CN206780415U - 魔方机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种魔方机器人，包括安装基座，安装基座的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面分别安装有旋转机构，旋转机构包括气动手爪，气动手爪的末端设置机械手指，气动手爪的旋转轴通过轴承安装在安装基座上，在旋转轴上套同步带轮，旋转轴上的同步带轮通过同步带与伺服电机上的同步带轮相连，在旋转轴旁安装槽形感应开关，与槽形感应开关匹配的感应块能随着旋转轴转动，并且感应块的一端能伸到槽形感应开关内，安装基座的下侧面上靠近旋转轴的安装位置还设置有放置魔方的托料块，托料块通过升降气缸控制升降；安装基座的后侧安装有摄像机和光源。操作方便、还原快速、精度高、响应快、避免魔方卡死。

Description

魔方机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别涉及一种魔方机器人。

背景技术

魔方已经风靡全球数十年，在解魔方机器人出现以前只能依靠人工来解魔方。最近几年开始出现解魔方机器人，很快吸引了大众的目光，其中主要包括科学界、纯粹的玩家以及对科学有浓厚兴趣的儿童。而目前市场上的魔方机器人，仍然存在结构复杂和成本过高的问题。一些机器人还必须使用大功率气源设备，这不利于魔方人的流动展示。同时很多魔方机器人采用旋转气缸的结构，这也会形成较大的累计误差，容易造成魔方的卡死。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种魔方机器人，操作方便、还原快速、精度高、响应快、避免魔方卡死。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种魔方机器人，包括安装基座，所述安装基座的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面分别安装有旋转机构，其特征在于：所述旋转机构包括气动手爪，所述气动手爪的末端设置机械手指，所述气动手爪的旋转轴通过轴承安装在安装基座上，在所述旋转轴上套同步带轮，旋转轴上的同步带轮通过同步带与伺服电机上的同步带轮相连，在所述旋转轴旁安装槽形感应开关，与槽形感应开关匹配的感应块能随着旋转轴转动，并且所述感应块的一端能伸到槽形感应开关内，所述安装基座的下侧面上靠近旋转轴的安装位置还设置有放置魔方的托料块，所述托料块通过升降气缸控制升降；所述安装基座的后侧安装有摄像机和光源。

本实用新型提供的为基于工业摄像机的四面对称结构的解魔方机器人。它的执行机构为具有高度对称性的由四组电机及配套的同步带轮、同步带和气动手爪组成的机构，解决了各机械手抓过程中可能产生的绕线问题。对机械手指气动开闭进行独立控制。四组执行机构共同协调配合，从四个方向夹持和拧动魔方，使该系统在解魔方操作中的稳定性和效率得以保障。槽形感应开关用以定位初始位置。

上述方案中：所述感应块安装在旋转轴上的同步带轮上。感应块跟着同步带轮运动。

上述方案中：所述托料块为两块，分别位于下侧面的旋转轴的两侧。方便放置魔方。

上述方案中：所述轴承为滚动轴承。

上述方案中：还包括机架，所述安装基座安装在机架内，所述摄像机和光源安装在安装基座后侧的机架内。

上述方案中：所述伺服电机为两相伺服混合电机。提高了操作精度。

有益效果，本实用新型设计的魔方机器人采用了四轴旋转机构，能对其进行上下左右旋转操作，前后的旋转需要整体的旋转和单层旋转完成。四轴机械机构有助于缩短还原步骤，操作方便，还原快速等优势。并采用了伺服电机控制气动手爪的旋转，具有高精度、响应快等优点，提高了还原魔方的速度和操作精度，避免了利用旋转气缸气动驱动气动手爪旋转，而容易造成魔方卡死的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为安装基座主视图。

图4为摄像机安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1-4所示：本实用新型的魔方机器人由气动手爪1、旋转接头2、两相伺服混合电机3、机械手指4、槽型感应开关5、感应块6、同步带7、同步带轮8、托料块9、升降气缸10、槽型开关安装块11、旋转轴12、滚动轴承13、安装基座14、机架15、魔方16、光源17、照相机安装板18、压铸角铝连接件19、摄像头20、两相伺服电机安装板21组成。

安装基座14安装在机架15内，安装基座14的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面分别安装有旋转机构，旋转机构包括气动手爪1，旋转接头2、两相伺服混合电机3、机械手指4、槽型感应开关5、感应块6、同步带7、同步带轮8、槽型开关安装块11、旋转轴12、滚动轴承13、两相伺服混合电机安装板21。气动手爪1连接在其旋转轴12的末端，机械手指4连接在气动手爪1的末端。旋转接头2用于连接气源，气动手爪1末端伸到安装基座14内，即机械手指4位于安装基座14内。旋转接头2位于安装基座14外，机械手指4通过气动控制张开和闭合，此为现有技术，在此不做赘述。气动手爪1的旋转轴12通过轴承安装在安装基座14的侧板上，轴承优选为滚动轴承13。在旋转轴12伸到安装基座14外的一端套同步带轮8，旋转轴12上的同步带轮8通过同步带7与两相伺服混合电机3上的同步带轮8相连，两相伺服混合电机3通过两相伺服混合电机安装板21安装在安装基座14的外侧，在旋转轴12旁的安装基座14的侧板上安装槽形感应开关5，槽形感应开关5位于安装基座14外侧面上，槽形感应开关5通过槽形开关安装块11安装在安装基座14上。与槽形感应开关5匹配的感应块6能随着旋转轴12转动，并且感应块6的一端能伸到槽形感应5开关内，优选，感应块6安装在旋转轴12上的同步带轮8上。

安装基座14的下侧面上靠近旋转轴12的安装位置还设置有放置魔方的托料块9，托料块9位于安装基座14内，托料块9通过升降气缸10控制升降，优选：托料块9为两块，分别位于安装基座14下侧面的旋转轴12的两侧。

摄像头20、光源17和电气控制部分安装在机架15的内，且位于安装基座14的后侧。摄像头20和光源17安装在照相机安装板18上，照相机安装板18通过压铸角铝连接件19支撑在机架15内。

魔方16被稳定放置在四个相互对称布置的基本执行单元中，具体工作流程为：

首先将四个气动手爪1进行复位(感应块位于槽形感应开关内)，然后升降气缸10上升到指定高度，此时将魔方16放置在气缸10的托料物块9上；处于上方的气动手爪1将其夹紧；夹紧之后，气缸10带动托料块9下降到初始位置，魔方16和托料块9分离；通过安装在机架内侧的摄像头20识别魔方的图形，将图像信息传送到控制器当中。控制器通过控制分布于安装基座14四周的两相伺服混合电机3，经同步带7和同步带轮8带动气动手爪1的旋转；通过控制气源组件控制机械手指4的闭合和张开。经过分布于安装基座的四个气动手爪1的旋转和机械手指4闭合的组合操作，实现魔方16的快速还原。等魔方16还原过后，升降气缸10带动托料块9上升到指定位置和魔方16接触，各机械手指4张开，将魔方拿出。

本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种魔方机器人，包括安装基座，所述安装基座的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面分别安装有旋转机构，其特征在于：所述旋转机构包括气动手爪，所述气动手爪的末端设置机械手指，所述气动手爪的旋转轴通过轴承安装在安装基座上，在所述旋转轴上套同步带轮，旋转轴上的同步带轮通过同步带与伺服电机上的同步带轮相连，在所述旋转轴旁安装槽形感应开关，与槽形感应开关匹配的感应块能随着旋转轴转动，并且所述感应块的一端能伸到槽形感应开关内，所述安装基座的下侧面上靠近旋转轴的安装位置还设置有放置魔方的托料块，所述托料块通过升降气缸控制升降；所述安装基座的后侧安装有摄像机和光源。

2.根据权利要求1所述魔方机器人，其特征在于：所述感应块安装在旋转轴上的同步带轮上。

3.根据权利要求1或2所述魔方机器人，其特征在于：所述托料块为两块，分别位于安装基座下侧面上的旋转轴的两侧。

4.根据权利要求1所述魔方机器人，其特征在于：所述轴承为滚动轴承。

5.根据权利要求1所述魔方机器人，其特征在于：还包括机架，所述安装基座安装在机架内，所述摄像机和光源安装在安装基座后侧的机架内。

6.根据权利要求1所述魔方机器人，其特征在于：所述伺服电机为两相伺服混合电机。