本實(shí)用新型涉及一種六自由度機(jī)械臂，尤其是涉及一種可拼裝的教學(xué)級(jí)六自由度機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

現(xiàn)如今國(guó)外的六自由度機(jī)械臂技術(shù)已較為先進(jìn)，但與之相比，我國(guó)自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)業(yè)剛剛起步，技術(shù)條件較之國(guó)外差距巨大，國(guó)內(nèi)所采用的六自由度機(jī)械臂大多是從國(guó)外采購(gòu)的，價(jià)格昂貴，功能還往往不符合我國(guó)本土工廠所需條件。而且我國(guó)在六自由度機(jī)械臂方面的應(yīng)用相對(duì)較少，在六自由度機(jī)械臂的開(kāi)發(fā)上缺少人才。因此，六自由度機(jī)械臂的教學(xué)顯得尤其重要，雖然市場(chǎng)上有許多類型的簡(jiǎn)易六自由度機(jī)械臂，但是很少有能隨意改裝或者改變功能的六自由度機(jī)械臂，工作方式普遍還是采用傳統(tǒng)的機(jī)械爪夾持東西，這樣非常浪費(fèi)六自由度機(jī)械臂的可開(kāi)發(fā)資源，不能對(duì)六自由度機(jī)械臂進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)和利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、適用范圍廣、能滿足多種教學(xué)需求的可拼裝的教學(xué)級(jí)六自由度機(jī)械臂。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種可拼裝的教學(xué)級(jí)六自由度機(jī)械臂，包括骨架和關(guān)節(jié)，所述的骨架包括依次連接的底座、支架、大臂板、小臂板、腕部板、腕部擺動(dòng)板和可換末端，所述的關(guān)節(jié)包括驅(qū)動(dòng)支架相對(duì)于底座旋轉(zhuǎn)的大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、驅(qū)動(dòng)大臂板相對(duì)于支架擺動(dòng)的大臂擺動(dòng)舵機(jī)、驅(qū)動(dòng)小臂板相對(duì)于大臂板擺動(dòng)的小臂擺動(dòng)舵機(jī)、驅(qū)動(dòng)腕部板相對(duì)于小臂板旋轉(zhuǎn)的腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、驅(qū)動(dòng)腕部擺動(dòng)板相對(duì)于腕部板擺動(dòng)的腕部擺動(dòng)舵機(jī)以及驅(qū)動(dòng)可換末端相對(duì)于腕部擺動(dòng)板旋轉(zhuǎn)的末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，所述的可換末端設(shè)有夾持部。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的夾持部包括插槽，所述的插槽的側(cè)壁上設(shè)有卡扣或螺孔。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的底座上設(shè)有可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具，所述的可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具包括設(shè)置在底座上的滑軌以及兩個(gè)與滑軌可滑動(dòng)連接的滑塊，每個(gè)滑塊上均設(shè)有用于將該滑塊固定在滑軌上的螺釘，可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具將大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾持在兩個(gè)滑塊之間，所述的支架與連接在大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤固定連接，并與底座旋轉(zhuǎn)連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的底座呈頂部敞口的圓筒狀腔體，所述的可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具設(shè)置在腔體內(nèi)的底部，所述的滑塊呈豎直狀設(shè)置在滑軌上，所述的支架包括底座蓋板和設(shè)置在底座蓋板上表面的支撐板，所述的底座蓋板的底部邊緣設(shè)有一圈翻邊，該底座蓋板通過(guò)翻邊套設(shè)在底座頂部，并與底座頂部旋轉(zhuǎn)連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的大臂板由兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的大臂板材構(gòu)成，一個(gè)大臂板材與支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一個(gè)大臂板材通過(guò)大臂擺動(dòng)舵機(jī)及設(shè)置在大臂擺動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與支架連接，

所述的小臂板呈倒U形，由兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的小臂板材及連接在兩個(gè)小臂板材頂部之間的小臂連接板組成，一個(gè)小臂板材與一個(gè)大臂板材轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一個(gè)小臂板材通過(guò)小臂擺動(dòng)舵機(jī)及設(shè)置在小臂擺動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與另一個(gè)大臂板材連接，

所述的腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)設(shè)置在小臂連接板的底部，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過(guò)腕部連接板，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過(guò)設(shè)置在其轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與腕部板連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的大臂板材和小臂板材上設(shè)有用于調(diào)節(jié)大臂板長(zhǎng)度和小臂板長(zhǎng)度的通孔，所述的通孔呈矩陣排列。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的腕部板和腕部擺動(dòng)板均由連接呈U形的底板和設(shè)置在底板兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)板組成，所述的腕部板和腕部擺動(dòng)板的開(kāi)口相對(duì)設(shè)置，腕部板的一個(gè)側(cè)板和腕部擺動(dòng)板的一個(gè)側(cè)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，腕部板的另一個(gè)側(cè)板和腕部擺動(dòng)板的另一個(gè)側(cè)板通過(guò)腕部擺動(dòng)舵機(jī)及設(shè)置在腕部擺動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤連接，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的舵盤與腕部板的底板連接，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)設(shè)置在腕部擺動(dòng)板的底板上，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過(guò)腕部擺動(dòng)板的底板，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過(guò)設(shè)置在其轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與可換末端連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的腕部擺動(dòng)舵機(jī)設(shè)置在腕部板的外端面一側(cè)，所述的末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)設(shè)置在腕部擺動(dòng)板的內(nèi)端面一側(cè)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，腕部板的底板與腕部擺動(dòng)板的底板的內(nèi)端面之間的距離與末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的尺寸相匹配。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，當(dāng)機(jī)械臂處于伸直狀態(tài)時(shí)，所述的大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)和末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

(1)插接式可換末端的設(shè)置，可以將教學(xué)用的器材(例如畫筆、機(jī)械爪等)快速可靠的固定在機(jī)械臂上，能夠方便的實(shí)現(xiàn)多種教學(xué)任務(wù)。

(2)通過(guò)在底座上設(shè)置可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具，可以適應(yīng)不同尺寸的大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，可以根據(jù)需求對(duì)舵機(jī)進(jìn)行定位安裝，能滿足多種教學(xué)任務(wù)，適用性好。

(3)底座蓋板底部設(shè)置的翻邊，能夠與底座配合，起到防止機(jī)械臂變化過(guò)程中支架與底座由于受力不平衡而分離的作用。

(4)骨架中的大部分部件均選用可拼裝的板材，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)，而且便于裝配，容易改造，同時(shí)可根據(jù)需要改變零件造型和長(zhǎng)度，適應(yīng)不同的教學(xué)需求。

(5)當(dāng)大臂板材和小臂板材上設(shè)置通孔時(shí)，能夠方便的通過(guò)通孔改變擺動(dòng)位置，從而改變擺動(dòng)過(guò)程中的有效臂長(zhǎng)，來(lái)適應(yīng)各種教學(xué)任務(wù)。同時(shí)，通孔的設(shè)置也減輕了大臂板和小臂板的重量，降低了舵機(jī)的負(fù)荷，提高了系統(tǒng)的可靠性，拓展了教學(xué)過(guò)程中舵機(jī)的選擇范圍。

(6)腕部板和腕部擺動(dòng)板均呈U形，以及腕部擺動(dòng)舵機(jī)設(shè)置在腕部板的外端面一側(cè)，所述的末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)設(shè)置在腕部擺動(dòng)板的內(nèi)端面一側(cè)，同時(shí)將腕部板的底板與腕部擺動(dòng)板的底板的內(nèi)端面之間的距離與末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)的尺寸相匹配(兩個(gè)底板的內(nèi)端面之間的距離在不影響腕部擺動(dòng)板擺動(dòng)的前提下盡可能的小)，從而使得該部分結(jié)構(gòu)緊湊，而且降低了腕部擺動(dòng)舵機(jī)的負(fù)荷，使得教學(xué)過(guò)程中腕部擺動(dòng)舵機(jī)可以帶動(dòng)較大重量的教學(xué)用器材。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例2中的大臂板材的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為底座，101為滑軌，102為滑塊，201為支撐板，202為底座蓋板，203為翻邊，3為大臂板，301為大臂板材，4為小臂板，401為小臂板材，402為小臂連接板，5為腕部板，6為腕部擺動(dòng)板，7為可換末端，71為插槽，8為側(cè)板，9為底板，10為通孔，11為大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，12為大臂擺動(dòng)舵機(jī)，13為小臂擺動(dòng)舵機(jī)，14為腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，15為腕部擺動(dòng)舵機(jī)，16為末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種可拼裝的教學(xué)級(jí)六自由度機(jī)械臂，如圖1所示，包括骨架和關(guān)節(jié)，骨架包括依次連接的底座1、支架2、大臂板3、小臂板4、腕部板5、腕部擺動(dòng)板6和可換末端7，關(guān)節(jié)包括驅(qū)動(dòng)支架2相對(duì)于底座1旋轉(zhuǎn)的大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)11、驅(qū)動(dòng)大臂板3相對(duì)于支架2擺動(dòng)的大臂擺動(dòng)舵機(jī)12、驅(qū)動(dòng)小臂板4相對(duì)于大臂板3擺動(dòng)的小臂擺動(dòng)舵機(jī)13、驅(qū)動(dòng)腕部板5相對(duì)于小臂板4旋轉(zhuǎn)的腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)14、驅(qū)動(dòng)腕部擺動(dòng)板6相對(duì)于腕部板5擺動(dòng)的腕部擺動(dòng)舵機(jī)15、驅(qū)動(dòng)可換末端7相對(duì)于腕部擺動(dòng)板6旋轉(zhuǎn)的末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16，可換末端7設(shè)有夾持部。當(dāng)機(jī)械臂處于伸直狀態(tài)時(shí)，大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)11、腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)14和末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸設(shè)置。本實(shí)施例中，夾持部包括插槽71，插槽71的側(cè)壁上設(shè)有卡扣或螺孔，夾持部通過(guò)插槽和卡扣或擰在螺孔中的螺釘將教學(xué)用的器材可拆卸的固定在可換末端上。

其中，底座1上設(shè)有可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具，可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具包括設(shè)置在底座1上的滑軌101以及兩個(gè)與滑軌101可滑動(dòng)連接的滑塊102，每個(gè)滑塊102上均設(shè)有用于將該滑塊102固定在滑軌101上的螺釘，可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具將大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)11夾持在兩個(gè)滑塊102之間，支架2與連接在大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤固定連接，并與底座1旋轉(zhuǎn)連接。本實(shí)施例的底座1呈頂部敞口的圓筒狀腔體，可調(diào)式大臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)夾具設(shè)置在腔體內(nèi)的底部，滑塊102呈豎直狀設(shè)置在滑軌101上，支架包括底座蓋板202和設(shè)置在底座蓋板202上表面的支撐板201，底座蓋板202的底部邊緣設(shè)有一圈翻邊203，該底座蓋板202通過(guò)翻邊203套設(shè)在底座1頂部，并與底座1頂部旋轉(zhuǎn)連接。

本實(shí)施例中，大臂板3由兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的大臂板材301構(gòu)成，一個(gè)大臂板材301與支架2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一個(gè)大臂板材301通過(guò)大臂擺動(dòng)舵機(jī)12及設(shè)置在大臂擺動(dòng)舵機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與支架2連接，小臂板4呈倒U形，由兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的小臂板材401及連接在兩個(gè)小臂板材401頂部之間的小臂連接板402組成，一個(gè)小臂板材401與一個(gè)大臂板材301轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一個(gè)小臂板材401通過(guò)小臂擺動(dòng)舵機(jī)13及設(shè)置在小臂擺動(dòng)舵機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與另一個(gè)大臂板材301連接，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)14設(shè)置在小臂連接板402的底部，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過(guò)腕部連接板402，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)402通過(guò)設(shè)置在其轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與腕部板5連接。腕部板5和腕部擺動(dòng)板6均由連接呈U形的底板9和設(shè)置在底板9兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)板8組成，腕部板5和腕部擺動(dòng)板6的開(kāi)口相對(duì)設(shè)置，腕部板5的一個(gè)側(cè)板8和腕部擺動(dòng)板6的一個(gè)側(cè)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，腕部板5的另一個(gè)側(cè)板8和腕部擺動(dòng)板6的另一個(gè)側(cè)板8通過(guò)腕部擺動(dòng)舵機(jī)15及設(shè)置在腕部擺動(dòng)舵機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤連接，腕部旋轉(zhuǎn)舵機(jī)14的舵盤與腕部板5的底板9連接，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16設(shè)置在腕部擺動(dòng)板6的底板9上，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過(guò)腕部擺動(dòng)板6的底板9，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16通過(guò)設(shè)置在其轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的舵盤與可換末端7連接。腕部擺動(dòng)舵機(jī)15設(shè)置在腕部板5的外端面一側(cè)，末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16設(shè)置在腕部擺動(dòng)板6的內(nèi)端面一側(cè)，并且，腕部板5的底板9與腕部擺動(dòng)板6的底板9的內(nèi)端面之間的距離與末端旋轉(zhuǎn)舵機(jī)16的尺寸相匹配。

根據(jù)教學(xué)需求拼裝機(jī)械臂，調(diào)整各部件所需長(zhǎng)度，并安裝相應(yīng)的教學(xué)用器材(例如畫筆、機(jī)械爪等)，利用單片機(jī)控制機(jī)械臂上六個(gè)舵機(jī)達(dá)到所需的動(dòng)作要求，完成教學(xué)任務(wù)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的可拼裝的教學(xué)級(jí)六自由度機(jī)械臂，與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，本實(shí)施例中，大臂板材301和小臂板材401上設(shè)有用于調(diào)節(jié)大臂板3長(zhǎng)度和小臂板4長(zhǎng)度的通孔10，如圖2所示，通孔10呈矩陣排列，這樣，能夠方便的通過(guò)通孔改變擺動(dòng)位置，從而改變擺動(dòng)過(guò)程中的有效臂長(zhǎng)，來(lái)適應(yīng)各種教學(xué)任務(wù)。