一种快速拆装式教学用机器人机械臂及包括其的机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种快速拆装式教学用机器人机械臂及包括其的机器人。


背景技术：

2.机器人编程为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人特别容易引起儿童的学习兴趣，因此现阶段很多8-18岁的少年儿童学习。在学习机器人编程的过程中，不仅学会了各类编程语言，对计算机有了初步的认知。同时通过自己组装，也提高了动手能力和对于机械结构的了解。
3.然而目前市面上的机器人通常是固定结构，也就是机械手臂都是设计好的固定样式，仅通过编程，由芯片控制其做出所要动作。但是固定式的机械臂过于死板，很难让青少年了解到为何机械臂的运动原理。
4.为此，本领域人员更希望在教学中使用可拆卸安装的机械臂，通过一步步的组装，去讲解机械臂的运动原理，进一步的了解机器人编程的方向，从而将机器人的运动了解更加透彻。
5.但是经过观察，发明人发现，目前市场上的教学机器人机械臂，大部分都是螺栓连接，需要使用者花费大量时间组装。然而在教学过程中，组装的过程是重点，而组装的方式并不是，所以如何提供一款可快速拆装的机械臂，显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供了一种快速拆装式教学用机器人机械臂及包括其的机器人，拆装便捷且快速。
7.本发明实施例提供了一种快速拆装式教学用机器人机械臂，包括，机械大臂、机械小臂、机械手及关节；
8.所述机械大臂、机械小臂、机械手通过关节连接成机器人机械臂；
9.所述关节包括，第一轴盘、第二轴盘、主快接件；所述第一轴盘与所述第二轴盘安装于轴心柱上，所述第一轴盘和第二轴盘均可以以轴心柱为轴转动；所述第一轴盘和所述第二轴盘均开设滑道，所述第一轴盘的滑道和所述第二轴盘的滑道组成滑道腔，于所述滑道腔内填充有钢珠；
10.所述轴心柱包括柱杆和活动限位杆头，所述柱杆的一端设置有固定限位杆头，另一端与所述活动限位杆头螺纹连接；
11.所述第一轴盘和所述第二轴盘的外端面均开设接口；
12.所述主快接件包括第一接件部和第二接件部，所述第一接件部与所述第二接件部通过万向轴连接；所述第一接件部的端面设有三个插孔，所述三个插孔中一个截面为矩形，两个截面为圆形；所述第二接件部的端面设有接柱；所述接柱与所述接口相适配。
13.进一步的，所述接柱和所述接口的截面均为等边三角形；
14.所述接柱的外表面沿长度方向刻有通气槽。
15.进一步的，所述第一接件部的三个插孔中，三个插孔排布成一排，依次为圆形、矩形、圆形；
16.所述机械大臂、机械小臂、机械手的连接端设有与所述第一接件部的三个插孔排布和形状相适配的插柱，通过插柱插装于所述插孔内，使所述机械大臂、机械小臂、机械手可分别与所述关节连接。
17.进一步的，所述第一接件部的三个插孔中，三个插孔排布成一排，依次为矩形、圆形、圆形。
18.进一步的，所述钢珠的直径大于滑道腔的高度；
19.当所述钢珠填充于所述滑道腔内时，使所述第一轴盘和第二轴盘之间存在间隙。
20.进一步的，所述机械大臂、机械小臂、机械手的表面开设用于安装传动机构的安装挂口；
21.所述安装挂口为条形口，所述条形口的两端嵌设橡胶层，使所述条形口的两端口宽小于中部口宽。
22.进一步的，所述机械大臂、机械小臂、机械手的材质均为铝合金。
23.进一步的，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械手依次连接而成。
24.进一步的，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械小臂、关节、械手依次连接而成。
25.一种机器人，包括上述的机械臂。
26.本发明的快速拆装式教学用机器人机械臂及机器人，通过具有创造性的关节将机械大臂、机械小臂、机械手连接在一起。具有拆装方便、快捷的特点。关节独特的设计使关节可以进行多方向转动，不会阻碍机械大臂、机械小臂及机械手的相互之间的运动。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明的其中一种实施例的结构示意图；
29.图2为本发明的第一轴盘和第二轴盘的结构示意图；
30.图3为本发明的关节结构示意图；
31.图4为本发明的第一接件部的端面的三个插孔其中一种排布的示意图；
32.图5为本发明的第一接件部的端面的三个插孔另中一种排布的示意图；
33.图6为本发明的第二接件部的端面结构示意图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参考图1-6，本发明实施例提供了一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，包括，机械大臂1、机械小臂2、机械手3及关节4；所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3的材质均为铝合金。铝合金具有质轻、耐用且易于加工等优点。
36.所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3通过关节4连接成机器人机械臂，用于完成各类动作，如抓握、搬运等。
37.所述关节4包括，第一轴盘10、第二轴盘11、主快接件12；所述第一轴盘10与所述第二轴盘11安装于轴心柱13上。所述第一轴盘10和第二轴盘11均可以以轴心柱13为轴转动。
38.所述第一轴盘10和所述第二轴盘11均开设滑道14，所述第一轴盘10的滑道14和所述第二轴盘11的滑道14组成滑道腔，于所述滑道腔内填充有钢珠15。当第一轴盘10和第二轴盘11组装后，钢珠15被夹入至滑道腔中，当第一轴盘10和第二轴盘11相对转动时，钢珠15在滑道腔内转动。如此设计更加便于第一轴盘10和第二轴盘11的转动，保证其转动更加顺滑。
39.为了便于组装，使关节4也可以拆卸组装。所述轴心柱13包括柱杆131和活动限位杆头132，所述柱杆131的一端设置有固定限位杆头133，另一端与所述活动限位杆头132螺纹连接。活动限位杆头132盒固定限位杆头133均用于限制第一轴盘10或者第二轴盘11从轴心柱13中脱出。组装时，先将活动限位杆头132旋转分离，将柱杆131依次穿过第一轴盘10和第二轴盘11，并将钢珠15至于第一轴盘10和第二轴盘11的滑道14形成的滑道腔中，然后将活动限位杆头132与柱杆131进行旋转连接至一体，完成组装。
40.第一轴盘10和第二轴盘11确保了机械大臂1、机械小臂2、机械手3之间的相对转动更加顺畅。
41.为了增加机械大臂1、机械小臂2、机械手3之间的摆动方向，所述第一轴盘10和所述第二轴盘11的外端面均开设接口16；
42.所述主快接件12包括第一接件部121和第二接件部122，所述第一接件部121与所述第二接件部122通过万向轴123连接，万向轴123为常用结构，因此对于万向轴的具体结构以及材质不做过多赘述，本领域技术人员根据实际情况选择适合的尺寸和结构的万向轴即可。
43.所述第一接件部121的端面设有三个插孔124，所述三个插孔124中一个截面为矩形，两个截面为圆形；所述第二接件部122的端面设有接柱125；所述接柱125与所述接口16相适配。在组装时，将接柱125插入到接口16内，从而使得第二接件部122可以与第一轴盘10或者第二轴盘11进行连接。通过接柱125和接口16的插接结构，使得安装更加快速，相对于传统螺栓连接方式，提高了连接效率。
44.在一中可选地实施例中，所述接柱125和所述接口16的截面均为等边三角形；所述接柱125的外表面沿长度方向刻有通气槽126。通气槽126的设计，使得接柱125在插入接口16内时，不会由于接口16内的空气无法排出而导致接柱125插不进去的情况发生。通过通气槽126的通气，使接柱125更易插入。等边三角形的设置，使得所述第二接件部122和所述第二轴盘11的组装具有一定的装配要求。也就是说第二接件部122和所述第二轴盘11具有特定的三个方向插装，进而控制第二接件部122和所述第二轴盘11的安装方向和角度。
45.在一种可选地实施例中，所述第一接件部的三个插孔124中，三个插孔124排布成一排，依次为圆形、矩形、圆形；
46.所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3的连接端设有与所述第一接件部121的三个插孔124排布和形状相适配的插柱127，通过插柱127插装于所述插孔124内，使所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3可分别与所述关节4连接。通过依次为圆形、矩形、圆形的设计，使得所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3可以与关节4具有正反两个方向的组装方式。
47.在一种可选地实施例中，所述第一接件部121的三个插孔124中，三个插孔124排布成一排，依次为矩形、圆形、圆形。使得使得所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3可以与关节4具有一个方向的组装方式，此种方式可以避免将机械大臂1、机械小臂2、机械手3反向安装。
48.在一种可选地实施例中，所述钢珠15的直径大于滑道腔的高度.当所述钢珠15填充于所述滑道腔内时，使所述第一轴盘10和第二轴盘11之间存在间隙，不仅使得转动更加顺畅，还可以减少所述第一轴盘10和第二轴盘11之间的摩擦。
49.在一种可选地实施例中，所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3的表面开设用于安装传动机构的安装挂口5；
50.所述安装挂口5为条形口，所述条形口的两端嵌设橡胶层6，使所述条形口的两端口宽小于中部口宽。条形口的设计加上所述条形口的两端口宽小于中部口宽的设计，使得传动机构可以通过螺栓螺母与所述机械大臂1、机械小臂2、机械手3连接，也可以通过挂装的方式被形口的两端嵌设橡胶层6夹住，进行动作演示。条形口的形状也可以允许具有传动机构安装时的更大的尺寸误差。安装挂口5可以适配现有多种连接方式与传动机构连接，包括但不限于螺栓螺母、插装、挂装等等。
51.在一种可选地实施例中，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械手依次连接而成。
52.在一种可选地实施例中，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械小臂、关节、械手依次连接而成。
53.本发明还公开了一种机器人，包括上述的机械臂，通过上述的机械臂与机器人机身连接或者与具有芯片的底盘连接。
54.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，包括，机械大臂、机械小臂、机械手及关节；所述机械大臂、机械小臂、机械手通过关节连接成机器人机械臂；所述关节包括，第一轴盘、第二轴盘、主快接件；所述第一轴盘与所述第二轴盘安装于轴心柱上，所述第一轴盘和第二轴盘均可以以轴心柱为轴转动；所述第一轴盘和所述第二轴盘均开设滑道，所述第一轴盘的滑道和所述第二轴盘的滑道组成滑道腔，于所述滑道腔内填充有钢珠；所述轴心柱包括柱杆和活动限位杆头，所述柱杆的一端设置有固定限位杆头，另一端与所述活动限位杆头螺纹连接；所述第一轴盘和所述第二轴盘的外端面均开设接口；所述主快接件包括第一接件部和第二接件部，所述第一接件部与所述第二接件部通过万向轴连接；所述第一接件部的端面设有三个插孔，所述三个插孔中一个截面为矩形，两个截面为圆形；所述第二接件部的端面设有接柱；所述接柱与所述接口相适配。2.如权利要求1所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述接柱和所述接口的截面均为等边三角形；所述接柱的外表面沿长度方向刻有通气槽。3.如权利要求2所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述第一接件部的三个插孔中，三个插孔排布成一排，依次为圆形、矩形、圆形；所述机械大臂、机械小臂、机械手的连接端设有与所述第一接件部的三个插孔排布和形状相适配的插柱，通过插柱插装于所述插孔内，使所述机械大臂、机械小臂、机械手可分别与所述关节连接。4.如权利要求3所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述第一接件部的三个插孔中，三个插孔排布成一排，依次为矩形、圆形、圆形。5.如权利要求4所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述钢珠的直径大于滑道腔的高度；当所述钢珠填充于所述滑道腔内时，使所述第一轴盘和第二轴盘之间存在间隙。6.如权利要求5所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述机械大臂、机械小臂、机械手的表面开设用于安装传动机构的安装挂口；所述安装挂口为条形口，所述条形口的两端嵌设橡胶层，使所述条形口的两端口宽小于中部口宽。7.如权利要求6所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，所述机械大臂、机械小臂、机械手的材质均为铝合金。8.如权利要求7所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械手依次连接而成。9.如权利要求8所述的一种快速拆装式教学用机器人机械臂，其特征在于，该机器人机械臂由机械大臂、关节、机械小臂、关节、机械小臂、关节、械手依次连接而成。10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的机械臂。

技术总结
本申请公开了一种快速拆装式教学用机器人机械臂及包括其的机器人，机械大臂、机械小臂、机械手通过关节连接成机器人机械臂；关节包括，第一轴盘、第二轴盘、主快接件；所述第一轴盘和所述第二轴盘的外端面均开设接口；主快接件包括第一接件部和第二接件部，所述第一接件部与所述第二接件部通过万向轴连接；所述第一接件部的端面设有三个插孔，所述三个插孔中一个截面为矩形，两个截面为圆形；所述第二接件部的端面设有接柱；所述接柱与所述接口相适配。具有拆装方便、快捷的特点。关节独特的设计使关节可以进行多方向转动，不会阻碍机械大臂、机械小臂及机械手的相互之间的运动。机械小臂及机械手的相互之间的运动。机械小臂及机械手的相互之间的运动。


技术研发人员：陈墨晗 陈宜旭
受保护的技术使用者：陈墨晗
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/14