专利摘要

一种可同步动作的主从机械臂，本装置有一台主动机械臂，还有若干台从动机械臂，从动机械臂可以在主动机械臂的控制下，与主动机械臂同步进行动作，还可以重复进行主动机械臂做过的动作。主动机械臂有五个用电位器做成的关节，利用的是电位器的旋柄与本体的旋转关系做成的一自由度型关节，五个电位器关节连接着三个活动臂和一个夹钳爪主齿及一个夹钳爪副齿；从动机械臂有五个用伺服电机做成的关节，利用的是伺服电机的输出轴与本体的旋转关系做成的一自由度型关节，五个伺服电机关节连接着三个活动臂和一个夹钳爪主齿及一个夹钳爪副齿；主从机械臂都有自己的单片机控制电路和无线通信模块，通过无线通信功能，主从机械臂可以实现同步动作。

权利要求

1.一种可同步动作的主从机械臂，包括由底座、旋转臂、活动臂、关节和夹具组成的机械臂，其特征在于，本装置有一台主动机械臂，还有一台或若干台从动机械臂，从动机械臂可以在主动机械臂的控制下，与主动机械臂同步进行动作，还可以通过学习记忆装置重复进行主动机械臂做过的动作。

2.根据权利要求1所述的一种可同步动作的主从机械臂，其特征在于，主动机械臂有一个底座，底座上有一块安装板，在安装板的中心部位以垂直方式安装有第一个关节电位器，即以电位器的旋柄与本体的旋转关系作为机械臂的一自由度型关节，该关节电位器的旋柄位于安装板的上方，在该关节电位器的旋柄上以套装的方式固定有一个旋转机械臂，在旋转机械臂的上部以水平方式安装有第二个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第一活动机械臂，在第一活动机械臂的上端部以水平方式安装有第三个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第二活动机械臂，在第二活动机械臂的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的一个夹钳爪主齿，在夹钳爪主齿上安装有第五个关节电位器，在第五个关节电位器的旋柄上安装有一个夹钳爪副齿；所述的从动机械臂也有一个底座，底座上也有一块安装板，在安装板的中心部位以垂直方式安装有第一个关节伺服电机，即以伺服电机的输出轴与电机本体的旋转关系作为机械臂的关节，该关节伺服电机的输出轴位于安装板的上方，在该关节伺服电机的输出轴上以套装的方式固定有一个旋转机械臂，在旋转机械臂的上部以水平方式安装有第二个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第一活动机械臂，在第一活动机械臂的上端部以水平方式安装有第三个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第二活动机械臂，在第二活动机械臂的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的一个夹钳爪主齿，在夹钳爪主齿上安装有第五个关节伺服电机，在第五个关节伺服电机的输出轴上安装有一个夹钳爪副齿。

3.根据权利要求2所述的一种可同步动作的主从机械臂，其特征在于，所述的第一、第二、第三、第四和第五关节电位器的输出端用导线连接到一个主单片机电路的I/O输入端，该单片机电路的I/O输出端连接有一个无线通信模块；所述的第一、第二、第三、第四和第五伺服电机的输入端用导线连接到一个从单片机电路的I/O输出端，该单片机电路的I/O输入端连接有一个无线通信模块；两个无线通信模块可以互相进行通信。

4.根据权利要求3所述的一种可同步动作的主从机械臂，其特征在于，所述的主单片机电路的单片机内装有一个处理关节电位器输入信号和将处理后的信号输出给无线通信模块的程序；所述的从单片机电路的单片机内装有一个处理无线通信模块输入信号和将处理后的信号输出给伺服电机的程序；从单片机电路2-3内还设置有存储记忆模块，用来存储主动机械臂的运动数据信息。

5.根据权利要求4所述的一种可同步动作的主从机械臂，其特征在于，所述的主单片机、从单片机和伺服电机由一个公共的电源供电，或者由分开的两个电源供电。

6.根据权利要求5所述的一种可同步动作的主从机械臂，其特征在于，所述的一个公共的电源或分开的两个电源为电池组，或者为交流整流电源。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械臂，尤其是涉及一种可同步动作的主从机械臂。

背景技术

目前，在传统的机械实验室里进行教学演示时，通常是教师在讲台上进行演示试验操作，而学生在围观演示过程后回到各自的实验台进行操作；或者教师在讲台上播放教学视频后，学生在自己的实验台进行操作。这样的教学方法通常不能达到预期的效果，学生无法一遍就看懂教师的实验演示，甚至由于各种原因根本就没看清教师的演示内容，导致学生无法完成学习与实验。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可同步动作的主从机械臂，其中的一台主动机械臂放置在教室的讲台上，其余的从动机械臂放置在学生各自的实验台上；该套装置具备操作简单、动作灵活、可以实现同步或重复操控的动作等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种可同步动作的主从机械臂，包括由底座、旋转臂、活动臂、关节和夹具组成的机械臂，其特征在于，本装置有一台主动机械臂，还有一台或若干台从动机械臂，从动机械臂可以在主动机械臂的控制下，与主动机械臂同步进行动作，还可以通过学习记忆装置重复进行主动机械臂做过的动作。

所述的主动机械臂有一个底座，底座上有一块安装板，在安装板的中心部位以垂直方式安装有第一个关节电位器，即以电位器的旋柄与本体的旋转关系作为机械臂的一自由度型关节，该关节电位器的旋柄位于安装板的上方，在该关节电位器的旋柄上以套装的方式固定有一个旋转机械臂，在旋转机械臂的上部以水平方式安装有第二个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第一活动机械臂，在第一活动机械臂的上端部以水平方式安装有第三个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第二活动机械臂，在第二活动机械臂的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节电位器，在该关节电位器的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的一个夹钳爪主齿，在夹钳爪主齿上安装有第五个关节电位器，在第五个关节电位器的旋柄上安装有一个夹钳爪副齿；所述的从动机械臂也有一个底座，底座上也有一块安装板，在安装板的中心部位以垂直方式安装有第一个关节伺服电机，即以伺服电机的输出轴与电机本体的旋转关系作为机械臂的关节，该关节伺服电机的输出轴位于安装板的上方，在该关节伺服电机的输出轴上以套装的方式固定有一个旋转机械臂，在旋转机械臂的上部以水平方式安装有第二个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第一活动机械臂，在第一活动机械臂的上端部以水平方式安装有第三个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第二活动机械臂，在第二活动机械臂的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节伺服电机，在该关节伺服电机的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的一个夹钳爪主齿，在夹钳爪主齿上安装有第五个关节伺服电机，在第五个关节伺服电机的输出轴上安装有一个夹钳爪副齿；

所述的第一、第二、第三、第四和第五关节电位器的输出端用导线连接到一个主单片机电路的I/O输入端，该单片机电路的I/O输出端连接有一个无线通信模块；所述的第一、第二、第三、第四和第五伺服电机的输入端用导线连接到一个从单片机电路的I/O输出端，该单片机电路的I/O输入端连接有一个无线通信模块；两个无线通信模块可以互相进行通信。

所述的主单片机电路的单片机内装有一个处理关节电位器输入信号和将处理后的信号输出给无线通信模块的程序；所述的从单片机电路的单片机内装有一个处理无线通信模块输入信号和将处理后的信号输出给伺服电机的程序；从单片机电路2-3内还设置有存储记忆模块，用来存储主动机械臂的运动数据信息。

所述的主单片机、从单片机和伺服电机可以由一个公共的电源供电，也可以由分开的两个电源供电。

所述的一个公共的电源或分开的两个电源可以是电池组，也可以是交流整流电源。

本实用新型的有益效果是：

1.由于本实用新型中采用了主、从单片机电路和无线通信模块电路，因此，可以将主动机械臂的动作通过其作为关节的电位器，以电位器转动的角度即电位器的电阻发生变化的方式转变成电信号，由主单片机电路进行处理并通过无线通信模块将其数据信息发送出去；而从单片机电路的无线通信模块接收到主单片机电路发送的数据信息后，通过将数据信息处理后并输出驱动从动机械臂的各个伺服电机，伺服电机作为从动机械臂的关节，带动从动机械臂进行动作，且该动作是重复主动机械臂所做的动作，从而完成了主、从机械臂的同步动作。

2.通过本实用新型的装置，可以实现一对多的机械臂同步动作，老师的试验台装的是主动机械臂，各个学生的实验台装的是从动机械臂，老师的主动机械臂能和学生们的从动机械臂一起同步运动，从而达到了教学演示的目的。且各个学生的从动机械臂可以自动同步或重复主动机械臂的动作，使学生们可以重复观看或演示主动机械臂做过的动作，提高了教学的效果。

3.由于本实用新型的主、从机械臂之间采用了无线传输的方式进行通信，因此，在进行教具的安装与布置时，不用再进行电缆敷设等工作，既节省了材料，又节省了人工，教具的布置也简洁美观，提高了教学环境的优越性。

附图说明

图1是可同步动作的主从机械臂的结构示意图。

图2是主动机械臂的结构示意图。

图3是从动机械臂的结构示意图。

图4是主从单片机电路的电气原理图。

图5是主从机械臂控制电路的工作流程框图。

图6是主从机械臂的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型可同步动作的主从机械臂的具体结构作进一步的详细说明。

如图1至图5所示，是本实用新型的可同步动作的主从机械臂的结构示意图。本装置有一台主动机械臂1，还有若干台从动机械臂2，3，……，n。(以下为叙述方便，以从动机械臂2代表n-1台从动机械臂进行叙述。)从动机械臂2可以在主动机械臂1的控制下，与主动机械臂1同步进行动作，还可以通过学习记忆装置(在从单片机电路中，后续会进行说明)重复进行主动机械臂1做过的动作。

所述的主动机械臂1有一块安装板1-4，在安装板1-4的中心部位以垂直方式安装有第一个关节电位器1-5，即以电位器的旋柄与本体的旋转关系作为机械臂的一自由度型关节。第一个关节电位器1-5的旋柄位于安装板1-4的上方，在第一个关节电位器1-5的旋柄上以套装的方式固定有一个旋转机械臂1-6，在旋转机械臂1-6的上部以水平方式安装有第二个关节电位器1-7，在第二个关节电位器1-7的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第一活动机械臂1-8，在第一活动机械臂1-8的上端部以水平方式安装有第三个关节电位器1-9，在第三个关节电位器1-9的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的第二活动机械臂1-10，在第二活动机械臂1-10的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节电位器1-11，在第四个关节电位器1-11的旋柄上安装有一个与旋柄垂直的一个夹钳爪主齿1-12；在夹钳爪主齿1-12上安装有第五个关节电位器1-13，在第五个关节电位器1-13的旋柄上安装有一个夹钳爪副齿1-14。在主动机械臂1的底座1-1上还装有一块主单片机电路板1-3，主单片机电路板1-3上还装有一个无线通信模块1-2。所述的从动机械臂2有一块安装板2-4，在安装板2-4的中心部位以垂直方式安装有第一个关节伺服电机2-5，即以伺服电机的输出轴与电机本体的旋转关系作为机械臂的一自由度型关节。第一个关节伺服电机2-5的输出轴位于安装板2-4的上方，在第一个关节伺服电机2-5的输出轴上以套装的方式固定有一个旋转机械臂2-6，在旋转机械臂2-6的上部以水平方式安装有第二个关节伺服电机2-7，在第二个关节伺服电机2-7的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第一活动机械臂2-8，在第一活动机械臂2-8的上端部以水平方式安装有第三个关节伺服电机2-9，在第三个关节伺服电机2-9的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的第二活动机械臂2-10，在第二活动机械臂2-10的上端部以水平方式或垂直方式安装有第四个关节伺服电机2-11，在第四个关节伺服电机2-11的输出轴上安装有一个与输出轴垂直的一个夹钳爪主齿2-12；在卡钳爪主齿2-12上安装有第五个关节伺服电机2-13，在第五个关节伺服电机2-13的输出轴上安装有一个夹钳爪副齿2-14。在从动机械臂2的底座2-1上还装有一块主单片机电路板2-3，主单片机电路板2-上还装有一个无线通信模块2-2。

所述的第一、第二、第三、第四和第五关节电位器1-5、1-7、1-9、1-11和1-13的输出端分别用导线连接到主单片机电路1-3的I/O输入端，该单片机电路1-3的I/O输出端连接有一个无线通信模块1-2；所述的第一、第二、第三、第四和第五伺服电机2-5、2-7、2-9、2-11和2-13的输入端分别用导线连接到从单片机电路2-3的I/O输出端，该单片机电路2-3的I/O输入端连接有一个无线通信模块2-2；两个无线通信模块1-2和2-2可以互相进行通信。

所述的主单片机电路1-3的单片机内装有一个处理关节电位器的输入信号和将处理后的数据输出给无线通信模块1-2的程序；所述的从单片机电路2-3的单片机内装有一个处理无线通信模块2-2输入的信号和将处理后的数据输出给伺服电机的程序；从单片机电路2-3内还设置有存储记忆模块，用来存储主动机械臂的运动数据信息。

所述的主单片机电路1-3、从单片机电路2-3和关节电位器及关节伺服电机可以由一个公共的电源供电，也可以由分开的两个电源供电。

所述的一个公共的电源或分开的两个电源可以是电池组，也可以是交流整流电源。

主动机械臂1和从动机械臂2的具体零部件选择是，主动机械臂1的各关节电位器选用的是RV24YN20S碳膜电位器；从动机械臂2的第一、第二和第三关节伺服电机选用的是MG995伺服电机，第四和第五关节伺服电机选用的是银燕EMAX伺服电机；无线通信模块选用的是NRF24L01无线通信模块。

本实用新型的工作过程是，主动机械臂1需要人工进行控制，通过转动主动机械臂1的各个关节，RV24YN20S碳膜电位器中的动触点就可在电阻体上滑动，输出与机械臂的转角成比例的电压。该电压信号传送给主单片机电路1-3进行处理后，再由NRF24L01无线通信模块1-2发送出去；从动机械臂2的从单片机电路2-3的无线通信模块2-2NRF24L01接收到信号后，将信号传送给从单片机进行处理，并将处理后的数据转变成对关节伺服电机的控制信号，控制各关节伺服电机以主动机械臂1的动作数据进行动作，从而完成对主动机械臂1的动作模拟，完成主从机械臂的同步动作。如果从动机械臂2需要自行重复主动机械臂1的动作时，利用从单片机电路2-3中存储的运动信息数据，就可以单独让从动机械臂2重复一遍或多遍动作，以利演示和观看。主动机械臂1和从动机械臂2的尖端还可以配置不同的夹具，以满足不同的应用需要。本实用新型的工作流程如图6所示，具体的流程是：

1.系统复位；按下初始按钮，整个控制器主动从动装置同角度摆放,并且将存储内容清空。

2.主动装置转动；操控者转动各可转动臂。

3.电位器传输比例电压；不同的转动角度输出的电信号不同。

4.单片机处理信号；单片机上收入不同电信号通过编程将电信号处理传出为有效值。

5.主动装置主无线通信模块板将信号传输给从无线通信模块板；无线传输，传出信号。

6.从动装置通过无线通信模块主懂装置发出的信号。

7.从动装置单片机处理信号；将接受来的信号再次处理。

8.按下同步按钮；单片机输出的信号直接传给从动装置舵机，从动装置舵机完成与主动装置相同的动作。

9.按下储存按钮；单片机输出的信号被存储，不断重复发送至舵机，从动装置舵机完成不断重复主动装置动作。

本实用新型的有益效果是：

1.由于本实用新型中采用了主、从单片机电路和无线通信模块电路，因此，可以将主动机械臂的动作通过其作为关节的电位器，以电位器转动的角度即电位器的电阻发生变化的方式转变成电信号，由主单片机电路进行处理并通过无线通信模块将其数据信息发送出去；而从单片机电路的无线通信模块接收到主单片机电路发送的数据信息后，通过将数据信息处理后并输出驱动从动机械臂的各个伺服电机，伺服电机作为从动机械臂的关节，带动从动机械臂进行动作，且该动作是重复主动机械臂所做的动作，从而完成了主、从机械臂的同步动作。

2.通过本实用新型的装置，可以实现一对多的机械臂同步动作，老师的试验台装的是主动机械臂，各个学生的实验台装的是从动机械臂，老师的主动机械臂能和学生们的从动机械臂一起同步运动，从而达到了教学演示的目的。且各个学生的从动机械臂可以自动同步或重复主动机械臂的动作，使学生们可以重复观看或演示主动机械臂做过的动作，提高了教学的效果。

3.由于本实用新型的主、从机械臂之间采用了无线传输的方式进行通信，因此，在进行教具的安装与布置时，不用再进行电缆敷设等工作，既节省了材料，又节省了人工，教具的布置也简洁美观，提高了教学环境的优越性。

一种可同步动作的主从机械臂专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。