本发明专利技术公开一种基于视觉的六自由度教育机械臂，包括机箱，臂体，末端工具，视觉模块；机箱包括下底板，前板，后板，左侧板，右侧板，上板，臂体包括底座、大臂、肘部、小臂、腕部、手部，末端工具包括夹持器、吸盘器，视觉模块包括工作空间板，摄像头，摄像头支架。本发明专利技术实现六自由度控制，对人体手臂进行高仿生；机箱上设计了多功能按钮，三色LED，I/O面板等，辅助功能丰富；两个风扇分别进行持续转动以及条件转动，解决设备的散热问题；手部快装手能够对末端工具进行快速更换，解决工具的多样使用需求以及降低拆装损耗；视觉模块使用图像处理与标记工作板，实现了对象姿态识别与精确空间坐标变换，并简化了编程难度，以满足学生机器人课程需求。需求。需求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的六自由度教育机械臂
[0001]本专利技术属于教育机器人
，具体地说是一种基于视觉的六自由度教育机械臂。
技术介绍
[0002]随着现代科技的迅速发展，机器人行业发展越来越迅速，在工厂自动化生产中机械臂的应用越来越多。在教育领域，机器人教育同样是一个热点，但由于硬件设备的限制，学生难以通过实际操作对机器人获得真实的体验，因此相关的教学机器人设备显得尤为重要。
[0003]机械臂是机器人
得到最广泛应用的机械装置，现有的应用于教育的机械臂由于缺少多自由度，对人体手臂的仿生度不足，不足以锻炼学生的空间运动计算能力。此外，现有设备未充分考虑驱动设备散热及学生的编程控制课程，无法满足学生高阶编程能力训练的需求。再者，现有设备使用的工具有限，无法满足学生在使用时对不同工具的需求。
[0004]因此需要向学生提供一种高仿生度，驱动设计考虑充分，能够进行视觉编程，满足学生对机器人课程需求的教育机械臂，来帮助学生更好地学习机械臂的空间运动及编程技能。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于视觉的六自由度教育机械臂，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于视觉的六自由度教育机械臂，包括：机箱，臂体，末端工具，视觉模块；
[0007]所述机箱包括下底板，前板，后板，左侧板，右侧板，上板，所述臂体包括底座、大臂、肘部、小臂、腕部、手部，所述末端工具包括夹持器、吸盘器，所述视觉模块包括工作空间板，摄像头，摄像头支架；
[0008]所述下底板包括橡胶脚垫，树莓派4B，机械臂驱动板，开关电源；所述橡胶脚垫固定于下底板四角开孔处，所述树莓派4B固定于下底板靠近后板与左侧板的开孔位置，所述机械臂驱动板固定于树莓派4B上通过针脚相连，包括12V转7.4V、12V转5V两路DC
‑
DC转换，每路最大3A电流，3路MOS管开关，风扇控制，UART转TTL部分，多功能按钮控制部分，所述开关电源固定于下底板靠近右侧板与前板的开孔位置，向设备提供12V直流电源；
[0009]所述后板包括I/O面板，AC插座；所述I/O面板安装于后板中央方孔处以四角开孔处进行固定，且I/O面板通过排线与下底板处的机械臂驱动板相连，所述AC插座安装于后板一侧以两侧开孔进行固定，且与所述开关电源L、N引脚相连，通电后向开关电源供电，后板另一侧开有三处方孔用于固定树莓派4B的USB接口与以太网口；
[0010]所述左侧板包括风扇；所述风扇固定于左侧板靠近前板的位置并通过四个开孔固
定，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，并在通电后通过MOS开关控制风扇转动，且左侧板靠近后板处开有安装槽用于固定树莓派4B的电源接口与Micro HDMI端口；
[0011]所述右侧板包括风扇；所述风扇固定于右侧板靠近后板的位置并通过四个开孔固定，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，并在通电后常转进行持续散热；
[0012]所述上板包括按钮式电源开关，多功能按钮，三色LED；所述按钮式电源开关安装于上板靠近前板与右侧板的位置，且分别与开关电源+V、
‑
V引脚以及机械臂驱动板相连，用于控制负载通电与断电，所述多功能按钮安装于上板靠近前板与左侧板的位置，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，所述三色LED固定于上板靠近前板中央的位置，且通过4pin接线与所述I/O面板相连；
[0013]所述底座包括固定底座、旋转底座、第一舵机、第二舵机、第三舵机；所述第一舵机固定于旋转底座中间开孔处，并通过3pin接线穿过所述机箱的上板中心开孔处与所述I/O面板相连，所述旋转底座通过法兰轴承与固定底座相连，所述固定底座固定于机箱上板开孔处，所述第二舵机固定于旋转底座右侧开孔处，所述第三舵机固定于旋转底座左侧开孔处；
[0014]所述大臂包括左右摆臂、桁架、小摆臂、长杆；所述右摆臂通过舵盘，以竖直中位状态固定于第二舵机中心处，所述长杆通过法兰轴承与小摆臂后侧开孔处，所述小摆臂通过舵盘以水平中位状态固定于第三舵机中心处，所述左摆臂通过法兰轴承以竖直中位状态固定于小摆臂舵盘中心处；所述桁架固定于左右摆臂中间位置；
[0015]所述肘部包括U型支架、第四舵机、第四舵机支架、肘部支架；所述U型支架固定于第四舵机中心处，所述第四舵机固定于第四舵机支架上，所述第四舵机支架固定于肘部支架两侧开孔处，所述肘部支架的三脚分别固定于左右摆臂与长杆开孔处；
[0016]所述小臂包括小臂滚筒；所述小臂滚筒通过U型支架与第四舵机相连；
[0017]所述腕部包括第五舵机、U型支架、腕部支架；所述第五舵机固定于腕部支架左侧开孔处，所述U型支架固定于腕部支架后侧开孔处，所述腕部支架通过U型支架与小臂滚筒相连；
[0018]所述手部包括第六舵机支架、第六舵机、圆盘、快装手；所述第六舵机固定于第六舵机支架开孔处，所述第六舵机支架右侧通过舵臂于第五舵机相连，左侧通过法兰轴承固定于腕部支架左侧，所述快装手通过铜柱固定在圆盘上，所述圆盘通过舵臂固定在第六舵机中心处；
[0019]所述夹持器包括齿轮、第七舵机、夹持器固定座、左右夹爪、盖板、夹持器支架；所述齿轮通过舵臂固定于第七舵机中心处，所述第七舵机固定于夹具固定座背面，所述左右夹爪分别置于夹持器固定座正面左右位置，所述盖板固定于固定座正面开孔处，所述夹持器支架固定于夹持器固定座背面开孔位置；
[0020]所述吸盘器包括上板、接线小板、真空泵、电磁阀、吸盘座、软管、吸盘连接件、下板；所述接线小板固定于下板上，所述真空泵固定于下板上，所述电磁阀固定于下板上，所述上板通过铜柱固定在下板上，所述吸盘座与连接件相连，再在吸盘座的两头分别装上吸盘和软管；
[0021]所述工作空间板两角开孔，放置于机箱前板下两橡胶脚垫处，所述摄像头支架为第三方提供，置于本机械臂一侧，所述摄像头为第三方提供，安装于摄像头支架上，并通过
USB数据线与所述树莓派USB接口相连。
[0022]本专利技术的有益效果在于：本专利技术的基于视觉的六自由度教育机械臂实现六自由度控制，对人体手臂进行高仿生，为学生锻炼空间运动计算能力提供训练器材，能够普遍应用于教育教学的使用。
[0023]本专利技术的基于视觉的六自由度教育机械臂的机箱包含多功能按钮，三色LED，I/O面板等，辅助功能丰富，可扩展性强，能够通过对树莓派进行不同的设置实现所需的功能。
[0024]本专利技术的基于视觉的六自由度教育机械臂的左、右侧板处由机械臂驱动板控制的风扇分别进行持续转动以及条件转动，解决设备的散热问题。
[0025]本专利技术的基于视觉的六自由度教育机械臂的手部快装手能够对末端工具进行拆卸更换，既考虑了学生对不同工具的多样使用需求，并且降低拆装损耗。
[0026]本专利技术的基于视觉的六自由度教育机械臂的视觉模块通过图像处理与标记工作板，实现了对象姿态识别与精确空间坐标变换，并简化了编程难度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：包括机箱、臂体、末端工具、视觉模块，所述机箱包括下底板、前板、后板、左侧板、右侧板、上板，所述臂体包括底座、大臂、肘部、小臂、腕部、手部，所述末端工具包括夹持器、吸盘器，所述视觉模块包括工作空间板、摄像头、摄像头支架。2.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述下底板包括树莓派4B，机械臂驱动板，开关电源，橡胶脚垫；所述树莓派4B固定于下底板靠近后板与左侧板的开孔位置；所述机械臂驱动板固定于树莓派4B上并与之通过40pin排针相连，驱动板功能包括12V转7.4V、12V转5VDC
‑
DC转换部分，3路MOS管开关，风扇控制，UART转TTL部分，多功能按钮控制部分；所述开关电源固定于下底板靠近右侧板与前板的开孔位置，向设备提供12V直流电源；所述橡胶脚垫固定于下底板四角开孔处。3.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述后板包括I/O面板，AC插座；所述I/O面板安装于后板中央方孔处以四角开孔处进行固定，且I/O面板通过排线与下底板处的机械臂驱动板相连，所述AC插座安装于后板一侧以两侧开孔进行固定，且与所述开关电源L、N引脚相连，通电后向开关电源供电，后板另一侧开有三处方孔用于固定树莓派4B的USB接口与以太网口。4.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述左侧板包括风扇；所述风扇固定于左侧板靠近前板的位置并通过四个开孔固定，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，通过MOS开关控制风扇转动；且左侧板靠近后板处开有安装槽用于固定树莓派4B的电源接口与Micro HDMI端口。5.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述右侧板包括风扇；所述风扇固定于右侧板靠近后板的位置并通过四个开孔固定，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，并在通电后常转，进行持续散热。6.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述上板包括按钮式电源开关，多功能按钮，三色LED；所述按钮式电源开关安装于上板靠近前板与右侧板的位置，且分别与开关电源+V、
‑
V引脚以及机械臂驱动板相连，用于控制负载通电与断电，所述多功能按钮安装于上板靠近前板与左侧板的位置，且通过2pin接线与机械臂驱动板相连，所述三色LED固定于上板靠近前板中央的位置，且通过4pin接线与所述I/O面板相连。7.根据权利要求1所述的基于视觉的六自由度教育机械臂，其特征在于：所述底座包括固定底座、旋转底座、第一舵机、第二舵机、第三舵机；所述第一舵机固定于旋转底座中间开孔处，并通过3pin接线穿过所述机箱的上板中心开孔处与所述I/O面板相连，所述旋转底座通过轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宏，曾诚则，叶薇薇，王亚丹，
申请(专利权)人：周宏，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。