一种魔方机器人的制作方法

本实用新型涉及智能机器人技术领域，特别是涉及一种魔方机器人。

背景技术：

魔方已经风靡全球数十年，今年来随着各类脑力开发活动的进行，其被广泛应用于青少年脑力开发课题中，通过拆解魔方实现对于脑力的各方面拓展及开发。在解魔方机器人出现以前只能依靠人工来解魔方，最近几年开始出现解魔方机器人，很快吸引了大众的目光，其中主要包括科学界、纯粹的玩家以及对科学有浓厚兴趣的儿童。而目前市场上的魔方机器人，仍然存在结构复杂、工作稳定性差的问题。

市面上大部分现有的魔方机器人只有两只机械爪，这样大部分的固定效果来源于这两只机械爪，固定效果一般，若机械爪在运行过程中未在指定位置夹紧旋转容易造成魔方损坏甚至机器损坏，而且只使用两只机械爪的算法及运行过程相比来说较为繁琐。同时很多魔方机器人采用旋转气缸的结构，这也会形成较大的累计误差，容易造成魔方的卡死。

技术实现要素：

本实用新型目的是要提供一种魔方机器人，其结构简单，具备四夹爪，配合舵机解决了现有魔方机器人工作稳定性差的问题，且制造成本也较低。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种魔方机器人，包括基本成正方体状的框架本体，所述框架本体的四个侧面上设置有舵机固定架，每个所述舵机固定架内设置有两个舵机，包括直线驱动舵机和旋转舵机，所述舵机固定架为具有空腔的盒体，所述舵机固定架朝向所述框架本体内侧的一面以及远离所述框架本体的另一面均为开口端，在所述盒体的空腔中设有啮合联动的齿条和齿轮，所述齿条沿所述盒体的长度方向设置，贯穿所述盒体的两个开口端，所述直线驱动舵机固定在盒体的侧面并且其动力轴穿过所述盒体与所述盒体空腔中的齿轮相连，用于带动所述齿轮转动，所述旋转舵机固定在所述齿条靠近所述框架本体的一端，所述旋转舵机的动力轴朝向框架本体的中心点设置，且所述旋转舵机的动力轴上固定有夹爪。

进一步地，魔方机器人还包括相机和相机固定架，所述相机固定架固定连接所述框架本体，且所述相机的镜头对准所述框架本体的中心点。这一相机固定方式，使得相机对于魔方的取景更为全面准确，便于计算机分析魔方的各面情况并给出有效解法。

更进一步地，所述相机固定架包括固定板和固定杆，所述固定杆的一端固定连接所述框架本体，另一端固定连接所述固定板，所述固定杆为由与框架本体相连的一端向与所述固定板相连的另一端呈向内弯曲的弧形杆，所述相机固定在所述固定板上。

进一步地，所述框架本体的四个侧面，左侧面、右侧面、上侧面以及下侧面上分别开有通槽，所述舵机固定架嵌设在所述通槽内，所述舵机固定架为开口端的一面朝向所述通槽安装。

更进一步地，所述齿条靠近所述框架本体的一端上固定连接一固定块，所述旋转舵机固定在所述固定块内，且动力轴穿出所述固定块再固定连接所述夹爪，并带动所述夹爪转动。固定块的设置便于旋转舵机在舵机固定架处的进行固定，且能够封堵住舵机固定架的一端，防止异物进入到所述舵机固定架的空腔中。

进一步地，所述夹爪为U字形夹爪，两臂间的距离大于所述魔方的边长，所述魔方与所述夹爪间为过渡配合。U字形的夹爪能够更快地夹持魔方，且不会造成魔方表面的损坏。

更进一步地，所述框架本体底部固定有两个斜向设置的支撑腿。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的魔方机器人，具有四夹爪结构，而且每个夹爪处设置有双舵机驱动机构，使得夹爪不但能够旋转，还能够沿其轴向伸缩，四夹爪的结构也使得对于魔方的夹持更为稳定，同时在解魔方时，可通过左右两夹爪夹持旋转魔方，也可以通过上下两夹爪夹持旋转魔方，也就是说解魔方时的操作更为灵活，解法更为多变，能够有效提高解魔方的效率。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的魔方机器人的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、框架本体；

2、舵机固定架；21、盒体；

3、直线驱动舵机；

4、旋转舵机；41、固定旋转舵机的固定块；

5、齿条；51、与齿条滑配的滑槽；

6、齿轮；

7、夹爪；

8、相机；81、相机固定架；811、固定板；812、固定杆；

9、支撑腿。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是根据本实用新型一个实施例的魔方机器人的结构示意图，其中以机器人的下侧面处所设置的双舵机驱动机构为例，重点展示此部分的双舵机以及舵机固定架、齿条齿轮驱动等细节结构，其他三个侧面-左侧面、右侧面和上侧面处的结构基本相同。下文结合附图1对本实施例中的内容进行详细阐述。

本实施例描述了一种魔方机器人，如图1所示，其一般性地可以包括基本成正方体状的框架本体1，所述框架本体1的四个侧面上设置有舵机固定架2，每个所述舵机固定架2内设置有两个舵机，包括直线驱动舵机3和旋转舵机4，所述舵机固定架2为具有空腔的盒体21，所述舵机固定架2朝向所述框架本体1内侧的一面以及远离所述框架本体1的另一面均为开口端，在所述盒体21的空腔中设有啮合联动的齿条5和齿轮6，所述齿条5沿所述盒体21的长度方向设置并贯穿所述盒体21的两个开口端，所述直线驱动舵机3固定在盒体21的侧面并且其动力轴穿过所述盒体21与所述盒体21空腔中的齿轮6相连，用于带动所述齿轮6转动，所述旋转舵机4固定在所述齿条5靠近所述框架本体1的一端，所述旋转舵机4的动力轴朝向框架本体1的中心点设置，且所述旋转舵机4的动力轴上固定有夹爪7。

本实施例的魔方机器人，具有四夹爪7结构，而且每个夹爪7处设置有双舵机驱动机构，使得夹爪7不但能够旋转，还能够沿其轴向伸缩，四夹爪7的结构也使得对于魔方的夹持更为稳定，同时在解魔方时，可通过左右两夹爪7夹持旋转魔方，也可以通过上下两夹爪7夹持旋转魔方，需要注意的是，在解魔方时，只会有两个相对的夹爪7来对魔方进行旋转。综上可知，本实施例的魔方机器人进行解魔方时的操作更为灵活，解法更为多变，进而能够更有效地提高解魔方的效率。

为了对于魔方各面的取景更为便捷，所述魔方机器人中还设置有相机8和相机固定架81，所述相机固定架81固定连接所述框架本体1，且所述相机8的镜头对准所述框架本体1的中心点。这一相机8固定方式，使得相机8对于魔方的取景更为全面准确，便于计算机分析魔方的各面情况并给出有效解法。

具体说来，所述相机固定架81包括固定板811和固定杆812，所述固定杆812为由与框架本体1相连的一端向与所述固定板811相连的另一端呈向内弯曲的弧形杆，所述固定杆812的一端固定连接所述框架本体1，另一端固定连接所述固定板811，而所述相机8固定在所述固定板811上，固定板811的形状一般可采用方块或者圆形，保证固定板811的中心位置基本对准所述框架本体1的中心点，这样安装相机8时将镜头调整固定在固定板811的中心那么就实现了相机8镜头对于框架本体1中心点的对准，有利于对于魔方的取景准确。

所述框架本体1的四个侧面，左侧面、右侧面、上侧面以及下侧面上分别开有通槽，所述舵机固定架2嵌设在所述通槽内，所述舵机固定架2为开口端的一面朝向所述通槽安装。这样的固定结构也便于对于舵机固定架2的拆装，一是设备拆卸转运比较方便，而是维修更换也比较快捷。

本实施例中齿条5呈直条状，齿面与所述齿轮6啮合，在舵机固定架2内沿其长度方向贴近其侧面设置有滑槽51，所述齿条5卡接在所述滑槽51中并可沿所述滑槽51滑动，进而带动旋转舵机4沿舵机固定架2的长度方向进行平移。

进一步地，在所述齿条5靠近所述框架本体1的一端上固定连接一固定块41，该固定块41的大小基本适配舵机固定架2的开口面的形状，固定块41在舵机固定架2的空腔内能够自由平移，所述旋转舵机4固定在所述固定块41内，且动力轴穿出所述固定块41再固定连接所述夹爪7，并带动所述夹爪7转动。固定块41的设置便于旋转舵机4在舵机固定架2处的进行固定，且能够封堵住舵机固定架2的一端，防止异物进入到所述舵机固定架2的空腔中。

本实施例中的夹爪7采用的就是U字形夹爪7，其包括相平行的两臂以及连接两臂的连接臂，相平行的两臂间的距离大于所述魔方的边长，所述魔方与所述夹爪7间为过渡配合。U字形的夹爪7能够更快地夹持魔方，且不会造成魔方表面的损坏。

为了使得框架本体1能够平稳地立在工作平台上，所述框架本体1底部固定有两个斜向设置的支撑腿9。另外，两支撑腿9结合其余四个侧面上的四个舵机固定架2使得这一魔方机器人整体上看去，就近似一个人体的形状，结构简单且美观，符合工程力学，工作过程中不易产生晃动，工作稳定性高。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。