一种用于实验教学的机械手臂制造技术

本实用新型专利技术属于自动控制的技术领域，公开了一种用于实验教学的机械手臂，包括底座，设置在所述底座上的第一旋转机构，与所述第一旋转机构相连的主臂，所述主臂通过第二旋转机构与中臂相连，所述中臂通过第三旋转机构与机械爪相连，所述第一旋转机构用于带动底座在水平面上做旋转运动，带动主臂在垂直面上做上下运动，所述第二旋转机构用于带动中臂绕其轴向中心线旋转，所述第三旋转机构带动机械爪在垂直面上做上下运动以及绕其轴向中心线做旋转运动。本实用新型专利技术结构简单，操作方便，便于推广应用。

A Robot Arm for Experimental Teaching

【技术实现步骤摘要】
一种用于实验教学的机械手臂
本技术属于自动控制的
，具体涉及一种用于实验教学的机械手臂。
技术介绍
随着工业自动化的迅猛发展，机器代替人工变得越来越普遍，工业机械臂已经开始运用于多种工业生产的场景之中。所以市场对了解和掌握机械臂运动控制的人才需求也是日益增加，但是工业机械臂造价高，体积大，不可能用于培养相关人才而为教学，实验之用，而现有教学用机械臂运动方向变化少，灵活性差，因此，需要一款灵活多变的用于教学和实验的机械臂，让学生更好的认识和学习机械臂的运行轨迹，各主要关节结构和机械臂控制。同时，无论是高校，科研类公司，机构进行机械臂相关的科研项目时，也需要一款轻量级的机械手臂从事相关的科研项目的开发，测试和模拟等工作。
技术实现思路
本技术提供了一种用于实验教学的机械手臂，解决了现有工业机械臂造价高，体积大，不可能用于培养相关人才而为教学，实验之用，而现有教学用机械臂运动方向变化少，灵活性差等问题。本技术可通过以下技术方案实现：一种用于实验教学的机械手臂，包括底座，设置在所述底座上的第一旋转机构，与所述第一旋转机构相连的主臂，所述主臂通过第二旋转机构与中臂相连，所述中臂通过第三旋转机构与机械爪相连，所述第一旋转机构用于带动底座在水平面上做旋转运动，带动主臂在垂直面上做上下运动，所述第二旋转机构用于带动中臂绕其轴向中心线旋转，所述第三旋转机构用于带动机械爪在垂直面上做上下运动以及绕其轴向中心线做旋转运动。进一步，所述第一旋转机构包括第一U型座，所述第一U型座的底面通过水平旋转机构与底座相连，其侧壁通过上下移动机构与主臂的一端相连，所述水平旋转机构用于带动底座水平面内旋转，所述上下移动机构用于带动主臂在竖直面内上下移动。进一步，所述水平旋转机构包括设置在第一U型座的底面上的第一舵机，所述第一舵机的输出轴与第一舵盘通过齿轮啮合，所述第一舵盘通过上限位片、下限位片与底座相连，所述上限位片和下限位片对称设置在轴承的内圈上，所述轴承的外圈通过环形限位片与第一U型座的底面相连；所述上下移动机构包括两个第二舵机，分别设置在第一U型座的两个侧壁上，每个所述第二舵机的输出轴均与对应的第二舵盘通过齿轮啮合，每个所述第二舵盘均与对应的主臂的一端相连。进一步，所述第二旋转机构包括第二U型座，所述第二U型座的底面上设置有第三舵机，所述第三舵机的输出轴与第三舵盘通过齿轮啮合，所述第三舵盘通过多个铜柱与辅舵盘相连，所述辅舵盘的中心与中臂一端的中心相连，所述第二U型座的两个侧壁与对应的主臂的另一端相连，两个侧壁与主臂的连接部位对应横穿设置有第一销轴和第二销轴。进一步，所述第二U型座的一个侧壁还通过微调机构与对应的主臂相连，所述微调机构用于调整中臂在竖直面上的移动高度。进一步，所述微调机构包括设置在所述对应的主臂上的第四舵机，所述第四舵机的输出轴与第四舵盘通过齿轮啮合，所述第四舵盘与第一连接件的一端相连，所述第一连接件的另一端通过第三销轴与第二连接件的一端相连，所述第二连接件的另一端通过第四销轴与所述一个侧壁相连。进一步，所述第三旋转机构包括第三U型座，所述第三U型座的底面与中臂的另一端相连，两个侧壁与第四U型座的两个侧壁对应连接，其中一个侧壁上设置有第五舵机，所述第五舵机的输出轴与第五舵盘通过齿轮啮合，所述第五舵盘与第四U型座的一个侧壁相连，所述第四U型座的另一个侧壁通过第五销轴与第三U型座的另一个侧壁相连，所述第四U型座的底面上设置有第六舵机，所述第六舵机与机械爪相连，用于带动所述机械爪绕其轴向中心线做旋转运动。本技术有益的技术效果如下：利用第一舵机通过轴承传动结构带动第一U型座及其上设置的所有部件在水平面内做旋转运动，利用第二舵机通过齿轮传动结构带动主臂及其与之相连的所有的部件在竖直面内做上下运动，利用第三舵机通过齿轮传动结构带动中臂及其与之相连的所有的部件绕中臂的轴向中心线做旋转运动，利用第五舵机通过齿轮传动结构带动机械爪绕与中臂的轴向中心线垂直的直线做旋转运动，利用第六舵机带动机械爪绕其轴向中心线做旋转运动，利用第四舵机通过连接杆传动结构调整中臂在竖直面内的移动高度，从而实现对机械爪在X、Y、Z轴方向的运动控制及其自身的旋转控制，通过上述六个舵机的协同工作，使整个机械手臂的空间运行范围更广更精确，满足更多不同实验和教学场景的需求，应用范围更广，同时，本技术结构简单，成本低廉，操作方便，便于推广应用。附图说明图1为本技术的总体结构示意图；图2为本技术的第一旋转机构的正面结构示意图；图3为本技术的第一旋转机构的底面结构示意图；图4为本技术的第二旋转机构的结构示意图；图5为本技术的微调机构的结构示意图；图6为本技术的第三旋转机构的结构示意图；其中，1-底座，2-第一旋转机构，21-第一U型座，22-第一舵机，23-第一舵盘，24-上限位片，25-下限位片，26-轴承，27-环形限位片，28-第二舵机，29-第二舵盘，3-主臂，4-第二旋转机构，41-第二U型座，42-第三舵机，43-第三舵盘，44-铜柱，45-辅舵盘，5-中臂，6-第三旋转机构，61-第三U型座，62-第四U型座，63-第五舵机，64-第五舵盘，65-第六舵机，7-微调机构，71-第四舵机，72-第四舵盘，73-第一连接件，74-第二连接件。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本技术的具体实施方式。参照附图1，本技术提供一种用于实验教学的机械手臂，包括底座1，设置在底座1上的第一旋转机构2，与第一旋转机构2相连的主臂3，该主臂3通过第二旋转机构4与中臂5相连，该中臂5通过第三旋转机构6与机械爪相连，该第一旋转机构2用于带动底座1在水平面上做旋转运动，带动主臂3在垂直面上做上下运动，该第二旋转机构4用于带动中臂5绕其轴向中心线旋转，该第三旋转机构6用于带动机械爪绕其轴向中心线做旋转运动，以及带动机械爪在垂直面上做上下运动。如图2和3所示，该第一旋转机构2包括第一U型座21，该第一U型座21的底面通过水平旋转机构与底座1相连，其侧壁通过上下移动机构与主臂3的一端相连，该水平旋转机构用于带动底座1在水平面内旋转，该上下移动机构用于带动主臂3在竖直面内上下移动。该水平旋转机构包括设置在第一U型座21的底面上的第一舵机22，该第一舵机22的输出轴与第一舵盘23通过齿轮啮合，该第一舵盘23通过上限位片24、下限位片25与底座1相连，该上限位片24和下限位片25对称设置在轴承26的内圈上，该轴承26的外圈通过环形限位片27与第一U型座21的底面相连；该上下移动机构包括两个第二舵机27，分别设置在第一U型座21的两个侧壁上，每个第二舵机27的输出轴均与对应的第二舵盘29通过齿轮啮合，而每个第二舵盘29也与对应的主臂3的一端相连。该第一舵盘23和第二舵盘29均采用现有的圆形舵盘，其自带齿轮，与舵机的连接采用现有的齿轮啮合，该上限位片24和下限位片25设计为圆盘结构，其直径略小于轴承26的内圈，这样可以将轴承26的内圈卡在两者之间，通过螺栓将该第一舵盘23、上限位片24、下限位片25与底座1固定连接在一起，环形限位片27设置轴承26的底面，与其外圈相接触，借助螺栓将其与与第一U型座21的底面固定连接，这样，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实验教学的机械手臂，其特征在于：包括底座，设置在所述底座上的第一旋转机构，与所述第一旋转机构相连的主臂，所述主臂通过第二旋转机构与中臂相连，所述中臂通过第三旋转机构与机械爪相连，所述第一旋转机构用于带动底座在水平面上做旋转运动，带动主臂在垂直面上做上下运动，所述第二旋转机构用于带动中臂绕其轴向中心线旋转，所述第三旋转机构用于带动机械爪在垂直面上做上下运动以及绕其轴向中心线做旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于实验教学的机械手臂，其特征在于：包括底座，设置在所述底座上的第一旋转机构，与所述第一旋转机构相连的主臂，所述主臂通过第二旋转机构与中臂相连，所述中臂通过第三旋转机构与机械爪相连，所述第一旋转机构用于带动底座在水平面上做旋转运动，带动主臂在垂直面上做上下运动，所述第二旋转机构用于带动中臂绕其轴向中心线旋转，所述第三旋转机构用于带动机械爪在垂直面上做上下运动以及绕其轴向中心线做旋转运动。2.根据权利要求1所述的用于实验教学的机械手臂，其特征在于：所述第一旋转机构包括第一U型座，所述第一U型座的底面通过水平旋转机构与底座相连，其侧壁通过上下移动机构与主臂的一端相连，所述水平旋转机构用于带动底座水平面内旋转，所述上下移动机构用于带动主臂在竖直面内上下移动。3.根据权利要求2所述的用于实验教学的机械手臂，其特征在于：所述水平旋转机构包括设置在第一U型座的底面上的第一舵机，所述第一舵机的输出轴与第一舵盘通过齿轮啮合，所述第一舵盘通过上限位片、下限位片与底座相连，所述上限位片和下限位片对称设置在轴承的内圈上，所述轴承的外圈通过环形限位片与第一U型座的底面相连；所述上下移动机构包括两个第二舵机，分别设置在第一U型座的两个侧壁上，每个所述第二舵机的输出轴均与对应的第二舵盘通过齿轮啮合，每个所述第二舵盘均与对应的主臂的一端相连。4.根据权利要求1所述的用于实验教学的机械手臂，其特征在于：所述第二旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：任国稳，崔华松，熊彪，刘民生，
申请(专利权)人：深圳市深联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44