一种机械手运动原理演示教具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械手运动原理演示教具，包括第一机械手、第二机械手、与第一机械手连接且用于驱动第一机械手运动的第一演示系统和与第二机械手连接且用于驱动第二机械手运动的第二演示系统。本发明的机械手运动原理演示教具，通过工作台上的演示系统驱动机械手进行相应动作，演示系统由多种机械机构组成，应用在教学活动中，一方面可以直观的展示机械手的运动规律，使学生们能清楚、直观的了解机械手的运动原理，另一方面也可以加深对相关机械机构的运动原理和运动规律的理解和认识，可操作性强，提高学生的学习兴趣。
【专利说明】一种机械手运动原理演示教具
【技术领域】
[0001]本发明涉及教具，具体地说，本发明涉及一种机械手运动原理演示教具。
【背景技术】
[0002]在科技突飞猛进的今天，不计其数的有关用于抓取物体的机械手新型产品不断出现，他们可能是实现功能不一样，也可能是组成机构不一样，但它们都是为了使人们的生活更便捷。
[0003]机械手为了抓取物体，一般具有夹放、升降和转动等功能。对于机械手如何实现这些功能，目前在教学活动中缺少一种能够对机械手的远动原理进行演示的教具，不利于学生们对机械手的运动原理的认识和理解。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种机械手运动原理演示教具，目的是用于教学活动中进行演示，使学生们能直观了解机械手的运动原理。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:一种机械手运动原理演示教具，包括第一机械手、第二机械手、与第一机械手连接且用于驱动第一机械手运动的第一演示系统和与第二机械手连接且用于驱动第二机械手运动的第二演示系统。
[0006]本机械手运动原理演示教具还包括工作台，所述第一演示系统和所述第二演示系统设在工作台上。
[0007]所述第一机械手包括至少两个相配合用于抓取物体的第一手指和至少两个相平行的滑杆，第一手指套设在滑杆上并能沿着滑杆滑动；所述第二机械手包括至少两个相配合用于抓取物体的第二手指和至少一个支撑杆，第二手指与支撑杆转动连接。
[0008]所述第一演不系统包括第一承载盘和设在第一承载盘上的机械机构，第一承载盘上的机械机构包括依次连接的第一驱动机构、第一四杆机构和第二四杆机构，第二四杆机构的动力输出构件与所述滑杆连接。
[0009]所述第一四杆机构为曲柄摇杆机构，第一四杆机构的动力输出端通过连杆与所述第二四杆机构的动力输入端连接，第二四杆机构为平行四杆机构，其作平动的构件为与所述滑杆连接的动力输出构件；所述第一驱动机构产生的动力经第一四杆机构和第二四杆机构传递至所述第一机械手，使第一机械手整体作平动。
[0010]所述第一承载盘上的机械机构还包括依次连接的第二驱动机构、等宽凸轮机构和第一液压传动机构，第一液压传动机构包括第一主油缸和设在所述第二四杆机构的动力输出构件上的第一副油缸，第一主油缸的活塞杆与等宽凸轮机构的动力输出端连接，第一主油缸并通过油管与第一副油缸连接以控制第一副油缸，第一副油缸的活塞杆通过V形的连接块与两个所述第一手指连接，连接块设有滑槽，第一手指设有插入滑槽中的导杆；第二驱动机构产生的动力经等宽凸轮机构和第一液压传动机构传递至所述第一机械手，使第一机械手的第一手指沿着所述滑杆移动。
[0011]所述第二演示系统包括第二承载盘和设在第二承载盘上的机械机构，第二承载盘上的机械机构包括依次连接的第三驱动机构、齿轮传动机构、槽轮机构和第三四杆机构，第三四杆机构的动力输出构件与所述支撑杆连接。
[0012]所述齿轮传动机构为两级传动机构，所述第三四杆机构为曲柄摇杆机构；所述第三驱动机构产生的动力经齿轮传动机构和第三四杆机构传递至所述第二机械手，使第二机械手整体作往复摆动运动。
[0013]所述第二承载盘上的机械机构还包括依次连接的第四驱动机构、摆线齿轮连杆机构和第二液压传动机构，第二液压传动机构包括第二主油缸和设在所述第三四杆机构的动力输出构件上的第二副油缸，第二主油缸的活塞杆与摆线齿轮连杆机构的动力输出端连接，第二主油缸并通过油管与第二副油缸连接以控制第二副油缸，第二副油缸的活塞杆通过连杆与两个所述第二手指连接，连杆的两端分别与第二手指和活塞杆转动连接；第四驱动机构产生的动力经摆线齿轮连杆机构和第二液压传动机构传递至所述第二机械手，使第二机械手的第二手指转动。
[0014]所述第一演示系统还包括设在所述第一承载盘底面的第一底座，第一底座上设有与第一承载盘连接且用于驱动第一承载盘转动的第五驱动机构；所述第二演示系统还包括设在所述第二承载盘底面的第二底座，第二底座上设有与第二承载盘连接且用于驱动第二承载盘转动的第六驱动机构。
[0015]本发明的机械手运动原理演示教具，通过工作台上的演示系统驱动机械手进行相应动作，演示系统由多种机械机构组成，应用在教学活动中，一方面可以直观的展示机械手的运动规律，使学生们能清楚、直观的了解机械手的运动原理，另一方面也可以加深对相关机械机构的运动原理和运动规律的理解和认识，可操作性强，提高学生的学习兴趣。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本说明书包括以下附图，所示内容分别是:
[0017]图1是本发明演示教具的结构示意图；
[0018]图2是第一演示系统的结构示意图；
[0019]图3是第一演不系统另一视角的结构不意图；
[0020]图4是第一驱动机构的结构示意图；
[0021]图5是第一四杆机构的结构示意图；
[0022]图6是第二四杆机构的结构示意图；
[0023]图7是第二驱动机构的结构示意图；
[0024]图8是等宽凸轮机构的结构示意图；
[0025]图9是等宽凸轮机构的放大图；
[0026]图10是第一机械手的结构示意图；
[0027]图11是连接块与第一副油缸的装配图；
[0028]图12是第五驱动机构与第一底座和第一承载盘的装配图；
[0029]图13是第一底座内部结构示意图；
[0030]图14是第二演示系统的结构示意图；
[0031]图15是第二演示系统另一视角的结构示意图；
[0032]图16是第三驱动机构的结构示意图；
[0033]图17是齿轮传动机构与第三驱动机构的装配图；
[0034]图18是槽轮机构的结构示意图；
[0035]图19是第三四杆机构的结构示意图；
[0036]图20是第四驱动机构的结构示意图；
[0037]图21是摆线齿轮连杆机构的结构示意图；
[0038]图22是第六驱动机构与第二底座和第二承载盘的装配图；
[0039]图23是第一底座内部结构示意图；
[0040]图24是第二机械手的结构示意图；
[0041]图25是第一液压传动机构和第二液压传动机构的原理图；
[0042]图26是槽轮机构的原理图；
[0043]图中标记为:
[0044]1、工作台；2、第一承载盘；3、第二承载盘；4、第一机械手；41、第一手指；42、滑杆；43、导杆；5、第二机械手；51、第二手指；52、支撑杆；53、第一连杆；6、第一驱动机构；61、第一驱动电机；62、皮带传动机构；63、第一支架；7、第一四杆机构；71、第一连架杆;72、第二连架杆；73、第二连杆；74、第二支架；8、第二四杆机构；81、第三连架杆；82、第四连架杆；83、第三连杆；84、第三支架；9、第二驱动机构；91、第二驱动电机；92、第一万向联轴器；93、第四支架；94、第一滑槽；95、第一轴；10、等宽凸轮机构；101、偏心凸轮；102、外框架；103、第一滑块；104、安装盘；11、第一液压传动机构；111、第一主油缸；112、第一副油缸；113、第五支架；12、第一底座；13、第四连杆；14、连接块；141、第二滑槽；15、第三驱动机构；151、第三驱动电机；152、第六支架；16、齿轮传动机构；161、第一齿轮；162、第二齿轮；163、第三齿轮；164、第四齿轮；165、第二轴；166、第三轴；167、第七支架；168、第八支架；17、槽轮机构；171、主动拨盘；172、槽轮；173、第九支架；174、第四轴；175、转臂；176、圆柱销；18、第三四杆机构；181、第五连架杆；182、第六连架杆；183、第五连杆；184、第十支架；19、摆线齿轮连杆机构；191、中心轮；192、行星轮；193、第六连杆；194、第一凸块；195、第二滑块；20、第二液压传动机构；201、第二主油缸；202、第二副油缸；203、第i^一支架；21、第二底座；22、第四驱动机构；221、第四驱动电机；222、第二万向联轴器；223、第十二支架；224、第五轴；225、第二凸块；226、第三滑槽；23、第五驱动机构；231、第五驱动电机；232、第一上法兰；233、第一下托板；24、第六驱动机构；241、第六驱动电机；242、第二上法兰；243、第二下托板。
【具体实施方式】
[0045]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0046]如图1至图25所示，本发明一种机械手运动原理演示教具，包括工作台1、第一机械手4、第二机械手5、第一演示系统和第二演示系统。工作台I用于承载本演示教具的其余部件，工作台I的顶面为平面，第一演示系统和第二演示系统安装在工作台I的顶面上。第一演示系统与第一机械手4连接，用于驱动第一机械手4运动，使第一机械手4实现夹放、升降以及转动等动作。第二演示系统与第二机械手5连接，用于驱动第二机械手5运动，使第二机械手5实现夹放、升降以及转动等动作。
[0047]具体地说，如图10所示，第一机械手4包括两个相配合用于抓取物体的第一手指41和两个相平行的滑杆42，滑杆42为固定设置，在如图所示状态时，两个滑杆42的轴线位于同一水平面内。两个第一手指41相平行，两个第一手指41套设在两个滑杆42上，在第一演示系统的驱动下，两个第一手指41能沿着滑杆42同步滑动。当两个第一手指41相向运行时，可以演示夹持动作，将物体夹持住。当两个第一手指41相背离运动时，两个第一手指41张开，可以演示释放动作，将被夹持的物体释放。
[0048]如图24所示，第二机械手5包括两个相配合用于抓取物体的第二手指51和一个支撑杆52，第二手指51与支撑杆52转动连接。支撑杆52为固定设置，两个第二手指51分别在支撑杆52的两端与支撑杆52连接，第二手指51与支撑杆52的连接点位于第二手指51的两端之间，两个第二手指51的轴线相平行。第二手指51的一端为夹持端，另一端与一个第一连杆53的一端转动连接，且第一连杆53与第二手指51连接点的轴线与第二手指51与支撑杆52连接点的轴线平行。两个第一连杆53的另一端通过同一销轴与第二演示系统连接，在第二演示系统的驱动下，两个第二手指51能够摆动以夹持物体或释放物体。当两个第二手指51转动使夹持端的开口缩小时，可以演示夹持动作，将物体夹持住。当两个第二手指51反向转动使夹持端的开口扩大时，两个第二手指51张开，可以演示释放动作，将被夹持的物体释放。
[0049]如图2所示，第一演示系统包括可转动的第一承载盘2和设在第一承载盘2上的机械机构。第一承载盘2与工作台I相平行，第一承载盘2的旋转中心线与工作台I的顶面相垂直。第一承载盘2的顶面为平面，第一承载盘2上的机械机构包括依次连接的第一驱动机构6、第一四杆机构7和第二四杆机构8，第一驱动机构6、第一四杆机构7和第二四杆机构8设置在第一承载盘2的顶面。第一驱动机构6用于产生动力，并将动力经第一四杆机构7和第二四杆机构8传递至第一机械手4，第二四杆机构8的动力输出构件与滑杆42连接，最终驱动第一机械手4和两个第一手指41进行相应动作。
[0050]作为优选的，如图4所示，第一驱动机构6包括第一驱动电机61、皮带传动机构62和第一支架63,第一驱动电机61通过支座固定安装在第一承载盘2的顶面,第一驱动电机61的电机轴的轴线与第一承载盘2的顶面平行。皮带传动机构62为倾斜设置，皮带传动机构62的主动带轮安装在第一驱动电机61的电机轴上，从动带轮通过一根输出轴安装在第一支架63的上端，第一支架63为竖直安装在第一承载盘2的顶面，第一支架63的高度高于第一驱动电机61。皮带传动机构62的输出轴与第一四杆机构7连接,第一驱动电机61运转，带动皮带传动机构62运转，从而将动力传递至第一四杆机构7。
[0051]作为优选的，如图5所示，第一四杆机构7为曲柄摇杆机构，其包括第一连架杆71、第二连架杆72、第二连杆73和第二支架74。第一连架杆71安装在皮带传动机构62的输出轴上，第二连杆73的一端与第一连架杆71的端部转动连接，第二连杆73的另一端与第二连架杆72的下端转动连接，第二连架杆72的上端端与第二支架74的上端转动连接，第二连架杆72的长度大于第一连架杆71的长度。第二支架74为竖直安装在第一承载盘2的顶面，与第一支架63相平行，且高度高于第一支架63。第二连架杆72并通过第四连杆13与第二四杆机构8连接，皮带传动机构62的输出轴带动第一连架杆71作360度旋转运动，带动第二连架杆72在一定角度范围内摆动，从而可以演示曲柄摇杆机构的运动规律，同时将动力传递至第二四杆机构8，带动第二四杆机构8运转。
[0052]作为优选的，如图6所示，第二四杆机构8为平行四杆机构，其包括第三连架杆81、第四连架杆82、第三连杆83和第三支架84。第三连架杆81为L型构件，具有三个铰接点，三个铰接点分别位于两端和中间的拐角处。第三连杆83也为L型构件，同样也具有三个铰接点，三个铰接点分别位于两端和中间的拐角处。第四连杆13的一端与第二连架杆72的转动连接，另一端与第三连架杆81的一端转动连接，第三连架杆81的另一端与第三连杆83的拐角处的铰接点转动连接。第三连架杆81在拐角处与第三支架84转动连接，第四连架杆82的一端与第三支架84的上端转动连接，第四连架杆82的另一端与第三连杆83的上端铰接点转动连接，且第四连架杆82与第三支架84的连接点位于第三连架杆81与第三支架84的连接点的上方，第四连架杆82与第三连杆83的连接点位于第三连架杆81与第三连杆83的连接点的上方。第三支架84为竖直安装在第一承载盘2的顶面，与第一支架63和第二支架74相平行，且高度小于第二支架74。第一机械手4的两个滑杆42固定安装在第三连杆83的另一端，滑杆42与第三连杆83相垂直，第三连杆83作为第二四杆机构8的动力输出构件。第二连架杆72、第四连杆13、第三连架杆81、第二支架74和第三支架84也可以构成一个四杆机构，第一四杆机构7通过第四连杆13与第二四杆机构8连接，将动力传递至第二四杆机构8，最终第三连杆83带动第一机械手4整体在竖直面内作平动，使第一机械手4可以演示升降动作，同时可以演示平行四杆机构的运动规律。
[0053]如图2和图3所示，第一承载盘2上的机械机构还包括依次连接的第二驱动机构
9、等宽凸轮机构10和第一液压传动机构11。
[0054]作为优选的，如图7所示，第二驱动机构9包括第二驱动电机91、第一万向联轴器92、第四支架93和第一轴95。第二驱动电机91通过支座固定安装在第一承载盘2的顶面，第二驱动电机91的电机轴的轴线与第二承载盘3的顶面平行，且与第一驱动电机61的电机轴轴线相平行。第四支架93为竖直安装在第一承载盘2的顶面，由于第一承载盘2的面积限制，第二驱动电机91位于第二支架74的一侧，第四支架93位于第一支架63的一侧，且第二驱动电机91和第四支架93位于过第一承载盘2轴线的平面的相对的两侧，而等宽凸轮机构10设置在第四支架93上，因此采用第一万向联轴器92和第一轴95与第二驱动电机91和等宽凸轮机构10连接起来，以便于各机构在第一承载盘2上进行布置。第一万向联轴器92便于从第一支架63和第二支架74之间的空间穿过，第一万向联轴器92的一端与第二驱动电机91的电机轴连接,另一端与第一轴95连接,第一轴95与第二驱动电机91的电机轴相平行，第一轴95支撑在第四支架93上，且第一轴95的高度高于第二驱动电机91的高度。第二驱动电机91运转，带动带动第一万向联轴器92和第一轴95运转，从而将动力传递至等宽凸轮机构10，同时可以演示万向联轴器运动规律。
[0055]作为优选的，如图7、图8和图9所示，等宽凸轮机构10包括偏心凸轮101、外框架102、第一滑块103和安装盘104。外框架102的形状大致呈矩形，其内部设有容纳偏心凸轮101的凹槽，凹槽的形状也大致呈矩形，偏心凸轮101与外框架102相配合，偏心凸轮101的外曲面与外框架102的内壁面接触，偏心凸轮101轮廓线上任意两条平行线间的距离等于外框架102的凹槽的宽度。偏心凸轮101固定安装在安装盘104上，安装盘104为圆盘状构件，安装盘104位于第四支架93和外框架102之间，并与外框架102相平行。第一轴95穿过第四支架93与安装盘104的中心固定连接，偏心凸轮101与安装盘104非同心，从而使偏心凸轮101的中心与第一轴95间隔一定的距离。外框架102相对的两侧各设有一个长条形的第一滑块103，第一滑块103为水平设置，与安装盘104的轴线相垂直。两个第一滑块103位于同一直线上，相应在第四支架93的两侧设有让第一滑块103通过的第一滑槽94，第一滑槽94可以对两个第一滑块103起到导向作用，在偏心凸轮101旋转时，第一滑槽94可以确保外框架102和第一滑块103沿水平方向移动。等宽凸轮机构10的其中一个第一滑块103与第一液压传动机构11连接，从而可以将第二驱动电机91产生的动力传递至第一液压传动机构11，同时可以演示等宽凸轮机构10的运动规律。
[0056]作为优选的，如图2、图6和图8所不,第一液压传动机构11包括第一主油缸111、设在第二四杆机构8的第三连杆83上的第一副油缸112和竖直安装在第一承载盘2的顶面上的第五支架113，第五支架113和第四支架93位于同一侧，并排设置。第一主油缸111的缸体固定安装在第五支架113的上端，并呈水平状态设置，第一主油缸111的活塞杆朝向第四支架93处伸出，第一主油缸111的活塞杆并与等宽凸轮机构10的动力输出端的第一滑块103连接，第一主油缸111并通过油管(图中未示出)与第一副油缸112连接以控制第一副油缸112。第一副油缸112的缸体固定安装在第三连杆83上，两者相平行，第一副油缸112的活塞杆朝向第一机械手4伸出。
[0057]如图25所示，第一主油缸111和第一副油缸112均具有一个开口 a和一个开口 b，开口 a和开口 b用于液压油进出。第一主油缸111的开口 a与第一副油缸112的开口 a通过油管连接，第一主油缸111的开口 b和第一副油缸112的开口 b通过另一根油管连接，构成闭合的油路。当第一滑块103移动时,会带动第一主油缸111的活塞杆移动,第一主油缸111内的液压油会流向第一副油缸112内，从而可以驱动第一副油缸112的活塞杆移动，最终将动力传递至第一机械手4。
[0058]作为优选的，第一主油缸111为单向作用活塞式液压缸，第一副油缸112为双向作用活塞式液压缸。
[0059]如图11所示，第一副油缸112的活塞杆通过一个V形的连接块14与两个第一手指41连接，连接块14的尖端与第一副油缸112的活塞杆的端部固定连接。连接块14上设有两个第二滑槽141,第二滑槽141具有一定的长度,两个第二滑槽141之间具有一定大小的夹角，该夹角角度小于90度。在两个第一手指41的一端各设有一个导杆43，导杆43的轴线与滑杆42的轴线在空间上相垂直，各第一手指41上的导杆43分别插入一个第二滑槽141中，与第二滑槽141相配合，构成斜楔机构。在第二驱动电机91运作时，第一副油缸112的活塞杆会带动连接块14移动，连接块14通过第二滑槽141可以驱动两个第一手指41相向运动或相背离运动，同时可以演示斜楔机构的运动规律。
[0060]作为第一液压传动机构11的变形实施方案，可以采用液压泵和油箱与第一副油缸112连接构成常规的液压传动机构，同样可以驱动连接块14移动，将液压泵和油箱安装在第一承载盘2上，相应可以取消第二驱动机构9和等宽凸轮机构10，可以一定程度上简化第一演不系统的结构。
[0061]如图12和图13所不,第一演不系统还包括设在第一承载盘2底面的第一底座12,第一底座12上设有与第一承载盘2连接且用于驱动第一承载盘2转动的第五驱动机构23，从而可以使第一机械手4演示旋转动作。
[0062]第一底座12矩形的盒体，具有四个侧板和一个顶板，侧板是与工作台I的顶面固定连接，顶板位于第一承载盘2的下方且与第一承载盘2相平行。作为优选的，第五驱动机构23包括第五驱动电机231、第一上法兰232和第一下托板233,第一下托板233是位于第一底座12内部，第一下托板233是上方的顶板固定连接,第五驱动电机231竖直安装在第一下托板233上,且第五驱动电机231的电机轴向上伸出并穿过顶板与位于第一承载盘2上方的第一上法兰232固定连接，第一上法兰232并通过螺栓与第一承载盘2固定连接，相应在顶板上设有让第五驱动电机231的电机轴穿过的通孔。第五驱动电机231运转，从而可通过第一上法兰232带动第一承载盘2以及其上设置的各机械机构和第一机械手4同步旋转，第五驱动电机231和第一上法兰232与第一承载盘2同轴,在第一底座12的顶板与第一承载盘2之间还设有一个推力轴承，以确保第一承载盘2能够平稳转动。
[0063]如图14和图15所示,第二演示系统包括第二承载盘3和设在第二承载盘3上的机械机构。第二承载盘3与第一承载盘2的结构相同，均为圆盘状构件，第二承载盘3与工作台I相平行，第二承载盘3的旋转中心线与工作台I的顶面相垂直。第二承载盘3的顶面为平面，第二承载盘3上的机械机构包括依次连接的第三驱动机构15、齿轮传动机构16、槽轮机构17和第三四杆机构18，第三驱动机构15、齿轮传动机构16、槽轮机构17和第三四杆机构18设置在第二承载盘3的顶面。第三驱动机构15用于产生动力，并将动力经齿轮传动机构16、槽轮机构17和第三四杆机构18传递至第二机械手5，第三四杆机构18的动力输出构件与第二机械手5的支撑杆52连接，最终驱动第二机械手5和两个第二手指51进行相应动作。
[0064]作为优选的，如图16所示，第三驱动机构15包括第三驱动电机151和第六支架152，第三驱动电机151安装在第六支架152的上端，第三驱动电机151的电机轴的轴线与第一承载盘2的顶面平行，第六支架152为竖直安装在第二承载盘3的顶面。
[0065]作为优选的，如图17所示，齿轮传动机构16为两级传动机构，其包括第一齿轮161、第二齿轮162、第三齿轮163、第四齿轮164、第二轴165、第三轴166、第七支架167和第八支架168。第一齿轮161和第二齿轮162相啮合，第一齿轮161和第二齿轮162为锥齿轮，第三齿轮163和第四齿轮164相啮合，第三齿轮163和第四齿轮164为圆柱齿轮。第七支架167和第八支架168为竖直安装在第二承载盘3的顶面，第七支架167与第六支架152大致处于同一高度，第八支架168的高度高于第七支架167。第七支架167和第八支架168分别设有相平行的两个，第七支架167并位于第六支架152与第八支架168之间，第二轴165架水平架设在两个第七支架167上，第三轴166水平架设在两个第八支架168上。第一齿轮161安装在第三驱动电机151的电机轴上，第二齿轮162和第三齿轮163安装在第二轴165上，第四齿轮164安装在第三轴166上，第三轴166并与槽轮机构17连接。第五驱动电机231运转时，产生动力经齿轮传动机构16传递至槽轮机构17，同时可以演示锥齿轮机构和圆柱齿轮机构的运动规律。
[0066]作为优选的，如图18和图26所示，槽轮机构17包括主动拨盘171、槽轮172、转臂175、圆柱销176、第九支架173和第四轴174。主动拨盘171为具有两个对称缺口的圆盘，主动拨盘171上并在缺口处各安装一个转臂175，转臂175的端部安装一个用于嵌入槽轮172上的径向槽中的圆柱销176，槽轮172的径向槽均布有四个。主动拨盘171固定安装在第三轴166上，并位于两个第八支架168之间。第九支架173为竖直安装在第二承载盘3的顶面，第九支架173与第八支架168大致处于同一高度。第九支架173设有相平行的两个八第七支架167并位于第七支架167与第九支架173之间，第四轴174架水平架设在两个第九支架173上。槽轮172固定安装在第四轴174的端部，并位于两个第九支架173的外侧。槽轮172与第三四杆机构18连接，第五驱动电机231运转时，产生动力经齿轮传动机构16传递至槽轮机构17，然后经槽轮机构17传递至第三四杆机构18，同时可以演示槽轮机构17的运动规律。
[0067]作为优选的，如图19所示，第三四杆机构18为曲柄摇杆机构，其包括第五连架杆181、第六连架杆182、第五连杆183和第十支架184。第五连架杆181的一端在槽轮的中心处与槽轮固定连接，第五连架杆181的另一端与第五连杆183转动连接。第六连架杆182为L型构件，具有三个铰接点，三个铰接点分别位于两端和中间的拐角处。第五连杆183的另一端与第六连架杆182的拐角处的铰接点转动连接，第六连架杆182的下端与第十支架184转动连接，第十支架184为竖直安装在第二承载盘3的顶面，与第九支架173相平行，且高度小于第九支架173。第五连杆183与第六连架杆182的连接点的高度小于槽轮中心高度，第二机械手5的支撑杆52固定安装在第六连架杆182的另一端，支撑杆52与第六连架杆182相垂直，第六连架杆182作为第三四杆机构18的动力输出构件。第三驱动电机151产生的动力经槽轮机构17传递至第三四杆机构18，最终第六连架杆182带动第二机械手5整体在竖直面内作往复摆动运动，也就使第二机械手5可以演示升降动作，同时可以演示曲柄摇杆机构的运动规律。
[0068]如图14和图15所示，第二承载盘3上的机械机构还包括依次连接的第四驱动机构22、摆线齿轮连杆机构19和第二液压传动机构20。
[0069]作为优选的，如图20所示，第四驱动机构22包括第四驱动电机221、第二万向联轴器222、第十二支架223和第五轴224。第四驱动电机221通过支座固定安装在第二承载盘3的顶面，第四驱动电机221的电机轴的轴线与第二承载盘3的顶面平行，且与第三驱动电机151的电机轴轴线在空间上相垂直。第十二支架223为竖直安装在第一承载盘2的顶面，与第七支架167、第八支架168和第九支架173相平行，第七支架167、第八支架168和第九支架173集中布置在第二承载盘3的中心周围，由于第二承载盘3的面积限制，第四驱动电机221位于第八支架168和第九支架173的一侧，第十二支架223位于第七支架167和第八支架168的另一侧，且第四驱动电机221和第十二支架223位于过第二承载盘3轴线的平面的相对的两侧，而摆线齿轮连杆机构19设置在第十二支架223上，因此采用第二万向联轴器222和第五轴224将第四驱动电机221和摆线齿轮连杆机构19连接起来，以便于各机构在第二承载盘3上进行布置。第二万向联轴器222的一端从第八支架168和第就支架之间的空间穿过与第四驱动电机221的电机轴连接，另一端穿过第七支架167和另一侧的第八支架168与第五轴224连接，第五轴224与第四驱动电机221的电机轴相平行，第五轴224支撑在第十二支架223上，且第五轴224的高度高于第四驱动电机221的高度。第四驱动电机221运转，带动带动第二万向联轴器222和第五轴224运转，从而将动力传递至摆线齿轮连杆机构19，同时可以演示万向联轴器运动规律。
[0070]作为优选的，如图20和图21所示，摆线齿轮连杆机构19包括中心轮191、行星轮192、第六连杆193和第二滑块195。中心轮191内表面设有与行星轮192内啮合的齿圈，中心轮191固定安装在第十二支架223的竖直侧面上，中心轮191与第五轴224同轴，第六连杆193的一端与第五轴224穿过第十二支架223的端部固定连接，第六连杆193的另一端在行星轮192的中心处通过销轴与行星轮192转动连接。第六连杆193位于行星轮192的一侧，第二滑块195位于行星轮192的另一侧，在行星轮192的该侧侧面上远离圆心处固定设有一个第一凸块194，第二滑块195的一端与第一凸块194转动连接。第二滑块195为长条形，并为水平设置，与行星轮192的轴线相垂直。在第十二支架223的侧面上设有一个沿水平方向凸出的第二凸块225，第二凸块225上设有一个让第二滑块195通过的第三滑槽226，第三滑槽226与第二滑块195相配合，可以对第二滑块195起到导向作用。在第四驱动电机221带动第五轴224旋转时，第五轴224带动第六连杆193通过旋转，第六连杆193带动行星轮192在中心轮191内作周转运动，同时通过第二凸块225带动第二滑块195沿着第三滑槽226作水平往复直线运动。第二滑块195穿过第三滑槽226的另一端与第二液压传动机构20连接，从而可以将第四驱动电机221产生的动力传递至第儿液压传动机构，同时可以演示摆线齿轮连杆机构19的运动规律。
[0071]作为优选的，如图14、图15、图19和图21所示，第二液压传动机构20与第一液压传动机构11的结构基本相同，第二液压传动机构20包括第二主油缸201、设在第三四杆机构18的第六连架杆182上的第二副油缸202和竖直安装在第二承载盘3的顶面上的第i^一支架203，第i^一支架203位于第十支架184的一侧，且与第十二支架223大致并排。第二主油缸201的缸体固定安装在第i^一支架203的上端，并呈水平状态设置，第二主油缸201的活塞杆朝向第十二支架223处伸出，第二主油缸201的活塞杆并与摆线齿轮连杆机构19动力输出端的第二滑块195连接，第二主油缸201并通过油管(图中未示出)与第二副油缸202连接以控制第二副油缸202。第二副油缸202的缸体固定安装在第六连架杆182上，两者相平行，第二副油缸202的活塞杆朝向第二机械手5伸出。
[0072]如图25所示，第二主油缸201和第二副油缸202均具有一个开口 a和一个开口 b，开口 a和开口 b用于液压油进出。第二主油缸201的开口 a与第二副油缸202的开口 a通过油管连接，第二主油缸201的开口 b和第二副油缸202的开口 b通过另一根油管连接，构成闭合的油路。当第二滑块195移动时，会带动第二主油缸201的活塞杆移动，第二主油缸201内的液压油会流向第二副油缸202内，从而可以驱动第二副油缸202的活塞杆移动，最终将动力传递至第二机械手5。
[0073]作为优选的，第二主油缸201为单向作用活塞式液压缸，第二副油缸202为双向作用活塞式液压缸。
[0074]如图19所示，第一副油缸112的活塞杆的端部与两个第一连杆53端部的销轴固定连接，第一副油缸112的活塞杆作往复直线运动，可以通过两个第一连杆53分别驱动两个第二手指51转动，从而可以使第二机械手5的两个第二手指51演示夹放动作。
[0075]作为第二液压传动机构20的变形实施方案，可以采用液压泵和油箱与第二副油缸202连接构成常规的液压传动机构，同样可以驱动连接块14移动，将液压泵和油箱安装在第二承载盘3上，相应可以取消第四驱动机构22和摆线齿轮连杆机构19，可以一定程度上简化第二演示系统的结构。
[0076]第二演示系统还包括设在第二承载盘3底面的第二底座21，第二底座21上设有与第二承载盘3连接且用于驱动第二承载盘3转动的第六驱动机构24。
[0077]如图22和图23所示，第二演示系统还包括设在第二承载盘3底面的第二底座21，第二底座21上设有与第二承载盘3连接且用于驱动第二承载盘3转动的第六驱动机构24，从而可以使第二机械手5演示旋转动作。
[0078]第二底座21的结构与第一底座12的结构相同，也为矩形的盒体，具有四个侧板和一个顶板，侧板是与工作台I的顶面固定连接，顶板位于第二承载盘3的下方且与第二承载盘3相平行。第六驱动机构24与第五驱动机构23的结构相同，第六驱动机构24包括第六驱动电机241、第二上法兰242和第二下托板243，第二下托板243是位于第二底座21内部，第二下托板243是上方的顶板固定连接，第六驱动电机241竖直安装在第二下托板243上，且第六驱动电机241的电机轴向上伸出并穿过顶板与位于第二承载盘3上方的第二上法兰242固定连接，第二上法兰242并通过螺栓与第二承载盘3固定连接，相应在顶板上设有让第六驱动电机241的电机轴穿过的通孔。第六驱动电机241运转，从而可通过第二上法兰242带动第二承载盘3以及其上设置的各机械机构和第二机械手5同步旋转，第六驱动电机241和第二上法兰242与第二承载盘3同轴,在第二底座21的顶板与第二承载盘3之间还设有一个推力轴承，以确保第二承载盘3能够平稳转动。
[0079]以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种机械手运动原理演示教具，其特征在于:包括第一机械手、第二机械手、与第一机械手连接且用于驱动第一机械手运动的第一演示系统和与第二机械手连接且用于驱动第二机械手运动的第二演示系统。
2.根据权利要求1所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:还包括工作台，所述第一演示系统和所述第二演示系统设在工作台上。
3.根据权利要求1或2所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:所述第一机械手包括至少两个相配合用于抓取物体的第一手指和至少两个相平行的滑杆，第一手指套设在滑杆上并能沿着滑杆滑动；所述第二机械手包括至少两个相配合用于抓取物体的第二手指和至少一个支撑杆，第二手指与支撑杆转动连接。
4.根据权利要求3所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:所述第一演示系统包括第一承载盘和设在第一承载盘上的机械机构，第一承载盘上的机械机构包括依次连接的第一驱动机构、第一四杆机构和第二四杆机构，第二四杆机构的动力输出构件与所述滑杆连接。
5.根据权利要求4所述的机械手运动原理展示教具，其特征在于:所述第一四杆机构为曲柄摇杆机构，第一四杆机构的动力输出端通过连杆与所述第二四杆机构的动力输入端连接，第二四杆机构为平行四杆机构，其作平动的构件为与所述滑杆连接的动力输出构件；所述第一驱动机构产生的动力经第一四杆机构和第二四杆机构传递至所述第一机械手，使第一机械手整体作平动。
6.根据权利要求5所述的机械手运动原理展示教具，其特征在于:所述第一承载盘上的机械机构还包括依次连接的第二驱动机构、等宽凸轮机构和第一液压传动机构，第一液压传动机构包括第一主油缸和设在所述第二四杆机构的动力输出构件上的第一副油缸，第一主油缸的活塞杆与等宽凸轮机构的动力输出端连接，第一主油缸并通过油管与第一副油缸连接以控制第一副油缸，第一副油缸的活塞杆通过V形的连接块与两个所述第一手指连接，连接块设有滑槽，第一手指设有插入滑槽中的导杆；第二驱动机构产生的动力经等宽凸轮机构和第一液压传动机构传递至所述第一机械手，使第一机械手的第一手指沿着所述滑杆移动。
7.根据权利要求3至6任一所述的机械手运动原理展示教具，其特征在于:所述第二演示系统包括第二承载盘和设在第二承载盘上的机械机构，第二承载盘上的机械机构包括依次连接的第三驱动机构、齿轮传动机构、槽轮机构和第三四杆机构，第三四杆机构的动力输出构件与所述支撑杆连接。
8.根据权利要求7所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:所述齿轮传动机构为两级传动机构，所述第三四杆机构为曲柄摇杆机构；所述第三驱动机构产生的动力经齿轮传动机构和第三四杆机构传递至所述第二机械手，使第二机械手整体作往复摆动运动。
9.根据权利要求8所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:所述第二承载盘上的机械机构还包括依次连接的第四驱动机构、摆线齿轮连杆机构和第二液压传动机构，第二液压传动机构包括第二主油缸和设在所述第三四杆机构的动力输出构件上的第二副油缸，第二主油缸的活塞杆与摆线齿轮连杆机构的动力输出端连接，第二主油缸并通过油管与第二副油缸连接以控制第二副油缸，第二副油缸的活塞杆通过连杆与两个所述第二手指连接，连杆的两端分别与第二手指和活塞杆转动连接；第四驱动机构产生的动力经摆线齿轮连杆机构和第二液压传动机构传递至所述第二机械手，使第二机械手的第二手指转动。
10.根据权利要求9所述的机械手运动原理演示教具，其特征在于:所述第一演示系统还包括设在所述第一承载盘底面的第一底座，第一底座上设有与第一承载盘连接且用于驱动第一承载盘转动的第五驱动机构；所述第二演示系统还包括设在所述第二承载盘底面的第二底座，第二底座上设有与第二承载盘连接且用于驱动第二承载盘转动的第六驱动机构。
【文档编号】G09B25/02GK104134393SQ201410401294
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】喻全余, 陈天龙, 徐成明, 徐如辉, 利振权, 陈篡修, 李坤鹏, 康彬, 潘亚威, 王菲 申请人:安徽工程大学