一種教育機器人的製作方法

2023-07-12 06:50:37 3

本實用新型涉及教育機器人應用領域，特別涉及一種教育機器人。

背景技術：

對於教育機器人，最近幾年國內教育機器人開始起步發展，很多高校、中小學都開始進行機器人技術教學。小型的機器人、模塊化的機器人、組件式的機器人是教學機器人的首選。

現有的教育機器人其結構大多比較複雜，因高精度的使用其精密化程度較高，往往需要較大的生產和使用成本，因此，亟需一種結構比較簡單，同時精確度較高的機器人。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種教育機器人，有效的克服了現有技術的缺陷。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種教育機器人，包括底座、動力轉動支座、支架、大臂、第一舵機、第二舵機、小臂、主連杆件和動力夾爪機構；

上述動力轉動支座安裝在上述底座頂部，並可相對於底座轉動；

上述支架安裝在動力轉動支座上，上述第一舵機和第二舵機分別安裝在上述支架的兩側，且兩者驅動端分別穿過支架對應的側端伸入支架內，上述大臂下端伸入上述支架內，且其該端端部兩側分別連接上述第一舵機和第二舵機的驅動端；

上述小臂一端轉動安裝在大臂的上端，上述動力夾爪機構可轉動的安裝在上述小臂的另一端；

上述主連杆件一端固定連接上述第二舵機的驅動端，另一端轉動安裝在上述小臂與大臂連接的一端端部。

本實用新型的有益效果是：結構簡單，操作靈活、方便，定位精準，生產成本低，實用性較強。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，上述主連杆件包括第一主連杆和第二主連杆，上述第一主連杆一端與上述第二舵機的驅動端固定連接，另一端與第二主連杆的一端轉動連接，上述第二主連杆遠離第一主連杆的一端通過銷軸轉動安裝在上述小臂與大臂連接的一端端部。

採用上述進一步方案的有益效果是主連杆件結構簡單，操作靈活、方便。

進一步，還包括副連杆件，上述副連杆件與第一舵機均位於上述支架的同一側，上述副連杆件包括第一副連杆、三角形的連接片、第二副連杆，上述第一副連杆的下端通過銷軸轉動安裝在上述支架的一側，上述第一副連杆的上端與上述連接片的其中一個角轉動連接，上述連接片的另一個角通過銷軸轉動安裝在對應的大臂上端一側，上述連接片的再一個角與上述第二副連杆一端轉動相連，上述第二副連杆的另一端通過銷軸轉動連接上述動力夾爪機構。

採用上述進一步方案的有益效果是副連杆件結構簡單，使用方便，利於動力夾爪機構的角度調節。

進一步，上述動力夾爪機構包括夾爪連接座、夾爪轉動舵機、連接軸承、夾爪裝置和夾爪驅動電機，上述連接軸承安裝在上述夾爪連接座的一端，上述夾爪轉動舵機安裝在上述夾爪連接座內，且其驅動端與連接軸承相連，上述夾爪裝置位於上述連接軸承背離夾爪連接座的一側，且上述夾爪裝置與上述夾爪轉動舵機的驅動端相連，上述夾爪驅動電機安裝在夾爪裝置上，並可驅動夾爪裝置開合，上述小臂遠離大臂的一端通過銷軸與上述夾爪連接座的另一端轉動連接，上述第二副連杆遠離上述連接片的一端轉動安裝在上述夾爪連接座與第一舵機對應的一側。

採用上述進一步方案的有益效果是動力夾爪機構結構簡單，驅動靈活、方便，與其他部件的配合比較合理，整體操作方便。

進一步，上述夾爪裝置包括夾爪安裝盤、兩個齒輪連杆件和兩個夾爪結構，上述夾爪安裝盤一端與夾爪轉動舵機的驅動端固定連接，上述上述齒輪連杆件與上述夾爪結構一一對應設置，兩個上述齒輪連杆件對稱分布在上述夾爪安裝盤底部兩側，且兩個上述齒輪連杆件的齒部相互嚙合，兩個上述齒輪連杆件的連杆部分別朝向上述夾爪安裝盤的另一端兩側延伸並呈「八」字形分布，兩個上述夾爪結構對稱分布在上述夾爪安裝盤的一端兩側，並分別與對應的上述齒輪連杆件的連杆部轉動連接，上述夾爪驅動電機安裝在上述夾爪安裝盤頂部，並位於其中一個齒輪連杆件的齒部上方，且其驅動端向下設置，並穿過上述夾爪安裝盤與對應的上述齒輪連杆件的齒部的中部固定連接，另外一個上述齒輪連杆件的齒部中部通過銷軸轉動安裝在夾爪安裝盤底部對應位置處，當夾爪驅動電機轉動時，帶動對應的齒輪連杆件繞銷軸轉動，同時，另外一個齒輪連杆件反向轉動，進而帶動兩個夾爪結構相互合攏或打開。

採用上述進一步方案的有益效果是夾爪裝置結構簡單，設計合理，驅動方式靈活。

進一步，上述夾爪結構包括夾爪連杆部和設置在夾爪連杆部一端端部的夾爪，上述夾爪連杆部遠離夾爪的一端與對應的上述齒輪連杆件的連杆部轉動連接。

採用上述進一步方案的有益效果是夾爪結構設計合理，操作靈活。

進一步，還包括兩根拉杆，兩個上述拉杆對稱分布在上述夾爪安裝盤背離上述夾爪轉動舵機驅動端的一端底部兩側，且兩個上述拉杆的一端分別通過轉軸轉動安裝在上述夾爪安裝盤底部，另一端分別通過銷軸與上述夾爪連杆部遠離對應的連杆部的一端轉動連接。

採用上述進一步方案的有益效果是通過拉杆使得夾爪開合的位置限定在一個位置範圍內，使其能更好對物件進行夾持。

進一步，上述動力轉動支座通過架體安裝在上述底座上，並可相對於上述架體轉動。

採用上述進一步方案的有益效果是動力轉動支座固定牢固。

進一步，上述動力轉動支座包括支座舵機、舵機架、中心固定盤、底盤、轉盤和環形滑軌，上述底盤固定在上述架體頂部，上述環形滑軌設置在上述底盤的邊緣處，且其外側伸出上述底盤外，上述中心固定盤位於上述底盤上方，並壓覆設置在上述環形滑軌頂部靠近其內側的位置處，上述底盤與中心固定盤通過螺釘固定連接，上述轉盤環設在上述中心固定盤外，並轉動安裝在上述環形滑軌伸出上述底盤的外側，上述支架安裝在上述轉盤上，上述舵機架通過螺栓固定在上述轉盤上，上述支座舵機安裝在上述舵機架上，且其驅動端向下設置，並伸入上述中心固定盤的中部與其固定連接。

採用上述進一步方案的有益效果是動力轉動支座結構簡單，設計合理，驅動比較靈活。

進一步，上述支座舵機的驅動端端部連接有驅動盤，上述支座舵機驅動端穿過上述中心固定盤的中部，上述驅動盤位於上述中心固定盤和底盤之間，並且上述驅動盤與上述中心固定盤固定連接。

採用上述進一步方案的有益效果是支座舵機的驅動端與中心固定盤之間的連接比較牢固。

附圖說明

圖1為本實用新型的教育機器人的一個視角的結構示意圖；

圖2為本實用新型的教育機器人的另一個視角的結構示意圖；

圖3為本實用新型的教育機器人的動力夾爪機構的結構示意圖；

圖4為本實用新型的教育機器人的動力夾爪機構的仰視結構示意圖；

圖5為本實用新型的教育機器人的動力轉動支座的結構示意圖；

圖6為本實用新型的教育機器人的動力轉動支座的剖面結構示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、底座，2、動力轉動支座，3、支架，4、大臂，5、第一舵機，6、第二舵機，7、小臂，8、主連杆件，9、動力夾爪機構，10、副連杆件，11、架體，21、支座舵機，22、舵機架，23、中心固定盤，24、底盤，25、轉盤，26、環形滑軌，211、驅動盤，81、第一主連杆，82、第二主連杆，91、夾爪連接座，92、夾爪轉動舵機，93、連接軸承，94、夾爪裝置，95、夾爪驅動電機，101、第一副連杆，102、連接片，103、第二副連杆，941、夾爪安裝盤，942、齒輪連杆件，943、夾爪結構，944、拉杆，9421、齒部，9422、連杆部，9431、夾爪連杆部，9432、夾爪。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。

實施例：如圖1和2所示，本實施例的教育機器人包括底座1、動力轉動支座2、支架3、大臂4、第一舵機5、第二舵機6、小臂7、主連杆件8和動力夾爪機構9；

上述動力轉動支座2安裝在上述底座1頂部，並可相對於底座1轉動；

上述支架3安裝在動力轉動支座2上，上述第一舵機5和第二舵機6分別安裝在上述支架3的兩側，且兩者驅動端分別穿過支架3對應的側端伸入支架3內，上述大臂4下端伸入上述支架3內，且其該端端部兩側分別連接上述第一舵機5和第二舵機6的驅動端；

上述小臂7一端轉動安裝在大臂4的上端，上述動力夾爪機構9可轉動的安裝在上述小臂7的另一端；

上述主連杆件8一端固定連接上述第二舵機6的驅動端，另一端轉動安裝在上述小臂7與大臂4連接的一端端部。

使用過程中，動力轉動支座2相對於底座1轉動，同步驅動大臂4、小臂7以及動力夾爪機構9聯動，在水平面內進行轉動調整角度，此外，第一舵機5和第二舵機6共同驅動大臂4在豎直水平面內進行一定角度轉動，同步，第二舵機6轉動過程中通過主連杆件8拉動小臂7在大臂4的上端進行豎向一定角度的轉動，從而使得動力夾爪機構9在水平面內以及豎直平面內均可進行角度的調整，使用時，動力夾爪機構9內夾持其他工具，其他工具隨著動力夾爪機構9的移動即可進行相關操作。

優選的，上述主連杆件8包括第一主連杆81和第二主連杆82，上述第一主連杆81一端與上述第二舵機6的驅動端固定連接，另一端與第二主連杆82的一端轉動連接，上述第二主連杆82遠離第一主連杆81的一端通過銷軸轉動安裝在上述小臂7與大臂4連接的一端端部，第二舵機6帶動第一主連杆91向上或向下轉動過程中，就會向上頂起或向下拉動第二主連杆82，進而使得小臂7連接大臂4的一端端部以小臂7與大臂4轉動連接的支點向上轉動或向下轉動，進而使得小臂7遠離大臂4的一端向下移動或向上移動翹起，進而使得與小臂7該端連接的動力夾爪機構9在豎直平面內進行移動調整其位置。

優選的，還包括副連杆件10，上述副連杆件10與第一舵機5均位於上述支架3的同一側，上述副連杆件10包括第一副連杆101、三角形的連接片102、第二副連杆103，上述第一副連杆101的下端通過銷軸轉動安裝在上述支架3的一側，上述第一副連杆101的上端與上述連接片102的其中一個角轉動連接，上述連接片102的另一個角通過銷軸轉動安裝在對應的大臂4上端一側，上述連接片102的再一個角與上述第二副連杆103一端轉動相連，上述第二副連杆103的另一端通過銷軸轉動連接上述動力夾爪機構9，大臂4及小臂7在豎直平面內聯動過程中，連接片102中與支架3以及第一副連杆101連接的兩個角會同步轉動改變位置，同時，連接片102的另外一個角會在豎直平面內向上或向下轉動，進而通過推動第二副連杆103使得動力夾爪機構9以與小臂7遠離大臂4的另一端為支點，在豎直平面內轉動一定角度，校正其位置。

優選的，如圖3所示，上述動力夾爪機構9包括夾爪連接座91、夾爪轉動舵機92、連接軸承93、夾爪裝置94和夾爪驅動電機95，上述連接軸承93安裝在上述夾爪連接座91的一端，上述夾爪轉動舵機92安裝在上述夾爪連接座91內，且其驅動端與連接軸承93相連，上述夾爪裝置94位於上述連接軸承93背離夾爪連接座91的一側，且上述夾爪裝置94與上述夾爪轉動舵機92的驅動端相連，上述夾爪驅動電機95安裝在夾爪裝置94上，並可驅動夾爪裝置94開合，上述小臂7遠離大臂4的一端通過銷軸與上述夾爪連接座91的另一端轉動連接，上述第二副連杆103遠離上述連接片102的一端轉動安裝在上述夾爪連接座91與第一舵機5對應的一側，使用過程中，夾爪轉動舵機92驅動與其連接的夾爪裝置94在豎直平面內可實現0～360°角度的轉動，使用比較靈活。

如圖4所示，上述夾爪裝置94包括夾爪安裝盤941、兩個齒輪連杆件942和兩個夾爪結構943，上述夾爪安裝盤941一端與夾爪轉動舵機92的驅動端固定連接，上述上述齒輪連杆件942與上述夾爪結構943一一對應設置，兩個上述齒輪連杆件942對稱分布在上述夾爪安裝盤941底部兩側，且兩個上述齒輪連杆件942的齒部9421相互嚙合，兩個上述齒輪連杆件942的連杆部9422分別朝向上述夾爪安裝盤941的另一端兩側延伸並呈「八」字形分布，兩個上述夾爪結構943對稱分布在上述夾爪安裝盤941的一端兩側，並分別與對應的上述齒輪連杆件942的連杆部9422轉動連接，上述夾爪驅動電機95安裝在上述夾爪安裝盤941頂部，並位於其中一個齒輪連杆件942的齒部9421上方，且其驅動端向下設置，並穿過上述夾爪安裝盤941與對應的上述齒輪連杆件942的齒部9421的中部固定連接，另外一個上述齒輪連杆件942的齒部9421中部通過銷軸轉動安裝在夾爪安裝盤941底部對應位置處，當夾爪驅動電機95轉動時，帶動對應的齒輪連杆件942繞銷軸轉動，同時，另外一個齒輪連杆件942反向轉動，進而帶動兩個夾爪結構943相互合攏或打開，且合攏時夾持住物件，打開時，可取出或更換待夾持物。

上述夾爪結構943包括夾爪連杆部9431和設置在夾爪連杆部9431一端端部的夾爪9432，上述夾爪連杆部9431遠離夾爪9432的一端與對應的上述齒輪連杆件942的連杆部9422轉動連接，上述夾爪連杆部9431與夾爪942一體成型，當齒輪連杆件942轉動時，其連杆部9422在水平面內進行一定角度轉動，進而使得夾爪連杆部9431打開或合攏。

還包括兩根拉杆944，兩個上述拉杆944對稱分布在上述夾爪安裝盤941背離上述夾爪轉動舵機92驅動端的一端底部兩側，且兩個上述拉杆944的一端分別通過轉軸轉動安裝在上述夾爪安裝盤941底部，另一端分別通過銷軸與上述夾爪連杆部9431遠離對應的連杆部9422的一端轉動連接，在拉杆944的限制下，使得夾爪9432開合的位置限定在一個位置範圍內，使其能更好對物件進行夾持。

優選的，上述動力轉動支座2通過架體11安裝在上述底座1上，並可相對於上述架體11轉動，便於動力轉動支座2的安裝。

優選的，如圖5和6所示，上述動力轉動支座2包括支座舵機21、舵機架22、中心固定盤23、底盤24、轉盤25和環形滑軌26，上述底盤24固定在上述架體11頂部，上述環形滑軌26設置在上述底盤24的邊緣處，且其外側伸出上述底盤24外，上述中心固定盤23位於上述底盤24上方，並壓覆設置在上述環形滑軌26頂部靠近其內側的位置處，上述底盤24與中心固定盤23通過螺釘固定連接，上述轉盤25環設在上述中心固定盤23外，並轉動安裝在上述環形滑軌26伸出上述底盤24的外側，上述支架3安裝在上述轉盤25上，上述舵機架22通過螺栓固定在上述轉盤25上，上述支座舵機21安裝在上述舵機架22上，且其驅動端向下設置，並伸入上述中心固定盤23的中部與其固定連接，支座舵機21驅動時，上述支座舵機21驅動端相對於支座舵機21本體轉動，因其驅動端與上述中心固定盤23固定連接，上述支座舵機21本體就會相對於其驅動端轉動，進而帶動舵機架22以及與舵機架22相連的轉盤25在上述環形滑軌26上轉動，進而使得與轉盤25連接的支架3帶動整個大臂4以及小臂7以及動力夾爪機構9在水平面內轉動調整其位置。

考慮到支座舵機21驅動端與中心固定盤23便於連接的問題，上述支座舵機21的驅動端端部連接有驅動盤211，上述支座舵機21驅動端穿過上述中心固定盤23的中部，上述驅動盤211位於上述中心固定盤23和底盤24之間，並且上述驅動盤211與上述中心固定盤23固定連接，使得支座舵機21與中心固定盤23之間連接更緊固，避免移動過程中兩者脫落的問題。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。