一种四自由度教学机器人的制作方法

本实用新型涉及一种四自由度教学机器人，属于机器人教学领域。

背景技术：

在制造业的发展中，工业机器人大幅度地提高了生产活动的效率和质量，而随着工业机器人的大范围使用，对机器人专业技术人才的需求也越来越迫切，机器人运动学、动力学及机构学教学过程中，为了达到更好的教学效果，需要有机器人实物用于课程教学及实验验证，在机器人教学中如果使用工业机器人作为教学设备成本太高，因此迫切需要价格低廉，功能齐全，拆卸组装方便的机器人应用到教学领域。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种四自由度教学机器人，以用于方便演示机器人的结构和运动学原理。

本实用新型的技术方案是：一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述转座2相对底座1做回转运动通过第一舵机7驱动，第一舵机7倒置安装于转座2上，第一舵机7的输出轴与底座1连接；底座1和转座2上均设有用于安装端面球轴承6的安装槽，端面球轴承6固定在底座1和转座2之间，用于承受轴向压力。

所述大臂3相对于转座2做上下俯仰运动通过第二舵机8驱动，第二舵机8固定于转座2一侧支架的矩形安装槽上，第二舵机8的输出轴通过舵机轴键Ⅰ11与大臂3连接，转座2与大臂3一端铰接。

所述小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动通过第三舵机9驱动，第三舵机9固定在大臂3上端的U型槽内，第三舵机9的输出轴通过舵机轴键Ⅱ12与小臂4一端一侧连接，小臂4一端另一侧与大臂3铰接。

所述机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动通过第四舵机10驱动，第四舵机10固定在小臂4上端的U型槽内，第四舵机10的输出轴通过舵机轴键Ⅲ13与机械手5一端一侧连接，机械手5一端另一侧与小臂4铰接。

所述机械手5为U型支架结构，U型底端开有矩形孔，用于安装末端执行器。

所述大臂3为一可拆开的X型支架结构，具有两个U型槽；小臂4为一可拆开的X型支架结构，具有两个U型槽。

本实用新型的工作过程是：

将四自由度教学机器人固定到桌面上，第一舵机7驱动转座2实现机器人在360度的范围内旋转（第一个自由度），转座2上第二舵机8驱动大臂3实现相对于转座2的俯仰运动（第二个自由度），第三舵机9驱动小臂4实现相对于大臂3的俯仰运动（第三个自由度），第四舵机10驱动机械手5实现相对于小臂4的俯仰运动（第四个自由度），机械手5末端可以安装各种末端执行器，如夹爪等。通过四个舵机之间的配合可以简单实现机器人在一定空间范围内的运动。

本实用新型的有益效果是：安装和拆卸方便，控制简单，移动灵活，结构简单，能够简洁了解串联机器人的机构和运动原理。

附图说明

图1是本实用新型的外形图；

图2是本实用新型的底座和转座的剖面示意图；

图3是本实用新型的转座和大臂的剖面示意图；

图4是本实用新型的大臂和小臂的剖面示意图；

图5是本实用新型的小臂和机械手的剖面示意图；

图6是本实用新型的机械手的俯视图；

图中各标号：1-底座、2-转座、3-大臂、4-小臂、5-机械手、6-端面球轴承、7-第一舵机、8-第二舵机、9-第三舵机、10-第四舵机，11-舵机轴键Ⅰ，12-舵机轴键Ⅱ，13-舵机轴键Ⅲ。

具体实施方式

实施例1：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述转座2相对底座1做回转运动通过第一舵机7驱动，第一舵机7倒置安装于转座2上，第一舵机7的输出轴与底座1连接；底座1和转座2上均设有用于安装端面球轴承6的安装槽，端面球轴承6固定在底座1和转座2之间，用于承受轴向压力。

所述大臂3相对于转座2做上下俯仰运动通过第二舵机8驱动，第二舵机8固定于转座2一侧支架的矩形安装槽上，第二舵机8的输出轴通过舵机轴键Ⅰ11与大臂3连接。

所述小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动通过第三舵机9驱动，第三舵机9固定在大臂3上端的U型槽内，第三舵机9的输出轴通过舵机轴键Ⅱ12与小臂4一端一侧连接，小臂4一端另一侧与大臂3铰接。

所述机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动通过第四舵机10驱动，第四舵机10固定在小臂4上端的U型槽内，第四舵机10的输出轴通过舵机轴键Ⅲ13与机械手5一端一侧连接，机械手5一端另一侧与小臂4铰接。

所述机械手5为U型支架结构，U型底端开有矩形孔，用于安装末端执行器。

实施例2：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述转座2相对底座1做回转运动通过第一舵机7驱动，第一舵机7倒置安装于转座2上，第一舵机7的输出轴与底座1连接；底座1和转座2上均设有用于安装端面球轴承6的安装槽，端面球轴承6固定在底座1和转座2之间，用于承受轴向压力。

实施例3：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述大臂3相对于转座2做上下俯仰运动通过第二舵机8驱动，第二舵机8固定于转座2一侧支架的矩形安装槽上，第二舵机8的输出轴通过舵机轴键Ⅰ11与大臂3连接。

实施例4：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动通过第三舵机9驱动，第三舵机9固定在大臂3上端的U型槽内，第三舵机9的输出轴通过舵机轴键Ⅱ12与小臂4一端一侧连接，小臂4一端另一侧与大臂3铰接。

实施例5：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

所述机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动通过第四舵机10驱动，第四舵机10固定在小臂4上端的U型槽内，第四舵机10的输出轴通过舵机轴键Ⅲ13与机械手5一端一侧连接，机械手5一端另一侧与小臂4铰接。

实施例6：如图1-6所示，一种四自由度教学机器人，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4和机械手5；所述底座1固定在平台上，底座1与转座2连接，转座2相对底座1做回转运动，转座2与大臂3一端连接，大臂3相对于转座2做上下俯仰运动，大臂3另一端与小臂4一端连接，小臂4相对于大臂3做上下俯仰运动，小臂4另一端与机械手5连接，机械手5相对于小臂4做上下俯仰运动。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。