專利名稱：三自由度乒乓球搬運機械手的制作方法
技術領域：
本發明屬于機器人教育領域，具體涉及一種三自由度乒乓球搬運機械手。
背景技術：
直角坐標機器人是能夠實現自動控制的、可重復編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關系的、多用途的操作機。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動。直角坐標機器人可以非常方便的用作各種自動化設備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、噴涂、目標跟隨、排爆等一系列工作。特別適用于多品種、小批量的柔性化作業，對于穩定提高產品質量，提高勞動生產率，改善勞動條件和產品 的快速更新換代起著十分重要的作用。
隨著直角坐標機器人的應用越來越廣泛，機器人應用技術教學工作日益顯得重
要。
發明內容
本發明所要解決的技術問題便是針對上述現有技術的不足，提供一種寓教于樂的三自由度乒乓球搬運機械手，它能夠解決在機器人技術的教學過程中缺乏控制對象的問題。本發明所采用的技術方案是:一種三自由度乒乓球搬運機械手，包括實驗臺、實驗臺臺面上的乒乓球工件支架和三自由度直角坐標機器人，還包括用于控制所述三自由度直角坐標機器人的控制系統。作為優選，所述實驗臺采用鋁型材搭建，其底部配置支腳與滾輪。作為優選，所述實驗臺前端安裝控制操作面板，所述控制操作面板上設置有操作按鈕與指示燈。作為優選，所述控制系統采用鈑金掛板形式，配置三菱PLC控制系統，開放式布置安裝于所述實驗臺下方。作為優選，所述實驗臺臺面上還設有與控制系統相連的觸摸屏系統。作為優選，所述三自由度直角坐標機器人包括固定在實驗臺上的第一套模組式直線執行機構以及可在該第一套模組式直線執行機構上來回移動的第二套模組式直線執行機構，所述第二套模組式直線執行機構通過可在該第二套模組式直線執行機構上來回移動的連接板安裝有升降運動的滑臺氣缸、傳感器系統以及真空吸附系統。作為優選，所述第一套模組式直線執行機構由具有導軌的座體以及通過滾珠螺桿機構在上述導軌上來回移動的運動平臺構成，所述滾珠螺桿機構通過其端頭的傳動電機帶動。作為優選，所述連接板上設有滑臺氣缸，該滑臺氣缸的輸出端設有用于安裝傳感器系統以及真空吸附系統的輸出彎板。
作為優選，所述真空吸附系統包括用于搬運各工位乒乓球工件至指定位置的真空吸盤。本發明的有益效果在于:本發明作為基礎機器人技術教學平臺使用，布局合理，便于操作，安全可靠，通過寓教于樂，提高學習興趣，并了解機器人的基礎組成和工作原理，了解機器人基本單元技術(機構、控制、傳感器)，可完成不同規則的搬運實驗，讓學生全面掌握機械傳動部件的選擇，結構件的設計，傳感器的選擇和使用，電機的選擇和使用，計算機編程和調試，使學生的機電系統的設計、裝配、調試能力均能得到提高。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的結構示意
圖3為本發明的結構示意圖；圖4為本發明的結構示意圖。圖中:1、實驗臺；2、乒乓球工件支架；3、三自由度直角坐標機器人；4、控制系統；
5、控制操作面板；6、觸摸屏系統；31、第一套模組式直線執行機構；311、座體；312、導軌；313、滾珠螺桿機構；314、運動平臺；315、傳動電機；32、第二套模組式直線執行機構；33、連接板；34、傳感器系統；35、真空吸附系統；36、磁性傳感器；37、滑臺氣缸；38、輸出彎板；39、真空吸盤。
具體實施例方式下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。如圖1和圖2所示，一種三自由度乒乓球搬運機械手，包括實驗臺1、實驗臺I臺面上的乒乓球工件支架2和三自由度直角坐標機器人3，還包括用于控制所述三自由度直角坐標機器人3的控制系統4，所述實驗臺I采用鋁型材搭建，其底部配置支腳與滾輪，方便實驗與運輸，且實驗臺I前端安裝控制操作面板5，所述控制操作面板5上設置有操作按鈕與指示燈，所述控制系統4采用鈑金掛板形式，配置三菱PLC控制系統4，開放式布置安裝于所述實驗臺I下方，所述實驗臺I臺面上還設有與控制系統4相連的觸摸屏系統6。如圖3所示，所述三自由度直角坐標機器人3包括固定在實驗臺I上的第一套模組式直線執行機構31以及可在該第一套模組式直線執行機構31上來回移動的第二套模組式直線執行機構32，兩套模組式直線執行機構分別采用交流伺服電機與步進電機控制，所述第一套模組式直線執行機構31由具有導軌312的座體311以及通過滾珠螺桿機構313在上述導軌312上來回移動的運動平臺314構成，所述滾珠螺桿機構313通過其端頭的傳動電機315帶動，所述第二套模組式直線執行機構32安裝在所述運動平臺314上，且其通過可在該第二套模組式直線執行機構32上來回移動的連接板33安裝有升降運動的滑臺氣缸37、傳感器系統34以及真空吸附系統35，通過連接板33將兩套模組式直線執行機構搭建成直角坐標機器人模式，可在一個三維立體內任意運動。如圖4所示，所述連接板33上設有滑臺氣缸37，所述滑臺氣缸37上設有磁性傳感器36，該滑臺氣缸37的輸出端設有用于安裝傳感器系統34以及真空吸附系統35的輸出彎板38，所述真空吸附系統35包括用于搬運各工位乒乓球工件至指定位置的真空吸盤39。
本發明的操作過程:機械手通電，觸摸屏控制按下復位按鈕，機械手復位運動后停止，三自由度直角坐標機器人3從乒乓球工件支架2起點開始逐點運行，末端傳感器系統34檢測支架上乒乓球工件有無情況，系統記錄信息。檢測完畢，歸復零位。三自由度直角坐標機器人3開始動作，按照程序規定動作，逐點末端真空吸盤39搬運各工位乒乓球工件至指定位置，可單次或反復搬運操作。機械手特點:機械手自動控制的，可重復編程，所有的運動均按程序運行；操作靈活，趣味性強，具有高可靠性、高速度、高精度等特征；可長期使用免維護。可將乒乓球搬運擺放簡單字母等圖形模式，寓教于樂。本發明作為基礎機器人技術教學平臺使用，布局合理，便于操作，安全可靠，通過寓教于樂，提高學習興趣，并了解機器人的基礎組成和工作原理，了解機器人基本單元技術(機構、控制、傳感器)，可完成不同規則的搬運實驗，讓學生全面掌握機械傳動部件的選擇，結構件的設計，傳感器的選擇和使用，電機的選擇和使用，計算機編程和調試，使學生的機電系統的設計、裝配、調試能力均能得到提高。以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的范圍，即依本發明申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。·
權利要求
1.一種三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:包括實驗臺(I)、實驗臺(I)臺面上的乒乓球工件支架(2)和三自由度直角坐標機器人(3)，還包括用于控制所述三自由度直角坐標機器人(3)的控制系統(4)。
2.根據權利要求1所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述實驗臺(I)采用鋁型材搭建，其底部配置支腳與滾輪。
3.根據權利要求1所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述實驗臺(I)前端安裝控制操作面板(5)，所述控制操作面板(5)上設置有操作按鈕與指示燈。
4.根據權利要求1所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述控制系統(4)采用鈑金掛板形式，配置三菱PLC控制系統(4)，開放式布置安裝于所述實驗臺(I)下方。
5.根據權利要求1所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述實驗臺(I)臺面上還設有與 控制系統(4)相連的觸摸屏系統(6)。
6.根據權利要求1所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述三自由度直角坐標機器人(3)包括固定在實驗臺(I)上的第一套模組式直線執行機構(31)以及可在該第一套模組式直線執行機構(31)上來回移動的第二套模組式直線執行機構(32)，所述第二套模組式直線執行機構(32)通過可在該第二套模組式直線執行機構(32)上來回移動的連接板(33)安裝有升降運動的滑臺氣缸(37)、傳感器系統(34)以及真空吸附系統(35)。
7.根據權利要求6所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述第一套模組式直線執行機構(31)由具有導軌(312)的座體(311)以及通過滾珠螺桿機構(313)在上述導軌(312)上來回移動的運動平臺(314)構成，所述滾珠螺桿機構(313)通過其端頭的傳動電機(315)帶動。
8.根據權利要求6或7所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述連接板(33)上設有滑臺氣缸(37)，該滑臺氣缸(37)的輸出端設有用于安裝傳感器系統(34)以及真空吸附系統(35)的輸出彎板(38)。
9.根據權利要求8所述的三自由度乒乓球搬運機械手，其特征在于:所述真空吸附系統(35 )包括用于搬運各工位乒乓球工件至指定位置的真空吸盤(39 )。
全文摘要
本發明公開一種三自由度乒乓球搬運機械手，包括實驗臺、實驗臺臺面上的乒乓球工件支架和三自由度直角坐標機器人，還包括用于控制所述三自由度直角坐標機器人的控制系統。本發明作為基礎機器人技術教學平臺使用，布局合理，便于操作，安全可靠，通過寓教于樂，提高學習興趣，并了解機器人的基礎組成和工作原理，了解機器人基本單元技術(機構、控制、傳感器)，可完成不同規則的搬運實驗，讓學生全面掌握機械傳動部件的選擇,結構件的設計,傳感器的選擇和使用,電機的選擇和使用，計算機編程和調試，使學生的機電系統的設計、裝配、調試能力均能得到提高。
文檔編號B25J15/06GK103213121SQ20131015719
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者王振華, 楊志龍, 王曉強 申請人:蘇州博實機器人技術有限公司