一种多功能示教器的制作方法

本发明涉及一种机器人操作设备领域，具体说是一种多功能示教器。

背景技术

现代工业快速多变以及日益增长的复杂性要求，继柔性制造、计算机集成制造、精良生产及并行工程，在面向未来工业应用的生产单元中，机器人不仅被要求“不知疲倦”地进行简单重复工作，而且能作为一个高度柔性、开放并具有友好的人机交互功能的可编程、可重构制造单元融合到制造业系统中。这一能力的实现要求现阶段机器人技术整体的进步，示教器就是其中重要的一项。

现有的机器人示教器从简单的操作模式上来说可以分为较大型的双手操作的结构以及较小型的单手操作的结构；现有技术中，单手操作的示教器中通常不设置手柄，而是在示教器的背部设置一个竖直方向手部的背带，当手握住示教器的时候背带给予一定的固定力；但是这种固定方式及其不稳定，在使用示教器的时候需要用户随时抓紧整个示教器，非常的费力，而且使用时可能由于流汗等原因极易脱手，有可能产生安全事故。

而且，现有的机器人示教器中大部分不具备触觉反馈功能，而申请号为2013104045647的授权发明专利中在示教器上安装触觉装置并设置触觉软件程度使用户可以感知触觉效果，该触觉功能可以用作报警系统中，通过触觉感知可以很好的提醒用户；但是这一技术中只是提供了通过触觉感知警示用户的一种概念方法，并没有具体介绍用于执行触觉感知的触觉元件，方案不够完整，不能使用户很好的利用触觉感知进行预警。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种多功能示教器，其技术方案如下：

一种多功能示教器，包括示教器壳体；该示教器壳体上部设置有显示屏；下部设置有用于单手操作的手握部，该手握部内设置有电源装置，并且手握部正面设置有功能按钮、开关按钮以及手轮按钮；并且手握部的下端还设置有pg7转接头；所述的手握部的背面下端安装有一背带，而手握部的上端则设置有一v形的背带通槽；并且所述的示教器壳体的上端一侧还安装有一横向安装板；而另一侧上端部则安装有一竖向安装板；该竖向安装板向上伸出到示教器壳体的上端，并且在竖向安装板上通过一轴承安装有一收紧轴，该收紧轴横向放置，并且该收紧轴的另一端还安装有一从动锥齿轮；而所述的横向安装板上则安装有一竖向放置的张紧电机，该张紧电机的张紧电机杆向上伸出并且该张紧电机杆上还安装有一主动锥齿轮，所述的主动锥齿轮与从动锥齿轮的位置对应，并且相啮合安装；而所述的手握部的下端安装的背带向上延伸后从背带通槽中穿过缠绕在收紧轴上；所述手握部上还设置有张紧电机的张紧电机开关按钮；并且该张紧电机的电源来自于手握部内的电源装置。

所述的手握部的下端部还设置有可拆卸的安装套筒；并且该所述的安装套筒内还设置有一横向安装的触觉发生电机；该触觉发生电机的电机杆横向伸出，并且在电机杆的端部还安装有主动锥齿轮；而所述手握部的背部还设置有竖直方向的轴槽；而该轴槽内还安装有触觉发生转轴；该所述的触觉发生转轴的上端通过轴承座安装在轴槽的上端；而触觉发生转轴的下端则向下伸入到安装套筒内，并且其下端还安装有一从动锥齿轮；并且该所述的从动锥齿轮触觉发生电机上安装的主动锥齿轮啮合安装；并且所述的触觉发生转轴的轴侧壁从轴槽中伸出；所述的触觉发生电机与处理器相连，并且该触觉发生电机的电源来自于手握部内的电源装置。

作为优选，所述的手握部的上端设置为弧形结合部；并且在该弧形结合部处还设置有一向下凹陷的弧形槽，该弧形槽的内部还设置有向内侧凹陷的压槽，该压槽的底部则放置有一感应开关，该感应开关与张紧电机连接，控制张紧电机的启停；所述的弧形槽内设置有一弧形压板；该弧形压板上设置有一伸入到压槽中的压杆；而所述的压杆上则安装有一压块；并且所述的弧形槽与弧形压板之间还设置有缓压弹簧，在原始状态下，弧形压板在缓压弹簧的作用下从弧形槽中顶出，而有外力按压弧形压板后将弧形压板压入至弧形槽中。

作为优选，所述的手握部背面上端还设置有一缓压装置；该缓压装置包括套筒、安装在套筒中的压杆、压杆外端部的压轮以及安装在套筒底部和压杆内端部之间的缓压弹簧；所述的套筒从示教器壳体的外部向其内部安装，压杆及压轮穿透到背带通槽中，并且背带从压轮上经过，被压轮顶起。

作为优选，所述的背带通槽与上方的收紧轴之间还安装有缓压装置，该缓压装置包括套筒、安装在套筒中的压杆、压杆外端部的压轮以及安装在套筒底部和压杆内端部之间的缓压弹簧；该缓压装置安装在示教器壳体的上端背面，其压杆和压轮向外侧伸出顶在背带上。

作为优选，所述的背带通槽与上方的收紧轴之间还安装有缓压装置，该缓压装置安装在示教器壳体的上端背面，其压杆和压轮向外侧伸出顶在背带上。

作为优选，所述的感应开关设置为接近式感应开关，并采用型号为fd-23/30的接近开关；所述的张紧电机则采用型号为6ik180rgu-cfm的220v交流同步小型减速张紧电机。

作为优选，所述的背带的内侧面还设置有条纹状结构的摩擦条。

作为优选，所述的所述的触觉发生电机设置为制动式电机，通电后电机杆转动，而不通电时电机杆固定；且所述的触觉发生电机通过控制器与处理器相连；并且所述示教器壳体内的处理器还连接有触觉事件监视模块和触觉事件处理模块。

作为优选，所述的触觉发生转轴与轴槽之间的间距设置为1cm；而触觉发生转轴从轴槽伸出的高度设置为2-5cm。

有益效果：本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中在示教器壳体的上端通过设置一个竖向和横向的安装板来安装竖向放置的张紧电机以及横向放置的收紧轴，并且设置啮合的锥齿轮实现传动，而手握部的下端安装的背带通过一个v形的背带通槽过渡后安装在收紧轴上，这样设置后当用户将放置在手握部的时候，按下前端的张紧电机开关按钮启动张紧电机带动上端的收紧轴转动将背带收紧，从而能够将手部压紧，给予手部一个稳固的固定力，能够更好的握住示教器，并且不必时刻握紧，比较省力，而且在背带的紧固下不容器出现脱手的情况，使用更加的方便；而需要脱手的时候，通过开关按钮将张紧电机停止即可；

(2)本发明中在手握部的上端一侧弧形结合部位还设置有弧形槽，该弧形槽内安装通过顶起弹簧顶起的弧形压板，在使用的时候，弧形弧形压板的原始位置是被顶起的，而当手握在手握部的时候，手部虎口的位置正好压住弧形压板，是弧形压板压入至弧形槽，而相应的压杆和压块也压入至压槽中，压槽的底部设置有一接近式感应开关，压块压入靠近接近式感应开关后，感应开关控制张紧电机启动，直接收紧背带，压紧手部；而需要脱手的时候，抬起虎口位置，弧形压板在顶起弹簧的作用弹出，感应开关感应不到压块后，关闭张紧电机，背带张紧力消失，可以轻松脱手，通常这种自控式的结构，使其使用起来更加的方便安全，不用在手动开启张紧功能；而且本装置弧形槽和弧形压板的设置位置巧妙，正好是手握时虎口压在手握部的位置，非常的方便，并且可以设置在任意一侧，也方便习惯左手的人使用；

(3)本发明使用时当手握在手握部的时候，手掌部分是抵在触觉发生转轴上的，在触觉发生电机不通电的情况下，触觉发生转轴不发生转动，为固定设置的；而当触觉监控事件模块监控到机器人发生危险动作或故障时，由触觉事件处理模块处理后将信号传递至处理器，处理器通过控制器控制触觉发生电机启动，通过啮合的主、从动锥形齿轮的传动带动触觉发生转轴转动，用户的手掌部位就会感受到转轴的转动，通过该触觉感受，得知机器人运行的过程中可能出现故障或者偏差，从而停止机器进行检查；本发明的触觉装置具体设置为通过触觉发生电机以及触觉发生转轴来实现触觉感知；本发明中在手握部的下端部设置安装套筒；触觉发生电机可以很方便的设置在安装套筒内，而将触觉发生转轴巧妙的设置在手握部的背面，手掌部正好能够压在触觉发生转轴上，其结构小巧，安装方便，节省空间和成本；并且触觉感知设置为轴的转动，能最大限度的使手掌部得到触觉感受，比一些振动式的触觉感受更加舒适，振动式的触觉产生振动后有可能使示教器脱手，而且振动后手部就不易进行操作了，本发明的结构更加的节省空间节省成本，并且触觉感知的舒适度也更好，使用更加方便；

(4)本装置中还设置有缓压装置；缓压装置中通过压轮顶起背带，而压轮和压杆也是通过一个缓压弹簧被顶起的，这样手部被压紧后通过缓压弹簧的作用，还是存在一定的缓压活动空间的，不会机械式的被固定住，方便手部进行一些细微位置的调整，使手部被压紧后具有一定的活动空间，增加舒适度。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明后视图；

图3为本发明侧视图；

图4为本发明触觉感应原理框图；

图5为图1中a处放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种多功能示教器，包括示教器壳体1；该示教器壳体1上部设置有显示屏2；下部设置有用于单手操作的手握部3，该手握部3内设置有电源装置，并且手握部3正面设置有功能按钮4、开关按钮5以及手轮按钮6；并且手握部3的下端还设置有pg7转接头7；所述的手握部3的背面下端安装有一背带8，而手握部3的上端则设置有一v形的背带通槽9；并且所述的示教器壳体1的上端一侧还安装有一横向安装板10；而另一侧上端部则安装有一竖向安装板11；该竖向安装板11向上伸出到示教器壳体1的上端，并且在竖向安装板11上通过一轴承12安装有一收紧轴13，该收紧轴13横向放置，并且该收紧轴13的另一端还安装有一从动锥齿轮14；而所述的横向安装板10上则安装有一竖向放置的张紧电机15，该张紧电机15的张紧电机杆向上伸出并且该张紧电机杆上还安装有一主动锥齿轮16，所述的主动锥齿轮16与从动锥齿轮14的位置对应，并且相啮合安装；而所述的手握部3的下端安装的背带8向上延伸后从背带通槽9中穿过缠绕在收紧轴13上；所述手握部3上还设置有张紧电机15的张紧电机开关按钮16；并且该张紧电机15的电源来自于手握部3内的电源装置。

所述的手握部3的下端部还设置有可拆卸的安装套筒26；并且该所述的安装套筒26内还设置有一横向安装的触觉发生电机33；该触觉发生电机33的电机杆横向伸出，并且在电机杆的端部还安装有主动锥齿轮16；而所述手握部3的背部还设置有竖直方向的轴槽28；而该轴槽28内还安装有触觉发生转轴29；该所述的触觉发生转轴29的上端通过轴承座12安装在轴槽28的上端；而触觉发生转轴29的下端则向下伸入到安装套筒26内，并且其下端还安装有一从动锥齿轮14；并且该所述的从动锥齿轮14触觉发生电机33上安装的主动锥齿轮16啮合安装；并且所述的触觉发生转轴29的轴侧壁从轴槽28中伸出；所述的触觉发生电机33与处理器7相连，并且该触觉发生电机33的电源来自于手握部3内的电源装置。

所述的手握部3的上端设置为弧形结合部；并且在该弧形结合部处还设置有一向下凹陷的弧形槽17，该弧形槽17的内部还设置有向内侧凹陷的压槽18，该压槽18的底部则放置有一感应开关19，该感应开关19与张紧电机15连接，控制张紧电机15的启停；所述的弧形槽3内设置有一弧形压板20；该弧形压板20上设置有一伸入到压槽18中的压杆21；而所述的压杆21上则安装有一压块22；并且所述的弧形槽17与弧形压板20之间还设置有缓压弹簧23，在原始状态下，弧形压板20在缓压弹簧23的作用下从弧形槽17中顶出，而有外力按压弧形压板20后将弧形压板20压入至弧形槽17中。

所述的背带通槽9与上方的收紧轴13之间还安装有缓压装置，该缓压装置包括套筒24、安装在套筒24中的压杆25、压杆25外端部的压轮26以及安装在套筒24底部和压杆25内端部之间的缓压弹簧27；该缓压装置安装在示教器壳体1的上端背面，其压杆25和压轮26向外侧伸出顶在背带8上。

所述的感应开关19设置为接近式感应开关，并采用型号为fd-23/30的接近开关；所述的张紧电机15则采用型号为6ik180rgu-cfm的220v交流同步小型减速张紧电机；所述的背带8的内侧面还设置有条纹状结构的摩擦条81。

所述的所述的触觉发生电机33设置为制动式电机，通电后电机杆转动，而不通电时电机杆固定；且所述的触觉发生电机33通过控制器30与处理器7相连；并且所述示教器壳体1内的处理器7还连接有触觉事件监视模块31和触觉事件处理模块32；所述的触觉发生转轴29与轴槽28之间的间距设置为1cm；而触觉发生转轴29从轴槽28伸出的高度设置为2-5cm。

本发明中在示教器壳体的上端通过设置一个竖向和横向的安装板来安装竖向放置的张紧电机以及横向放置的收紧轴，并且设置啮合的锥齿轮实现传动，而手握部的下端安装的背带通过一个v形的背带通槽过渡后安装在收紧轴上，这样设置后当用户将放置在手握部的时候，按下前端的张紧电机开关按钮启动张紧电机带动上端的收紧轴转动将背带收紧，从而能够将手部压紧，给予手部一个稳固的固定力，能够更好的握住示教器，并且不必时刻握紧，比较省力，而且在背带的紧固下不容器出现脱手的情况，使用更加的方便；而需要脱手的时候，通过开关按钮将张紧电机停止即可。

本发明中在手握部的上端一侧弧形结合部位还设置有弧形槽，该弧形槽内安装通过顶起弹簧顶起的弧形压板，在使用的时候，弧形弧形压板的原始位置是被顶起的，而当手握在手握部的时候，手部虎口的位置正好压住弧形压板，是弧形压板压入至弧形槽，而相应的压杆和压块也压入至压槽中，压槽的底部设置有一接近式感应开关，压块压入靠近接近式感应开关后，感应开关控制张紧电机启动，直接收紧背带，压紧手部；而需要脱手的时候，抬起虎口位置，弧形压板在顶起弹簧的作用弹出，感应开关感应不到压块后，关闭张紧电机，背带张紧力消失，可以轻松脱手，通常这种自控式的结构，使其使用起来更加的方便安全，不用在手动开启张紧功能；而且本装置弧形槽和弧形压板的设置位置巧妙，正好是手握时虎口压在手握部的位置，非常的方便，并且可以设置在任意一侧，也方便习惯左手的人使用。

本装置中还设置有缓压装置；缓压装置中通过压轮顶起背带，而压轮和压杆也是通过一个缓压弹簧被顶起的，这样手部被压紧后通过缓压弹簧的作用，还是存在一定的缓压活动空间的，不会机械式的被固定住，方便手部进行一些细微位置的调整，使手部被压紧后具有一定的活动空间，增加舒适度。

本发明使用时当手握在手握部的时候，手掌部分是抵在触觉发生转轴上的，在触觉发生电机不通电的情况下，触觉发生转轴不发生转动，为固定设置的；而当触觉监控事件模块监控到机器人发生危险动作或故障时，由触觉事件处理模块处理后将信号传递至处理器，处理器通过控制器控制触觉发生电机启动，通过啮合的主、从动锥形齿轮的传动带动触觉发生转轴转动，用户的手掌部位就会感受到转轴的转动，通过该触觉感受，得知机器人运行的过程中可能出现故障或者偏差，从而停止机器进行检查；本发明的触觉装置具体设置为通过触觉发生电机以及触觉发生转轴来实现触觉感知；本发明中在手握部的下端部设置安装套筒；触觉发生电机可以很方便的设置在安装套筒内，而将触觉发生转轴巧妙的设置在手握部的背面，手掌部正好能够压在触觉发生转轴上，其结构小巧，安装方便，节省空间和成本；并且触觉感知设置为轴的转动，能最大限度的使手掌部得到触觉感受，比一些振动式的触觉感受更加舒适，振动式的触觉产生振动后有可能使示教器脱手，而且振动后手部就不易进行操作了，本发明的结构更加的节省空间节省成本，并且触觉感知的舒适度也更好，使用更加方便。

上述具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。