象棋大师机器人专用手爪

摘要

一种象棋大师机器人专用手爪，属于机器人技术领域。本发明包括：直流电机，电机座，角架，连接套，导轨，升降螺钉，固定螺母，销钉，螺母，电磁铁，行程开关，电机设置在电机座上，角架、电机座、直流电机通过螺钉连接在一起，电机轴和连接套通过锥端紧固螺钉固定，连接套通过螺纹和升降螺钉连接，固定螺母通过锥端紧固螺钉和升降螺钉固定，销钉通过螺纹和固定螺母连接，导轨通过螺钉固定在角架上，销钉在导轨的导向槽内滑动，行程开关通过螺钉设置在导轨的导向槽两端，电磁铁通过螺纹和升降螺钉连接在一起。本发明节约了成本，简化了控制算法，避免了卡死现象，手爪运动平稳，控制位置精确，结构简单，工作可靠，安装使用方便，便于推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人专用手爪，特别是一种象棋大师机器人专用手爪，属于机器人技术领域。

背景技术

中国象棋作为一种古老的中国传统文化，深受大众尤其是青少年和老年人的喜爱。为此，我们研制了集教育、娱乐于一体的示教机器人——象棋大师机器人，它通过人机交互，能够自动完成和人的象棋对弈过程。该机器人主要由计算机、机器人本体、机器人控制器、电子棋盘系统组成。在机器人本体中，手爪是一关键部件，由它来完成抓、放棋子的动作，手爪结构设计的合理性、巧妙性、可靠性，会直接影响到机器人能否顺利完成走棋动作，以及走棋动作的准确性等。

经文献检索发现，中国专利申请号为：02112261.X，名称为：象棋大师机器人，该专利涉及到一种机器人用于下象棋的专用手爪，该手爪是一偏心的杠杆机构，即整个杠杆是以其中点O为圆心的圆弧运动。当电机工作时，通过丝杠使杠杆的A点上升(或者下降)，电磁铁也带着所吸附的棋子作相应的下降(或上升)动作。该手爪虽然也能完成机器人抓放棋子的动作，但实际应用中发现，由于采用的是杠杆原理，因此在手爪尺寸一定的情况下，丝杠的行程受到很大限制，且由于圆弧运动，杠杆上需要有滑槽，对其加工质量要求极为严格，否则会出现卡死的现象。另外，需要对电磁铁的运动轨迹加以导向，否则在运动过程中，由于晃动会使电磁铁吸住的棋子脱落，并且运动轨迹也不准确。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种象棋大师机器人专用手爪，该手爪用直流电机代替步进电机，即采用两个直流电机分别控制两个电磁铁的上下运动，并加上了导向机构，导向机构上安装了限位行程开关，解决了原有手爪控制精度和定位精度差、工作状况极不稳定的问题。同时，大大降低了成本。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明包括：直流电机，电机座，角架，连接套，导轨，升降螺钉，固定螺母，销钉，螺母，电磁铁，行程开关，其连接关系为：直流电机安装在电机座上，通过螺钉将角架、电机座、直流电机连接在一起。通过锥端紧固螺钉将电机轴和连接套固定，连接套通过螺纹和升降螺钉连接，固定螺母通过锥端紧固螺钉和升降螺钉固定，销钉通过螺纹和固定螺母连接，导轨通过螺钉固定在角架上，销钉在导轨的导向槽内滑动，行程开关通过螺钉安装在导轨的导向槽两端。电磁铁通过螺纹和升降螺钉连接在一起。

本发明工作时，机器人手臂从机械零点运动到某处(欲抓取棋子处)，直流电机工作，带动连接套旋转，同时升降螺钉向下运动(由于销钉被限制在导轨上的导向槽内滑动，因此升降螺钉只能上下做直线运动)，销钉碰到安装在导轨下端的行程开关后，直流电机停止工作，电磁铁通电吸取该处棋子。接着直流电机反向工作，带动连接套旋转，同时升降螺钉向上运动，销钉碰到安装在导轨上端的行程开关后，直流电机停止工作。然后机器人手臂运动到目的地(欲放棋子处)，直流电机工作，带动连接套旋转，升降螺钉向下运动，销钉碰到安装在导轨下端的行程开关后，直流电机停止工作，电磁铁断电，放下该棋子。机器人手臂返回至机械零点，等待执行下一个回合的动作。

象棋对弈过程中机器人主要完成从某处抓起棋子、运动到目的地后放下棋子动作，另外还存在吃棋子情况，此时手爪上同时带有两个棋子，采用两套上述机构完成吃棋子动作，即机器人运动到目的地后，首先用一套机构抓起被吃的棋子，然后机器人手臂旋转一个角度，用另一套机构放下应下的棋子。机器人手爪返回至机械零点后放下被吃掉的棋子。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明用直流电机代替步进电机，省去了步进电机驱动器，不仅大大节约了成本，而且也大大简化了控制算法。由两套相同机构完成抓、放、吃棋子的动作，在整个手爪尺寸确定情况下，可以确保其有较大行程，同时也避免了采用杠杆机构所产生的卡死现象。另外升降螺钉两侧都加有导轨，每个导轨两端都安装有限位行程开关，保证手爪运动平稳，控制位置精确。该装置结构简单，工作可靠，安装使用方便，便于推广使用。

附图说明

图1本发明结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：直流电机1，电机座2，角架3，连接套4，导轨5，升降螺钉6，固定螺母7，销钉8，螺母9，电磁铁10，行程开关11，其连接关系为：直流电机1设置在电机座2上，通过螺钉将角架3、电机座2、直流电机1连接在一起。通过锥端紧固螺钉将电机轴和连接套4固定，连接套4通过螺纹和升降螺钉6连接，固定螺母7通过锥端紧固螺钉和升降螺钉6固定，销钉8通过螺纹和固定螺母7连接，导轨5通过螺钉固定在角架3上，销钉8在导轨5的导向槽内滑动，行程开关11通过螺钉设置在导轨5的导向槽两端，电磁铁10通过螺纹和升降螺钉6连接在一起。该手爪或者由两套上述的机构组成，这时手爪左右两个部分结构完全相同且对称。