)。

3.根据权利要求2所述的一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，其特征在于，左右同一侧的前后两个所述电动滑块(5)互相靠近的一侧均延伸在前后两侧的电动滑轨(4)互相靠近一侧之间，每个所述转轴(6)的前后两侧均通过轴承转动连接在前后两侧的电动滑块(5)互相靠近的一侧面。

4.根据权利要求3所述的一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，其特征在于，每个所述电动滑块(5)的下端均通过连接块(11)固定安装有推杆电机(12)，前后两侧的所述推杆电机(12)互相靠近一侧输出端均固定连接有卡座(13)，前后两侧的所述卡座(13)分别与各自一侧夹板(8)的前后两侧边互相卡合限位。

5.根据权利要求1所述的一种基于结构光的STM32单片机控机械臂，其特征在于，所述安装板(3)前后两侧均居中的固定安装有第一电机(17)，且第一电机(17)的左右两侧均固定连接有限位滑杆(18)。

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