CN202534249U - 多手臂传送机器人实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机器人技术领域，提供了一种多手臂传送机器人实训装置，包括行走部件和手形部件，行走部件包括底盘及第一驱动组件，底盘上设置有支架，支架上设置有升降架，手形部件设置于升降架上，手形部件包括至少二组机械臂组件，所述升降架上设置有用于驱动机械臂组件相对支架旋转的第三驱动组件，机械臂组件可在180°范围内，以同心轴方式进行交替旋转，实现不同位置的抓取。本实用新型提供的实训装置，为适合大赛用的一种新型机器人，它具有新、巧、妙特征的具有多工位抓取物件一种机械机构，其有利于激发学生的学习兴趣，培养和提高学生的动手能力和创造力，以机械运动学的原理在大赛机器人中的一种巧妙应用，而且具有很大的趣味性。

Description

多手臂传送机器人实训装置

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种多手臂传送机器人实训装置。 

背景技术

现有技术中机器人，例如电气传动实训装置，其功能不够丰富，只能搬运单一物品，不能同时搬运两个物品，自动化程度较低，导致实验过于抽象，不够直观。自主性、创造性和趣味性低。不利于激发学生的学习兴趣、不利于提高学生的动手能力和创造力。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种多手臂传送机器人实训装置，其直观、形象、生动，而且装置自主性、创造性和趣味性高，有利于激发学生的学习兴趣，锻炼了学生的学习动手能力和创造力，能让学生在“玩”中学习传动系统各方面知识，具有很大的趣味性。 

本实用新型是这样实现的：一种多手臂传送机器人实训装置，包括行走部件和手形部件，所述行走部件包括底盘及可驱动底盘行进的第一驱动组件，所述底盘上设置有支架，所述支架上设置有可沿所述支架上下滑动的升降架，所述底盘上设置有用于驱动所述升降架上下滑动的第二驱动组件，所述手形部件设置于所述升降架上，所述手形部件包括至少二组机械臂组件，所述机械臂组件交错设置，所述升降架上设置有用于驱动所述机械臂组件相对所述支架旋转 的第三驱动组件。 

具体地，所述机械臂组件包括左夹持臂、右夹持臂和用于驱动左夹持臂、右夹持臂的第四驱动组件，所述左夹持臂和右夹持臂均铰接于升降架上。 

更具体地，所述左夹持臂与升降架之间、所述右夹持臂与升降架之间均设置有弹簧。 

更具体地，所述左夹持臂和右夹持臂的端部均连接有钢丝绳，所述第四驱动组件包括第四电机和由所述第四电机驱动的转动轴，所述钢丝绳交叉缠绕于所述转动轴上。 

具体地，所述第三驱动组件包括第三电机和与所述第三电机啮合的齿轮组，所述第三电机固定于所述升降架上。 

具体地，所述第二驱动组件包括第二电机和同步带，所述第二电机固定于所述底盘上，所述升降架固定连接于所述同步带上，所述同步带套设于所述第二电机。 

具体地，所述底盘下方设置有车轮组件，所述车轮组件包括万向轮以及可由所述第一驱动组件驱动的驱动轮部件，所述驱动轮部件包括左驱动轮和右驱动轮，所述第一驱动组件包括可驱动所述左驱动轮转动的左驱动构件以及可驱动所述右驱动轮转动的右驱动构件。 

具体地，所述第一驱动组件还包括传感器部件，所述传感器部件包括多个红外传感器及可分别控制所述左驱动构件的转速与右驱动构件的转速的控制电路板，所述红外传感器与控制电路板之间电连接，所述控制电路板与所述第一驱动组件之间电连接。 

具体地，所述多个红外传感器间隔排列，且中央区域处的红外传感器的排列间距小于两侧区域处的红外传感器的排列间距。 

进一步地，所述升降架上设置有颜色摄像头。 

本实用新型提供了一种多手臂传送机器人实训装置，适合大赛用的一种新型机器人，它具有新、巧、妙特征的具有多工位抓取物件一种机械机构，其有 利于激发学生的学习兴趣，培养和提高学生的动手能力和创造力，以机械运动学的原理在大赛机器人中的一种巧妙应用，具有很大的趣味性。 

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置的立体示意图； 

图2是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置的侧视平面示意图； 

图3是图2中A处局部放大示意图； 

图4是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置的俯视平面示意图； 

图5是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置拆除底盘和行走部件后的立体示意图； 

图6是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置中手形部件和升降架的立体示意图； 

图7是本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置的控制系统流程图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图1～图6所示，本实用新型实施例提供的一种多手臂传送机器人实训装置，包括行走部件和手形部件400，所述行走部件包括底盘100及可驱动底 盘100行进的第一驱动组件，所述底盘100上设置有支架210，所述支架210上设置有可沿所述支架210上下滑动的升降架310，所述底盘100上设置有用于驱动所述升降架310上下滑动的第二驱动组件，所述手形部件400设置于所述升降架310上，所述手形部件400包括至少二组机械臂组件410，每一组机械臂组件410均可以夹持起待搬运的物品。所述机械臂组件410交错设置，所述升降架310上设置有用于驱动所述机械臂组件410相对所述支架210旋转的第三驱动组件。机械臂组件410可在180°范围内，以同心轴方式进行交替旋转，实现不同位置的抓取。本实施例中，机械臂组件410设置有两组，其呈90°间隔设置。通过设置多组机械臂组件410，支架210前方的机械臂组件410将物品夹持起来之后，第三驱动组件将该机械臂组件410切换至支架210的一侧，同时使另一机械臂组件410切换至支架210前方，以便于夹持、搬运另一物品。将物品放下时，位于支架210前方的机械臂组件410先将物品放下，第三驱动组件将该机械臂组件410切换至支架210的一侧，同时使另一机械臂组件410切换至支架210前方后再将该机械臂组件410的物品放下。当然，二组机械臂组件410可以在同一地点夹持二个物品，也可以行进一段距离后在不同地点分别夹持二个物品，可以理解地，放下两个物品的地点可以相同，也可以不相同，本实用新型提供的多手臂传送机器人实训装置，其功能丰富且自动化程度高。装置各部分采用模块化设计，结构合理且简单可行，学生可进行设计与组装，装置单片机控制构件进行控制。单片机控制构件中包括可编程的单片机，所述第一驱动组件和第二驱动组件均电连接于所述单片机控制构件，通过这样的设计，学生通过对单片机控制构件进行编程，以使装置可按预定的程序运行，提高了装置的趣味性且锻炼了学生的编程技巧。本实施例中，装置采用1.5AH的铅酸蓄电池作动力源,单片机控制构件采用的是美国Parallax公司的BS40型单片机，通过这样的设计，可模拟整个仓库通过本实用新型使货物移动的情形，装置直观、形象、生动且装置自主性、创造性和趣味性高，有利于激发学生的学习兴趣，锻炼了学生的学习动手能力和创造力，能让学生在“玩”中学习传 动系统各方面知识，具有很大的趣味性。 

具体地，如图1～图6所示，所述机械臂组件410包括左夹持臂411、右夹持臂412和用于驱动左夹持臂411、右夹持臂412的第四驱动组件，左夹持臂411、右夹持臂412常态下保持夹紧的趋势，通过第四驱动组件可将左夹持臂411、右夹持臂412相向张开，完成开爪的动作，也可使左夹持臂411、右夹持臂412相向靠近，完成合爪的动作。所述左夹持臂411和右夹持臂412均铰接于升降架310上。 

具体地，如图1～图6所示，所述左夹持臂411与升降架310之间、所述右夹持臂412与升降架310之间均设置有弹性件420，以使左夹持臂411、右夹持臂412保持合爪的趋势。优选地，所述弹性件420为弹簧。 

更具体地，如图1～图6所示，所述左夹持臂411和右夹持臂412的端部均连接有钢丝绳430，所述第四驱动组件包括第四电机540和由所述第四电机540驱动的转动轴541，所述钢丝绳430钢丝绳交叉缠绕于所述转动轴541上。当第四电机540正向转动，转动轴541也将同步正向转动，钢丝绳430将缠绕于转动轴541上，使左夹持臂411和右夹持臂412的后端被拉紧而相向靠拢，与此同时，左夹持臂411和右夹持臂412的前端将张开，以便于夹持物品。转动轴541在电机驱动下旋转牵动纲丝绳430，带动左、右夹持臂并在两臂对称布局的两弹簧420的作用下形成张紧力，实现两夹持臂对物件的抓取和施放。 

具体地，如图1～图6所示，所述第三驱动组件包括第三电机530和与所述第三电机530啮合的齿轮组531，所述第三电机530固定于所述升降架310上。这样，机械臂组件410不仅可随升降架310上下滑动，而且还可相对支架210左右转动，功能丰富。 

更具体地，如图1～图6所示，所述第二驱动组件包括第二电机520和同步带521，所述第二电机520固定于所述底盘100上，所述升降架310固定连接于所述同步带521上，所述同步带521套设于所述第二电机520。通过使第二电机520正转或反转，升降架310及其上的手形部件400便可以沿支架210 上下滑动。 

具体地，如图1～图6所示，所述底盘100下方设置有车轮组件，所述车轮组件包括万向轮610以及可由所述第一驱动组件驱动的驱动轮部件620，万向轮610数量为二个且安装在装置的前方，为底盘100提供稳定的支撑，并可跟随驱驱动轮部件620的运动方向运动，使装置可以可靠地行驶。所述驱动轮部件620包括左驱动轮621和右驱动轮622，所述第一驱动组件包括可驱动所述左驱动轮621转动的左驱动构件以及可驱动所述右驱动轮622转动的右驱动构件。当左驱动轮621和右驱动轮622之间存在速度差，便可实现装置的转弯；当左驱动轮621和右驱动轮622之间转速相等，装置便可沿直线行驶。所述万向轮610、左驱动轮621和右驱动轮622的外侧均套设有橡胶套，以增加摩擦力，提高装置的可靠性与使用寿命。 

进一步地，如图1～图6所示，所述第一驱动组件还包括传感器部件，所述传感器部件包括多个红外传感器及可分别控制所述左驱动构件的转速与右驱动构件的转速的控制电路板，所述红外传感器与控制电路板之间电连接，所述控制电路板与所述第一驱动组件之间电连接。红外线传感器可对地面上的白色轨迹线进行识别，通过设置红外传感器，装置通过读取红外传感器反馈回来的信号，以判断装置前部的中心偏离白线的程度，而后查纠偏表得出左、右驱动轮622的速度增量，使左、右驱动轮622在纠偏时转速逼近理想控制曲线，来实现非线性控制，以分别控制左、右驱动轮622的速度差，使得装置能够快速平稳的沿着事先规划的白线行进。所谓理想的控制曲线就是根据人的经验得到的车体寻线过程中左、右轮的速度控制曲线。 

更具体地，如图1～图6所示，多个红外传感器间隔排列，且中央区域处的红外传感器的排列间距小于两侧区域处的红外传感器的排列间距。由于装置使用的白线检测器检测点的数量有限，因此实际上检测到的位置反馈实际上是离散的，由于任意时刻之可能有1或2个检测点位于白线上方，因此，学生可以根据偏离装置中心最大的一个检测点优先的规则对装置采用的15个检测点 进行编码，本实施例中，共设置15个红外传感器，设置于底盘100前端的下方，且于中央部分红外传感器放置较为密集，以使装置行走稳定性佳，越靠外，红外传感器放置越稀疏，以提高装置的纠偏能力。 

进一步地，如图1～图6所示，所述升降架310上设置有颜色摄像头。颜色摄像头用于识别物品的颜色，并可根据指令将其夹起。 

机器人在程序控制下，沿着白色引导线，到达指定位置，通过升降架310，把手形部件400提升到指定位置，其一机械臂组件410通过张爪、收抓以夹取货物，然后再根据编程，按引导线到达另一指定位置，通过第三驱动组件使该机械臂组件410转动90度，从而将该机械臂组件410转动到机械臂组件410的一边，与此同时，另一机械臂组件410将转动到指定位置（即支架210的前方），通过提升，张爪、收抓以夹取另一货物，然后再通过转动装置，转动机械臂组件410，把机械臂组件410中的货物装载到指定位置，更换货物，然后沿着寻导线，带回更换的货物，实现货物的搬运与更换。 

本实施例中，装置采用1.5AH的铅酸蓄电池作动力源,单片机控制构件采用的是美国Parallax公司的BS40型单片机，通过这样的设计，可模拟整个仓库通过本实用新型使货物移动的情形，装置直观、形象、生动且装置自主性、创造性和趣味性高，有利于激发学生的学习兴趣，锻炼了学生的学习动手能力和创造力，能让学生在“玩”中学习传动系统各方面知识，具有很大的趣味性。优选地，所述左驱动构件和右驱动构件均为24V伺服直流电动机，具体应用中，可选用德国MAXSON直流电机，其功率为70瓦，并接上瑞士FAULHABER生产的MCBL3006/S型驱动器。电机调速采用其指令模式，即通过单片机串行口，输出ASCII码形式的指令码，给驱动器串口，以控制电机的运行。在该模式下，电机的速度由232串口给定的目标值来确定。机械臂组件410上升，下降，开爪与关爪、旋转换位等多个动作也采用同样类型直流减速电机控制，而机械手的提升采用宽同步带传动，以提高稳定性。本系统机械手驱动电机有3个:一个电机用于提升和下降机械手;另外两个电机分别用于机械手的开爪与关 爪。3个直流减速电机都可用一驱动电路驱动。我们采用驱动模块L298驱动。L298驱动模块为双H桥高电压大电流功率集成电路，可以用来驱动2个直流电动机或步进电动机等感性负载。但其每一路输出可以正常提供的连续电流仅为2A的电流，考虑到电机工作时，可能发生的堵转和烧毁芯片现象,因而在实际系统设计时，我们将每个L298芯片的两路输出并联输出，得到连续4A的电流的输出，从而提高了驱动器的驱动能力和可靠性。其驱动电路的电路原理图如图7所示。 

本实用新型提供的多手臂传送机器人实训装置以仓库自动运货为背景，多手臂传送机器人实训装置其有多个机械手，可同时搬运两件物品，功能丰富，模拟仓库现场自动搬运物品的多个工序，自动化程度高，使学生在“玩”中，学习现代传动技术的多个知识点，以达到寓教于乐的目的。装置机械结构部分如底盘100、支架210采用模块式结构组合而成，可自由拆装，结构合理且简单易行，学生可进行设计与组装，可引导学生制作成机器人并参加机器人各类大赛；控制方面综合运用了单片机、传感器及编程语言，实现了车载机构运行控制，两者是电气控制专业和机电一体化专业的结合，不仅面对高职而且面对普通本科院校也是非常有效的尝试，对动手能力、实践能力、创新能力都是一个提升。其电气控制系统安装于行走机构的底盘100上。学生通过机械组装，控制系统中单片机的编程与调试，完成整个仓库的自动搬运货物的过程，其趣味性高，有利于激发学生的学习兴趣及有利于提高学生的学习效率，提高了学生的动手能力和创造能力。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种多手臂传送机器人实训装置，包括行走部件和手形部件，所述行走部件包括底盘及可驱动底盘行进的第一驱动组件，其特征在于，所述底盘上设置有支架，所述支架上设置有可沿所述支架上下滑动的升降架，所述底盘上设置有用于驱动所述升降架上下滑动的第二驱动组件，所述手形部件设置于所述升降架上，所述手形部件包括至少二组机械臂组件，所述机械臂组件交错设置，所述升降架上设置有用于驱动所述机械臂组件相对所述支架旋转的第三驱动组件。

2.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述机械臂组件包括左夹持臂、右夹持臂和用于驱动左夹持臂、右夹持臂的第四驱动组件，所述左夹持臂和右夹持臂均铰接于升降架上。

3.如权利要求2所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述左夹持臂与升降架之间、所述右夹持臂与升降架之间均设置有弹簧。

4.如权利要求2所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述左夹持臂和右夹持臂的端部均连接有钢丝绳，所述第四驱动组件包括第四电机和由所述第四电机驱动的转动轴，所述钢丝绳交叉缠绕于所述转动轴上。

5.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述第三驱动组件包括第三电机和与所述第三电机啮合的齿轮组，所述第三电机固定于所述升降架上。

6.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述第二驱动组件包括第二电机和同步带，所述第二电机固定于所述底盘上，所述升降架固定连接于所述同步带上，所述同步带套设于所述第二电机。

7.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述底盘下方设置有车轮组件，所述车轮组件包括万向轮以及可由所述第一驱动组件驱动的驱动轮部件，所述驱动轮部件包括左驱动轮和右驱动轮，所述第一驱动组件包括可驱动所述左驱动轮转动的左驱动构件以及可驱动所述右驱动轮转动 的右驱动构件。

8.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述第一驱动组件还包括传感器部件，所述传感器部件包括多个红外传感器及可分别控制所述左驱动构件的转速与右驱动构件的转速的控制电路板，所述红外传感器与控制电路板之间电连接，所述控制电路板与所述第一驱动组件之间电连接。

9.如权利要求8所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述多个红外传感器间隔排列，且中央区域处的红外传感器的排列间距小于两侧区域处的红外传感器的排列间距。

10.如权利要求1所述的多手臂传送机器人实训装置，其特征在于，所述升降架上设置有颜色摄像头。 

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