[实用新型]一种教学用机械臂

说明书

本实用新型公开一种教学用机械臂，包括底座、腰关节、第一机械臂、肩关节和第二机械臂；肩关节包括第一肩关节和第二肩关节，腰关节设在底座上，腰关节可相对底座水平转动；腰关节上连接至第一肩关节，第一肩关节连接至第一机械臂的一端，第一机械臂的另一端连接至第二肩关节，第二肩关节还连接至第二机械臂的一端；第一机械臂与第一肩关节摆动连接，第二肩关节可带动第二机械臂进行摆动，第二机械臂和肩关节跟随第一机械臂转动，第一机械臂和第二机械臂可进行自转。本方案灵活性高，抓取空间范围广，使用简单，且机械臂具有多自由度，同时基于直流电机结构的约束实现全方位连续输出的关节；并在直流电机外形为圆柱形安装绝对值编码器。

技术领域

本实用新型属于教学器材技术领域，具体涉及一种教学用机械臂。

背景技术

机械臂是依靠复杂的传动关系使其具有多方位运动的能力，机械臂在工业生产中被广泛应用，目前各高校也开设有相应的关于机械臂方面的教学研究课程，相关的教育器材以及物理模型的需求量也越来越大。

目前的机械臂使用的多为伺服电机，由于伺服电机是交流同步型电机，控制复杂。学生学习机械臂的控制原理的前提是要掌握交流伺服电机。而直流电机只能做成圆柱形，因此在实现机械臂关节的时候需要灵活的设计关节的结构。现有技术中有虽然有一些供教学研究用的机械臂，但其通常只具有两到三个自由度，且机械臂灵活性低，抓取空间范围十分有限，运动模拟研究没有多大意义，不能满足教学研究中对机械臂运动编程等的教学要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单，从而其被控对象模型简单，控制器设计复杂度不高，灵活转动、使用简单，且机械臂具有多自由度，可以方便的实现机械臂关节的教学用机械臂。

其具体方案如下：

一种教学用机械臂，包括底座、腰关节、第一机械臂、肩关节和第二机械臂；所述肩关节包括第一肩关节和第二肩关节，所述腰关节设在所述底座上，所述腰关节可相对所述底座水平转动；所述腰关节上连接至所述第一肩关节，所述第一肩关节连接至所述第一机械臂的一端，所述第一机械臂的另一端连接至所述第二肩关节，所述第二肩关节还连接至所述第二机械臂的一端；所述第一机械臂与所述第一肩关节摆动连接，所述第二肩关节可带动所述第二机械臂进行摆动，所述第二机械臂和所述肩关节跟随所述第一机械臂转动，所述第一机械臂和所述第二机械臂可进行自转。

进一步地，所述底座包括由多个支撑柱进行支撑的支撑台，所述腰关节包括位于所述支撑台下方的驱动结构和位于所述支撑台上方的传动结构。

再进一步地，所述传动结构包括连接所述底座的转动件，所述第一肩关节通过所述转动件与所述腰关节旋转连接，令所述第一肩关节跟随所述腰关节相对所述底座旋转。

再进一步地，所述第一肩关节底部设有连接杆，所述连接杆与所述转动件连接，所述第一肩关节通过所述连接杆跟随所述转动件转动。

在某些可选的实施例中，所述驱动结构包括第一直流电机和第一减速器，所述第一直流电机和所述第一减速器连接，所述第一减速器的输出端连接至所述传动结构，所述第一直流电机与上位机电连接，与所述上位机通讯。

再进一步地，所述驱动结构还包括第一绝对值编码器和用于电控的第一电滑环，所述第一绝对值编码器与所述第一直流电机同向设置，均设置在所述支撑台的下端。

在某些可选的实施例中，所述肩关节均包括第二直流电机和第二减速器，所述第二直流电机与第二减速器直接连接，所述第二减速器的输出端连接至机械臂，所述第二直流电机与上位机电连接。

再进一步地，所述第一肩关节的第二减速器的输出端与所述第一机械臂直接连接，由所述第二直流电机带动所述第一机械臂相对所述底座摆动。

在某些可选的实施例中，所述第二肩关节的第二减速器的输出端与所述第二机械臂直接连接，由所述第二直流电机带动所述第二机械臂相对所述第二肩关节摆动。