CN219359481U - 一种魔方机器人工作臂及魔方机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种魔方机器人工作臂及魔方机器人，工作臂包括：壳体、电机、传动轮系和输出轴。所述壳体具有空腔。所述电机设置于所述空腔内，所述电机连接有聚甲醛驱动齿轮。所述传动轮系设置于所述空腔内，所述传动轮系具有尼龙输入齿轮，所述尼龙输入齿轮和所述聚甲醛驱动齿轮相啮合。输出轴和所述传动轮系的输出端齿轮传动连接，所述输出轴上设置有第一魔方配合爪，第一魔方配合爪位于所述壳体外部。本申请的魔方机器人工作臂，传动轮系具有尼龙输入齿轮，尼龙韧性好且有一定硬度，尼龙输入齿轮和聚甲醛驱动齿轮相啮合，软摩擦磨损小，还能降低传动时的噪音，而且尼龙的硬度在扭动较大时不易发生断牙，延长了魔方机器人整体的使用寿命。

Description

一种魔方机器人工作臂及魔方机器人

技术领域

本实用新型涉及魔方机器人技术领域，具体的涉及一种魔方机器人工作臂及魔方机器人。

背景技术

目前市面上魔方机器人的工作臂传动轮系中的各个齿轮都为聚甲醛驱动齿轮相啮合,聚甲醛材质比较硬,硬度大的材质制作的齿轮相啮合时比较容易磨损，而且当齿轮扭动比较大时,发生齿轮断牙的几率也较大，同时聚甲醛齿轮相啮合传动时的刚性摩擦产生的噪声也较大。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提供一种魔方机器人工作臂及魔方机器人。

本实用新型提供了以下技术方案：

本申请第一目的在于提供一种魔方机器人工作臂，包括：

壳体，所述壳体具有空腔；

电机，所述电机设置于所述空腔内，所述电机连接有聚甲醛驱动齿轮；

传动轮系，所述传动轮系设置于所述空腔内，所述传动轮系具有尼龙输入齿轮，所述尼龙输入齿轮和所述聚甲醛驱动齿轮相啮合；

输出轴，所述输出轴和所述传动轮系的输出端齿轮传动连接，所述输出轴上设置有第一魔方配合爪，所述第一魔方配合爪位于所述壳体外部。

可选的，所述尼龙输入齿轮包括齿板和垂直连接所述齿板的齿柱；

所述齿板边沿一周设置牙齿环；

所述牙齿环和所述聚甲醛驱动齿轮相啮合，所述齿柱和传动轮系的下一级齿轮相啮合。

可选的，所述传动轮系包括聚甲醛输出齿轮；

所述聚甲醛输出齿轮具有凹槽，所述凹槽内壁一周设置弧形齿槽；

所述输出轴的端部设置有离合配合部，所述离合配合部具有多个弧形配合齿；

所述离合配合部位于所述凹槽内，且各所述弧形配合齿和所述弧形齿槽相啮合。

可选的，所述离合配合部包括沿所述输出轴周向延伸的弹性条段，所述弹性条段背离所述输出轴的一侧设置所述弧形配合齿。

可选的，所述传动轮系相邻的两齿轮中一者为聚甲醛齿轮，另一者为尼龙齿轮。

可选的，所述输出轴端部设置定位销，所述第一魔方配合爪具有定位槽；

所述定位销插接于所述定位槽内；

所述输出轴旋转带动所述第一魔方配合爪旋转。

可选的，所述电机具有电机壳和贯穿所述电机壳的电机轴；

所述电机轴一端连接所述聚甲醛驱动齿轮，所述电机轴的另一端连接有码盘。

可选的，所述壳体远离所述输出轴的一端设置连接凸部，所述连接凸部用于连接于魔方机器人的底座上。

本申请第二目的在于提供一种魔方机器人，包括：

底座和上述的魔方机器人工作臂；

各所述魔方机器人工作臂沿所述底座的周向依次间隔设置。

可选的，魔方机器人包括四个所述魔方机器人工作臂；

所述底座上设置底部旋转装置，所述底部旋转装置具有第二魔方配合爪。

通过采用上述技术方案，使得本实用新型具有以下有益效果：

本申请的魔方机器人工作臂，传动轮系具有尼龙输入齿轮，尼龙韧性好且有一定硬度，尼龙输入齿轮和聚甲醛驱动齿轮相啮合，软摩擦磨损小，还能降低传动时的噪音，而且尼龙的硬度在扭动较大时不易发生断牙，延长了魔方机器人整体的使用寿命。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本实用新型提供的魔方机器人和魔方处于配合状态的结构示意图；

图2为本实用新型提供的魔方机器人的结构示意图；

图3为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的电机和传动轮系处于配合状态的结构示意图；

图4为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的传动轮系的结构示意图；

图5为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的传动轮系的尼龙输入齿轮的结构示意图；

图6为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的输出轴的结构示意图；

图7为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的结构示意图；

图8为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的壳体的结构示意图；

图9为本实用新型提供的魔方机器人工作臂的第一魔方配合爪的结构示意图；

图10为本实用新型提供的魔方机器人的底座的结构示意图。

图中，100、魔方机器人工作臂；1、壳体；11、空腔；12、连接凸部；2、电机；21、电机壳；22、电机轴；23、码盘；3、传动轮系；31、尼龙输入齿轮；311、齿板；312、齿柱；313、牙齿环；32、聚甲醛输出齿轮；321、凹槽；3211、弧形齿槽；4、输出轴；41、定位销；42、离合配合部；421、弹性条段；4211、弧形配合齿；5、第一魔方配合爪；51、定位槽；6、聚甲醛驱动齿轮；200、底座；201、底部旋转装置；2011、第二魔方配合爪；300、魔方。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1至图10所示，本申请实施例一提供一种魔方机器人工作臂100，包括：壳体1、电机2、传动轮系3和输出轴4。所述壳体1具有空腔11。所述电机2设置于所述空腔11内，所述电机2连接有聚甲醛驱动齿轮6。所述传动轮系3设置于所述空腔11内，所述传动轮系3具有尼龙输入齿轮31，所述尼龙输入齿轮31和所述聚甲醛驱动齿轮6相啮合。所述输出轴4和所述传动轮系3的输出端齿轮传动连接，所述输出轴4上设置有第一魔方配合爪5，所述第一魔方配合爪5位于所述壳体1外部。传动轮系3具有尼龙输入齿轮31，尼龙韧性好且有一定硬度，尼龙输入齿轮31和聚甲醛驱动齿轮6相啮合，软摩擦磨损小，还能降低传动时的噪音，而且尼龙的硬度在扭动较大时不易发生断牙，延长了魔方300机器人整体的使用寿命。

在一种可能的实施方案中，参见图5所示，所述尼龙输入齿轮31包括齿板311和垂直连接所述齿板311的齿柱312。所述齿板311边沿一周设置牙齿环313，所述牙齿环313和所述聚甲醛驱动齿轮6相啮合，所述齿柱312和传动轮系3的下一级齿轮相啮合。所述尼龙输入齿轮31为牙轮，电机2启动时动力在输出时比较大，所以牙轮扭动比较大，而所述尼龙输入齿轮31的韧性好，扭动比较大时不容易断牙，延长产品的使用寿命。

在一种可能的实施方案中，参见图3、图4和图6所示，所述传动轮系3包括聚甲醛输出齿轮32，所述聚甲醛输出齿轮32具有凹槽321，所述凹槽321内壁一周设置弧形齿槽3211。所述输出轴4的端部设置有离合配合部42，所述离合配合部42具有多个弧形配合齿4211。所述离合配合部42位于所述凹槽内，且各所述弧形配合齿4211和所述弧形齿槽3211相啮合。所述聚甲醛输出齿轮32为聚甲醛制作而成，聚甲醛比较硬，聚甲醛输出齿轮32转动可以带动所述输出轴4转动。

在一种可能的实施方案中，参见图3、图4和图6所示，所述离合配合部42包括沿所述输出轴4周向延伸的弹性条段421，所述弹性条段421背离所述输出轴4的一侧设置所述弧形配合齿4211。所述弹性条段421呈月牙形，具有一定的弹性，在所述输出轴4阻力过大时，所述弧形配合齿4211可以在所述弧形齿槽3211滑动，也就是所述弧形配合齿4211从前一个所述弧形齿槽3211滑出，然后进入下一个所述弧形齿槽3211，这样依次滑动。如果所述输出轴4的阻力太大无法旋转时，所述弧形配合齿4211可以在所述弧形齿槽3211滑动，从而不影响整个传动轮系3的各齿轮的转动，传动轮系3可以正常旋转，这样可以对电机2起到保护的作用，防止电机2被烧坏。

在一种可能的实施方案中，参见图3所示，所述传动轮系3相邻的两齿轮中一者为聚甲醛齿轮，另一者为尼龙齿轮。聚甲醛齿轮硬度比较大，尼龙齿轮韧性好有一定硬度，所述传动轮系3相邻的两齿轮中一者为聚甲醛齿轮，另一者为尼龙齿轮，使得聚甲醛齿轮和尼龙齿轮相齿合，可以减少传动时彼此之间的磨损，同时软摩擦能降低传动时的噪音。

在一种可能的实施方案中，参见图6和图9所示，所述输出轴4端部设置定位销41，所述第一魔方配合爪5具有定位槽51。所述定位销41插接于所述定位槽51内，所述输出轴4旋转带动所述第一魔方配合爪5旋转。在所述定位销41插如所述定位槽51内时，所述定位槽51具有导向的作用。所述定位销41插接于所述定位槽51内，所述定位销41和所述定位槽51限位配合，使得所述输出轴4旋转带动所述第一魔方配合爪5旋转。

在一种可能的实施方案中，参见图3所示，所述电机2具有电机壳21和贯穿所述电机壳21的电机轴22，所述电机轴22一端连接所述聚甲醛驱动齿轮6，所述电机轴22的另一端连接有码盘23。所述码盘23的设计能够监测转轴的旋转角度。魔方机器人可以根据码盘监测的角度控制所述电机轴22的旋转角度。例如，根据码盘23监测的角度控制所述第一魔方配合爪5每一次旋转90度或者180度。

在一种可能的实施方案中，参见图7所示，所述壳体1远离所述输出轴4的一端设置连接凸部12，所述连接凸部12用于连接于魔方机器人的底座200上。所述连接凸部12的设计，方便将该魔方机器人工作臂100连接于魔方机器人的底座200上。魔方300的底座200上具有安装座，所述连接凸部12可以伸入底座200内和安装座连接，具体的连接结构本申请不做限定，只要可以将魔方机器人工作臂100连接于所述底座200，防止魔方机器人工作臂100脱离所述底座200即可。

实施例二

参见图1和图2所示，本申请实施例二同时还提供一种魔方机器人，包括：底座200和上述的魔方机器人工作臂100。各所述魔方机器人工作臂100沿所述底座200的周向依次间隔设置。各所述魔方机器人工作臂100的所述壳体1远离所述输出轴4的一端设置连接凸部12，各连接凸部12可以将各所述魔方机器人工作臂100固定于魔方机器人的底座200。魔方300的底座200上具有安装座，所述连接凸部12可以伸入底座200内和安装座连接，具体的连接结构本申请不做限定，只要可以将魔方机器人工作臂100连接于所述底座200，防止魔方机器人工作臂100脱离所述底座200即可。

在一种可能的实施方案中，参见图2和图10所示，魔方机器人包括四个所述魔方机器人工作臂100，所述底座200上设置底部旋转装置201，所述底部旋转装置201具有第二魔方配合爪2011。魔方300放置于四个所述魔方机器人工作臂100所围合的空间，所述第一魔方配合爪5可插接于魔方300对应侧面的中心块，所述电机2驱动传动轮系3转动，所述聚甲醛输出齿轮32带动所述输出轴4旋转，所述输出轴4旋转带动所述第一魔方配合爪5旋转，所述第一魔方配合爪5旋转使得魔方300的外层色块旋转。

所述第二魔方配合爪2011插接于魔方300底面的中心块，所述底部旋转装置201旋转带动所述第二魔方配合爪2011旋转，所述第二魔方配合爪2011旋转使得魔方300底层色块旋转。所述底部旋转装置201和魔方机器人工作臂100的所述电机2和所述传动轮系3的结构基本类同,不同的是所述底部旋转装置201的输出端齿轮通过一个齿轮和所述第二魔方配合爪2011相连接的齿轮相齿合实现传动。

本申请的魔方机器人有四个魔方机器人工作臂100，四个魔方机器人工作臂100沿着底座200周向间隔设置。魔方300放置于四个所述工作臂所围合的空间，四个魔方机器人工作臂100的所述第一魔方配合爪5和魔方300对应面的中心块配合，所述第二魔方配合爪2011和魔方300底面的中心块配合。魔方机器人工作臂100的所述第一魔方配合爪5和所述底部旋转装置201上的第二魔方配合爪2011用于旋转相应层的色块，在魔方机器人控制器的控制下，四个魔方机器人工作臂100和所述底部旋转装置201分别执行旋转工作，以对魔方300复位或者其他操作。魔方机器人的复位原理是成熟的现有技术，本申请不做限定。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种魔方机器人工作臂，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有空腔；

电机，所述电机设置于所述空腔内，所述电机连接有聚甲醛驱动齿轮；

传动轮系，所述传动轮系设置于所述空腔内，所述传动轮系具有尼龙输入齿轮，所述尼龙输入齿轮和所述聚甲醛驱动齿轮相啮合；

输出轴，所述输出轴和所述传动轮系的输出端齿轮传动连接，所述输出轴上设置有第一魔方配合爪，所述第一魔方配合爪位于所述壳体外部。

2.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述尼龙输入齿轮包括齿板和垂直连接所述齿板的齿柱；

所述齿板边沿一周设置牙齿环；

所述牙齿环和所述聚甲醛驱动齿轮相啮合，所述齿柱和传动轮系的下一级齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述传动轮系包括聚甲醛输出齿轮；

所述聚甲醛输出齿轮具有凹槽，所述凹槽内壁一周设置弧形齿槽；

所述输出轴的端部设置有离合配合部，所述离合配合部具有多个弧形配合齿；

所述离合配合部位于所述凹槽内，且各所述弧形配合齿和所述弧形齿槽相啮合。

4.根据权利要求3所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述离合配合部包括沿所述输出轴周向延伸的弹性条段，所述弹性条段背离所述输出轴的一侧设置所述弧形配合齿。

5.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述传动轮系相邻的两齿轮中一者为聚甲醛齿轮，另一者为尼龙齿轮。

6.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述输出轴端部设置定位销，所述第一魔方配合爪具有定位槽；

所述定位销插接于所述定位槽内；

所述输出轴旋转带动所述第一魔方配合爪旋转。

7.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述电机具有电机壳和贯穿所述电机壳的电机轴；

所述电机轴一端连接所述聚甲醛驱动齿轮，所述电机轴的另一端连接有码盘。

8.根据权利要求1所述的魔方机器人工作臂，其特征在于，所述壳体远离所述输出轴的一端设置连接凸部，所述连接凸部用于连接于魔方机器人的底座上。

9.一种魔方机器人，其特征在于，包括底座和多个如权利要求1-8任一所述的魔方机器人工作臂；

各所述魔方机器人工作臂沿所述底座的周向依次间隔设置。

10.根据权利要求9所述的魔方机器人，其特征在于，包括四个所述魔方机器人工作臂；

所述底座上设置底部旋转装置，所述底部旋转装置具有第二魔方配合爪。