一種模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人，涉及機器人教育領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]2011年，中國市場共銷售工業(yè)機器人22577臺，比2010年增長51 %。國際機器人聯(lián)盟預(yù)計，2014年中國工業(yè)機器人年裝機量將超過日本，達到3.2萬臺，占到世界總量的20%，將成為全球最大的機器人市場。隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，汽車制造、工程機械及電機、電子等行業(yè)是中國今后對機器人需求最大的工業(yè)領(lǐng)域，其中所需機器人的品種以點焊、弧焊、噴漆、裝配、搬運、沖壓等為主。在這種形式下，就需要高校為企業(yè)培養(yǎng)出更多機器人操作及應(yīng)用的技術(shù)人才。隨著我國基礎(chǔ)教育信息化的發(fā)展，機器人教育所涉及知識的廣泛性和涉及技術(shù)的綜合性，這都使機器人對教育而言具有更多的價值。但是教育機器人特別是鍛煉動手能力的作業(yè)型機器人作為教學(xué)內(nèi)容無論國內(nèi)還是國外，目前都處于發(fā)展階段。并且大多自成體系，互不兼容，開放度低。為推動工業(yè)型機器人教育健康、規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展，因此需要研究規(guī)范性的工業(yè)作業(yè)型教育機器人，并引入當(dāng)今流行的模塊化設(shè)計理念，使得機器人具有更好的開放性和可擴展性，更強的交互性和動手能力，良好的人機界面等因素。
[0003]模塊化作業(yè)型機器人受科技發(fā)展的影響其創(chuàng)新性、實踐性、發(fā)展性極強，對學(xué)生的技能教育、科技的社會化都具有重要的意義，它帶給我們的教育內(nèi)容和教育形式都會有更多的驚喜與期待。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:為克服上述問題，提供一種可參與性的模塊化理念教學(xué)機器人，在機器人技術(shù)的教學(xué)過程中，能夠解決操作實踐缺乏問題的模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人，包括實驗工作臺，所述實驗工作臺上設(shè)置有模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體、工件支架和控制計算機，所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體與機器人控制系統(tǒng)連接，所述機器人控制系統(tǒng)安裝于實驗工作臺下方；
[0007]所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體包括依次設(shè)置的可拆卸連接的一關(guān)節(jié)模塊、二關(guān)節(jié)模塊、三關(guān)節(jié)模塊、四關(guān)節(jié)模塊、五關(guān)節(jié)模塊、六關(guān)節(jié)模塊和機器人末端工具；
[0008]所述二關(guān)節(jié)模塊的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第二上接口和第二下接口 ；
[0009]所述三關(guān)節(jié)模塊的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第三上接口和第三下接口 ；
[0010]所述四關(guān)節(jié)模塊的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第四上接口和第四下接口 ；
[0011]所述五關(guān)節(jié)模塊的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第五上接口和第五下接口 ；
[0012]所述六關(guān)節(jié)模塊的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第六上接口和第六下接口 ；
[0013]所述一關(guān)節(jié)模塊上側(cè)設(shè)置有第一上接口，所述機器人末端工具下側(cè)設(shè)置有第七下接口 ；
[0014]所述第一上接口可分別以可拆卸方式安裝入所述第二下接口、第三下接口、第四下接口、第五下接口、第六下接口或第七下接口中；
[0015]所述第二上接口可分別以可拆卸方式安裝入所述第三下接口、第四下接口、第五下接口、第六下接口或第七下接口中；
[0016]所述第三上接口可分別以可拆卸方式安裝入所述第四下接口、第五下接口、第六下接口或第七下接口中；
[0017]所述第四上接口可分別以可拆卸方式安裝入所述第五下接口、第六下接口或第七下接口中；
[0018]所述第五上接口可分別以可拆卸方式安裝入所述第六下接口或第七下接口中；
[0019]所述第六上接口可拆卸安裝入所述第七下接口中。
[0020]優(yōu)選地，所述一關(guān)節(jié)模塊包括電機、諧波減速器、電路接口板和光電傳感器。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述二關(guān)節(jié)模塊包含電機、諧波減速器、電路接口板和光電傳感器。
[0022]優(yōu)選地，所述的三關(guān)節(jié)模塊包含電機、同步齒形帶、諧波減速器、電路接口板和光電傳感器。
[0023]優(yōu)選地，所述的四關(guān)節(jié)模塊包含電機、蝸輪蝸桿傳動、電路接口板和光電傳感器。
[0024]優(yōu)選地，所述的五關(guān)節(jié)模塊包含電機、行星減速器、同步齒形帶、電路接口板和光電傳感器。
[0025]優(yōu)選地，所述的六關(guān)節(jié)模塊包含電機、錐齒輪傳動、電路接口板和光電傳感器。
[0026]優(yōu)選地，所述機器人控制系統(tǒng)包括基于PC104總線的嵌入式運動控制器，其內(nèi)部堆棧式安裝三塊二軸運動控制卡。
[0027]優(yōu)選地，所述的機器人末端工具為氣動手爪工具或電磁鐵吸附工具，所述氣動手爪工具連接有氣路系統(tǒng)。
[0028]優(yōu)選地，所述實驗工作臺還設(shè)置有控制操作面板，所述控制操作面板與所述機器人控制系統(tǒng)連接。
[0029]本實用新型的有益效果是:本實用新型所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人負(fù)載0.5公斤，模塊關(guān)節(jié)最大運動速度20度每秒，低成本高質(zhì)量模塊化設(shè)計，作為基礎(chǔ)機器人技術(shù)教學(xué)平臺使用，布局合理，便于操作，安全可靠。機器人本體適合多次拆裝，通過動手實踐，提高學(xué)習(xí)興趣。可了解工業(yè)串聯(lián)機器人的基礎(chǔ)組成和工作原理，了解機器人基本單元技術(shù)(機構(gòu)、控制、傳感器)，可完成不同規(guī)則的搬運與裝配實驗，讓學(xué)生全面掌握機械傳動部件的選擇，裝配結(jié)構(gòu)件的設(shè)計、傳感器的選擇和使用、電機的選擇和使用、計算機編程和調(diào)試，使學(xué)生在機器人系統(tǒng)的設(shè)計、裝配、調(diào)試能力均得到提高。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0031]圖1A和圖1B是本實用新型一個實施例的主視圖和俯視圖；
[0032]圖2是本實用新型所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體的立體圖；
[0033]圖3A和圖3B是本實用新型所述一關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0034]圖4A和圖4B是本實用新型所述二關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0035]圖5A和圖5B是本實用新型所述三關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0036]圖6A和圖6B是本實用新型所述四關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0037]圖7A和圖7B是本實用新型所述五關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0038]圖8A和圖8B是本實用新型所述六關(guān)節(jié)模塊的剖視圖和主視圖；
[0039]圖9是本實用新型所述氣動手爪工具的半剖圖；
[0040]圖10是本實用新型所述電磁鐵吸附工具的半剖圖。
[0041]圖中1-實驗工作臺，2-模塊化積木式可拆裝機器人本體，3-機器人末端工具，4-氣路系統(tǒng)，5-機器人控制系統(tǒng)，6-控制計算機，7-工件支架，8-控制操作面板，9- 一關(guān)節(jié)模塊，10- 二關(guān)節(jié)模塊，11-三關(guān)節(jié)模塊，12-四關(guān)節(jié)模塊，13-五關(guān)節(jié)模塊，14-六關(guān)節(jié)模塊，15-氣動手爪工具，16-電磁鐵吸附工具，17-電機，18-諧波減速器，19-電路接口板，20-光電傳感器，21-電機，22-諧波減速器，23-電路接口板，24-光電傳感器，25-電機，26-同步齒形帶，27-諧波減速器，28-電路接口板，29-光電傳感器，30-電機，31-蝸輪蝸桿傳動，32-電路接口板，33-光電傳感器，34-電機，35-行星減速器，36-同步齒形帶，37-電路接口板，38-光電傳感器，39-電機，40-錐齒輪傳動，41-電路接口板，42-光電傳感器，91-第一上接口，101-第二上接口，102-第二下接口，111-第三上接口，112-第三下接口，121-第四上接口，122-第四下接口，131-第五上接口，132-第五下接口，141-第六上接口，142-第六下接口，151-第七下接口。
【具體實施方式】
[0042]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0043]如圖1A和圖1B所述的實驗工作臺I采用優(yōu)質(zhì)鋁型材搭建，底部配置支腳與滾輪，方便實驗與搬運，所述實驗工作臺I上設(shè)置有模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體2、工件支架7和控制計算機6，所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體2還與機器人控制系統(tǒng)5連接，所述機器人控制系統(tǒng)5安裝于實驗工作臺I下方，外形緊湊美觀，開放式布局；
[0044]如圖2所示，所述模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人本體2包括依次設(shè)置的可拆卸連接的一關(guān)節(jié)模塊9、二關(guān)節(jié)模塊10、三關(guān)節(jié)模塊11、四關(guān)節(jié)模塊12、五關(guān)節(jié)模塊13、六關(guān)節(jié)模塊14和機器人末端工具3 ；
[0045]所述二關(guān)節(jié)模塊10的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第二上接口 101和第二下接口 102 ；
[0046]所述三關(guān)節(jié)模塊11的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第三上接口 111和第三下接口 112 ；
[0047]所述四關(guān)節(jié)模塊12的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第四上接口 121和第四下接口 122 ；
[0048]所述五關(guān)節(jié)模塊13的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第五上接口 131和第五下接口 132 ；
[0049]所述六關(guān)節(jié)模塊14的上側(cè)和下側(cè)分別設(shè)置有第六上接口 141和第六下接口 142 ；
[0050]所述一關(guān)節(jié)模塊9上側(cè)設(shè)置有第一上接口 91，所述機器人末端工具3下側(cè)設(shè)置有第七下接口 151，
[0051]所述第一上接口 91可分別以可拆卸方式安裝入所述第二下接口 102、第三下接口112、第四下接口 122、第五下接口 132、第六下接口 142或第七下接口 151中；
[0052]所述第二上接口 101可分別以可拆卸方式安裝入所述第三下接口 112、第四下接口 122、第五下接口 132、第六下接口 142或第七下接口 151中；
[0053]所述第三上接口 111可分別以可拆卸方式安裝入所述第四下接口 122、第五下接口 132、第六下接口 142或第七下接口 151中；
[0054]所述第四上接口 121可分別以可拆卸方式安裝入所述第五下接口 132、第六下接口 142或第七下接口 151中；
[0055]所述第五上接口 131可分別以可拆卸方式安裝入所述第六下接口 142或第七下接口 151 中；
[0056]所述第六上接口 141可拆卸安裝入所述第七下接口 151中；
[0057]在實際應(yīng)用中，所述第一上接口 91、第二上接口 101、第三上接口 111、第四上接口121、第五上接口 131和第六上接口 141的外徑尺寸是相同的，所述第二下接口 102、第三下接口 112、第四下接口 122、第五下接口 132、第六下接口 142和第七下接口 151的內(nèi)徑尺寸相同，在本實施例中，所述第一上接口 91可插入所述第二下接口 102中，并通過固定螺栓等固定，因為其他上接口尺寸一致，其他的下接口尺寸一致，