CN211719158U - 一种用于教学的四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于教学的四足机器人，包括固定安装在机架上的马达，机架上另外一端安装传动盒，传动盒内安装有相互啮合的蜗杆、涡轮，蜗杆贯穿传动盒与马达输出轴相连，蜗轮两端与十字连接杆可拆卸连接，机架两侧安装有转轴，转轴与十字连接杆相互平行设置，机架的两侧面设有便于行走的曲柄机构，曲柄机构包括前支撑腿、后支撑腿以及两个相互交叉设置的连杆，两个相互交叉的连杆的两端铰接在前支撑腿和后支撑腿的上端和中部，位于前支撑腿的中部铰接点铰接有驱动柄，与后支撑腿的中部铰接的连杆的端部还与转轴转动连接，驱动柄的一端铰接在前支撑腿上，另外一端开设有与十字连接杆相配合的十字孔，两个支撑腿上的驱动柄呈相反方向设置。

Description

一种用于教学的四足机器人

技术领域

本实用新型涉及行走机器人技术领域，具体为一种用于教学的四足机器人。

背景技术

机械原理课程机构认识实验一般通过机构展示柜或机构模型来增强学生对机构连接和运动的感性认识。传统机构展示柜演示机构种类多，但体积庞大不利于课堂演示，理论教学与实践教学不能实现很好的统一；机构模型体积小，但演示机构较为单一，学生对机构的认识不够全面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于教学的四足机器人，以解决上述背景技术中提出的现有教学模型体积大，不便于课堂演示，或者体积较小，所演示的机构较为单一，使学生对机构认识不够全面的问题，为学生提供一种便于拆卸观察的四足机器人驱动结构，供学生自主拼接达到教学目的，同时本实用新型还提供四足机器人的控制模块，供学生驱动四足机器人运动，本实用新型的四足机器人还可以作为载具。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于教学的四足机器人，包括机架、传动盒、马达和电源，所述马达固定安装在机架的上表面一端位置，所述传动盒安装在机架上表面的另外一端位置，所述传动盒内可转动的安装有相互啮合的蜗杆、涡轮，所述蜗杆的轴端贯穿传动盒且端部与马达输出轴相连，所述蜗轮两端均与十字连接杆可拆卸连接，所述机架的两侧位置安装有转轴，所述转轴的轴线与十字连接杆的轴线相互平行设置，所述机架的两侧面设有便于行走的曲柄机构，所述曲柄机构包括前支撑腿、后支撑腿以及两个相互交叉设置的连杆，两个相互交叉的连杆的两端铰接在前支撑腿和后支撑腿的上端和中部位置，位于所述前支撑腿的中部铰接点位置铰接有驱动柄，与后支撑腿的中部铰接的连杆的端部还与所述转轴转动连接，所述驱动柄的一端铰接在前支撑腿上，另外一端开设有与十字连接杆相配合的十字孔，两个支撑腿上的驱动柄位置呈相反方向设置。

优选的，所述电源安装在机架上方位置，且所述电源与马达电性连接。

优选的，所述传动盒的顶部位置设有用以驱动马达启闭、正转、反转、加速、减速的控制模块。

优选的，所述十字连接杆与涡轮两端螺纹连接。

优选的，所述连杆与前支撑腿、后支撑腿通过连接件铰接，该连接件呈圆柱形且在两端圆周面设有互相对称的多个沿轴向分布的条缝，条缝将连接件端部横截面分割，使连接件端部具有弹性，在插入前支撑腿、后支撑腿、连杆的铰接孔后与前支撑腿、后支撑腿、连杆的铰接孔过盈配合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单、设计巧妙、使用方便，能够便于学生直观的观察到曲柄连杆机构的演示过程，了解其工作原理，使学生更好的理解自由度的概念及复合铰链的运用，且该四足机器人结构简便，有利于降低教学成本。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型传动盒的内部结构图；

图3为本实用新型一侧曲柄机构的结构图；

图4为本实用新型另外一侧曲柄机构的结构图；

图5为本实用新型控制模块的电路图。

图中：1、机架；2、电源；3、转轴；4、马达；5、传动盒；6、蜗杆；7、蜗轮；8、十字连接杆；9、前支撑腿；10、连杆；11、后支撑腿；12、驱动柄；13、连接件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-图4，一种用于教学的四足机器人，包括机架1、传动盒5、马达4和电源2，所述马达4固定安装在机架1的上表面一侧位置，所述传动盒5安装在机架1上表面的另外一侧位置，所述传动盒5内可转动的安装有一蜗杆6，所述蜗杆6的轴端贯穿传动盒5且端部与马达4相连，所述蜗杆6的下方位置设有与蜗杆6相啮合的蜗轮7，所述蜗轮7安装在传动盒5内部且两端均连接有十字连接杆8，所述机架1的两端位置安装有转轴3，所述转轴3的轴线与十字连接杆8的轴线相互平行设置，所述机架1的两侧面设有便于行走的曲柄机构。

具体地，所述曲柄机构包括前支撑腿9、后支撑腿11以及两个相互交叉设置的连杆10，两个相互交叉的连杆10端部铰接在前支撑腿9和后支撑腿11的上端和中部位置，位于所述前支撑腿9的中部铰接点位置铰接有驱动柄12。

具体地，所述驱动柄12的一端铰接在前支撑腿9上，另外一端开设有与十字连接杆8相配合的十字孔，两个支撑腿上的驱动柄12位置呈相反方向设置，所述后支撑腿11的中部铰接点与转轴3相连。

具体地，所述电源2安装在机架1上方位置，且所述电源2与马达4电性连接，电源2采用可充电式蓄电池，为四足机器人的行走提供电力支持。

具体地，所述传动盒5的顶部位置设有用以驱动马达4启闭、正转、反转、加速、减速的控制模块，操作手柄通过信号线连接控制模块，操作手柄上设有操作按钮P1、P2、P3、调速电位器Rt。

如图5所示，控制模块内设有H桥式控制电路、驱动放大电路、单片机，操作按钮P1、P2、P3通过信号线连接单片机的输入引脚，单片机的输出引脚通过驱动放大电路连接H桥式控制电路的正反转输入端，H桥式控制电路包括四个晶体管M1、M2、M3、M4呈H桥式连接，其输出的二极上分别并接相对应的二极管D1、D2、D3、D4，H电桥的两个节点连接马达A的输入端，H桥式控制电路中的两个晶体管M1、M4输入由单片机正转控制信号控制、另两个晶体管M2、M3输入由单片机反转控制信号控制；调速电位器Rt是一个滑动电阻Rt，电源正极通过滑动电阻Rt接入H电桥剩余的一个节点，H电桥剩余的另一个节点连接负极电源。

桥式控制电路中的晶体管M1、M2、M3、M4是场效应管IRFP460。

步进电机的调速采用了电位器Rt调整步进电机在电源两极的分压的调速控制方式，使得传动机构可调速运行。

控制模块、电源采用吸铁石连接固定在机架1上。

操作手柄上的操作按钮主要包括按键电路模块P1正转、P2反转、P3停止和滑动电位器Rt的滑杆。其中采用独立式键盘通过按键将命令输入到单片机AT89C51，改变PWM信号占空比，再将单片机输出的信号通过由IGBT组成的H型桥式功率放大驱动电路，根据不同占空比的PWM信号达到电机启停、正反转控制。

工作原理：工作时，按动操作按钮，可使马达4工作，马达4带动蜗杆6旋转，由于蜗杆6与蜗轮7相啮合，蜗轮7则带动两端位置的十字连接杆8转动，十字连接杆8与驱动柄12上的十字孔相配合，带动驱动柄12旋转，驱动柄12的旋转可使得前支撑腿9进行间歇性的前进运动，从而实现四足机器人的行走。通过滑动电位器Rt调整阻值，可以控制四足机器人行走的快慢，通过按正转反转，可以驱动四足机器人前后移动。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于教学的四足机器人，其特征在于：包括机架(1)、传动盒(5)、马达(4)和电源(2)，所述马达(4)固定安装在机架(1)的上表面一端位置，所述传动盒(5)安装在机架(1)上表面的另外一端位置，所述传动盒(5)内可转动的安装有相互啮合的蜗杆(6)、蜗轮(7)，所述蜗杆(6)的轴端贯穿传动盒(5)且端部与马达(4)输出轴相连，所述蜗轮(7)两端均与十字连接杆(8)可拆卸连接，所述机架(1)的两侧位置安装有转轴(3)，所述转轴(3)的轴线与十字连接杆(8)的轴线相互平行设置，所述机架(1)的两侧面设有便于行走的曲柄机构，所述曲柄机构包括前支撑腿(9)、后支撑腿(11)以及两个相互交叉设置的连杆(10)，两个相互交叉的连杆(10)的两端铰接在前支撑腿(9)和后支撑腿(11)的上端和中部位置，位于所述前支撑腿(9)的中部铰接点位置铰接有驱动柄(12)，与后支撑腿(11)的中部铰接的连杆(10)的端部还与所述转轴(3)转动连接，所述驱动柄(12)的一端铰接在前支撑腿(9)上，另外一端开设有与十字连接杆(8)相配合的十字孔，两个支撑腿上的驱动柄(12)位置呈相反方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于教学的四足机器人，其特征在于：所述电源(2)安装在机架(1)上方位置，且所述电源(2)与马达(4)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于教学的四足机器人，其特征在于：所述传动盒(5)的顶部位置设有用以驱动马达(4)启闭、正转、反转、加速、减速的控制模块。

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