CN105869508A - 一种三自由度教学机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三自由度教学机器人，包括驱动支链I、从动支链II、底座III、末端法兰IV。本发明改变传统串联臂的驱动布置形式，利用驱动支链I、从动支链II交汇形成平行四边形机构将驱动装置动力传输至末端法兰；驱动支链I上臂杆结构均采用拆分式臂杆，两侧臂板采用铜导柱固接，确保本体刚度和便捷性。本发明结构紧凑，便于学生操作、安全便捷；末端设有通用型法兰，可实现多种目的教学，提高了该机器人在教育技术领域的实用性。

Description

一种三自由度教学机器人

技术领域

本发明属于工业机器人技术教育领域，更具体涉及一种三自由度教学机器人。

背景技术

随着工业机器人在生产领域应用越来越广泛，相关技术人员十分匮乏，尤其是工业机器人操作应用技术人员需求较大。因此众多高职院校、教育集团逐步重视工业机器人应用技术教育，并相继开设相关专业及课程。目前，应用于教育领域的教学型工业机器人大多是生产型的减缩版，结构简单、功能单一，不能直观有效反应机器人优越性能，与实际应用存在一定差距；而且生产型机器人成本高、结构复杂，不适宜用于教学且存在一定安全隐患，不利于大面积实施教学。本发明提供的机器人含有主、从动两条支链，从动支链利用平行四边形机构确保末端安装法兰平动。该机器人结构紧凑、动态响应好，具有良好的教学功效。

发明内容

针对工业机器人技术教育领域存在的不足，本发明提供的一种三自由度教学机器人，该机器人结构紧凑、便于调试，适用于多种目的教学。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种三自由度教学机器人包括驱动支链、从动支链、底座、末端法兰，所述驱动支链包括驱动装置安装座、垂直驱动装置一、第一驱动转动曲柄、第一垂直运动主动臂、第一垂直运动从动臂、垂直驱动装置二、第二垂直运动主动臂。所述垂直驱动装置一、二均采用电机+减速机形式驱动；所述垂直驱动装置一与所述垂直驱动装置二对称布置在所述驱动装置安装座两侧，所述第一转动曲柄与所述垂直驱动装置一固接，其另一端与所述第一垂直运动主动臂铰接，所述第一垂直运动主动臂与第一垂直运动从动臂前端铰接；所述第二垂直运动主动臂一端与所述垂直驱动装置二固接，其另一端与所述第一垂直运动从动臂中间铰接。

所述从动支链包括从动杆一、从动杆二、三角形平动杆。所述三角形平动杆设有三个交接孔呈三角形对称布置，所述三角形平动杆孔一与所述第一垂直运动从动臂铰接；所述从动杆一与所述驱动装置安装座铰接，另一端与所述三角形平动杆孔二铰接；所述从动杆二与所述三角形平动杆孔三铰接，其另一端与所述末端法兰上孔铰接。

所述底座包括旋转电机，底座安装板以及机座板。所述旋转电机安装于所述底座安装板上，所述驱动装置安装座设置于所述底座安装板上；所述机座板与所述底座安装板间设有滚动轴承。

所述安装法兰上孔与所述从动杆二铰接，下孔与所述第一垂直运动从动臂铰接。

本发明把垂直驱动装置一、垂直驱动装置二输出的动力汇合到第一垂直运动臂和第二垂直运动臂上，通过交汇第一垂直运动臂和第二垂直运动臂将连杆动力传输至末端法兰，同时起到约束作用。两条支链交汇形成平行四边形机构，确保末端具有明确的运动姿态和规律。

本发明具有以下技术特点：

(1)本发明将驱动装置动力通过两个交汇支链传输至末端法兰，改变传统串联臂的驱动布置形式，减轻本体重量。

(2)为确本体具有良好刚度和运动精度，本发明驱动支链上臂杆结构均采用拆分式臂杆，两侧臂板采用铜导柱固接，进一步减轻本体重量，提高其末端动态响应。

附图说明

图1为本发明一种三自由度教学机器人结构示意图

图2为本发明中机器人结构示意图

图3为本发明中机器人末端姿态保持平行四边形机构示意图

图中：I、驱动支链；II、从动支链；III、底座；IV、末端法兰；1、机座板；2、底座安装板；3、垂直驱动装置一；4、驱动装置安装座；5、第二垂直运动主动臂；6、第一垂直运动从动臂；7、第一垂直运动主动臂；8、从动杆一；9、三角形平动杆；10、从动杆二；11、法兰板；12、垂直驱动装置二；13、第一驱动转动曲柄；14、旋转电机

具体实施方式

参照图1至图3，本是发明涉及的是一种三自由度教学机器人，其较佳的实施方式是：

一种三自由度教学机器人包括驱动支链I、从动支链II、底座III、末端法兰IV，所述驱动支链I包括驱动装置安装座4、垂直驱动装置一3、第一驱动转动曲柄13、第一垂直运动主动臂7、第一垂直运动从动臂6、垂直驱动装置二12、第二垂直运动主动臂5。所述垂直驱动装置一3、垂直驱动装置二12均采用电机+减速机形式驱动；所述垂直驱动装置一3与所述垂直驱动装置二12对称布置在所述驱动装置安装座4两侧，所述第一转动曲柄13与所述垂直驱动装置一3固接，其另一端与所述第一垂直运动主动臂7铰接，所述第一垂直运动主动臂7与第一垂直运动从动臂6前端铰接；所述第二垂直运动主动臂5一端与所述垂直驱动装置二12固接，其另一端与所述第一垂直运动从动臂6中间铰接。垂直驱动装置一2、垂直驱动装置二12输出的动力汇合到第一垂直运动从动臂6、第一垂直运动主动臂7和第二垂直运动主动臂5上，通过交汇第一垂直运动臂和第二垂直运动臂将连杆动力传输至末端法兰IV，同时起到约束作用。

所述从动支链II包括从动杆一8、从动杆二10、三角形平动杆9。所述三角形平动杆9设有三个交接孔呈三角形对称布置，所述三角形平动杆9孔一与所述第一垂直运动从动臂6铰接；所述从动杆一8与所述驱动装置安装座4铰接，另一端与所述三角形平动杆9孔二铰接；所述从动杆二10与所述三角形平动杆9孔三铰接，其另一端与所述末端法兰IV上孔铰接。所述安装法兰IV上孔与所述从动杆二10铰接，下孔与所述第一垂直运动从动臂6铰接。驱动支链I与从动支链II共同交汇形成平行四边形机构ABCD和DEFG，确保末端具有明确的运动姿态和规律，并实现其在平面内的平动。

所述底座III包括旋转电机14，底座安装板2以及机座板1。所述旋转电机14安装于所述底座安装板2上，所述驱动装置安装座4设置于所述底座安装板2上；所述机座板1与所述底座安装板2间设有滚动轴承，可实现机器人在平面内的转动。

Claims (3)

1.一种三自由度教学机器人，其特征在于包括驱动支链(I)、从动支链(II)、底座(III)、末端法兰(IV)；所述驱动支链(I)包括驱动装置安装座(4)、垂直驱动装置一(3)、第一驱动转动曲柄(13)、第一垂直运动主动臂(7)、第一垂直运动从动臂(6)、垂直驱动装置二(12)、第二垂直运动主动臂(5)；所述垂直驱动装置一(3)、垂直驱动装置二(12)均采用电机+减速机形式驱动；所述垂直驱动装置一(3)与所述垂直驱动装置二(12)对称布置在所述驱动装置安装座(4)两侧，所述第一转动曲柄(13)与所述垂直驱动装置一(3)固接，其另一端与所述第一垂直运动主动臂(7)铰接，所述第一垂直运动主动臂(7)与第一垂直运动从动臂(6)前端铰接；所述第二垂直运动主动臂(5)一端与所述垂直驱动装置二(12)固接，其另一端与所述第一垂直运动从动臂(6)中间铰接；所述从动支链(II)包括从动杆一(8)、从动杆二(10)、三角形平动杆(9)；所述三角形平动杆(9)设有三个交接孔呈三角形对称布置，所述三角形平动杆(9)孔一与所述第一垂直运动从动臂(6)铰接；所述从动杆一(8)与所述驱动装置安装座(4)铰接，另一端与所述三角形平动杆(9)孔二铰接；所述从动杆二(10)与所述三角形平动杆(9)孔三铰接，其另一端与所述末端法兰(IV)上孔铰接；所述安装法兰(IV)上孔与所述从动杆二(10)铰接，下孔与所述第一垂直运动从动臂(6)铰接；所述底座(III)包括旋转电机(14)，底座安装板(2)以及机座板(1)；所述旋转电机(14)安装于所述底座安装板(2)上，所述驱动装置安装座(4)设置于所述底座安装板(2)上；所述机座板(1)与所述底座安装板(2)间设有滚动轴承。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度教学机器人，其特征是驱动支链(I)与从动支链(II)共同交汇形成平行四边形机构，确保末端具有确定运动。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度教学机器人，其特征是驱动支链(I)上臂杆结构均采用拆分式臂杆，两侧臂板采用铜导柱固接。