CN115995175B - 连接臂及教育机器人 - Google Patents

Abstract

本申请属于智能机器人技术领域，尤其涉及一种连接臂及教育机器人。连接臂包括：第一连接部，包括第一套筒和第一侧壁，第一侧壁与第一套筒连接；第二连接部，包括筒盖部和第二侧壁，第二侧壁与筒盖部连接，筒盖部盖合于第一套筒，第一套筒和筒盖部配合用于固定第一驱动件，第二侧壁和第一侧壁相对连接；旋转内支架，旋转内支架转动卡合于第一套筒和筒盖部之间，旋转内支架和第一侧壁配合用于固定第二驱动件。应用本申请的技术方案旨在解决现有的积木教具中的行走系统的系统结构复杂，难度过大，不适应于用来培养中小学生的科学兴趣的教学的问题。

Description

连接臂及教育机器人

技术领域

本申请属于教具器械技术领域，尤其涉及一种连接臂及教育机器人。

背景技术

在科技日益发展的今天，人才培养是十分重要的，相应的，教育环节中对中小学生以及大学生的科技兴趣的引导、启发，就显得尤为重要。尤其是中小学生，他们的科技兴趣正处于萌芽阶段，正确有益的引导、启发，对于中小学生培养起来科技兴趣是十分有必要的。

目前，对中小学生的科技教育方式都是课堂学习，老师先向学生们讲解科技知识，然后学生们进行理论理解。这是典型的课堂式教育方式，明显地缺少动手实践的过程，学生们面对着枯燥无味的书本，并且面对艰涩难懂的科技知识，不免望而生畏，很难让学生们培养起浓厚的科学兴趣。

即使有些学校或兴趣夏令营在教学过程中安排了动手环节，所采用教具相对复杂，例如积木类教具，以积木教具的行走系统为例，积木教具的行走系统中涉及了悬架机构、刹车机构、转向机构等，对于中小学生而言，系统结构复杂，难度过大，不适应于用来培养中小学生的科学兴趣的教学。

发明内容

本申请的目的在于提供一种连接臂及教育机器人，旨在解决现有的积木教具中的行走系统的系统结构复杂，难度过大，不适应于用来培养中小学生的科学兴趣的教学的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种连接臂，包括：

第一连接部，包括第一套筒和第一侧壁，第一侧壁与第一套筒连接；

第二连接部，包括筒盖部和第二侧壁，第二侧壁与筒盖部连接，筒盖部盖合于第一套筒，第一套筒和筒盖部配合用于固定第一驱动件，第二侧壁和第一侧壁相对连接；

旋转内支架，旋转内支架转动卡合于第一套筒和筒盖部之间，旋转内支架和第一侧壁配合用于固定第二驱动件。

在一种实施方式中，第二侧壁和第一侧壁连接形成有相对的第一避让口和第二避让口，第一侧壁的与第一套筒相对的位置处开设有第一安装通孔，旋转内支架包括第二套筒和弯曲框，弯曲框的两端均连接于第二套筒，第二套筒转动卡合于第一套筒与筒盖部之间，弯曲框能够转动通过第一避让口或第二避让口，弯曲框的与第二套筒相对处设有第二安装通孔，第一安装通孔和第二安装通孔用于安装固定第二驱动件的两个安装凸耳。

在一种实施方式中，弯曲框成型为跑道型轮廓，且弯曲框朝向第一安装通孔的外侧壁呈圆滑过渡。

在一种实施方式中，弯曲框朝向第一安装通孔的外侧壁设有凹陷槽，凹陷槽的延伸方向和弯曲框的延伸方向相一致。

在一种实施方式中，第一套筒朝向筒盖部的端部上间隔设有多个缺口，筒盖部盖合缺口形成滑移导槽，第二套筒的内壁设有多个卡止凸块，各个卡止凸块一一对应位于缺口中，且卡止凸块在滑移导槽中滑移，筒盖部的周缘设有止挡凸边，卡止凸块和止挡凸边间隔设置，卡止凸块和止挡凸边配合用于夹持固定第一驱动件中输出端壳的卡槽的一侧槽壁。

在一种实施方式中，缺口的数量为两个，两个缺口相对于第一套筒的中心轴线对称设置，卡止凸块的数量为两个，两个卡止凸块相对于第二套筒的中心轴线对称设置。

在一种实施方式中，各个卡止凸块朝向止挡凸边的一侧设置为朝向止挡凸边凸出的曲面。

在一种实施方式中，弯曲框弯曲成型为跑道型轮廓，且弯曲框朝向第一安装通孔的外侧壁呈圆滑设置。

在一种实施方式中，弯曲框朝向第一安装通孔的外侧壁设有凹陷槽，凹陷槽的延伸方向和弯曲框的延伸方向相一致。

根据本申请的另一方面，提供了一种教育机器人。具体的，该教育机器人包括如前述的连接臂。

本申请至少具有以下有益效果：

本申请设计提供了一种教育机器人以及该教育机器人中采用的连接臂，利用连接臂来装配形成该教育机器人的行走系统，学生们通过使用该连接臂来快速装配形成教育机器人的行走系统，操作过程简单易懂，使得学生们能够寓教于乐，从而使学生们迅速培养起浓厚的科学兴趣。

而且，学生们通过使用该连接臂，能够了解到该连接臂的结构设计组成，深入了解该连接臂通过第一连接部、第二连接部及旋转内支架之间的结构装配关系，以及深入探讨第一连接部、第二连接部及旋转内支架之间是如何形成配合以对驱动件进行安装固定，从而由简入繁地引导学生们培养对科学知识的认知和渴求期望，从而培养起浓厚的科学兴趣。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的教育机器人中采用连接臂装配成型的轮组结构的装配结构示意图；

图2为本申请实施例的教育机器人中采用连接臂装配成型的轮组结构的分解示意图；

图3为本申请实施例的教育机器人中连接臂的装配结构示意图；

图4为本申请实施例的教育机器人中连接臂的分解示意图；

图5为本申请实施例的教育机器人中驱动件的装配结构示意图一；

图6为本申请实施例的教育机器人中驱动件的装配结构示意图二；

图7为本申请实施例的教育机器人中车轮和驱动件的分解示意图；

图8为本申请实施例的教育机器人采用四个轮组结构装配形成行走系统的装配结构示意图；

图9为本申请实施例的教育机器人采用四个轮组结构装配形成行走系统的局部分解示意图；

图10为本申请实施例的教育机器人采用车轮和驱动件装配形成行走系统的装配结构示意图一；

图11为本申请实施例的教育机器人采用车轮和驱动件装配形成行走系统的分解示意图一；

图12为本申请实施例的教育机器人采用车轮和驱动件装配形成行走系统的装配结构示意图二；

图13为本申请实施例的教育机器人采用车轮和驱动件装配形成行走系统的分解示意图二；

图14为图13中A处的放大示意图；

图15为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂和转接件的装配结构示意图；

图16为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂和转接件的分解示意图；

图17为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂的头端节臂的装配结构示意图；

图18为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂的头端节臂的分解示意图；

图19为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂的尾端结构的装配结构示意图；

图20为本申请实施例的教育机器人采用的可扩展式机械臂的尾端结构的分解示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1、图2、图8至图13所示，本申请实施例的教育机器人采用了轮式行走系统。优选的，轮式行走系统包括四个轮组结构10，如图1和图8所示，四个轮组结构10的结构形式均相同，且每个轮组结构10均具有独立调节功能，其中，调节功能包括抬升或降低智能车的整体高度的升降功能及独立调整车轮11转速的调速功能。

如图1和图2所示，每个轮组结构10包括一个车轮11、一个连接臂12和两个驱动件13。连接臂12作为轮组结构10的支撑安装载体，其中一个驱动件13安装于连接臂12的第一端，另一个驱动件13和车轮11可拆卸地装配起来组成为驱动轮模块。

如图2至图4所示，连接臂12包括第一连接部121、第二连接部122和旋转内支架123。

如图4所示，第一连接部121包括第一套筒1211和第一侧壁1212，第一侧壁1212的两端连接在第一套筒1211上形成了外形轮廓形状为跑道型的第一连接部121(第一侧壁1212的轮廓形状为半个跑道型)。第一套筒1211位于第一连接部121的第一端，第一侧壁1212则形成了与第一套筒1211相对的第一连接部121的第二端。如图2和图4所示，第一套筒1211上开设有绕第一套筒1211的中心轴线周向地间隔分布的多个卡口1213，并且，如图3和图4所示，作为第一连接部121的第二端的第一侧壁1212上开设有第一安装通孔1214。

如图4所示，第二连接部122包括与第一套筒1211对应的筒盖部1221和第二侧壁1222，第二侧壁1222的两端连接在筒盖部1221上形成了与第一侧壁1212的半个跑道型相一致的跑道型。筒盖部1221设有与多个卡口1213一一对应的扣钩1223，筒盖部1221适配地盖合在第一套筒1211上，且各个扣钩1223扣合在相应的卡口1213中。具体的，筒盖部1221的周缘设有止挡凸边1224，并且第一套筒1211朝向筒盖部1221的端部上间隔设有多个缺口1215，如图2和图4所示，当筒盖部1221盖合在第一套筒1211上之后，缺口1215和筒盖部1221形成了滑移导槽。具体的，第一套筒1211的端部上共设有对称的两个缺口1215。当筒盖部1221盖合在第一套筒1211上时，第二侧壁1222同时适配地与第一侧壁1212对接并通过螺钉连接固定在一起。如图3所示，第一侧壁1212和第二侧壁1222对接后形成了相对的两个第一避让口1231和第二避让口1232，且第一安装通孔1214位于第一避让口1231和第二避让口1232之间的第二侧壁1222上。

如图4所示，旋转内支架123包括第二套筒1233和弯曲框1234，弯曲框1234的两端连接在第二套筒1233上形成了跑道型的旋转内支架123，并且弯曲框1234朝向第一安装通孔1214的外侧壁呈圆滑设置，优选为圆弧设置。第二套筒1233位于旋转内支架123的第一端，弯曲框1234则形成了与第二套筒1233相对的旋转内支架123的第二端。第二套筒1233转动套设在第一套筒1211上，并且，第二套筒1233的内壁设有多个卡止凸块1235，各个卡止凸块1235一一对应地位于缺口1215中，相应的第二套筒1233上设有相对的两个卡止凸块1235。然后将第二连接部122盖合连接在第一连接部121上，此时第二套筒1233被筒盖部1221阻挡而无法脱离第一套筒1211，并且卡止凸块1235和止挡凸边1224之间间隔设置。

当第二连接部122盖合连接在第一连接部121上之后，旋转内支架123绕第一套筒1211的中心轴线转动过程中，弯曲框1234能够通过第一避让口1231或第二避让口1232，并且卡止凸块1235能够在滑移导槽中滑移。当弯曲框1234位于第一避让口1231和第二避让口1232之间的空间位置时，卡止凸块1235位于缺口1215的中间位置，也就是说，此时弯曲框1234既能够朝向第一避让口1231转动并通过第一避让口1231，也能够朝向第二避让口1232转动并通过第二避让口1232。作为旋转内支架123的第二端的弯曲框1234上开设有第二安装通孔1236，当弯曲框1234位于第一避让口1231和第二避让口1232之间的空间位置时，此时第二安装通孔1236和第一安装通孔1214相正对且两者之间具有间隔。并且，作为旋转内支架123的第二端的弯曲框1234朝向第一安装通孔1214的外侧壁形成了凹陷槽1237，凹陷槽1237的延伸方向和弯曲框1234的延伸方向相一致。

如图5和图6所示，驱动件13包括第一壳体131、第二壳体132、输出端壳133及内部组件(未图示，内部组件一般包括电路板、驱动电机、减速机构以及输出轴等，与现有舵机的内部组件基本相同，因而不再赘述)。第一壳体131和第二壳体132相互盖合固定形成装配内空间，具体的第一壳体131和第二壳体132之间通过旋拧连接多个螺钉实现两者固定连接，内部组件即安装在装配内空间中。输出端壳133安装在内部组件的输出轴上，并且输出端壳133和输出轴同步转动，也就是，输出端壳133相对于第一壳体131和第二壳体132转动。具体的，内部组件的输出轴从第二壳体132背离第一壳体131的一端伸出，相应的输出端壳133位于第二壳体132背离第一壳体131的一端。进一步的，第一壳体131设有多个安装凸耳1311，多个安装凸耳1311绕第一壳体131的中心轴线呈轴线均匀间隔地布置，优选地，第一壳体131设置了相对的两个安装凸耳1311。并且，各个安装凸耳1311均设置为中空，则内部组件的电缆线可以从中空的安装凸耳1311中进行走线布置，或者，在中空的安装凸耳1311中安装固定插接端子，然后内部组件的电缆线走线至插接端子与其电性连接。输出端壳133背离第一壳体131的一端的侧壁上开设有绕输出端壳133的中心轴线呈周向间隔设置的多个插入口1331及与插入口1331一一对应连通的的卡槽1332。优选的，输出端壳133上设有两个相对设置的插入口1331及相应的两个卡槽1332。

如图1和图2所示，将两个驱动件13装配至连接臂12上，其中一个驱动件13安装于连接臂12的第一端，另一个驱动件13安装于连接臂12的第二端。其中，连接臂12的第一端是由第一连接部121的第一端、第二连接部122的第一端及旋转内支架123的第一端共同形成的；以及，连接臂12的第二端是由第一连接部121的第二端、第二连接部122的第二端及旋转内支架123的第二端共同形成的。

如图1和图2所示，在将其中一个驱动件13安装至连接臂12的第一端时，具体是将这个驱动件13的输出端壳133安装至连接臂12的第一端。具体的，将输出端壳133插入第一套筒1211中，并且使两个卡止凸块1235插入对应的两个插入口1331中。其中，在将输出端壳133插入第一套筒1211之前，先将旋转内支架123的弯曲框1234从第一避让口1231和第二避让口1232之间的位置转出来从第一避让口1231或第二避让口1232通过。在将输出端壳133插入第一套筒1211之后，接着将旋转内支架123重新转回到第一避让口1231和第二避让口1232之间的位置，此时卡止凸块1235沿着卡槽1332滑入卡槽1332中。其中，卡止凸块1235朝向止挡凸边1224的一侧设置为凸出的曲面，可以弧形曲面，也可以是由两个倾斜方向相反的平面拼接成的双向楔形面，如此使得卡止凸块1235能够更加轻易地滑入卡槽1332中。此时，卡槽1332的一侧槽壁被卡止凸块1235和止挡凸边1224相互配合而止挡住了，此时卡槽1332的一侧槽壁抵顶住了止挡凸边1224。如此，便将这个驱动件13完成安装至连接臂12的第一端上。

如图1和图2所示，在将另一个驱动件13安装至连接臂12的第二端时，具体是将这个驱动件13的第一壳体131安装至连接臂12的第二端。具体的，在将安装至连接臂12的第一端的驱动件13插入第一套筒1211时，同时也将安装至连接臂12的第二端的驱动件13放置入第一侧壁1212和第二侧壁1222对接成的跑道型的空间中，并且，该驱动件13的第一壳体131上的两个安装凸耳1311中一个安装凸耳1311穿过第一安装通孔1214。然后，在将旋转内支架123重新转回到第一避让口1231和第二避让口1232之间的位置的过程中，该驱动件13的第一壳体131上的另一个安装凸耳1311对应进入凹陷槽1237，并且沿着凹陷槽1237滑动，直至该安装凸耳1311穿入第二安装通孔1236中。在安装凸耳1311沿着凹陷槽1237滑动的过程中，第二侧壁1222受到安装凸耳1311的挤压而产生稍微弹性形变，使得安装凸耳1311能够沿着凹陷槽1237滑动并直至穿入第二安装通孔1236中。这样，两个安装凸耳1311分别穿入第一安装通孔1214和第二安装通孔1236，从而将第一壳体131限制住而无法脱出连接臂12的第二端，并且两个安装凸耳1311分别与第一侧壁1212及第二侧壁1222相抵接，从而将第一壳体131夹紧在第一侧壁1212及第二侧壁1222之间而不会松动。

将两个驱动件13分别放置入连接臂12的第一端和第二端的相应位置处之后，将旋转内支架123重新转回到第一避让口1231和第二避让口1232之间的位置，就能够将两个驱动件13同时地安装完成在连接臂12上。

如图7所示，车轮11包括支撑壳111、旋转端盖112和轮胎113。轮胎113为橡胶材质一体成型制成，轮胎113具有一定程度弹性，能够进行弹性扩张，从而套紧在支撑壳111的外周面上作为车轮的轮面。支撑壳111设有容纳空间1111，容纳空间1111的内壁设有周向间隔布置的多个悬臂1112，优选设置有中心对称的两个悬臂1112。并且，容纳空间1111的内壁上设有对应于悬臂1112的阶梯面1113，悬臂1112的自由端与阶梯面1113之间形成了装配开口1114。旋转端盖112的内侧壁上设有沿径向延伸的多个卡耳1121，优选为两个相对设置的卡耳1121。将旋转端盖112安装至支撑壳111时，将两个卡耳1121分别对应两个装配开口1114，可以使装配开口1114稍微张开一点，从而使得卡耳1121进入到悬臂1112和阶梯面1113之间。正常情况下，在装配开口1114不扩张时，卡耳1121很难从悬臂1112和阶梯面1113之间脱离出去，从而将旋转端盖112限制在了支撑壳111上。并且，卡耳1121能够在悬臂1112和阶梯面1113之间转动滑移。

如图7所示，在将车轮11和驱动件13进行装配时，具体的，是将车轮11安装至输出端壳133上。将驱动件13的输出端壳133插入容纳空间1111中，并使得插入口1331和相应的卡耳1121相互对准，直至卡耳1121进入插入口1331中。然后，转动旋转端盖112，使得卡耳1121沿着卡槽1332滑入卡槽1332中。这样，卡槽1332的一侧槽壁被卡耳1121和悬臂1112相互配合而止挡住了，此时卡槽1332的一侧槽壁抵顶住了悬臂1112。如此，便将车轮11和驱动件13的安装工作完成了，组装成了驱动轮模块(驱动轮模块对应于连接臂12的第二端)。

如图8至图13所示，教育机器人还包括车身主体20，在将四个轮组结构10装配完成后，即可将四个轮组结构10装配至车身主体20上，从而完成教育机器人的轮式行走系统的结构装配工作。

如图8至图13所示，车身主体20包括车身框架21和底盖22。车身框架21设有容置空间211，如图13所示，容置空间211用于安装固定电池40、主控模块30等组成部件。底盖22通过多个螺栓23安装固定至车身框架21的底部。车身框架21的主体轮廓形状是长方体状，沿教育机器人的长度方向上，车身框架21的底部的两侧均开设有开放式的容纳槽212。并且，容纳槽212的正对底盖22的一侧槽壁上开设有多个第一插置槽213，具体的，该车身框架21的每一侧容纳槽212的槽壁上均开设有三个第一插置槽213。相应的，沿教育机器人的长度方向上，底盖22的两侧均开设有多个第二插置槽221，多个第二插置槽221和多个第一插置槽213一一对应，也就是，底盖22的两侧均开设有三个第二插置槽221。

如图8和图9所示，在装配完成了各个轮组结构10之后，各个轮组结构10中的位于连接臂12的第一端的驱动件13的第一壳体131将被安装固定至车身主体20上。如图9所示，以其中一个轮组结构10装配至车身主体20左侧后端位置为例阐述说明装配过程。具体的，位于连接臂12的第一端的驱动件13的第一壳体131的两个安装凸耳1311的其中一个安装凸耳1311插入车身框架21左侧的后端位置的第一插置槽213中，然后，将底盖22盖合至车身框架21的底部，使得另一个安装凸耳1311对准并插入底盖22左侧的后端位置的第二插置槽221中，再将各个螺栓23旋拧安装以将底盖22连接固定至车身框架21的底部。此时，两个安装凸耳1311分别插入第一插置槽213和第二插置槽221中，从而限制住了该驱动件13使其不能脱离车身框架21和底盖22。并且，容纳槽212的槽壁对应各个第一插置槽213的位置设有与第一壳体131的相应外壁位置相适配的第一抵接凹陷部214，底盖22对应各个第二插置槽221的位置设有与第一壳体131的相应外壁位置相适配的第二抵接凹陷部222。在将底盖22通过螺栓23连接固定至车身框架21的底部时，第一抵接凹陷部214和第二抵接凹陷部222分别对应抵接住了第一壳体131的相应外壁位置，从而将第一壳体131夹持固定住，防止该驱动件13相对于车身主体20晃动，也就是防止该轮组结构10相对于车身主体20晃动。

如图9和图11所示，沿教育机器人的长度方向上，车身框架21的前端和后端均开设有一个第三插置槽215，相应的，底盖22的前端和后端也均开设有一个第四插置槽223，并且，位于车身主体20前端的第三插置槽215和第四插置槽223相正对，位于车身主体20后的第三插置槽215和第四插置槽223相正对。并且，车身框架21的前端对应于第三插置槽215的位置和车身框架21的后端对应于第三插置槽215的位置均设置有第三抵接凹陷部216，相应的，底盖22的前端对应于第四插置槽223的位置和底盖22的后端对应于第四插置槽223的位置均设置有第四抵接凹陷部224。

在另一种实施方式的教育机器人中，如图10至图13所示，车身主体20的前端和后端可以分别安装上一个驱动轮模块，从而成型为类似于平衡车的车型的教育机器人(以下称平衡车车型教育机器人)。在将驱动轮模块的驱动件13的第一壳体131安装至车身主体20的前端和后端的过程中，先将两个驱动轮模块的驱动件13的第一壳体131的其中一个安装凸耳1311分别插入两个第三插置槽215中，然后盖合上底盖22使得另一个安装凸耳1311对应插入第四插置槽223中，再旋拧安装螺栓23使底盖22连接固定在车身框架21的底部，此时，车身主体20的前端位置的第三抵接凹陷部216和相应的第四抵接凹陷部224将相应的第一壳体131的外部夹持固定住，车身主体20的后端位置的第三抵接凹陷部216和相应的第四抵接凹陷部224将相应的第一壳体131的外部夹持固定住。

平衡车车型教育机器人采用陀螺仪(未图示)来检测智能车的整体平衡性。陀螺仪和主控模块30电性连接，在陀螺仪检测到智能车的整体平衡性存在失衡时，陀螺仪向主控模块30发出失衡信号，则主控模块30在接收到失衡信号后就会根据失衡信号向两个驱动轮模块的驱动件13发出调整信号，使得两个驱动件13迅速响应以调节智能车的整体平衡性，使得智能车重新恢复平衡。

如图13所示，针对主控模块30和电池40进行装配，因而容置空间211划分为空间容积较小的下层空间和空间容积较大的上层空间，并且下层空间是在上层空间的底部直接延伸形成的，即上层空间和下层空间相互连通。电池40安装在下层空间中，主控模块30安装在上层空间中。并且，上层空间的水平周向轮廓形状和主控模块30的轮廓形状相适配，下层空间的水平周向轮廓形状和电池40的轮廓形状相适配。进一步的，上层空间的空间高度和主控模块30的厚度相适配，下层空间的空间高度和电池40的高度相适配，使得主控模块30直接层叠在电池40上且两者之间相应的接线端子直接接触，以实现两者电性连接。

如图13所示，电池40的侧壁上设有弹性卡扣41，相应的，下层空间的对应侧壁上设有与弹性卡扣41相互装配的卡接口2113。具体的，沿教育机器人的长度方向上，电池40的前侧壁和后侧壁均设有一个弹性卡扣41，下层空间的前侧壁和后侧壁上也相应设有卡接口2113。当电池40放入下层空间时，弹性卡扣41卡入卡接口2113中，从而防止电池40脱出下层空间，并且防止电池40产生上下窜动。在放置完成电池40后，主控模块30被直接放置入上层空间即可。

车身主体20还包括顶盖24。

在本申请的教育机器人中，顶盖24可以是通过卡接结构可拆卸地盖合在车身框架21的顶部上，从而将放置入上层空间的主控模块30封盖起来，防止主控模块30脱出上层空间。并且，顶盖24的内壁抵顶住主控模块30顶壁，这样就使得主控模块30固定在顶盖24和电池40之间。通过解开卡接结构即可将顶盖24从车身框架21拆卸下来，然后对主控模块30、电池40等部件进行维护、更换等操作。

在一种实施方式中，顶盖24可以是通过多个螺钉锁定在车身框架21的顶部上，从而将放置入上层空间的主控模块30封盖起来，防止主控模块30脱出上层空间。并且，顶盖24的内壁抵顶住主控模块30顶壁，这样就使得主控模块30固定在顶盖24和电池40之间。通过拆卸下螺钉即可将顶盖24从车身框架21拆卸下来，然后对主控模块30、电池40等部件进行维护、更换等操作。

在一种实施方式中，如图13所示，顶盖24的一侧边通过销轴25可翻转地安装于车身框架21，顶盖24的与销轴25相对的另一侧设有倒钩，车身框架21的对应位置设有扣位217。当顶盖24绕销轴25翻转至盖合于车身框架21的顶部上时，倒钩和扣位217相互锁定，从而将放置入上层空间的主控模块30封盖起来，防止主控模块30脱出上层空间。并且，顶盖24的内壁抵顶住主控模块30顶壁，这样就使得主控模块30固定在顶盖24和电池40之间。通过将倒钩和扣位217之间解除锁定，即可将顶盖24绕销轴25从车身框架21翻转打开，然后对主控模块30、电池40等部件进行维护、更换等操作。

如图15和图16所示，教育机器人还包括机械臂50，机械臂50通过转接件51可拆卸地安装至车身框架21上。

如图13和图14所示，沿教育机器人的长度方向上，车身框架21的顶部开口的左右两侧边均开设有多个进入口218和多个卡接槽219，多个卡接槽219和多个进入口218一一对应地连通，并且各个卡接槽219均位于相应的进入口218的同一侧方向。具体的，车身框架21的顶部开口的左右两侧边均开设有两个进入口218和两个卡接槽219。

如图15和图16所示，沿教育机器人的长度方向上，转接件51的左右两侧边均凸出设置有多个卡接块511。具体的，本实施例的转接件51的左右两侧边均凸出设置有两个卡接块511。

通过转接件51将机械臂50装配至车身框架21时，首先需要将顶盖24从车身框架21的顶部拆除下来，以使得车身框架21的顶部上的各个进入口218裸露出来。然后，将转接件51的各个卡接块511对准相应的各个进入口218，使得各个卡接块511从相应的各个进入口218进入。接着，平推转接件51，使得各个卡接块511滑入相应的卡接槽219中。这样就将转接件51卡接固定在车身框架21上了，也就是通过转接件51将机械臂50装配在车身框架21上了。

为了防止卡接块511从卡接槽219中滑出而导致机械臂50脱离车身框架21，因此，各个卡接块511的上表面(和/或下表面)均设有至少一个防脱凸起512，如图15所示。相应的，卡接槽219的上槽壁(和/或下槽壁)设有至少一个配合凸起2191，如图14所示。在卡接块511滑入卡接槽219的过程中，防脱凸起512抵顶挤压配合凸起2191，并且防脱凸起512越过配合凸起2191，这样，配合凸起2191就能够对防脱凸起512起到阻挡的作用，从而防止卡接块511从卡接槽219滑出去。

当需要将机械臂50从车身框架21上拆除时，只需用力拉动转接件51，使卡接块511朝向进入口218的方向滑动，则防脱凸起512会再次抵顶挤压配合凸起2191，然后越过配合凸起2191，这样就能使卡接块511从进入口218脱离出来。

机械臂50为可扩展式机械臂，即可以扩展机械臂50的延伸长度，并且不会影响机械臂50的活动自由度以及活动灵活性。如图15和图16所示，机械臂50包括头端节臂513、末端节臂514、至少一个连接臂12和多个驱动件13。以下则以机械臂50仅设置有一个连接臂12为例来阐述说明机械臂50的结构设计。

如图17和图18所示，头端节臂513设有第一节臂支撑壳5131、头端主支架5132和头端副支架5133。

如图18所示，头端主支架5132设有第一叉状部和第一弯曲部，第一弯曲部成型为半个跑道型的形式，并且第一弯曲部的半个跑道型的两端与第一叉状部之间具有两个连接位置，两个连接位置的连线方向垂直于第一叉状部的两个叉臂的连线方向。第一节臂支撑壳5131和第一叉状部的两个叉臂固定连接，并位于第一叉状部的两个叉臂之间。第一弯曲部的与第一节臂支撑壳5131相对的位置设有第一固定通孔5134，且第一弯曲部的曲拐位置的内壁呈圆滑设置。

如图18所示，头端副支架5133设有第二叉状部和第二弯曲部，第二弯曲部成型为半个跑道型的形式，并且第二弯曲部的半个跑道型的两端与第二叉状部之间具有两个连接位置，两个连接位置的连线方向垂直于第二叉状部的两个叉臂的连线方向。第二叉状部的两个叉臂转动安装于第一节臂支撑壳5131，且第一节臂支撑壳5131位于第二叉状部的两个叉臂之间。第二弯曲部的与第一节臂支撑壳5131相对的位置设有第二固定通孔5135，且第二弯曲部的曲拐位置的外壁呈圆滑设置。第二弯曲部的对应第二固定通孔5135的外壁上设有头端凹陷槽5136，头端凹陷槽5136的延伸方向和第二弯曲部的跑道型的延伸方向相一致。

也就是说，第一叉状部和第二叉状部共同构成了头端节臂513的U形结构的第一端部，以及第一弯曲部和第二弯曲部共同构成了弯曲成型的第二端部，并且第一端部和第二端部之间正交设置。具体应用该头端节臂513时，一驱动件13的输出端壳固定安装于头端节臂513的第一端部(即该驱动件13的输出端壳固定安装于与第一叉状部的两个叉臂固定连接的第一节臂支撑壳5131)，另一驱动件13的机壳固定安装于头端节臂513的第二端部。

如图18所示，第一节臂支撑壳5131包括头端套壳51311和头端转动端盖51312，第一叉状部的两个叉臂和第二叉状部的两个叉臂均连接在头端套壳51311的两侧外壁上，头端转动端盖51312转动安装至头端套壳51311上。具体的，头端套壳51311设有头端放置空间51313，头端放置空间51313的内壁设有周向间隔布置的多个头端悬臂51314，优选设置有中心对称的两个头端悬臂51314。并且，头端放置空间51313的内壁上设有对应于头端悬臂51314的头端阶梯面51315，头端悬臂51314的自由端与头端阶梯面51315之间形成了头端装配开口51316。头端转动端盖51312的内侧壁上设有沿径向延伸的多个头端卡耳51317，优选为两个相对设置的头端卡耳51317。将头端转动端盖51312安装至头端套壳51311时，将两个头端卡耳51317分别对应两个头端装配开口51316，可以使头端装配开口51316稍微张开一点，从而使得头端卡耳51317进入到头端悬臂51314和头端阶梯面51315之间。正常情况下，在头端装配开口51316不扩张时，头端卡耳51317很难从头端悬臂51314和头端阶梯面51315之间脱离出去，从而将头端转动端盖51312限制在了头端套壳51311上。并且，头端卡耳51317能够在头端悬臂51314和头端阶梯面51315之间转动滑移，头端卡耳51317和头端悬臂51314间隔设置。

如图16所示，在将一个驱动件13安装至第一节臂支撑壳5131时，具体的，是将该驱动件13的输出端壳133安装至第一节臂支撑壳5131。将该驱动件13的输出端壳133插入头端放置空间51313中，并使得插入口1331和相应的头端卡耳51317相互对准，直至头端卡耳51317进入插入口1331中。然后，旋转头端转动端盖51312，使得头端卡耳51317沿着卡槽1332滑入卡槽1332中。这样，卡槽1332的一侧槽壁被头端卡耳51317和头端悬臂51314相互配合而止挡住了，此时卡槽1332的一侧槽壁抵顶住了头端悬臂51314。如此，便将驱动件13和第一节臂支撑壳5131的安装工作完成了。

然后，将另一个驱动件13安装至头端节臂513的第二端部上，具体的，是将该驱动件13的第一壳体131安装至第一弯曲部和第二弯曲部之间。如图16所示，先将第二弯曲部转动出去使得第二固定通孔5135不再与第一固定通孔5134相对，然后将该驱动件13的第一壳体131放入第一弯曲部的半个跑道型的空间中，并使得该驱动件13的第一壳体131的一个安装凸耳1311穿入第一固定通孔5134。接着，将第二弯曲部重新转动回到头端主支架5132中，则该驱动件13的第一壳体131上的另一个安装凸耳1311对应进入头端凹陷槽5136，并沿着头端凹陷槽5136滑动，直至该安装凸耳1311插入第二固定通孔5135中。在安装凸耳1311沿着头端凹陷槽5136滑动的过程中，第二弯曲部受到安装凸耳1311的挤压而产生稍微弹性形变，使得安装凸耳1311能够沿着头端凹陷槽5136滑动并直至穿入第二固定通孔5135中。这样，两个安装凸耳1311分别穿入第一固定通孔5134和第二固定通孔5135，从而将第一壳体131限制住而无法脱离第二端部，并且两个安装凸耳1311分别与第一弯曲部的内壁和第二弯曲部的外壁相抵接，从而将第一壳体131夹紧在头端主支架5132和头端副支架5133之间而不会松动。

紧接着，将安装于头端节臂513的第二端部的驱动件13的输出端壳133与连接臂12的第一端进行安装。然后，在该连接臂12的第二端安装上该机械臂50的第三个驱动件13。

最后，将末端节臂514和第三个驱动件13的输出端壳133安装完成，即可将仅设置有一个连接臂12的机械臂50装配完成。如图19和图20所示，末端节臂514包括尾端转动端盖5140、尾端套壳5141和尾端操作部5142，尾端操作部5142固定连接在尾端套壳5141的外壁上。尾端操作部5142可以是仿人形手掌，也可以是吸盘组件，还可以是一把叉子，或者可以是机械夹装置。本实施例的尾端操作部5142优选为机械夹装置，机械夹装置在现有技术中应用十分成熟普遍了，在此不再赘述。具体的，尾端套壳5141设有尾端放置空间5143，尾端放置空间5143的内壁设有周向间隔布置的多个尾端悬臂5144，优选设置有中心对称的两个尾端悬臂5144。并且，尾端放置空间5143的内壁上设有对应于尾端悬臂5144的尾端阶梯面5145，尾端悬臂5144的自由端与尾端阶梯面5145之间形成了尾端装配开口5146。尾端转动端盖5140的内侧壁上设有沿径向延伸的多个尾端卡耳5147，优选为两个相对设置的尾端卡耳5147。将尾端转动端盖5140安装至尾端套壳5141时，将两个尾端卡耳5147分别对应两个尾端装配开口5146，可以使尾端装配开口5146稍微张开一点，从而使得尾端卡耳5147进入到尾端悬臂5144和尾端阶梯面5145之间。正常情况下，在尾端装配开口5146不扩张时，尾端卡耳5147很难从尾端悬臂5144和尾端阶梯面5145之间脱离出去，从而将尾端转动端盖5140限制在了尾端套壳5141上。并且，尾端卡耳5147能够在尾端悬臂5144和尾端阶梯面5145之间转动滑移。第三个驱动件13的输出端壳133插入尾端放置空间5143中，使得插入口1331和相应的尾端卡耳5147相互对准，直至尾端卡耳5147进入插入口1331中。然后，旋转尾端转动端盖5140，使得尾端卡耳5147沿着卡槽1332滑入卡槽1332中。这样，卡槽1332的一侧槽壁被尾端卡耳5147和尾端悬臂5144相互配合而止挡住了，此时卡槽1332的一侧槽壁抵顶住了尾端悬臂5144。

当需要扩展机械臂50的延伸长度时，则可以根据机械臂50所需扩展的实际延伸长度，选择增加连接臂12的数量以及所需增加的驱动件13的数量，并且将全部连接臂12和各个驱动件13依次串联安装形成机械臂50的扩展模块。然后，将串联完成的扩展模块分别与头端节臂513、末端节臂514串联安装完成，即可完成对机械臂50的扩展工作。

如图15和图16所示，机械臂50的安装至第一节臂支撑壳5131的驱动件13和转接件51进行连接固定。具体的，转接件51包括转接板架5101、第一转接座壳5102和第二转接座壳5103。

如图15和图16所示，沿教育机器人的长度方向上，转接板架5101的左右两侧边均凸出设置有多个卡接块511，优选地，左右两侧边均凸出设置有两个卡接块511。

如图16所示，第一转接座壳5102可以是相对于转接板架5101的单独构件，此时第一转接座壳5102通过多个螺钉固定安装在转接板架5101上；第一转接座壳5102也可以是与转接板架5101一体成型的结构组成部分。如图16所示，第一转接座壳5102包括底壳51021、第一侧壁51022和第二侧壁51023。在本实施例中，优选为底壳51021通过多个螺钉固定安装在转接板架5101上。第一侧壁51022和第二侧壁51023相对地连接在底壳51021上，以使得第一侧壁51022和第二侧壁51023之间形成相对的两个限位缺口51024。并且，第一侧壁51022和第二侧壁51023远离底壳51021的端部外壁设有第一扣凸51025。

如图16所示，第二转接座壳5103设置有穿过通道51031，穿过通道51031的内壁设有相对的两个避让槽51032及相对的两个第二扣凸51033，两个避让槽51032之间的连线和两个第二扣凸51033之间的连线相互垂直。第二扣凸51033和第一扣凸51025相互配合，以将第二转接座壳5103限制在第一转接座壳5102上，具体的，将第一转接座壳5102的底壳51021、第一侧壁51022和第二侧壁51023从穿过通道51031穿过，然后底壳51021通过多个螺钉固定安装在转接板架5101上，此时，第一扣凸51025对第二扣凸51033形成阻挡，则第二转接座壳5103无法脱离第一转接座壳5102。

如图16所示，机械臂50的安装至第一节臂支撑壳5131的驱动件13和转接件51进行装配时，将第二转接座壳5103的两个避让槽51032与第一转接座壳5102的两个限位缺口51024一一对齐，然后将该驱动件13的两个安装凸耳1311通过两个避让槽51032进入到两个限位缺口51024中，并且安装凸耳1311抵接至限位缺口51024的底部。此时，安装凸耳1311背离限位缺口51024的底部的外壁面基本与第二扣凸51033朝向第一转接座壳5102的壁面持平，然后，将第二转接座壳5103转动，使得安装凸耳1311夹持在第二扣凸51033和限位缺口51024的底部之间，此时，每个第一扣凸51025的两端分别搭扣在两个第二扣凸51033朝向驱动件13的一侧表面上。并且，两个安装凸耳1311的端面开口均在第一转接座壳5102和第二转接座壳5103之间外露出来，从而方便进行安装插接端子。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连接臂，其特征在于，包括：

第一连接部，包括第一套筒和第一侧壁，所述第一侧壁与所述第一套筒连接；

第二连接部，包括筒盖部和第二侧壁，所述第二侧壁与所述筒盖部连接，所述筒盖部盖合于所述第一套筒，所述第一套筒和所述筒盖部配合用于固定第一驱动件，所述第二侧壁和所述第一侧壁相对连接；

旋转内支架，所述旋转内支架转动卡合于所述第一套筒和所述筒盖部之间，所述旋转内支架和所述第一侧壁配合用于固定第二驱动件；

通过转动所述旋转内支架固定两个所述驱动件，使所述第一驱动件的输出端壳固定卡合于所述第一套筒中，同时所述第二驱动件的机壳上的其中相对的两个安装凸耳分别卡合于所述旋转内支架与第一侧壁之间，所述第一驱动件与所述第二驱动件两者之一用于连接至教育机器人的车身主体，所述第一驱动件与所述第二驱动件两者之另一用于连接车轮。

2.根据权利要求1所述的连接臂，其特征在于，

所述第二侧壁和所述第一侧壁连接形成有相对的第一避让口和第二避让口，所述第一侧壁的与所述第一套筒相对的位置处开设有第一安装通孔，所述旋转内支架包括第二套筒和弯曲框，所述弯曲框的两端均连接于所述第二套筒，所述第二套筒转动卡合于所述第一套筒与所述筒盖部之间，所述弯曲框能够转动通过所述第一避让口或所述第二避让口，所述弯曲框的与所述第二套筒相对处设有第二安装通孔，所述第一安装通孔和所述第二安装通孔用于安装固定所述第二驱动件的两个安装凸耳。

3.根据权利要求2所述的连接臂，其特征在于，

所述弯曲框成型为跑道型轮廓，且所述弯曲框朝向所述第一安装通孔的外侧壁呈圆滑过渡。

4.根据权利要求3所述的连接臂，其特征在于，

所述弯曲框朝向所述第一安装通孔的外侧壁设有凹陷槽，所述凹陷槽的延伸方向和所述弯曲框的延伸方向相一致。

5.根据权利要求2所述的连接臂，其特征在于，

所述第一套筒朝向所述筒盖部的端部上间隔设有多个缺口，所述筒盖部盖合所述缺口形成滑移导槽，所述第二套筒的内壁设有多个卡止凸块，各个所述卡止凸块一一对应位于所述缺口中，且所述卡止凸块在所述滑移导槽中滑移，所述筒盖部的周缘设有止挡凸边，所述卡止凸块和所述止挡凸边间隔设置，所述卡止凸块和所述止挡凸边配合用于夹持固定所述第一驱动件中输出端壳的卡槽的一侧槽壁。

6.根据权利要求5所述的连接臂，其特征在于，

所述缺口的数量为两个，两个所述缺口相对于所述第一套筒的中心轴线对称设置，所述卡止凸块的数量为两个，两个所述卡止凸块相对于所述第二套筒的中心轴线对称设置。

7.根据权利要求5所述的连接臂，其特征在于，

各个所述卡止凸块朝向所述止挡凸边的一侧设置为朝向所述止挡凸边凸出的曲面。

8.根据权利要求2-7任一项所述的连接臂，其特征在于，

所述弯曲框弯曲成型为跑道型轮廓，且所述弯曲框朝向所述第一安装通孔的外侧壁呈圆滑设置。

9.根据权利要求8所述的连接臂，其特征在于，

所述弯曲框朝向所述第一安装通孔的外侧壁设有凹陷槽，所述凹陷槽的延伸方向和所述弯曲框的延伸方向相一致。

10.一种教育机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的连接臂。