專利名稱：一種五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于教學(xué)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種具有五個(gè)自由度的機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一方面，目前教學(xué)儀器領(lǐng)域中機(jī)電控制的實(shí)訓(xùn)對象多為簡單的機(jī)電關(guān)節(jié)離散組合，存在結(jié)構(gòu)不合理、關(guān)節(jié)不能聯(lián)動(dòng)、定位精度低、控制點(diǎn)數(shù)少等缺點(diǎn)，不能很好地為學(xué)員展現(xiàn)真實(shí)工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備工作狀態(tài)，缺乏實(shí)訓(xùn)的深度。另一方面，工業(yè)現(xiàn)場使用的工業(yè)機(jī)器人雖然具備多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)、定位精度高等特點(diǎn)，但是其都配套專用的機(jī)器人控制器，只需對控制器進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)置或簡單編程即可，學(xué)員不能對各關(guān)節(jié)進(jìn)行底層控制，達(dá)不到機(jī)電控制深入實(shí)訓(xùn)的效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括一實(shí)訓(xùn)桌，其特征在于所述實(shí)訓(xùn)桌的桌面下方設(shè)置一推拉式控制臺，上方設(shè)置一水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、物料平臺機(jī)構(gòu)，所述推拉式控制臺上安裝一控制系統(tǒng)，所述水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝一五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)。所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由一塊底板、一對導(dǎo)軌、一對滑塊、一個(gè)滑塊底座、一對第一同步輪、一條第一同步帶、一只第一步進(jìn)電機(jī)組成，所述的導(dǎo)軌安裝在底板上，第一步進(jìn)電機(jī)安裝在底板上，在導(dǎo)軌右端，所述的滑塊安裝在導(dǎo)軌上，滑塊與滑塊底座連接，所述的同步輪一只安裝在第一步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一只安裝在底板上，在導(dǎo)軌左端，所述的同步帶與第一同步輪、第二同步輪及滑塊底座固連，第一步進(jìn)電機(jī)牽引滑塊在導(dǎo)軌上直線移動(dòng)。所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)由底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、大臂屈伸關(guān)節(jié)、小臂屈伸關(guān)節(jié)、手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、手爪開合關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)組成，所述的底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在滑塊底座上，所述的大臂屈伸關(guān)節(jié)安裝在底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，所述的小臂屈伸關(guān)節(jié)安裝在大臂屈伸關(guān)節(jié)上，所述的手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在小臂屈伸關(guān)節(jié)上，所述的手爪開合關(guān)節(jié)安裝在手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上。所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由一只第二步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，并由光電傳感器作為原點(diǎn)位置反饋。所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的大臂屈伸關(guān)節(jié)由一只第一直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，由第一磁性傳感器作為原點(diǎn)位置反饋，由光電編碼器進(jìn)行位置、速度反饋。所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的小臂屈伸關(guān)節(jié)由一只第二直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，由第二磁性傳感器作為原點(diǎn)位置反饋，由光電編碼器進(jìn)行位置、速度反饋。[0010][0011]所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的手爪開合關(guān)節(jié)由一只舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，通過齒輪傳動(dòng)控制機(jī)械手爪開合。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，可以底層控制每一個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作，輸入輸出控制點(diǎn)數(shù)多，各關(guān)節(jié)可以聯(lián)動(dòng)運(yùn)作，定位精度高，運(yùn)行速度快。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附


圖1是本實(shí)用新型五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的主視圖。附圖2是本實(shí)用新型五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的左視圖。附圖3是本實(shí)用新型五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，本實(shí)用新型的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置包括一實(shí)訓(xùn)桌實(shí)訓(xùn)桌36由鋁型材、鈑金件、輪子等組成，桌面上分布了六個(gè)物料平臺機(jī)構(gòu)21、水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)的底板27、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器38等機(jī)構(gòu)；桌面下具有一個(gè)推拉式控制臺37。一控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)39安裝在桌面下的推拉式控制臺37上，用于采集所述的傳感器、編碼器信號，輸出所述各關(guān)節(jié)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號。六物料平臺機(jī)構(gòu)物料平臺機(jī)構(gòu)21實(shí)訓(xùn)桌面上，位置、高度可以調(diào)整，用于放置機(jī)械手搬運(yùn)的物料。一水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌28安裝在底板27上，第一步進(jìn)電機(jī)33安裝在底板27上，導(dǎo)軌28左邊，滑塊29與導(dǎo)軌28相連，滑塊29與滑塊底座I固連，第一同步輪30安裝在第一步進(jìn)電機(jī)33的轉(zhuǎn)軸上，第二同步輪35安裝在底板27上，導(dǎo)軌28右邊，第一同步帶32與第一同步輪30、第二同步輪35及滑塊底座I固連，三只光電傳感器26通過一個(gè)長條型支架裝在底板27上，用于檢測水平直線移動(dòng)過程中滑塊底座I的位置，兩只手提把手40分別裝在底板27的左右兩側(cè)，方便裝配與調(diào)試。一五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)由底盤水平旋轉(zhuǎn)、大臂屈伸、小臂屈伸、手腕旋轉(zhuǎn)、手爪開合五個(gè)關(guān)節(jié)組成。底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由第二步進(jìn)電機(jī)20作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，安裝在水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊底座I上，第二步進(jìn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)軸通過法蘭2與轉(zhuǎn)盤19固連，第二步進(jìn)電機(jī)20可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤19旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤19上裝有一個(gè)第二光電傳感器31，用于檢測水平旋轉(zhuǎn)的原點(diǎn)位置。大臂屈伸關(guān)節(jié)由第一直流電機(jī)22作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，第一直流電機(jī)22裝在大臂支撐板17和電機(jī)支撐板24上，大臂支撐板17、電機(jī)支撐板24與底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)盤19固連，第一直流電機(jī)22的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸與大臂連接塊18固連，大臂連接塊18與大臂主結(jié)構(gòu)件16固連，當(dāng)?shù)谝恢绷麟姍C(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)大臂主結(jié)構(gòu)件16可以隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；第一直流電機(jī)22的后出軸上裝有大臂編碼器23，用于大臂關(guān)節(jié)的位置、速度反饋，大臂支撐板17上裝有一個(gè)第一磁性傳感器3，用于檢測大臂關(guān)節(jié)的原點(diǎn)位置；大臂主結(jié)構(gòu)件16的下方與大臂支撐板17都有一個(gè)較大的弧形穿線孔，用于上方各關(guān)節(jié)的控制線束從內(nèi)部穿過；大臂罩蓋34與大臂主結(jié)構(gòu)件16固連，起到裝飾與美觀的作用。小臂屈伸關(guān)節(jié)由第二直流電機(jī)4作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，第二直流電機(jī)4與減速器5固連，減速器5的動(dòng)力輸出通過三只第二同步輪15及第二同步帶14傳動(dòng)，第二同步輪15上方較大的一個(gè)與小臂主結(jié)構(gòu)件12固連，當(dāng)?shù)诙绷麟姍C(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小臂主結(jié)構(gòu)件12可以隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；第二同步輪15中間一個(gè)裝有小臂編碼器25，用于小臂關(guān)節(jié)的位置、速度反饋，小臂主結(jié)構(gòu)件12靠近第二同步輪15較大的一個(gè)的位置裝有一個(gè)第二磁性傳感器13，用于檢測小臂關(guān)節(jié)的原點(diǎn)位置；第二同步輪15上方較大的一個(gè)中心有一個(gè)圓形通孔，用于上方各關(guān)節(jié)的控制線束從內(nèi)部穿過。手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由一只直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，第三直流電機(jī)11與小臂屈伸關(guān)節(jié)的小臂主結(jié)構(gòu)件12固連，第三直流電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸與手腕連接軸9固連，手腕連接軸9與手腕旋轉(zhuǎn)盤8固連，當(dāng)?shù)谌绷麟姍C(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)手腕旋轉(zhuǎn)盤8可以隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；手腕旋轉(zhuǎn)盤8上裝有一個(gè)接近傳感器10，用于檢測手腕關(guān)節(jié)的原點(diǎn)位置。手爪開合關(guān)節(jié)由一只舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，舵機(jī)6與手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的手腕旋轉(zhuǎn)盤8固連，舵機(jī)6的輸出動(dòng)力軸上裝有齒輪傳動(dòng)的手爪7，當(dāng)舵機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)手爪7可以隨之張開或閉合。工作流程當(dāng)工件需要機(jī)械手搬運(yùn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制第一直流電機(jī)22、第二直流電機(jī)4、第三直流電機(jī)11回到原點(diǎn)位置，如
圖1中各關(guān)節(jié)的位置，控制舵機(jī)6使手爪7處于張開狀態(tài)；控制系統(tǒng)控制第一步進(jìn)電機(jī)33進(jìn)行移動(dòng)，控制第二步進(jìn)電機(jī)20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械手到達(dá)被搬運(yùn)位置后，同時(shí)控制第一直流電機(jī)22、第二直流電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，使大臂、小臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)到水平方向，控制舵機(jī)6使手爪閉合，當(dāng)物料被抓取后，控制系統(tǒng)控制第一直流電機(jī)22、第二直流電機(jī)4回到原點(diǎn)位置；控制系統(tǒng)控制第一步進(jìn)電機(jī)33進(jìn)行移動(dòng)，控制第二步進(jìn)電機(jī)20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械手到達(dá)放置位置后，同時(shí)控制第一直流電機(jī)22、第二直流電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，使大臂、小臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)到水平方向，控制舵機(jī)6使手爪張開，當(dāng)物料被放置后，控制系統(tǒng)控制第一直流電機(jī)22、第二直流電機(jī)4回到原點(diǎn)位置，此時(shí)搬運(yùn)完成，等待下一次動(dòng)作。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，包括一實(shí)訓(xùn)桌(36)，其特征在于所述實(shí)訓(xùn)桌(36)的桌面下方設(shè)置一推拉式控制臺(37)，上方設(shè)置一水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、物料平臺機(jī)構(gòu)(21)， 所述推拉式控制臺(37)上安裝一控制系統(tǒng)(39)，所述水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝一五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由一塊底板(27)、一對導(dǎo)軌(28)、一對滑塊(29)、一個(gè)滑塊底座(I)、第一同步輪(30)、第二同步輪(35)、一條第一同步帶(32)、一只第一步進(jìn)電機(jī)(33)組成，所述的導(dǎo)軌 (28 )安裝在底板(27 )上，第一步進(jìn)電機(jī)(33 )安裝在底板(27 )上，在導(dǎo)軌(28 )右端，所述的滑塊(29)安裝在導(dǎo)軌(28)上，滑塊(29)與滑塊底座(I)連接，所述的第一同步輪(30) — 只安裝在第一步進(jìn)電機(jī)(33)的轉(zhuǎn)軸上，另一只安裝在底板(27)上，在導(dǎo)軌(28)左端，所述的第一同步帶(32)與第一同步輪(30)、第二同步輪(35)及滑塊底座(I)固連，第一步進(jìn)電機(jī)(33)牽引滑塊(29)在導(dǎo)軌(28)上直線移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)由底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、大臂屈伸關(guān)節(jié)、小臂屈伸關(guān)節(jié)、手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、手爪開合關(guān)節(jié)五個(gè)關(guān)節(jié)組成，所述的底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在滑塊底座上，所述的大臂屈伸關(guān)節(jié)安裝在底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，所述的小臂屈伸關(guān)節(jié)安裝在大臂屈伸關(guān)節(jié)上，所述的手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在小臂屈伸關(guān)節(jié)上，所述的手爪開合關(guān)節(jié)安裝在手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的底盤水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由一只第二步進(jìn)電機(jī)(20)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，并由光電傳感器(26)作為原點(diǎn)位置反饋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的大臂屈伸關(guān)節(jié)由一只第一直流電機(jī)(22)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，由第一磁性傳感器(3)作為原點(diǎn)位置反饋，由光電編碼器進(jìn)行位置、速度反饋。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的小臂屈伸關(guān)節(jié)由一只第二直流電機(jī)(4)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，由第二磁性傳感器(13)作為原點(diǎn)位置反饋，由光電編碼器進(jìn)行位置、速度反饋。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的手爪開合關(guān)節(jié)由一只舵機(jī)(6)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，通過齒輪傳動(dòng)控制機(jī)械手爪(7)開合。
專利摘要本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種五自由度機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括一實(shí)訓(xùn)桌，其特征在于所述實(shí)訓(xùn)桌的桌面下方設(shè)置一推拉式控制臺，上方設(shè)置一水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、物料平臺機(jī)構(gòu)，所述推拉式控制臺上安裝一控制系統(tǒng)，所述水平直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝一五自由度機(jī)械手機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，可以底層控制每一個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作，輸入輸出控制點(diǎn)數(shù)多，各關(guān)節(jié)可以聯(lián)動(dòng)運(yùn)作，定位精度高，運(yùn)行速度快。
文檔編號G09B25/02GK202838798SQ20122032320
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者黃華圣, 陸磊, 錢軍 申請人:浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司