CN107248365A - 一种3d打印的机器人教具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印的机器人教具，包括底座、大臂驱动组件、小臂驱动组件、连接件和末端组件，底座上转动设有安装基座；大臂驱动组件包括大臂传动轮、大臂、第一大臂连杆、大臂连接板、第二大臂连杆和大臂电机，小臂驱动组件包括小臂传动轮、小臂、小臂连接板、小臂连杆和小臂电机，连接件上设有用于测量大臂与小臂之间夹角角度的角度传感器。本发明通过调节大臂和小臂连杆，调节机械臂末端的位置和姿态，结构简单，操作方便；主体结构均由3D打印成型，大大节约了成本，可以直观实时显示大臂小臂间的角度和末端坐标等信息，便于机器人理论教学使用，解决对机器人本体结构、正逆运动学、控制***等方面的教学应用问题。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种3D打印的机器人教具。
背景技术
随着机器人技术的广泛应用，很多高校开设了机器人技术相关的课程，并采购了相关的实验实训设备。以国内最大的教育设备供应商“天煌教仪”、“亚龙教仪”提供的相关设备为例，都采用成品工业机器人作为核心设备，辅以其他例如工作台、工件等构成模拟的生产***。这种方式虽然适合与实践结合，但不适合对机器人理论方面的教学。或者是采用自己开发的简易机器人，和实际工业机器人的结构相差甚远。同时，上述设备价格很高，多数高校无力购买或者仅够买少量设备，无法充分满足教学要求。
对于多数本科高校，对机器人理论方面的教学相当重要，同时机器人的理论知识也较为枯燥和抽象，但却面临无合适的教学设备可用。
3D打印又称三维打印，是一种累积增材制造技术，近年来发展较迅速。3D打印可实现快速原型制造，特别适合创新设计样机制作，能大大提高开发设计的速度和灵活性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印的机器人教具。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种3D打印的机器人教具，包括：
底座，底座上转动设有安装基座；
大臂驱动组件，包括大臂传动轮、大臂、第一大臂连杆、大臂连接板、第二大臂连杆和大臂电机，第一大臂连杆分别与安装基座、大臂连接板转动连接，第二大臂连杆分别与大臂连接板、末端固定板转动连接，大臂传动轮转动设置于安装基座上，大臂分别连接于大臂传动轮上、以及大臂连接板和连接件之间，大臂电机设置于安装基座上且其输出端与大臂传动轮连接；
小臂驱动组件，包括小臂传动轮、小臂、小臂连接板、小臂连杆和小臂电机，小臂传动轮转动设置于安装基座上，小臂连杆分别与小臂传动轮、小臂连接板转动连接，小臂与小臂连接板转动连接且与末端固定板可拆卸固定连接，小臂电机设置于安装基座上且其输出端与小臂传动轮连接；
连接件，连接件设置于大臂和小臂之间，连接件上设有用于测量大臂与小臂之间夹角角度的角度传感器；
末端组件，包括末端固定板、以及设置于末端固定板上的末端传感器。
本发明相较于现有技术，通过调节大臂和小臂，调节末端固定板的位置和姿态，结构简单，操作方便，可直观实时的显示，大大节约了成本，便于教学使用。
其中，安装基座包括底板、左侧板和右侧板，左侧板和右侧板设置于底板的两侧且二者之间设有连接轴，小臂传动轮设置于连接轴上且靠近左侧板设置，小臂电机固定设置于左侧板上，大臂传动轮设置于连接轴上且靠近右侧板设置，大臂电机固定设置于右侧板上。
另外，末端传感器为激光传感器、速度传感器、角度传感器中的一种或多种。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，还设有主传动轮和主电机，底座和底板之间设有主连接轴，主传动轮设置于主连接轴上，主电机设置于底板上且其输出端与主传动轮连接。
采用上述优选的方案，底座和底板之间通过主电机驱动，实现安装基座的旋转。
作为优选的方案，上述的大臂传动轮包括大臂轴套和大臂轮壳，大臂轮壳设置于大臂轴套上，大臂穿过大臂轮壳与大臂轴套连接；小臂传动轮包括小臂轴套和小臂轮壳，小臂轮壳设置于小臂轴套上，小臂轮壳上延伸设有小臂轮壳连接块，小臂连杆与小臂轮壳转动连接。
采用上述优选的方案，由轮壳和轴套组合的形式，提高大臂传动轮和小臂传动轮的结构强度，也便于安装。
作为优选的方案，还设有连接轴锁紧件，连接轴锁紧件设置于左侧板和/或右侧板上且与连接轴连接，连接轴锁紧件包括开口锁紧环和锁紧螺栓，开口锁紧环套设于连接轴上，锁紧螺栓设置于开口锁紧环的开口端，开口锁紧环靠近开口端的内侧面上交错设有弹性凸块。
采用上述优选的方案，连接轴锁紧件进一步锁紧连接轴，避免大臂传动轮、小臂传动轮转动时带动连接轴，提高结构的稳定性。
作为优选的方案，上述的第一大臂连杆的两端、第二大臂连杆的两端、小臂连杆的两端、以及大臂与大臂连接板和连接件的连接端设有连接轴套和保护套，连接轴套设置于保护套内，保护套为PC、ABS、PP中的一种或多种组合制备而成。
采用上述优选的方案，第一大臂连杆、第二大臂连杆、小臂连杆和大臂的连接端采用连接轴套和保护套的形式你，提高结构强度，延长使用寿命。
作为优选的方案，上述的大臂连接板为三角形板，三角形板的三个顶点为圆弧结构且三个顶点处设有大臂连接套。
采用上述优选的方案，三角形板的顶点设有大臂连接套，便于安装，也进一步提高结构强度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，如图1所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种3D打印的机器人教具，包括：
底座10，底座上转动设有安装基座；
大臂驱动组件，包括大臂传动轮20、大臂21、第一大臂连杆22、大臂连接板23、第二大臂连杆24和大臂电机25，第一大臂连杆22分别与安装基座、大臂连接板23转动连接，第二大臂连杆24分别与大臂连接板23、末端固定板50转动连接，大臂传动轮20转动设置于安装基座上，大臂21分别连接于大臂传动轮20上、以及大臂连接板23和连接件之间，大臂电机25设置于安装基座上且其输出端与大臂传动轮20连接；
小臂驱动组件，包括小臂传动轮30、小臂31、小臂连接板32、小臂连杆33和小臂电机34，小臂传动轮30转动设置于安装基座上，小臂连杆33分别与小臂传动轮30、小臂连接板32转动连接，小臂31与小臂连接板32转动连接且与末端固定板50可拆卸固定连接，小臂电机34设置于安装基座上且其输出端与小臂传动轮30连接；
连接件40，连接件40设置于大臂21和小臂31之间，连接件40上设有用于测量大臂与小臂之间夹角角度的角度传感器；
末端组件，包括末端固定板50、以及设置于末端固定板50上的末端传感器。
本实施方式相较于现有技术，通过调节大臂和小臂，调节末端固定板的位置和姿态，结构简单，操作方便，可直观实时的显示，大大节约了成本，便于教学使用。
其中，安装基座包括底板、左侧板和右侧板，左侧板和右侧板设置于底板的两侧且二者之间设有连接轴，小臂传动轮设置于连接轴上且靠近左侧板设置，小臂电机固定设置于左侧板上，大臂传动轮设置于连接轴上且靠近右侧板设置，大臂电机固定设置于右侧板上。
另外，末端传感器为激光传感器、速度传感器、角度传感器中的一种或多种。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还设有主传动轮和主电机，底座和底板之间设有主连接轴，主传动轮设置于主连接轴上，主电机设置于底板上且其输出端与主传动轮连接。
采用上述优选的方案，底座和底板之间通过主电机驱动，实现安装基座的旋转。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的大臂传动轮包括大臂轴套和大臂轮壳，大臂轮壳设置于大臂轴套上，大臂穿过大臂轮壳与大臂轴套连接；小臂传动轮包括小臂轴套和小臂轮壳，小臂轮壳设置于小臂轴套上，小臂轮壳上延伸设有小臂轮壳连接块，小臂连杆与小臂轮壳转动连接。
采用上述优选的方案，由轮壳和轴套组合的形式，提高大臂传动轮和小臂传动轮的结构强度，也便于安装。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还设有连接轴锁紧件，连接轴锁紧件设置于左侧板和右侧板上且与连接轴连接，连接轴锁紧件包括开口锁紧环和锁紧螺栓，开口锁紧环套设于连接轴上，锁紧螺栓设置于开口锁紧环的开口端，开口锁紧环靠近开口端的内侧面上交错设有弹性凸块。
采用上述优选的方案，连接轴锁紧件进一步锁紧连接轴，避免大臂传动轮、小臂传动轮转动时带动连接轴，提高结构的稳定性。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的第一大臂连杆的两端、第二大臂连杆的两端、小臂连杆的两端、以及大臂与大臂连接板和连接件的连接端设有连接轴套和保护套，连接轴套设置于保护套内，保护套为PC、ABS、PP中的一种或多种组合制备而成。
采用上述优选的方案，第一大臂连杆、第二大臂连杆、小臂连杆和大臂的连接端采用连接轴套和保护套的形式你，提高结构强度，延长使用寿命。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的大臂连接板为三角形板，三角形板的三个顶点为圆弧结构且三个顶点处设有大臂连接套。
采用上述优选的方案，三角形板的顶点设有大臂连接套，便于安装，也进一步提高结构强度。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种3D打印的机器人教具，其特征在于，包括：
底座，底座上转动设有安装基座；
大臂驱动组件，包括大臂传动轮、大臂、第一大臂连杆、大臂连接板、第二大臂连杆和大臂电机，第一大臂连杆分别与安装基座、大臂连接板转动连接，第二大臂连杆分别与大臂连接板、末端固定板转动连接，大臂传动轮转动设置于安装基座上，大臂分别连接于大臂传动轮上、以及大臂连接板和连接件之间，大臂电机设置于安装基座上且其输出端与大臂传动轮连接；
小臂驱动组件，包括小臂传动轮、小臂、小臂连接板、小臂连杆和小臂电机，小臂传动轮转动设置于安装基座上，小臂连杆分别与小臂传动轮、小臂连接板转动连接，小臂与小臂连接板转动连接且与末端固定板可拆卸固定连接，小臂电机设置于安装基座上且其输出端与小臂传动轮连接；
连接件，连接件设置于大臂和小臂之间，连接件上设有用于测量大臂与小臂之间夹角角度的角度传感器；
末端组件，包括末端固定板、以及设置于末端固定板上的末端传感器。
2.根据权利要求1所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，安装基座包括底板、左侧板和右侧板，左侧板和右侧板设置于底板的两侧且二者之间设有连接轴，小臂传动轮设置于连接轴上且靠近左侧板设置，小臂电机固定设置于左侧板上，大臂传动轮设置于连接轴上且靠近右侧板设置，大臂电机固定设置于右侧板上。
3.根据权利要求2所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，还设有主传动轮和主电机，底座和底板之间设有主连接轴，主传动轮设置于主连接轴上，主电机设置于底板上且其输出端与主传动轮连接。
4.根据权利要求3所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，大臂传动轮包括大臂轴套和大臂轮壳，大臂轮壳设置于大臂轴套上，大臂穿过大臂轮壳与大臂轴套连接；小臂传动轮包括小臂轴套和小臂轮壳，小臂轮壳设置于小臂轴套上，小臂轮壳上延伸设有小臂轮壳连接块，小臂连杆与小臂轮壳转动连接。
5.根据权利要求1所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，还设有连接轴锁紧件，连接轴锁紧件设置于左侧板和/或右侧板上且与连接轴连接，连接轴锁紧件包括开口锁紧环和锁紧螺栓，开口锁紧环套设于连接轴上，锁紧螺栓设置于开口锁紧环的开口端，开口锁紧环靠近开口端的内侧面上交错设有弹性凸块。
6.根据权利要求1所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，第一大臂连杆的两端、第二大臂连杆的两端、小臂连杆的两端、以及大臂与大臂连接板和连接件的连接端设有连接轴套和保护套，连接轴套设置于保护套内，保护套为PC、ABS、PP中的一种或多种组合制备而成。
7.根据权利要求1所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，大臂连接板为三角形板，三角形板的三个顶点为圆弧结构且三个顶点处设有大臂连接套。
8.根据权利要求1所述的3D打印的机器人教具，其特征在于，末端传感器为激光传感器、加速度传感器、角度传感器中的一种或多种。
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