二轴魔方机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二轴魔方机器人，包括底座，在底座上垂直设置带有摄像头的门型框架，以门型框架所在竖平面为中心各对称分布一个三角支架，每个三角支架上设置有一套机械手臂组件；每套机械手臂组件包括依次相连的机械手臂、联轴器和闭环步进电机，联轴器上套有滑环；机械手臂的上方分别设有与机械手臂活动相连的机械手指一和机械手指二；机械手臂内设有空腔，所述空腔内设有电磁铁，在空腔的开口处上方设置有手掌，电磁铁的铁芯与手掌固定相连。该机器人利用电磁铁、普通滑环等器件代替原有的气缸与气滑环，体积小，重量轻，结构稳定性高，成本降低约50％。

【技术实现步骤摘要】
二轴魔方机器人
本技术属于机器人
，具体涉及一种二轴魔方机器人的机械手指及其驱动装置。
技术介绍
目前，随着机器人技术的迅速发展，机器人涉及的方面越来越广，机器人的教学科普领域也成为研究的一个热点。而魔方作为最为流行的智力玩具，利用魔方机器人进行有关机器人技术的科普教育具有很强的实用性和创新性。但是现有的魔方机器人大部分都采用气缸等气动式结构，成本比较高，且结构复杂，人机交互和适应性比较差，复原魔方的时间也比较长，很难达到教学的目的。因此，搭建一种成本低、结构简单、复原速度快的魔方机器人具有较高的实用价值。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便的的二轴魔方机器人。为了解决上述技术问题，本技术提供二轴魔方机器人(二轴魔方机器人的机械手指及其驱动装置)，包括底座，在底座上垂直设有门型框架，在门形框架内设有与门形框架的顶部相平行的横梁，在门型框架的三个边框及横梁的中间各固定设置有一个摄像头；以门型框架所在竖平面为中心各对称分布一个三角支架，每个三角支架上设置有一套机械手臂组件；每套机械手臂组件包括依次相连的机械手臂、联轴器和闭环步进电机，联轴器上套有滑环，在三角支架上设有与滑环相配套的电刷；机械手臂的上方分别设有机械手指一和机械手指二；机械手臂内设有空腔，所述空腔内设有电磁铁，在空腔的开口处上方设置有手掌，电磁铁的铁芯与手掌固定相连；手掌的两端各开有一个长孔，每个长孔内配设有一个可沿着长孔左右移动的铜柱；机械手指一通过手指一外侧连接件、手指一L型内侧连接件与机械手臂的上端活动相连，手指一L型内侧连接件与一个铜柱相连；机械手指二通过手指二外侧连接件、手指二L型内侧连接件与机械手臂的上端活动相连；手指二L型内侧连接件与另一个铜柱相连。作为本技术的二轴魔方机器人的改进：机械手指手指一上设有通孔，机械手指二设有相对应的通孔。即，此两个圆形通孔相互对应。通孔为圆形或椭圆形等。作为本技术的二轴魔方机器人的进一步改进：三角支架为直角三角支架，两个三角支架的斜面成90度夹角；机械手臂组件被设置在三角支架的斜面上，从而使各自位于1个三角支架上的2个机械手臂的轴线相互垂直。本技术具有以下技术优势：1、本技术的机械手指的控制部件采用电磁铁，性能稳定，成本低，重量轻，易携带，且控制也更灵活，更加适用于机器人技术的展示教学；即，本技术的机械手指夹、放动作的驱动装置为电磁铁，代替了原有的气缸驱动装置，具有反应速度快、成本低、重量轻、体积小的优点。2、本技术设置了四个摄像头，图像识别准确，配合灵活的手指，能够对魔方实现更加快速的复原；3、本技术的机械手指采用椭圆形镂空设计，在不影响抓取稳定性的前提下，提高了图像识别效率以及识别准确度；5、为配合电磁铁的驱动特性，本技术的两个手指均采用I型和L型手指连接件与机械手臂等相连，通过电磁铁弹出、收进手掌来控制手指的夹、放动作。该结构性能稳定、反应迅速，在电磁铁的驱动下可高效完成手指的夹、放动作。综上所述，本技术针对现有魔方机器人存在的成本高、结构复杂、复原时间长等一系列问题，提供一种低成本、结构相对简单、复原时间短的魔方机器人。该机器人利用电磁铁、普通滑环等器件代替原有的气缸与气滑环，体积小，重量轻，结构稳定性高，成本降低约50％。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本技术的结构立体图；图2为本技术的正视图；图3为本技术的侧视图；图4为本技术中整个机械臂的剖视图；图5为本技术的机械臂与手指的结构立体图；图6为本技术的机械臂与手指的剖面图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术做进一步说明，但本技术的保护范围并不仅限于此。实施例1、一种二轴魔方机器人的机械手指及其驱动装置，如图1-6所示，包括底座1，用以支撑和承载整个机器人；门型框架3垂直竖立在底座1上并与底座1固定连接；在门形框架3内设有与门形框架3的顶部相平行的横梁31，在门型框架3的三个边框及横梁31的中间各固定设置有一个摄像头2，使其能对位于机械手指一16和机械手指二17之间的魔方取像，摄像头2将所得的信号通过链路传输至外界计算机处理；以门型框架3所在竖平面为中心两侧对称分布一个三角支架7，三角支架7为直角三角支架，两个三角支架7的斜面成90度夹角，从而使位于三角支架7上的机械手臂6轴线相互垂直。每个三角支架7上布置的器件和结构都相同：每个三角支架7设置有1套机械手臂组件；每套机械手臂组件包括依次相连的机械手臂6、联轴器15和闭环步进电机4，机械手臂6、联轴器15和闭环步进电机4均位于三角支架7的斜面上，且三者(机械手臂6、联轴器15和闭环步进电机4)的轴心线重合，且与三角支架7的斜面平行，闭环步进电机4与三角支架7固定连接；闭环步进电机4的电机轴通过联轴器15与机械手臂6的下端固定连接，使得闭环步进电机4能够通过联轴器15带动机械手臂6做旋转运动。闭环步进电机4由外围电路进行控制。联轴器15外部套有滑环5(滑环5的内径与联轴器15的外径相吻合，滑环5可通过顶紧螺钉固定在联轴器15上)，在三角支架7上还设有与滑环5相配套的电刷8，滑环5与电刷8的工作原理是：电刷8收到单片机的控制信号后，通过滑环5将控制信号传入电磁铁14，使得电磁铁14带动手掌13弹出或收进，从而最终实现控制机械手指一16、机械手指二17的夹、放动作。如果不采用电刷8和滑环5，将单片机的输出信号线路直接传输至电磁铁14上，在机械手臂6的旋转过程中会造成线路的缠绕，故本技术采用了电刷和滑环解决了线路的缠绕问题。机械手臂6上端为左右对称分布二个耳状突起，用来安装机械手指一16和机械手指二17。机械手臂6内设有空腔，所述空腔内设有电磁铁14，在空腔的开口处上方设置有一个手掌13，电磁铁14的铁芯伸出空腔后与手掌13的中心固定相连，通过外围控制电路可以控制电磁铁14的磁芯作轴向上下运动，从而带动手掌13上下运动。手掌13的两端各开有一个长孔20，每个长孔20内配设有一个可沿着长孔20左右移动的铜柱21。机械手指一16通过手指一外侧连接件9(I型)、手指一L型内侧连接件10与机械手臂6的一个耳状突起活动相连，具体为：手指一外侧连接件9、手指一L型内侧连接件10的上端均分别通过各自的法兰轴承19与机械手指一16转动相连，手指一外侧连接件9、手指一L型内侧连接件10的下端均分别通过各自的法兰轴承19与机械手臂6的一个耳状突起活动相连；相对于手指一外侧连接件9而言，手指一L型内侧连接件10靠近手掌13；手指一L型内侧连接件10的凸部与其中一个铜柱21相连。机械手指二17通过手指二外侧连接件12(I型)、手指二L型内侧连接件11与机械手臂6的另一个耳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二轴魔方机器人，包括底座(1)，其特征在于：在底座(1)上垂直设有门型框架(3)，在门形框架(3)内设有与门形框架(3)的顶部相平行的横梁(31)，在门型框架(3)的三个边框及横梁(31)的中间各固定设置有一个摄像头(2)；/n以门型框架(3)所在竖平面为中心各对称分布一个三角支架(7)，每个三角支架(7)上设置有一套机械手臂组件；/n每套机械手臂组件包括依次相连的机械手臂(6)、联轴器(15)和闭环步进电机(4)，联轴器(15)上套有滑环(5)，在三角支架(7)上设有与滑环(5)相配套的电刷(8)；/n机械手臂(6)的上方分别设有机械手指一(16)和机械手指二(17)；机械手臂(6)内设有空腔，所述空腔内设有电磁铁(14)，在空腔的开口处上方设置有手掌(13)，电磁铁(14)的铁芯与手掌(13)固定相连；/n手掌(13)的两端各开有一个长孔(20)，每个长孔(20)内配设有一个可沿着长孔(20)左右移动的铜柱(21)；/n机械手指一(16)通过手指一外侧连接件(9)、手指一L型内侧连接件(10)与机械手臂(6)的上端活动相连，手指一L型内侧连接件(10)与一个铜柱(21)相连；/n机械手指二(17)通过手指二外侧连接件(12)、手指二L型内侧连接件(11)与机械手臂(6)的上端活动相连；手指二L型内侧连接件(11)与另一个铜柱(21)相连。/n...

【技术特征摘要】
1.二轴魔方机器人，包括底座(1)，其特征在于：在底座(1)上垂直设有门型框架(3)，在门形框架(3)内设有与门形框架(3)的顶部相平行的横梁(31)，在门型框架(3)的三个边框及横梁(31)的中间各固定设置有一个摄像头(2)；
以门型框架(3)所在竖平面为中心各对称分布一个三角支架(7)，每个三角支架(7)上设置有一套机械手臂组件；
每套机械手臂组件包括依次相连的机械手臂(6)、联轴器(15)和闭环步进电机(4)，联轴器(15)上套有滑环(5)，在三角支架(7)上设有与滑环(5)相配套的电刷(8)；
机械手臂(6)的上方分别设有机械手指一(16)和机械手指二(17)；机械手臂(6)内设有空腔，所述空腔内设有电磁铁(14)，在空腔的开口处上方设置有手掌(13)，电磁铁(14)的铁芯与手掌(13)固定相连；
手掌(13)的两端各开有一个长孔(20)，每个长孔(20)内配设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志航，李俊峰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33