堆垛式载运教学机器人制造技术

本实用新型专利技术堆垛式载运教学机器人涉及的是一种教学设备，尤其是一种综合工业机器人和AGV机器人的功能的机器人。包括机械手和运动底盘，机械手安装在运动底盘上；机械手包括升降部件、手爪部件、平移部件和回转部件；运动底盘包括底板、左车轮、右车轮和万向轮；在底板上方的周围设有围边，围边和底板形成了腔体，腔体的左前方设置有步进电机驱动器，腔体的左后方装有操作面板，腔体的后方设有电池，腔体的右前方装有控制电路板，所述控制电路板包括ARM控制主板和车轮电机驱动板。由回转部件控制手爪的方位，升降部件控制手爪的高低，平移部件控制手爪的伸缩位置，手爪在空间的位置通过控制回转角度、上下高度和平移距离三个参数来实现。

【技术实现步骤摘要】

本技术堆垛式载运教学机器人涉及的是一种教学设备，尤其是一种综合工业机器人和AGV机器人的功能的机器人。
技术介绍
随着各种机器人在各行各业中的应用不断推广，各学校纷纷开设了相关机器人课程的教学，但是目前各高等院校所使用的机器人教学设备要么是价格昂贵的工业机器人，整个实训室配置台数极少，无法满足教学的需求；要么是结构简单的玩具型机器人，功能简单，不能与高等院校相关课程紧密衔接，起不到良好的教学效果。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述不足之处提供一种堆垛式载运教学机器人，由机械手和运动底盘两大部分组成，综合了工业机器人和AGV机器人的功能，既可以作为比赛平台用于各种机器人比赛，也可以作为实训设备应用于各高等院校的机器人教学中。本技术是采取以下技术方案实现的：堆垛式载运教学机器人包括机械手和运动底盘，机械手安装在运动底盘上；机械手包括升降部件、手爪部件、平移部件和回转部件；回转部件安装在机器人运动底盘的底板零件上，能绕铅垂轴旋转；所述回转部件包括回转底座、回转电机固定座、回转步进电机、立柱固定座、回转齿轮和回转轴齿轮；回转底座安装在运动底盘上，回转电机固定座套装在回转底座上；回转步进电机与回转电机固定座相连，回转步进电机的输出轴上安装有回转齿轮；立柱固定座安装在回转底座内，在立柱固定座上套装有回转轴齿轮；所述回转轴齿轮和回转齿轮相啮合；所述升降部件包括立柱底座、升降立柱、升降导轨、升降拖链和升降步进电机，升降立柱固定在回转部件的立柱固定座内，升降导轨安装在升降立柱上；升降步进电机安装在位于升降导轨中部的升降板上，升降步进电机通过升降拖链与升降导轨端部相连；在升降导轨底部设有升降原点传感器，在升降立柱顶部设有警示灯；平移部件与升降部件相联，所述平移部件包括平移步进电机、平移齿轮、平移拖链、平移直线导轨和平移齿条；平移直线导轨安装在升降部件的升降板上，平移齿条固定在平移直线导轨上，平移步进电机也安装在升降部件的升降板上，平移齿轮与平移步进电机的输出轴相连，平移齿轮与平移齿条相啮合；平移拖链的一端与升降部件的升降板相连，平移拖链的另一端与手爪部件相连；手爪部件通过手爪导杆座安装在平移直线导轨上，手爪部件沿平移部件的平移直线导轨作水平运动；所述手爪部件包括手爪导杆座、手指滑块、手爪步进电机、手爪部件固定板、手指齿条、手指齿轮、手指V形块压板、手指V形块和手指体，手指齿条安装在手爪部件固定板上，手爪步进电机安装在手爪部件固定板背部，手指齿轮安装在手爪步进电机的输出轴上，手指齿轮与手指齿条相啮合；手指体安装在手指滑块上；手指V形块安装在手指体上，并通过手指V形块压板相对固；所述手指体、手指V形块和手指V形板压板各设有两个，用于夹取货物；所述手爪部件共设有两组。运动底盘包括底板、左车轮、右车轮和万向轮；在底板上方的周围设有围边，围边和底板形成了腔体，腔体的左前方设置有步进电机驱动器，腔体的左后方装有操作面板，腔体的后方设有电池，腔体的右前方装有控制电路板，所述控制电路板包括ARM控制主板和车轮电机驱动板；在底板下的左右对称位置分别装有左车轮和右车轮，在底板下的前部装有万向轮，底板前部设有循线传感器；在围边前部装有红外光电传感器；在底板下还装有左车轮电机和右车轮电机，左车轮电机的输出轴与左车轮轴相连，右车轮电机的输出轴与右车轮轴相连。所述红外光电传感器设有两个，分别位于围边前左部和围边前右部；红外光电传感器用于探测机器人行走途中前方的障碍，在发现障碍后及时绕开。在升降部件的升降板上装有平移原点传感器；在手爪部件固定板上部设有1#手爪传感器和2#手爪传感器。ARM控制主板分别与红外光电传感器、循线传感器以及升降原点传感器、平移原点传感器、1#手爪传感器以及2#手爪传感器相联；升降原点传感器、平移原点传感器、1#手爪传感器以及2#手爪传感器统称为机械手位置传感器，ARM控制主板通过ARM控制主板上的I/O接口与车轮电机驱动板、升降步进电机驱动器、回转步进电机驱动器、手爪步进电机驱动器以及平移步进电机驱动器相连；红外光电传感器、循线传感器和机械手位置传感器分别将位置信息传送给ARM控制主板，ARM控制主板将控制信息发送给车轮电机驱动板、升降步进电机驱动器、回转步进电机驱动器、手爪步进电机驱动器以及平移步进电机驱动器，从而使得机器人进行动作。通过循线传感器传送的信息能够确定机器人与限制场地边界的偏离距离，从而进行循线运行；机械手位置传感器得到机械手的升降、平移、回转和手爪部件的实际位置，并作出及时反应。本技术结构合理，由回转部件控制手爪的方位，升降部件控制手爪的高低，平移部件控制手爪的伸缩位置，因此，手爪在空间的位置，可以通过控制回转角度、上下高度和平移距离三个参数来实现。机械手部分具备升降、回转、平移共三个自由度，其手爪部件可以抓取各种货物；运行底盘配有循线传感器，可以沿着地面白色引导条运动，安装的红外光电传感器可以探测运行前方的障碍物，并及时避开。ARM控制主板采用ARMCPU，低功耗、运行速度快、软件资源丰富，参赛队员可以在机器人上直接运行采用大型算法、在大型台式电脑上编写通过的程序，从而使机器人具有了很高的智能；同时，其主板又具备很丰富的I/O口，可以连接大量的外部设备，进一步扩大机器人对外界信息的感知和执行处理能力。本技术可实现如下功能：1）循线计数行走、路径规划；2）自动取物、自动堆垛；3）多种货物取放任务方案可自由设计；4）可自行更换手爪结构以满足不同尺寸、形状货物的抓取任务。附图说明以下将结合附图对本技术做进一步说明：图1是本技术堆垛式载运教学机器人的结构示意图；图2是本技术的运动底盘的结构示意图；图3是本技术的回转部件的结构示意图；图4是本技术的升降部件的结构示意图；图5是本技术的平移部件的结构示意图；图6是本技术的手爪部件的结构示意图；图7是本技术的控制方式方框图。图中：1、左车轮，2、操作面板，3、电池，4、围边，5、右车轮，6、底板，7、红外光电传感器，8、万向轮，9、循线传感器，10、回转轴齿轮，11、回转齿轮，12、回转电机固定座，13、回转步进电机，14、立柱固定座，15、回转底座，16、升降拖链，17、升降导轨，18、升降步进电机，19、升降原点传感器，20、立柱底座，21、警示灯，22、平移步进电机，23、平移齿轮，24、平移拖链，25、平移直线导轨，26、平移齿条，27、手爪步进电机，28、手指齿条，29、手指齿轮，30、手指V形块压板，31、手指V形块，32、手指体， 33、手爪部件固定板，34、1#手爪传感器，35、2#手爪传感器，36、手指滑块，37、手爪导杆座，38、平移原点传感器，39、升降立柱，40、升降板。具体实施方式参照附图1~7，堆垛式载运教学机器人包括机械手和运动底盘，机械手安装在运动底盘上；机械手包括升降部件、手爪部件、平移部件和回转部件；回转部件安装在机器人运动底盘的底板零件上，能绕铅垂轴旋转；所述回转部件包括回转底座15、回转电机固定座12、回转步进电机13、立柱固定座14、回转齿轮11和回转轴齿轮10；回转底座15安装在运动底盘上，回转电机固定座12套装在回转底座15上；回转步进电机13与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆垛式载运教学机器人，包括机械手和运动底盘，机械手安装在运动底盘上；其特征在于：机械手包括升降部件、手爪部件、平移部件和回转部件；回转部件安装在机器人运动底盘的底板零件上，能绕铅垂轴旋转；所述回转部件包括回转底座、回转电机固定座、回转步进电机、立柱固定座、回转齿轮和回转轴齿轮；回转底座安装在运动底盘上，回转电机固定座套装在回转底座上；回转步进电机与回转电机固定座相连，回转步进电机的输出轴上安装有回转齿轮；立柱固定座安装在回转底座内，在立柱固定座上套装有回转轴齿轮；所述回转轴齿轮和回转齿轮相啮合；所述升降部件包括立柱底座、升降立柱、升降导轨、升降拖链和升降步进电机，升降立柱固定在回转部件的立柱固定座内，升降导轨安装在升降立柱上；升降步进电机安装在位于升降导轨中部的升降板上，升降步进电机通过升降拖链与升降导轨端部相连；在升降导轨底部设有升降原点传感器，在升降立柱顶部设有警示灯；平移部件与升降部件相联，所述平移部件包括平移步进电机、平移齿轮、平移拖链、平移直线导轨和平移齿条；平移直线导轨安装在升降部件的升降板上，平移齿条固定在平移直线导轨上，平移步进电机也安装在升降部件的升降板上，平移齿轮与平移步进电机的输出轴相连，平移齿轮与平移齿条相啮合；平移拖链的一端与升降部件的升降板相连，平移拖链的另一端与手爪部件相连；手爪部件通过手爪导杆座安装在平移直线导轨上，手爪部件沿平移部件的平移直线导轨作水平运动；所述手爪部件包括手爪导杆座、手指滑块、手爪步进电机、手爪部件固定板、手指齿条、手指齿轮、手指V形块压板、手指V形块和手指体，手指齿条安装在手爪部件固定板上，手爪步进电机安装在手爪部件固定板背部，手指齿轮安装在手爪步进电机的输出轴上，手指齿轮与手指齿条相啮合；手指体安装在手指滑块上；手指V形块安装在手指体上，并通过手指V形块压板相对固；所述手指体、手指V形块和手指V形板压板各设有两个，用于夹取货物；所述手爪部件共设有两组；运动底盘包括底板、左车轮、右车轮和万向轮；在底板上方的周围设有围边，围边和底板形成了腔体，腔体的左前方设置有步进电机驱动器，腔体的左后方装有操作面板，腔体的后方设有电池，腔体的右前方装有控制电路板，所述控制电路板包括ARM控制主板和车轮电机驱动板；在底板下的左右对称位置分别装有左车轮和右车轮，在底板下的前部装有万向轮，底板前部设有循线传感器；在围边前部装有红外光电传感器；在底板下还装有左车轮电机和右车轮电机，左车轮电机的输出轴与左车轮轴相连，右车轮电机的输出轴与右车轮轴相连。...

【技术特征摘要】
1.一种堆垛式载运教学机器人，包括机械手和运动底盘，机械手安装在运动底盘上；其特征在于：机械手包括升降部件、手爪部件、平移部件和回转部件；回转部件安装在机器人运动底盘的底板零件上，能绕铅垂轴旋转；所述回转部件包括回转底座、回转电机固定座、回转步进电机、立柱固定座、回转齿轮和回转轴齿轮；回转底座安装在运动底盘上，回转电机固定座套装在回转底座上；回转步进电机与回转电机固定座相连，回转步进电机的输出轴上安装有回转齿轮；立柱固定座安装在回转底座内，在立柱固定座上套装有回转轴齿轮；所述回转轴齿轮和回转齿轮相啮合；所述升降部件包括立柱底座、升降立柱、升降导轨、升降拖链和升降步进电机，升降立柱固定在回转部件的立柱固定座内，升降导轨安装在升降立柱上；升降步进电机安装在位于升降导轨中部的升降板上，升降步进电机通过升降拖链与升降导轨端部相连；在升降导轨底部设有升降原点传感器，在升降立柱顶部设有警示灯；平移部件与升降部件相联，所述平移部件包括平移步进电机、平移齿轮、平移拖链、平移直线导轨和平移齿条；平移直线导轨安装在升降部件的升降板上，平移齿条固定在平移直线导轨上，平移步进电机也安装在升降部件的升降板上，平移齿轮与平移步进电机的输出轴相连，平移齿轮与平移齿条相啮合；平移拖链的一端与升降部件的升降板相连，平移拖链的另一端与手爪部件相连；手爪部件通过手爪导杆座安装在平移直线导轨上，手爪部件沿平移部件的平移直线导轨作水平运动；所述手爪部件包括手爪导杆座、手指滑块、手爪步进电机、手爪部件固定板、手指齿条、手指齿轮、手指V形块压板、手指V形块和手指体，手指齿条安装在手爪部件固定板上，手爪步进电机安装在手爪部件固定板背部，手指齿轮安装在手爪步进电机的输出轴上，手指齿轮与手指齿条相啮合；手指体安装在手指滑块上；手指V形块安装在手指体上，并通过手指V形块压板相对固；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许弋，奚小网，陈明，钱晓忠，程远，
申请(专利权)人：无锡职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32