一种机器人小臂结构的教学仪的制作方法
专利名称：一种机器人小臂结构的教学仪的制作方法
技术领域：
一种机器人小臂结构的教学仪涉及机器人操作机结构设计，特别涉及教学用机器人。
背景技术：
机器人是一种典型的机电一体化装置，在工业中应用非常广泛，所以目前在机械、 自动化等教学和实验中越来越多的以机器人为研究对象。但工业实际应用的机器人体积较大，不适用于教学。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种适用于教学的机器人操作机中的小臂运动结构。本实用新型采用了如下技术方案设计一种机器人小臂结构的教学仪，包括小臂、大臂、可左右转动的转动座，其中， 大臂安装在转动座上，且大臂可相对转动座摆动；小臂安装在大臂上，且小臂可相对大臂摆动。所述小臂包括前小臂、后小臂和手部，其中，前小臂两端分别连接后小臂的前端和手部， 且前小臂可绕臂长方向的轴线旋转，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，驱动手部运动的两台步进电动机和传动装置安装在前小臂内部。所述前小臂由条形的横梁和两个叉架梁组成，两个叉架梁均为空心矩形截面梁， 分别通过螺钉固定连接在横梁的左右两侧。所述驱动手部运动的两台步进电动机通过调整板用螺钉固定安装在两个叉架梁的内侧，且错开布置。所述减速装置采用谐波减速装置，其中的刚轮固定在后小臂中，柔轮通过传动轴与前小臂连接，该传动轴的两端分别用前、后两个角接触球轴承支撑在后小臂中。所述手部采用谐波前置汇交式两自由度手腕。所述驱动手部运动的传动装置采用同步带传动，同步带和带轮放置在前小臂的叉架梁内。本装置的主要优点在于本实用新型由于分成后小臂和前小臂两部分，前小臂可绕轴线做360°转动，从而提高了所述教学机器人的灵活度。后小臂壳体和前小臂叉架梁均为中空结构，从而减轻了小臂的重量。驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，可以对放置在前小臂前端的手部起到平衡作用。
图1为本实用新型整体结构示意图。图2为本实用新型中小臂结构的一种实施例的结构示意图。图3为图2所示实施例中的局部放大示意图。[0015]图中1-后小臂壳体；2-右叉架梁；3-手部；4-步进电动机；5-端盖；6_刚轮； 7_柔轮；8-后角接触球轴承；9-传动轴；10-前角接触球轴承；11-前小臂横梁；12-左叉架梁；13-手部驱动电动机A ； 14-调整板A ； 15-手部驱动电动机B ； 16-调整板B ； 17-挡圈； 18-转动座；19-曲柄；20-连杆；21-大臂。
具体实施方式
下面结合图1-图3详细说明小臂结构的一个实施例及本实用新型的整体结构。参见图2、图3所示，左、右叉架梁12、2和横梁11构成前小臂；后小臂壳体1及传动轴9构成后小臂；谐波前置汇交式两自由度手腕构成手部3。步进电动机4通过端盖5用螺钉安装在后小臂壳体1上，谐波减速装置中的刚轮6 用螺钉和定位销固定在后小臂壳体1上，柔轮7用螺钉和定位销与传动轴9相连接，前、后角接触球轴承8、10支撑传动轴9，前小臂横梁11通过键与传动轴9连接，挡圈17通过螺钉将横梁11和传动轴9轴向固定。左、右叉架梁12、2分别用螺钉固定在横梁11的两侧，步进电动机A13、B15分别通过调整板A14、B16用螺钉安装在左、右叉架梁12、2上。步进电动机A13、B15通过传动带驱动手部的两个输入轴，实现手部的动作。步进电动机A13、B15错开布置，缩短了小臂的宽度。参见图1，曲柄19与连杆20、连杆20与小臂、大臂21与小臂之间分别用轴承和销轴连接形成转动副，曲柄19由安装在转动座18上的步进电机驱动下转动，通过连杆20带动小臂绕与大臂21形成的转动副摆动。大臂21与转动座18间通过转动副连接，转动座18 上安装驱动大臂21相对转动座18摆动的步进电机。
权利要求1.一种机器人小臂结构的教学仪，包括小臂、大臂、可左右转动的转动座(18)，其中， 大臂安装在转动座(18)上，且大臂可相对转动座(18)摆动；小臂安装在大臂上，且小臂可相对大臂摆动；其特征在于所述小臂包括前小臂、后小臂和手部，其中，前小臂两端分别连接后小臂的前端和手部，且前小臂可绕臂长方向的轴线旋转，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，驱动手部运动的两台步进电动机和传动装置安装在前小臂内部。
2.如权利要求1所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述前小臂由条形的横梁和两个叉架梁组成，两个叉架梁均为空心矩形截面梁，分别通过螺钉固定连接在横梁的左右两侧。
3.如权利要求2所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述驱动手部运动的两台步进电动机通过调整板用螺钉固定安装在两个叉架梁的内侧，且错开布置。
4.如权利要求1所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述减速装置采用谐波减速装置，其中的刚轮(6)固定在后小臂中，柔轮(7)通过传动轴与前小臂连接，该传动轴的两端分别用前、后两个角接触球轴承(8、10)支撑在后小臂中。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述手部(3)采用谐波前置汇交式两自由度手腕。
6.如权利要求2所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述驱动手部运动的传动装置采用同步带传动，同步带和带轮放置在前小臂的叉架梁内。
专利摘要一种机器人小臂结构的教学仪涉及一种教学用机器人结构，尤其涉及机器人小臂的一种结构。包括安装在转动座上的大臂和安装在大臂上的小臂，其特征在于小臂包括前小臂、后小臂和手部，前小臂可相对后小臂转动，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，这样可以对安装在前小臂前端的手部起到平衡的作用。前小臂由左右两个空心的叉架梁和横梁组成，驱动手部运动的两台步进电动机安装在左右叉架梁上，并错开布置，可缩短前小臂的宽度。本实用新型所述的教学机器人小臂结构具有宽度窄，灵活度高，平衡性好，适于教学和实验等优点。
文档编号G09B25/02GK201946205SQ20112004827
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者于海兰, 常涛, 鲁志融 申请人:北京联合大学生物化学工程学院
技术领域：
一种机器人小臂结构的教学仪涉及机器人操作机结构设计，特别涉及教学用机器人。
背景技术：
机器人是一种典型的机电一体化装置，在工业中应用非常广泛，所以目前在机械、 自动化等教学和实验中越来越多的以机器人为研究对象。但工业实际应用的机器人体积较大，不适用于教学。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种适用于教学的机器人操作机中的小臂运动结构。本实用新型采用了如下技术方案设计一种机器人小臂结构的教学仪，包括小臂、大臂、可左右转动的转动座，其中， 大臂安装在转动座上，且大臂可相对转动座摆动；小臂安装在大臂上，且小臂可相对大臂摆动。所述小臂包括前小臂、后小臂和手部，其中，前小臂两端分别连接后小臂的前端和手部， 且前小臂可绕臂长方向的轴线旋转，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，驱动手部运动的两台步进电动机和传动装置安装在前小臂内部。所述前小臂由条形的横梁和两个叉架梁组成，两个叉架梁均为空心矩形截面梁， 分别通过螺钉固定连接在横梁的左右两侧。所述驱动手部运动的两台步进电动机通过调整板用螺钉固定安装在两个叉架梁的内侧，且错开布置。所述减速装置采用谐波减速装置，其中的刚轮固定在后小臂中，柔轮通过传动轴与前小臂连接，该传动轴的两端分别用前、后两个角接触球轴承支撑在后小臂中。所述手部采用谐波前置汇交式两自由度手腕。所述驱动手部运动的传动装置采用同步带传动，同步带和带轮放置在前小臂的叉架梁内。本装置的主要优点在于本实用新型由于分成后小臂和前小臂两部分，前小臂可绕轴线做360°转动，从而提高了所述教学机器人的灵活度。后小臂壳体和前小臂叉架梁均为中空结构，从而减轻了小臂的重量。驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，可以对放置在前小臂前端的手部起到平衡作用。
图1为本实用新型整体结构示意图。图2为本实用新型中小臂结构的一种实施例的结构示意图。图3为图2所示实施例中的局部放大示意图。[0015]图中1-后小臂壳体；2-右叉架梁；3-手部；4-步进电动机；5-端盖；6_刚轮； 7_柔轮；8-后角接触球轴承；9-传动轴；10-前角接触球轴承；11-前小臂横梁；12-左叉架梁；13-手部驱动电动机A ； 14-调整板A ； 15-手部驱动电动机B ； 16-调整板B ； 17-挡圈； 18-转动座；19-曲柄；20-连杆；21-大臂。
具体实施方式
下面结合图1-图3详细说明小臂结构的一个实施例及本实用新型的整体结构。参见图2、图3所示，左、右叉架梁12、2和横梁11构成前小臂；后小臂壳体1及传动轴9构成后小臂；谐波前置汇交式两自由度手腕构成手部3。步进电动机4通过端盖5用螺钉安装在后小臂壳体1上，谐波减速装置中的刚轮6 用螺钉和定位销固定在后小臂壳体1上，柔轮7用螺钉和定位销与传动轴9相连接，前、后角接触球轴承8、10支撑传动轴9，前小臂横梁11通过键与传动轴9连接，挡圈17通过螺钉将横梁11和传动轴9轴向固定。左、右叉架梁12、2分别用螺钉固定在横梁11的两侧，步进电动机A13、B15分别通过调整板A14、B16用螺钉安装在左、右叉架梁12、2上。步进电动机A13、B15通过传动带驱动手部的两个输入轴，实现手部的动作。步进电动机A13、B15错开布置，缩短了小臂的宽度。参见图1，曲柄19与连杆20、连杆20与小臂、大臂21与小臂之间分别用轴承和销轴连接形成转动副，曲柄19由安装在转动座18上的步进电机驱动下转动，通过连杆20带动小臂绕与大臂21形成的转动副摆动。大臂21与转动座18间通过转动副连接，转动座18 上安装驱动大臂21相对转动座18摆动的步进电机。
权利要求1.一种机器人小臂结构的教学仪，包括小臂、大臂、可左右转动的转动座(18)，其中， 大臂安装在转动座(18)上，且大臂可相对转动座(18)摆动；小臂安装在大臂上，且小臂可相对大臂摆动；其特征在于所述小臂包括前小臂、后小臂和手部，其中，前小臂两端分别连接后小臂的前端和手部，且前小臂可绕臂长方向的轴线旋转，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，驱动手部运动的两台步进电动机和传动装置安装在前小臂内部。
2.如权利要求1所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述前小臂由条形的横梁和两个叉架梁组成，两个叉架梁均为空心矩形截面梁，分别通过螺钉固定连接在横梁的左右两侧。
3.如权利要求2所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述驱动手部运动的两台步进电动机通过调整板用螺钉固定安装在两个叉架梁的内侧，且错开布置。
4.如权利要求1所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述减速装置采用谐波减速装置，其中的刚轮(6)固定在后小臂中，柔轮(7)通过传动轴与前小臂连接，该传动轴的两端分别用前、后两个角接触球轴承(8、10)支撑在后小臂中。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述手部(3)采用谐波前置汇交式两自由度手腕。
6.如权利要求2所述的一种机器人小臂结构的教学仪，其特征在于所述驱动手部运动的传动装置采用同步带传动，同步带和带轮放置在前小臂的叉架梁内。
专利摘要一种机器人小臂结构的教学仪涉及一种教学用机器人结构，尤其涉及机器人小臂的一种结构。包括安装在转动座上的大臂和安装在大臂上的小臂，其特征在于小臂包括前小臂、后小臂和手部，前小臂可相对后小臂转动，驱动前小臂转动的步进电动机和减速装置安装在后小臂的末端，这样可以对安装在前小臂前端的手部起到平衡的作用。前小臂由左右两个空心的叉架梁和横梁组成，驱动手部运动的两台步进电动机安装在左右叉架梁上，并错开布置，可缩短前小臂的宽度。本实用新型所述的教学机器人小臂结构具有宽度窄，灵活度高，平衡性好，适于教学和实验等优点。
文档编号G09B25/02GK201946205SQ20112004827
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者于海兰, 常涛, 鲁志融 申请人:北京联合大学生物化学工程学院
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