一种3d打印多功能四轴机械臂
技术领域
1.本实用新型涉及机械制造技术领域，具体为一种3d打印多功能四轴机械臂。
背景技术：2.目前市场上3d打印的小型机械臂多为单片机(arduino、stm32、51单片机)直接提供旋转角度信号给舵机，舵机按照给定角度进行旋转，从而带动机械臂各轴运动，但是其始终存在一定的缺陷，就比如：
3.目前国内自主研发的3d打印机械臂结构单薄易损坏、摩擦力大、单片机(控制系统)外漏；机械臂运行时由于结构设计缺陷导致抖动量大，无法稳固，进而存在一定的使用局限性；
4.目前国内外自主研发3d打印机械臂多采用步进电机进行驱动，在成本上增加10倍有余，导致价格极为昂贵。其次控制步进电机运转需要通过步进电机驱动器进行，大大增加成本，最后为了控制步进电机驱动器多采用plc控制，制作成本又将翻倍。
5.针对上述问题，急需在原有机械臂结构的基础上进行创新设计。
技术实现要素：6.本实用新型的目的在于提供一种3d打印多功能四轴机械臂，以解决上述背景技术中提出的结构单薄易损坏、摩擦力大、单片机(控制系统)外漏；机械臂运行时由于结构设计缺陷导致抖动量大，无法稳固，通过步进电机驱动器进行，大大增加成本，最后为了控制步进电机驱动器多采用plc控制，制作成本又将翻倍的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种3d打印多功能四轴机械臂，包括单片机底座、第一舵机、轴支架、第二舵机、第三舵机和第四舵机，所述单片机底座的上端安装有第四舵机，且第四舵机的上端安装有轴支架，并且轴支架的下端安装有第一舵机形成传动机构，同时第一舵机与第四舵机的上端相互对接，所述轴支架的上端轴连接有第二舵机，且第二舵机的外端安装有第三舵机形成传动机构。
8.优选的，所述第二舵机还设置有辅助舵机和夹持组件，且第二舵机的外端安装有辅助舵机，且辅助舵机的输出端对接有夹持组件，并且第二舵机的下端外侧固定有相对夹持结构。
9.优选的，所述夹持组件通过辅助舵机形成转动结构，且夹持组件的转动范围为0-180
°
，并且夹持组件与相对夹持结构位置相互对应，并形成环形夹持范围，通过辅助舵机的驱动结构，让夹持组件可稳定的配合相对夹持结构形成夹持状态。
10.优选的，所述第二舵机还设置有对接组件、复位弹簧和真空吸盘组件，且第二舵机的输出端外侧安装有对接组件，且对接组件的下端对接有真空吸盘组件，并且真空吸盘组件的上端嵌套安装有复位弹簧，同时复位弹簧与对接组件的下端相互对接。
11.优选的，所述第三舵机的输出端与对接组件之间嵌套对接，且对接组件与第三舵机之间构成可拆卸结构，让使用者可根据需求沿着第三舵机的外端对对接组件进行拆卸更
换处理。
12.优选的，所述真空吸盘组件通过复位弹簧沿着对接组件的下端形成活动结构，让真空吸盘组件可稳定的沿着对接组件的下端进行吸附处理。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.1.该3d打印多功能四轴机械臂，通过合理的结构设计配合轴承降低舵机带动结构运行时产生的摩擦力，采用单片机arduinouno进行舵机的控制，同时将单片机隐藏于机械臂结构之下，可以避免误操作导致短路，同时也可以提高单片机的寿命(提高湿热、盐雾对其的侵蚀)，最后能提升机械臂的外观；
15.2.该3d打印多功能四轴机械臂，通过增加多样性的组件使得机械臂获得拾取物品的功能(该功能包括靠吸力吸附物品与机械爪抓取物品)。
附图说明
16.图1为本实用新型正视立体结构示意图；
17.图2为本实用新型安装辅助舵机时立体结构示意图；
18.图3为本实用新型辅助舵机立体结构示意图；
19.图4为本实用新型安装对接组件时立体结构示意图；
20.图5为本实用新型对接组件立体结构示意图。
21.图中：1、单片机底座；2、第一舵机；3、轴支架；4、第二舵机；5、第三舵机；6、第四舵机；7、辅助舵机；8、夹持组件；9、对接组件；10、复位弹簧；11、真空吸盘组件。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种3d打印多功能四轴机械臂，包括单片机底座1、第一舵机2、轴支架3、第二舵机4、第三舵机5、第四舵机6、辅助舵机7、夹持组件8、对接组件9、复位弹簧10和真空吸盘组件11。
24.单片机底座1的上端安装有第四舵机6，且第四舵机6的上端安装有轴支架3，并且轴支架3的下端安装有第一舵机2形成传动机构，同时第一舵机2与第四舵机6的上端相互对接，轴支架3的上端轴连接有第二舵机4，且第二舵机4的外端安装有第三舵机5形成传动机构。
25.第二舵机4还设置有辅助舵机7和夹持组件8，且第二舵机4的外端安装有辅助舵机7，且辅助舵机7的输出端对接有夹持组件8，并且第二舵机4的下端外侧固定有相对夹持结构。夹持组件8通过辅助舵机7形成转动结构，且夹持组件8的转动范围为0-180
°
，并且夹持组件8与相对夹持结构位置相互对应，并形成环形夹持范围。
26.见附图1-3，由机构本体控制一个能运动的夹持组件8(右)，该机构满足以下4个条件：
27.1、与第二舵机4的齿轮相配合，能够因为齿轮转动而转动；
28.2、与第二舵机4的轴承相配合，减小在运动中产生的摩擦；
29.3、保障机构部分的夹持组件8(右)的强度；
30.4、能够安装第5台舵机，且当第5台舵机角度转动控制夹持组件8开合时保证两个夹持组件8处于同一水平位置。
31.见附图2，为该产品安装夹持组件8后的三维模型，在带载情况下满足各角度自由运动。
32.第二舵机4还设置有对接组件9、复位弹簧10和真空吸盘组件11，且第二舵机4的输出端外侧安装有对接组件9，且对接组件9的下端对接有真空吸盘组件11，并且真空吸盘组件11的上端嵌套安装有复位弹簧10，同时复位弹簧10与对接组件9的下端相互对接。第三舵机5的输出端与对接组件9之间嵌套对接，且对接组件9与第三舵机5之间构成可拆卸结构。真空吸盘组件11通过复位弹簧10沿着对接组件9的下端形成活动结构
33.见附图4-5，本机构为固定机构，该机构具有以下功能：
34.1、与第二舵机4的齿轮相配合，能够因为齿轮转动而转动；
35.2、与第二舵机4的轴承相配合，减小在运动中产生的摩擦；
36.3、固定真空吸盘组件11。
37.工作原理：在使用该3d打印多功能四轴机械臂时，根据图1-5，首先将该装置放置在需要进行工作的位置，采用arduinouno单片机作为四轴机械臂的控制系统，四台180
°
转角舵机作为动力，3d打印材料作为构架。
38.本作品是工业机器人与单片机的结合成果，采用了四个舵机作为各个轴间的动力，各轴间可相互独立工作又可同时工作，连轴处采用微型轴承配合舵机机械臂进行角度旋转，以达到减小各零件间的摩擦力，保证舵机的动力输出，作品整体体积极小，巴掌大小，重量轻，开发性强，可以用于写字、拿取、动作、示教等方面的开发。
39.由于设计更为合理，使得舵机与机械臂结构间的摩擦力降低到了极小的值，也就代表着该作品获得更高的精度以及更强大负载能力，且使得舵机的旋转角度获得最大的180
°
。
40.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种3d打印多功能四轴机械臂，包括单片机底座(1)、第一舵机(2)、轴支架(3)、第二舵机(4)、第三舵机(5)和第四舵机(6)，其特征在于：所述单片机底座(1)的上端安装有第四舵机(6)，且第四舵机(6)的上端安装有轴支架(3)，并且轴支架(3)的下端安装有第一舵机(2)形成传动机构，同时第一舵机(2)与第四舵机(6)的上端相互对接，所述轴支架(3)的上端轴连接有第二舵机(4)，且第二舵机(4)的外端安装有第三舵机(5)形成传动机构。2.根据权利要求1所述的一种3d打印多功能四轴机械臂，其特征在于：所述第二舵机(4)还设置有辅助舵机(7)和夹持组件(8)，且第二舵机(4)的外端安装有辅助舵机(7)，且辅助舵机(7)的输出端对接有夹持组件(8)，并且第二舵机(4)的下端外侧固定有相对夹持结构。3.根据权利要求2所述的一种3d打印多功能四轴机械臂，其特征在于：所述夹持组件(8)通过辅助舵机(7)形成转动结构，且夹持组件(8)的转动范围为0-180
°
，并且夹持组件(8)与相对夹持结构位置相互对应，并形成环形夹持范围。4.根据权利要求1所述的一种3d打印多功能四轴机械臂，其特征在于：所述第二舵机(4)还设置有对接组件(9)、复位弹簧(10)和真空吸盘组件(11)，且第二舵机(4)的输出端外侧安装有对接组件(9)，且对接组件(9)的下端对接有真空吸盘组件(11)，并且真空吸盘组件(11)的上端嵌套安装有复位弹簧(10)，同时复位弹簧(10)与对接组件(9)的下端相互对接。5.根据权利要求4所述的一种3d打印多功能四轴机械臂，其特征在于：所述第三舵机(5)的输出端与对接组件(9)之间嵌套对接，且对接组件(9)与第三舵机(5)之间构成可拆卸结构。6.根据权利要求4所述的一种3d打印多功能四轴机械臂，其特征在于：所述真空吸盘组件(11)通过复位弹簧(10)沿着对接组件(9)的下端形成活动结构。
技术总结本实用新型公开了一种3D打印多功能四轴机械臂，包括单片机底座、第一舵机、轴支架、第二舵机、第三舵机和第四舵机，所述单片机底座的上端安装有第四舵机，且第四舵机的上端安装有轴支架，并且轴支架的下端安装有第一舵机形成传动机构，所述轴支架的上端轴连接有第二舵机，且第二舵机的外端安装有第三舵机形成传动机构。该3D打印多功能四轴机械臂，通过合理的结构设计配合轴承降低舵机带动结构运行时产生的摩擦力，采用单片机ArduinoUNO进行舵机的控制，同时将单片机隐藏于机械臂结构之下，可以避免误操作导致短路，同时也可以提高单片机的寿命(提高湿热、盐雾对其的侵蚀)，最后能提升机械臂的外观。升机械臂的外观。升机械臂的外观。
技术研发人员：戎雪瑞 张妍嘉 戎金山
受保护的技术使用者：贵州航空职业技术学院
技术研发日：2022.05.24
技术公布日：2022/12/16
