[發明專利]連桿參數表達直觀的基于D-H參數法的機器人運動學教具

有效

• 申請號: 201810239124.3
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN108172106B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張磊;楊浩
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發明公開了一種連桿參數表達直觀的基于D?H參數法的機器人運動學教具，包括底座、第一連桿機構、第二連桿機構；采用移動副、且可鎖緊的機構實現桿長可調整；采用轉動副、且可鎖緊的機構實現關節軸扭角可調整；采用移動副，且可鎖緊的機構實現公垂線偏置可調整。本發明可以讓學生了解與體會機器人逆運動學求解在機器人控制中的應用。

本申請是申請號：201610341420.5、申請日：2016-05-20、名稱“基于D-H參數法的機器人運動學教具”的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于機器人課程中的教學用具，其專門針對機器人運動學中連桿參數的直觀演示而設計，屬于教學用具領域。

背景技術

目前國內外幾乎沒有專門針對機器人運動學的教具，更沒有基于 D-H參數法的運動學教具。以下簡單介紹一下與本發明比較接近的機器人教學方面的教具。

機器人教具是一種典型的機電一體化產品，它融合了造型技術、機械、電子、傳感器、計算機軟件、硬件和人工智能等眾多先進技術，是進行教學演示、工程訓練較為理想的平臺。

經檢索，比較典型的如下幾種：

重慶大學設計的四自由度的教學型機器人：它屬于典型的關節型機器人，其四個關節采用步進電機作為驅動方式,傳動機構采用諧波減速器,其傳動比都為1:80左右,因此可以獲得較大的力矩和單脈沖精度，也可簡單演示關節轉角變化。但該機器人與一般機器人在結構與控制上并無本質區別，其也未設計能表達機器人運動學有關連桿參數的機構或模塊。

哈爾濱工業大學機器人研究所研制的四自由度SCARA型教學機器人讓學生對機器人的機械系統，控制系統有更好的了解，同時可簡單完成示教編程與再現、可顯示SCARA機器人較特殊而簡單的正運動學、逆運動學分析以及軌跡規劃等功能。但未能展現機器人運動學在一般情況下的連桿參數及其結構關系。

美國Heath kit公司開發的ET－18HERO－I教學機器人：這種小型機器人用于示教、教學實驗都較理想,因為它具有多種功能如：自由度多,運動靈活；有簡單的光感、聲感能力；可進行聲納測距和運動物體的檢測等。然而其教學演示的主要是機器人的基本動作與簡單智能行為，并不是展現機器人關節連桿參數及其結構關系。

總之，上述國內外開發的教學機器人雖說可以簡單完成示教編程與再現、甚至可以簡單展現機器人正運動學、逆運動學分析等功能，卻沒有將機器人連桿參數等運動學知識表達出來，未起到表達清楚機器人在關節處的前一連桿與后一連桿之間的一般性空間結構關系，因為它們并非專用機器人運動學教具。

為解決同學們在課堂上僅憑書本理解機器人運動學參數及三維空間結構比較困難的問題，也為了激發同學們的創新能力及迎合機器人教學需要創新的改革需要，我們設計了一款能合理表達機器人運動學連桿參數，給初學者以直觀印象的機器人運動學教具，以期幫助初學者理解相關知識點，提高教學效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種將機器人關節處的連桿參數表達直觀、可用于輔助教學的基于D-H參數法的機器人運動學教具。

本發明的技術解決方案是：

一種基于D-H參數法的機器人運動學教具，其特征是：包括底座、第一連桿機構、第二連桿機構；底座由上底板和下底板用四顆內六角螺釘結合在一起；

在下底板的中心部位有加工好的矩形凹槽，定心軸承放于所述凹槽之中，用于第一連桿的定位；第一步進電機通過其軸端小齒輪與齒輪嚙合帶動第一連桿旋轉，其中第一步進電機通過加工的凹槽定位在上底板上，凹槽中有四個孔，供螺釘通過，并將第一步進電機固連在上底板上；