专利名称：一种五自由度机械手实训装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教学仪器领域，具体涉及一种具有五个自由度的机械手搬运机构。
背景技术：
一方面，目前教学仪器领域中机电控制的实训对象多为简单的机电关节离散组合，存在结构不合理、关节不能联动、定位精度低、控制点数少等缺点，不能很好地为学员展现真实工业现场的设备工作状态，缺乏实训的深度。另一方面，工业现场使用的工业机器人虽然具备多关节联动、定位精度高等特点，但是其都配套专用的机器人控制器，只需对控制器进行一些参数设置或简单编程即可，学员不能对各关节进行底层控制，达不到机电控制深入实训的效果。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种五自由度机械手实训装置。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案包括一实训桌，其特征在于所述实训桌的桌面下方设置一推拉式控制台，上方设置一水平直线移动机构、物料平台机构，所述推拉式控制台上安装一控制系统，所述水平直线移动机构上安装一五自由度机械手机构。所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的水平直线移动机构主要由一块底板、一对导轨、一对滑块、一个滑块底座、一对第一同步轮、一条第一同步带、一只第一步进电机组成，所述的导轨安装在底板上，第一步进电机安装在底板上，在导轨右端，所述的滑块安装在导轨上，滑块与滑块底座连接，所述的同步轮一只安装在第一步进电机的转轴上，另一只安装在底板上，在导轨左端，所述的同步带与第一同步轮、第二同步轮及滑块底座固连，第一步进电机牵引滑块在导轨上直线移动。所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的五自由度机械手机构由底盘水平旋转关节、大臂屈伸关节、小臂屈伸关节、手腕旋转关节、手爪开合关节五个关节组成，所述的底盘水平旋转关节安装在滑块底座上，所述的大臂屈伸关节安装在底盘水平旋转关节上，所述的小臂屈伸关节安装在大臂屈伸关节上，所述的手腕旋转关节安装在小臂屈伸关节上，所述的手爪开合关节安装在手腕旋转关节上。所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的底盘水平旋转关节由一只第二步进电机作为驱动动力，并由光电传感器作为原点位置反馈。所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的大臂屈伸关节由一只第一直流电机作为驱动动力，由第一磁性传感器作为原点位置反馈，由光电编码器进行位置、速度反馈。所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的小臂屈伸关节由一只第二直流电机作为驱动动力，由第二磁性传感器作为原点位置反馈，由光电编码器进行位置、速度反馈。[0010][0011]所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的手爪开合关节由一只舵机作为驱动动力，通过齿轮传动控制机械手爪开合。本实用新型的优点在于，可以底层控制每一个关节动作，输入输出控制点数多，各关节可以联动运作，定位精度高，运行速度快。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。附
图1是本实用新型五自由度机械手实训装置的主视图。附图2是本实用新型五自由度机械手实训装置的左视图。附图3是本实用新型五自由度机械手实训装置的俯视图。
具体实施方式
如
图1所示，本实用新型的五自由度机械手实训装置包括一实训桌实训桌36由铝型材、钣金件、轮子等组成，桌面上分布了六个物料平台机构21、水平直线移动机构的底板27、步进驱动器38等机构；桌面下具有一个推拉式控制台37。一控制系统控制系统39安装在桌面下的推拉式控制台37上，用于采集所述的传感器、编码器信号，输出所述各关节的电机驱动信号。六物料平台机构物料平台机构21实训桌面上，位置、高度可以调整，用于放置机械手搬运的物料。一水平直线移动机构导轨28安装在底板27上，第一步进电机33安装在底板27上，导轨28左边，滑块29与导轨28相连，滑块29与滑块底座I固连，第一同步轮30安装在第一步进电机33的转轴上，第二同步轮35安装在底板27上，导轨28右边，第一同步带32与第一同步轮30、第二同步轮35及滑块底座I固连，三只光电传感器26通过一个长条型支架装在底板27上，用于检测水平直线移动过程中滑块底座I的位置，两只手提把手40分别装在底板27的左右两侧，方便装配与调试。一五自由度机械手机构由底盘水平旋转、大臂屈伸、小臂屈伸、手腕旋转、手爪开合五个关节组成。底盘水平旋转关节由第二步进电机20作为驱动动力，安装在水平直线移动机构的滑块底座I上，第二步进电机20的转轴通过法兰2与转盘19固连，第二步进电机20可以带动转盘19旋转，转盘19上装有一个第二光电传感器31，用于检测水平旋转的原点位置。大臂屈伸关节由第一直流电机22作为驱动动力，第一直流电机22装在大臂支撑板17和电机支撑板24上，大臂支撑板17、电机支撑板24与底盘水平旋转关节的转盘19固连，第一直流电机22的驱动转轴与大臂连接块18固连，大臂连接块18与大臂主结构件16固连，当第一直流电机22转动时大臂主结构件16可以随之转动；第一直流电机22的后出轴上装有大臂编码器23，用于大臂关节的位置、速度反馈，大臂支撑板17上装有一个第一磁性传感器3，用于检测大臂关节的原点位置；大臂主结构件16的下方与大臂支撑板17都有一个较大的弧形穿线孔，用于上方各关节的控制线束从内部穿过；大臂罩盖34与大臂主结构件16固连，起到装饰与美观的作用。小臂屈伸关节由第二直流电机4作为驱动动力，第二直流电机4与减速器5固连，减速器5的动力输出通过三只第二同步轮15及第二同步带14传动，第二同步轮15上方较大的一个与小臂主结构件12固连，当第二直流电机4转动时小臂主结构件12可以随之转动；第二同步轮15中间一个装有小臂编码器25，用于小臂关节的位置、速度反馈，小臂主结构件12靠近第二同步轮15较大的一个的位置装有一个第二磁性传感器13，用于检测小臂关节的原点位置；第二同步轮15上方较大的一个中心有一个圆形通孔，用于上方各关节的控制线束从内部穿过。手腕旋转关节由一只直流电机作为驱动动力，第三直流电机11与小臂屈伸关节的小臂主结构件12固连，第三直流电机11的转轴与手腕连接轴9固连，手腕连接轴9与手腕旋转盘8固连，当第三直流电机11转动时手腕旋转盘8可以随之转动；手腕旋转盘8上装有一个接近传感器10，用于检测手腕关节的原点位置。手爪开合关节由一只舵机作为驱动动力，舵机6与手腕旋转关节的手腕旋转盘8固连，舵机6的输出动力轴上装有齿轮传动的手爪7，当舵机6转动时手爪7可以随之张开或闭合。工作流程当工件需要机械手搬运时，控制系统控制第一直流电机22、第二直流电机4、第三直流电机11回到原点位置，如
图1中各关节的位置，控制舵机6使手爪7处于张开状态；控制系统控制第一步进电机33进行移动，控制第二步进电机20进行旋转，当机械手到达被搬运位置后，同时控制第一直流电机22、第二直流电机4转动，使大臂、小臂关节转动到水平方向，控制舵机6使手爪闭合，当物料被抓取后，控制系统控制第一直流电机22、第二直流电机4回到原点位置；控制系统控制第一步进电机33进行移动，控制第二步进电机20进行旋转，当机械手到达放置位置后，同时控制第一直流电机22、第二直流电机4转动，使大臂、小臂关节转动到水平方向，控制舵机6使手爪张开，当物料被放置后，控制系统控制第一直流电机22、第二直流电机4回到原点位置，此时搬运完成，等待下一次动作。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种五自由度机械手实训装置，包括一实训桌(36)，其特征在于所述实训桌(36)的桌面下方设置一推拉式控制台(37)，上方设置一水平直线移动机构、物料平台机构(21)， 所述推拉式控制台(37)上安装一控制系统(39)，所述水平直线移动机构上安装一五自由度机械手机构。
2.根据权利要求1所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的水平直线移动机构主要由一块底板(27)、一对导轨(28)、一对滑块(29)、一个滑块底座(I)、第一同步轮(30)、第二同步轮(35)、一条第一同步带(32)、一只第一步进电机(33)组成，所述的导轨 (28 )安装在底板(27 )上，第一步进电机(33 )安装在底板(27 )上，在导轨(28 )右端，所述的滑块(29)安装在导轨(28)上，滑块(29)与滑块底座(I)连接，所述的第一同步轮(30) — 只安装在第一步进电机(33)的转轴上，另一只安装在底板(27)上，在导轨(28)左端，所述的第一同步带(32)与第一同步轮(30)、第二同步轮(35)及滑块底座(I)固连，第一步进电机(33)牵引滑块(29)在导轨(28)上直线移动。
3.根据权利要求1所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的五自由度机械手机构由底盘水平旋转关节、大臂屈伸关节、小臂屈伸关节、手腕旋转关节、手爪开合关节五个关节组成，所述的底盘水平旋转关节安装在滑块底座上，所述的大臂屈伸关节安装在底盘水平旋转关节上，所述的小臂屈伸关节安装在大臂屈伸关节上，所述的手腕旋转关节安装在小臂屈伸关节上，所述的手爪开合关节安装在手腕旋转关节上。
4.根据权利要求3所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的底盘水平旋转关节由一只第二步进电机(20)作为驱动动力，并由光电传感器(26)作为原点位置反馈。
5.根据权利要求3所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的大臂屈伸关节由一只第一直流电机(22)作为驱动动力，由第一磁性传感器(3)作为原点位置反馈，由光电编码器进行位置、速度反馈。
6.根据权利要求3所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的小臂屈伸关节由一只第二直流电机(4)作为驱动动力，由第二磁性传感器(13)作为原点位置反馈，由光电编码器进行位置、速度反馈。
7.根据权利要求2所述的五自由度机械手实训装置，其特征在于所述的手爪开合关节由一只舵机(6)作为驱动动力，通过齿轮传动控制机械手爪(7)开合。
专利摘要本实用新型要解决的技术问题是提供一种五自由度机械手实训装置。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案包括一实训桌，其特征在于所述实训桌的桌面下方设置一推拉式控制台，上方设置一水平直线移动机构、物料平台机构，所述推拉式控制台上安装一控制系统，所述水平直线移动机构上安装一五自由度机械手机构。本实用新型的优点在于，可以底层控制每一个关节动作，输入输出控制点数多，各关节可以联动运作，定位精度高，运行速度快。
文档编号G09B25/02GK202838798SQ20122032320
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者黄华圣, 陆磊, 钱军 申请人:浙江天煌科技实业有限公司