阅读说明：本技术 一种机械臂小车 (Mechanical arm trolley ) 是由 孙建 唐开强 王岚 陈春林 胡希 陈坤 杜秉瑞 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明创造公开了一种机械臂小车,包括下底板、上底板、机械臂、机械手、电源模块、控制模块、电机驱动模块以及四个电动驱动轮；电源模块、控制模块以及电机驱动模块均安装在上底板上；机械臂的后端可拆卸安装在上底板的前侧边处；机械手可拆卸安装在机械臂的前端；控制模块与电机驱动模块电连接,电机驱动模块分别与四个电动驱动轮电连接；控制模块还与机械臂以及机械手的驱动机构电连接。该机械臂小车利用可拆卸安装各个模块,能够实现积木化组装要求；利用控制模块分别与电机驱动模块、机械臂的驱动机构以及机械手的驱动机构电连接,实现对小车行走、机械臂伸展以及机械手夹持进行控制,较好地满足编程实践要求。(The invention creatively discloses a mechanical arm trolley, which comprises a lower bottom plate, an upper bottom plate, a mechanical arm, a power supply module, a control module, a motor driving module and four electric driving wheels, wherein the lower bottom plate is provided with a plurality of driving wheels; the power supply module, the control module and the motor driving module are all arranged on the upper base plate; the rear end of the mechanical arm is detachably arranged at the front side edge of the upper bottom plate; the mechanical arm is detachably arranged at the front end of the mechanical arm; the control module is electrically connected with the motor driving module, and the motor driving module is respectively electrically connected with the four electric driving wheels; the control module is also electrically connected with the mechanical arm and a driving mechanism of the manipulator. The mechanical arm trolley can meet the requirements of modular assembly by detachably mounting each module; the control module is respectively electrically connected with the motor driving module, the driving mechanism of the mechanical arm and the driving mechanism of the mechanical arm, so that the walking of the trolley, the extension of the mechanical arm and the clamping of the mechanical arm are controlled, and the programming practice requirements are better met.)

一种机械臂小车

技术领域

本发明创造涉及一种小车，尤其是一种机械臂小车。

背景技术

目前，在现有的积木式模块化小车中，还没有一种能够实现模块化搭建机械臂小车的，而对于机械臂的编程控制能够实现较好的编程实践。因此有必要设计出一种机械臂小车，能够实现模块化组装，通过对控制模块的编程开发从而实现对机械臂的各种动作控制，较好地满足编程实践要求。

发明内容

发明创造目的：提供一种机械臂小车，能够实现模块化组装，通过对控制模块的编程开发从而实现对机械臂的各种动作控制，较好地满足编程实践要求。

技术方案：本发明创造所述的机械臂小车，包括下底板、上底板、机械臂、机械手、电源模块、控制模块、电机驱动模块以及四个电动驱动轮；

上底板通过四根支撑立柱安装在下底板上方；电源模块、控制模块以及电机驱动模块均安装在上底板上；四个电动驱动轮两两分别可拆卸安装在下底板的下侧面左右侧边处；机械臂的后端可拆卸安装在上底板的前侧边处；机械手可拆卸安装在机械臂的前端，且机械手设有两根夹持杆；两根夹持杆的前端部弯折延伸设置有弯折段，且两个弯折段相对弯折；

控制模块与电机驱动模块电连接，电机驱动模块分别与四个电动驱动轮电连接，由控制模块通过电机驱动模块控制四个电动驱动轮旋转动作；控制模块还与机械臂以及机械手的驱动机构电连接，用于分别控制机械臂和机械手动作；电源模块分别为控制模块、电机驱动模块、机械臂以及机械手供电。

进一步地，电动驱动轮由行走驱动电机、减速机以及行走轮构成；行走驱动电机和减速机可拆卸安装在下底板的下侧面上，行走驱动电机驱动减速机旋转工作；行走轮固定安装在减速机的输出轴上；电机驱动模块与行走驱动电机电连接。

进一步地，机械臂包括安装板、支撑板、底部舵机、两块侧边板、右侧驱动舵机、左侧驱动舵机、同步大臂、驱动大臂、一根驱动小臂、一根摆动臂、三角板、拉杆、一根上连杆以及一根下连杆；安装板通过四根安装柱安装在上底板上；底部舵机安装在安装板下方，且底部舵机的驱动轴向上贯穿安装板；支撑板的中部固定安装在底部舵机的驱动轴上，且支撑板与安装板相平行；两块侧边板分别竖向安装在支撑板的左右侧边上，在支撑板的中部竖向安装有中间侧板，且中间侧板与侧边板平行；左侧驱动舵机和右侧驱动舵机分别固定安装在两块侧边板的外侧板面上，且左侧驱动舵机和右侧驱动舵机的驱动轴均伸入两块侧边板之间的区域内；在左侧驱动舵机的驱动轴端部上固定安装有短臂；驱动小臂的一端与短臂的端部摆动式铰接安装，驱动小臂的另一端与摆动臂的一端摆动式铰接安装；驱动大臂的一端固定安装在右侧驱动舵机的驱动轴端部上；同步大臂的一端摆动式铰接安装在中间侧板上，同步大臂的另一端摆动式铰接安装在摆动臂的中部；摆动臂的另一端摆动式铰接安装在机械手的左侧边上；拉杆的一端摆动式铰接安装在右侧的侧边板上；上连杆和下连杆的一端均摆动式铰接安装在机械手的右侧边上；拉杆的另一端、上连杆的另一端以及下连杆的另一端分别摆动式铰接安装在三角板的三个顶角处；驱动大臂的另一端与下连杆的另一端同轴铰接安装在三角板的顶角处；驱动大臂与同步大臂平行，摆动臂与下连杆平行；控制模块分别与右侧驱动舵机和左侧驱动舵机电连接，用于驱动舵机的驱动轴旋转；电源模块分别为右侧驱动舵机和左侧驱动舵机供电。

进一步地，驱动大臂与同步大臂之间通过同步安装结构相对固定安装；同步安装结构包括同步安装板、两根安装螺栓以及两个紧固螺母；在驱动大臂和同步大臂上均设有侧边定位孔；在同步安装板的左右侧边上均设有定位凸块，且在左右侧均设有一个有边缘向中部延伸的矩形槽口，并在两个矩形槽口的中部均设有一个宽槽口；同步安装板夹持在驱动大臂与同步大臂之间，且定位凸块嵌入对应位置处的侧边定位孔中；两根安装螺栓的螺杆端部分别贯穿驱动大臂和同步大臂伸入对应侧的矩形槽口中；两个紧固螺母分别设置在两个宽槽口处；两根安装螺栓分别螺纹旋合安装在两个紧固螺母上。

进一步地，摆动臂与下连杆通过横向连接板相对固定安装。

进一步地，机械手包括夹持驱动舵机、舵机安装板、齿轮安装板、铰接座、从动齿轮以及驱动齿轮；夹持驱动舵机固定安装在舵机安装板上；在铰接座的侧边设有两个支撑侧耳，在铰接座的中部设有铰接安装孔，在铰接座的上侧倾斜设置有斜撑臂；在舵机安装板的右侧板面上设有上侧矩形贯穿孔，在齿轮安装板的右侧板面上设有下侧矩形贯穿孔；铰接座的上侧边嵌入上侧矩形贯穿孔中，斜撑臂倾斜伸出至舵机安装板上方；铰接座的下侧边嵌入下侧矩形贯穿孔中；齿轮安装板通过对拉螺栓固定安装在舵机安装板下方，且两个支撑侧耳夹持在舵机安装板与齿轮安装板之间；摆动臂以及下连杆的端部均摆动式铰接安装在铰接安装孔上；上连杆的端部摆动式铰接安装在斜撑臂的上端部上；夹持驱动舵机的驱动轴向下贯穿齿轮安装板，驱动齿轮通过中心安装孔固定安装在夹持驱动舵机的驱动轴上；两根夹持杆的后端部均固定设置在一个夹持齿轮上，两个夹持齿轮均旋转式安装在齿轮安装板的前侧边处，且两个夹持齿轮相互啮合；从动齿轮同轴心安装在一个夹持齿轮上，驱动齿轮与从动齿轮相啮合；控制模块与夹持驱动舵机电连接，用于控制舵机的驱动轴旋转；电源模块为夹持驱动舵机供电。

进一步地，在驱动齿轮的下侧面上固定安装有一个加宽齿轮；加宽齿轮与驱动齿轮的齿牙重合；加宽齿轮与从动齿轮相啮合；在加宽齿轮上设有便于夹持驱动舵机驱动轴凸出的直角切口。

进一步地，在驱动齿轮的侧边沿径向伸出设置有便于手动旋转调节的侧边拨杆；在从动齿轮的侧边且靠近两根夹持杆的夹持开口处设有弧形切口。

进一步地，在两块侧边板之间横向可拆卸安装有两块横向支撑板。

进一步地，在上底板的侧边固定安装有无线通信模块；控制模块与无线通信模块电连接；电源模块为无线通信模块供电。

本发明创造与现有技术相比，其有益效果是：利用可拆卸安装各个模块，能够实现积木化组装要求；利用在两根夹持杆的前端部弯折延伸设置弯折段，从而便于对物品进行夹持；利用控制模块分别与电机驱动模块、机械臂的驱动机构以及机械手的驱动机构电连接，实现对小车行走、机械臂伸展以及机械手夹持进行控制，较好地满足编程实践要求。

附图说明

图1为本发明创造的立体结构示意图；

图2为本发明创造的机械臂结构示意图；

图3为本发明创造的机械手仰视结构示意图；

图4为本发明创造的夹持杆结构示意图；

图5为本发明创造的铰接座结构示意图；

图6为本发明创造的从动齿轮结构示意图；

图7为本发明创造的驱动齿轮结构示意图；

图8为本发明创造的加宽齿轮结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造技术方案进行详细说明，但是本发明创造的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1-8所示，本发明创造公开的机械臂小车包括：下底板1、上底板2、机械臂、机械手、电源模块6、控制模块7、电机驱动模块8以及四个电动驱动轮；

上底板2通过四根支撑立柱3安装在下底板1上方；电源模块6、控制模块7以及电机驱动模块8均安装在上底板2上；四个电动驱动轮两两分别可拆卸安装在下底板1的下侧面左右侧边处；机械臂的后端可拆卸安装在上底板2的前侧边处；机械手可拆卸安装在机械臂的前端，且机械手设有两根夹持杆31；两根夹持杆31的前端部弯折延伸设置有弯折段32，且两个弯折段32相对弯折；

控制模块7与电机驱动模块8电连接，电机驱动模块8分别与四个电动驱动轮电连接，由控制模块7通过电机驱动模块8控制四个电动驱动轮旋转动作；控制模块7还与机械臂以及机械手的驱动机构电连接，用于分别控制机械臂和机械手动作；电源模块6分别为控制模块7、电机驱动模块8、机械臂以及机械手供电。

利用可拆卸安装各个模块，能够实现积木化组装要求；利用在两根夹持杆31的前端部弯折延伸设置弯折段32，从而便于对物品进行夹持；利用控制模块7分别与电机驱动模块8、机械臂的驱动机构以及机械手的驱动机构电连接，实现对小车行走、机械臂伸展以及机械手夹持进行控制，较好地满足编程实践要求。

进一步地，电动驱动轮由行走驱动电机4、减速机以及行走轮5构成；行走驱动电机4和减速机可拆卸安装在下底板1的下侧面上，行走驱动电机4驱动减速机旋转工作；行走轮5固定安装在减速机的输出轴上；电机驱动模块8与行走驱动电机4电连接。

进一步地，机械臂包括安装板11、支撑板43、底部舵机33、两块侧边板13、右侧驱动舵机14、左侧驱动舵机16、同步大臂18、驱动大臂44、一根驱动小臂21、一根摆动臂22、三角板25、拉杆19、一根上连杆23以及一根下连杆24；安装板11通过四根安装柱10安装在上底板2上；底部舵机33安装在安装板11下方，且底部舵机33的驱动轴向上贯穿安装板11；支撑板43的中部固定安装在底部舵机33的驱动轴上，且支撑板43与安装板11相平行；两块侧边板13分别竖向安装在支撑板43的左右侧边上，在支撑板43的中部竖向安装有中间侧板15，且中间侧板15与侧边板13平行；左侧驱动舵机16和右侧驱动舵机14分别固定安装在两块侧边板13的外侧板面上，且左侧驱动舵机16和右侧驱动舵机14的驱动轴均伸入两块侧边板13之间的区域内；在左侧驱动舵机16的驱动轴端部上固定安装有短臂17；驱动小臂21的一端与短臂17的端部摆动式铰接安装，驱动小臂21的另一端与摆动臂22的一端摆动式铰接安装；驱动大臂44的一端固定安装在右侧驱动舵机14的驱动轴端部上；同步大臂18的一端摆动式铰接安装在中间侧板15上，同步大臂18的另一端摆动式铰接安装在摆动臂22的中部；摆动臂22的另一端摆动式铰接安装在机械手的左侧边上；拉杆19的一端摆动式铰接安装在右侧的侧边板13上；上连杆23和下连杆24的一端均摆动式铰接安装在机械手的右侧边上；拉杆19的另一端、上连杆23的另一端以及下连杆24的另一端分别摆动式铰接安装在三角板25的三个顶角处；驱动大臂44的另一端与下连杆24的另一端同轴铰接安装在三角板25的顶角处；驱动大臂44与同步大臂18平行，摆动臂22与下连杆24平行；控制模块7分别与右侧驱动舵机14和左侧驱动舵机16电连接，用于驱动舵机的驱动轴旋转；电源模块6分别为右侧驱动舵机14和左侧驱动舵机16供电。利用底部舵机33能够实现支撑板43的旋转驱动，从而实现机械臂的摆动驱动；利用右侧驱动舵机14和左侧驱动舵机16能够实现机械臂的前端平稳升降和伸展运动，且能够调节机械手的倾斜角度，满足对机械手的灵活位置、角度控制；所有摆动式铰接安装都是有螺栓安装构成，从而满足积木式组装要求。

进一步地，驱动大臂44与同步大臂18之间通过同步安装结构相对固定安装；同步安装结构包括同步安装板20、两根安装螺栓以及两个紧固螺母；在驱动大臂44和同步大臂18上均设有侧边定位孔；在同步安装板20的左右侧边上均设有定位凸块，且在左右侧均设有一个有边缘向中部延伸的矩形槽口，并在两个矩形槽口的中部均设有一个宽槽口；同步安装板20夹持在驱动大臂44与同步大臂18之间，且定位凸块嵌入对应位置处的侧边定位孔中；两根安装螺栓的螺杆端部分别贯穿驱动大臂44和同步大臂18伸入对应侧的矩形槽口中；两个紧固螺母分别设置在两个宽槽口处；两根安装螺栓分别螺纹旋合安装在两个紧固螺母上。利用同步安装结构可拆卸安装在驱动大臂44与同步大臂18之间，从而实现驱动大臂44与同步大臂18同步摆动；利用同步安装板20、两根安装螺栓以及两个紧固螺母构成同步安装结构，从而实现同步安装结构可拆卸安装，满足积木化组装要求。

进一步地，摆动臂22与下连杆24通过横向连接板42相对固定安装。利用横向连接板42能够确保摆动臂22与下连杆24同步摆动。

进一步地，机械手包括夹持驱动舵机26、舵机安装板27、齿轮安装板29、铰接座37、从动齿轮34以及驱动齿轮35；夹持驱动舵机26固定安装在舵机安装板27上；在铰接座37的侧边设有两个支撑侧耳38，在铰接座37的中部设有铰接安装孔，在铰接座37的上侧倾斜设置有斜撑臂28；在舵机安装板27的右侧板面上设有上侧矩形贯穿孔，在齿轮安装板29的右侧板面上设有下侧矩形贯穿孔；铰接座37的上侧边嵌入上侧矩形贯穿孔中，斜撑臂28倾斜伸出至舵机安装板27上方；铰接座37的下侧边嵌入下侧矩形贯穿孔中；齿轮安装板29通过对拉螺栓固定安装在舵机安装板27下方，且两个支撑侧耳38夹持在舵机安装板27与齿轮安装板29之间；摆动臂22以及下连杆24的端部均摆动式铰接安装在铰接安装孔上；上连杆23的端部摆动式铰接安装在斜撑臂28的上端部上；夹持驱动舵机26的驱动轴向下贯穿齿轮安装板29，驱动齿轮35通过中心安装孔41固定安装在夹持驱动舵机26的驱动轴上；两根夹持杆31的后端部均固定设置在一个夹持齿轮30上，两个夹持齿轮30均旋转式安装在齿轮安装板29的前侧边处，且两个夹持齿轮30相互啮合；从动齿轮34同轴心安装在一个夹持齿轮30上，驱动齿轮35与从动齿轮34相啮合；控制模块7与夹持驱动舵机26电连接，用于控制舵机的驱动轴旋转；电源模块6为夹持驱动舵机26供电。利用按压夹持安装铰接座37，从而实现积木式可拆卸组合安装，同时将对于机械手的三个铰接点均设置在铰接座37及其斜撑臂28上，实现了稳定的铰接安装，确保铰接位置相对固定；利用上侧矩形贯穿孔和下侧矩形贯穿孔能够实现铰接座37的稳定限位；利用两个夹持齿轮30的相互啮合，能够实现两根夹持杆31的同步摆动。

进一步地，在驱动齿轮35的下侧面上固定安装有一个加宽齿轮36；加宽齿轮36与驱动齿轮35的齿牙重合；加宽齿轮36与从动齿轮34相啮合；在加宽齿轮36上设有便于夹持驱动舵机26驱动轴凸出的直角切口39。利用加宽齿轮36能够确保驱动齿轮35的旋转驱动力能够完全传递到从动齿轮34上，由于是积木化组合安装，因此采用加宽齿轮36能够确保啮合到位，防止从动齿轮34与驱动齿轮35齿牙上下错位，利用直角切口39能够便于夹持驱动舵机26的驱动轴凸出。

进一步地，在驱动齿轮35的侧边沿径向伸出设置有便于手动旋转调节的侧边拨杆40；在从动齿轮34的侧边且靠近两根夹持杆31的夹持开口处设有弧形切口39。利用侧边拨杆40能够便于手动旋转调节，满足积木化组装过程中的调试需要；利用弧形切口39能够减小对夹持开口的阻挡，便于两根夹持杆31夹持物体。

进一步地，在两块侧边板13之间横向可拆卸安装有两块横向支撑板12。利用两块横向支撑板12能够增强两块侧边板13之间的结构强度，且采用可拆卸安装能够满足积木化组装要求。

进一步地，在上底板2的侧边固定安装有无线通信模块9；控制模块7与无线通信模块9电连接；电源模块6为无线通信模块9供电。利用无线通信模块9能够实现上位机与控制模块7之间的无线通信，从而实现机械臂小车的无线控制。

本发明创造公开的机械臂小车中，控制模块7采用现有控制器模块封装在方形壳体中，构成一个可拆卸组装的控制器模块；电源模块6采用模块化的电池盒可拆卸安装在上底板2上，且在电池盒中设有稳压电路，实现对外的稳定供电；行走驱动电机4采用现有的步进电机，且设置有对应的减速机，从而对行走轮5进行旋转驱动；右侧驱动舵机14、左侧驱动舵机16、底部舵机33以及夹持驱动舵机26均采用现有的舵机，能够在控制模块7的控制下实现摆臂驱动；无线通信模块9采用现有的无线通信模块封装在壳体内，例如蓝牙模块、ZigBee模块等，实现上位机与控制模块7之间的无线通信。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明创造，但其不得解释为对本发明创造自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明创造的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。