專利名稱：模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)，特別是公開一種積木式、可以搭接成各種形狀的仿生機(jī)器人的模塊之間的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，屬于模塊化機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
積木式組裝的機(jī)器人是孩子非常喜歡的智能玩具，目前國(guó)內(nèi)外的模塊化組裝的機(jī)器人玩具，大多由舵機(jī)跟一些金屬或者塑料連接件組成，使用螺絲連接，組成動(dòng)物、人形等機(jī)器人的形狀，搭接和拆裝時(shí)需要使用螺絲刀等工具，極為不便，對(duì)于年齡小的孩童更存在不安全的因素。這種連接方式下，機(jī)器人運(yùn)行時(shí)電機(jī)的持續(xù)旋轉(zhuǎn)會(huì)使細(xì)小的螺絲松動(dòng)，在實(shí)際使用中常見因螺絲松動(dòng)而導(dǎo)致機(jī)器人部件之間的脫落現(xiàn)象。樂高的機(jī)器人采用了圓形凸起和圓形凹槽的連接方式，一些部件上有凸起，另一些部件上有孔狀凹槽，連接時(shí)一個(gè)部件上的凸起插入另一個(gè)部件的凹槽內(nèi)，為過盈配合，搭接很方便，但這種連接方式容易松動(dòng)，搭接次數(shù)多了，連接不牢靠，僅限于不是很復(fù)雜，活動(dòng)頻度和幅度不高的場(chǎng)合，多用于非活動(dòng)件的連接。專利“200920256196. 5”中提出了一種構(gòu)建模塊化機(jī)器人的關(guān)節(jié)模塊，具有兩個(gè)連接端面，構(gòu)建機(jī)器人時(shí)兩個(gè)模塊的連接端面相互交叉連接，連接端面上具有鎖緊扣和鎖緊臺(tái)階，可以不用工具實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模塊之間的連接。這種連接方式較為簡(jiǎn)便，不用工具即可連接，但因?yàn)槭褂媚K直接對(duì)聯(lián)的方式，兩個(gè)端面必須是一個(gè)對(duì)一個(gè)，限制了組合的靈活性，無法構(gòu)建復(fù)雜的機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，公開一種模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，可以在機(jī)器人的功能模塊、連接件、裝飾件之間任意、快速地連接，且連接位置可以變化，并具有良好的固定性，能可靠牢固地構(gòu)成多種機(jī)器人的造型。機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)滑動(dòng)和松開，連接時(shí)不用螺釘和工具，拆裝方便。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包括功能模塊和連接件兩部分，所述功能模塊具有三個(gè)連接面，所述連接件具有一個(gè)連接面，所述功能模塊與所述連接件有五個(gè)結(jié)合位置；所述功能模塊在三個(gè)面上設(shè)有卡槽，左側(cè)和右側(cè)分別具有兩排卡槽，每排卡槽設(shè)有四個(gè)，卡槽的末端設(shè)有凸起和凹槽，卡槽之間設(shè)有凸起， 左側(cè)和右側(cè)的卡槽對(duì)稱，底部設(shè)有兩排卡槽，每排卡槽設(shè)有兩個(gè)，卡槽的末端設(shè)有凸起和凹槽，卡槽之間設(shè)有凸起；所述連接件設(shè)有兩排卡扣，卡扣末端設(shè)有凸起，卡扣之間設(shè)有凸起。所述連接件的卡扣能夠進(jìn)入所述功能模塊的卡槽內(nèi)，且卡扣末端的凸起進(jìn)入卡槽末端的凹槽之內(nèi)，兩個(gè)卡扣之間的凸起卡入兩個(gè)卡槽之間的凸起與卡槽之間的間隙，限制了連接件在功能模塊上的上下左右移動(dòng)。本發(fā)明模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于連接時(shí)，將連接件平放在功能模塊的連接面上，朝下垂直按下，再往左邊或右邊推動(dòng)，連接件上的卡扣就會(huì)卡在功能模塊的卡槽中；取出時(shí)，先將連接件往左或右邊輕輕推動(dòng)，待連接件的卡扣滑出功能模塊上的卡槽時(shí)，往上取下連接件。連接件連接多個(gè)功能模塊，通過連接件將功能模塊組合成機(jī)器人的各個(gè)部位、各個(gè)關(guān)節(jié)，所述功能模塊連接面上的兩排卡槽左右反射對(duì)稱，所述連接件上的兩排卡扣也左右反射對(duì)稱，適應(yīng)功能模塊左右兩個(gè)連接面上的上下兩個(gè)位置只需將一個(gè)連接件旋轉(zhuǎn)180度，減少了連接件的數(shù)量。本發(fā)明主要包括以下兩個(gè)關(guān)鍵部件功能模塊和連接件。功能模塊為仿生機(jī)器人的重要構(gòu)成部分，可以是電機(jī)模塊、傳感器模塊、控制器模塊等。功能模塊上具有三個(gè)結(jié)合面，具有左上、左下、右上、右下、底部共五個(gè)連接位置，每個(gè)位置都可以與連接件相結(jié)合。連接件為仿生機(jī)器人各個(gè)功能模塊之間相互連接的機(jī)構(gòu)，具有多個(gè)形狀，可以將電機(jī)模塊、傳感器模塊、控制器模塊等功能模塊連接成需要的結(jié)構(gòu)形狀，組合成一個(gè)完整的具有多個(gè)自由度的機(jī)器人系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是提出了一種機(jī)器人功能模塊連接簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)，不需要采用螺絲螺母就可以牢固連接模塊，減少了裝配時(shí)的復(fù)雜度，更便于兒童使用；避免了螺絲連接方式的機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)螺絲松動(dòng)的問題；相對(duì)于積木玩具常用的凸起凹槽式連接，采用了卡槽和卡扣方式，連接牢靠，不會(huì)因?yàn)槭褂镁昧怂蓜?dòng)，或者在大的應(yīng)力作用下脫開。本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)很好地解決了模塊化機(jī)器人的組裝問題，能夠應(yīng)用于積木式玩具機(jī)器人當(dāng)中。


圖1是本發(fā)明的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的連接件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的連接件結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明連接件的卡扣結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明功能模塊與連接件連接位置一示意圖。圖8是本發(fā)明功能模塊與連接件連接位置二示意圖。圖9是本發(fā)明功能模塊與連接件連接位置三示意圖。圖10是本發(fā)明部件組合成機(jī)器人手臂示意圖。圖11是本發(fā)明部件組合成機(jī)器人雙腿示意圖。圖中1、功能模塊；2、連接件；111、第一卡槽；112、第二卡槽；113、第三卡槽；114第四卡槽；115、凸起和凹槽；116、第一凸起；131、第五卡槽；132、第六卡槽； 133、第二凸起;211、第一"_扣;212、第二卡扣;213、第三凸起。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。根據(jù)附圖1和2，本發(fā)明主要由功能模塊1和連接件2組成。功能模塊1上具有3 個(gè)連接面，左側(cè)的連接面11，右側(cè)的連接面12和底部的連接面13。連接件2上具有1個(gè)連接面21。功能模塊1的三個(gè)連接面均可與連接件2的連接面21相連接。功能模塊1上的左側(cè)連接面與右側(cè)連接面對(duì)稱。
根據(jù)附圖3 6，功能模塊1上的左側(cè)連接面11上具有兩排卡槽，每排具有4個(gè)卡槽，以前面的一排卡槽為例，從下到上分別為第一卡槽111、第二卡槽112、第三卡槽113 和第四卡槽114。這四個(gè)卡槽兩兩一組，與連接件2上的卡扣相配合。第一卡槽111和第三卡槽113是一組，它們兩個(gè)的滑槽都朝上開口，當(dāng)連接件2與之結(jié)合時(shí)，連接件2上的第一卡扣211和第二卡扣212向下卡入第三卡槽113和第一卡槽111。第二卡槽112和第四卡槽114是一組，它們兩個(gè)的滑槽都朝下開口，當(dāng)連接件2與之結(jié)合時(shí)，連接件2上的第一卡扣211和第二卡扣212向上卡入第二卡槽112和第四卡槽114。功能模塊1連接面上兩組卡槽的設(shè)計(jì)使連接件2可以在上下兩個(gè)位置與功能模塊1相連，功能模塊1連接面上的兩排卡槽左右反射對(duì)稱，連接件2上的兩排卡扣也左右反射對(duì)稱，一個(gè)連接件2只需要旋轉(zhuǎn) 180度就可以適應(yīng)功能模塊1連接面上的上下兩個(gè)位置，增加了連接時(shí)的靈活性，減少了連接件的數(shù)量。連接件2可以是各種形狀，功能模塊1也可以是其他形狀，其連接結(jié)構(gòu)與上述相同。功能模塊1與連接件2連接后，具有兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)限制它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使連接件2與功能模塊1緊固連接，即使有很大幅度的運(yùn)動(dòng)也不會(huì)脫落。這兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)在于 一是在功能模塊1的每個(gè)卡槽的末端，設(shè)有一個(gè)凸起和凹槽115，在連接件2的卡扣的末端， 設(shè)有一個(gè)小凸起，當(dāng)連接件2的第一卡扣211、第二卡扣212滑入功能模塊1的卡槽時(shí)，第一卡扣211和第二卡扣212上末端的凸起會(huì)卡入卡槽末端的凹槽中，而卡槽末端的凸起又會(huì)擋住第一卡扣211和第二卡扣212，沒有足夠的推力第一卡扣211和第二卡扣212不會(huì)從卡槽中滑動(dòng)出來，也不能上下運(yùn)動(dòng)。另一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)是在第二卡槽112和第三卡槽113的中間，設(shè)有一個(gè)第一凸起116，連接件2上設(shè)有一個(gè)第三凸起213，當(dāng)連接件2卡入功能模塊 1中時(shí)，第三凸起213會(huì)卡在第一凸起116的上邊或者下邊，即卡在第一凸起116與上面的第三卡槽113或下面的第二卡槽112之間的空隙之內(nèi)，這樣就限制了連接件2在功能模塊 1上可能產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng)，這種設(shè)計(jì)保證了功能模塊1與連接件2之間的牢固連接。功能模塊1上的右側(cè)連接面12與左側(cè)連接面11是對(duì)稱設(shè)計(jì)，采用同樣的方式與連接件連接。功能模塊1上的底部連接面13的每排卡槽上僅有一組共兩個(gè)卡槽，其結(jié)構(gòu)與上述左側(cè)的卡槽結(jié)構(gòu)一樣，其第五卡槽131相當(dāng)于第三卡槽113，第六卡槽132相當(dāng)于第一卡槽111，第二凸起133相當(dāng)于第一凸起116。底部連接面13與連接件2的連接方式與左右兩側(cè)連接面的連接方式一致。根據(jù)附圖7 9，當(dāng)連接件2與功能模塊1連接時(shí)，先將連接件2垂直放到功能模塊1的其中一個(gè)連接面上，再推動(dòng)連接件2，使其卡扣進(jìn)入功能模塊1的連接面上的卡槽中， 卡扣上的凸起進(jìn)入卡槽中的凹槽中，達(dá)到緊密結(jié)合。拆開時(shí)，將連接件2沿著相反方向推動(dòng)，使其卡扣從功能模塊1的卡槽中退出，再垂直取下即可。連接件2可以裝在功能模塊的左側(cè)、右側(cè)或者底部連接面上，左側(cè)和右側(cè)又分別可以裝在左上、左下和右上、右下，因此共有五個(gè)連接位置，可以構(gòu)成復(fù)雜的機(jī)器人造型。如圖7中連接件2位于功能模塊1的左上位置和右上位置，圖8中連接件2位于功能模塊1的左下位置和右下位置，圖9中連接件2 位于功能模塊1的底部位置。根據(jù)附圖10和11，多個(gè)連接件與功能模塊之間相互連接，可以構(gòu)成復(fù)雜的機(jī)器人部件，圖10是一個(gè)機(jī)器人的手臂，圖11是一個(gè)機(jī)器人的雙腿構(gòu)型。本實(shí)施例僅是用于詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施技術(shù)方案而非限制，本發(fā)明的保護(hù)以本發(fā)明權(quán)利要求所述為準(zhǔn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，但不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于包括功能模塊和連接件兩部分， 所述功能模塊具有三個(gè)連接面，所述連接件具有一個(gè)連接面，所述功能模塊與所述連接件有五個(gè)結(jié)合位置；所述功能模塊在三個(gè)面上設(shè)有卡槽，左側(cè)和右側(cè)分別具有兩排卡槽，每排卡槽設(shè)有四個(gè)，卡槽的末端設(shè)有凸起和凹槽，卡槽之間設(shè)有凸起，左側(cè)和右側(cè)的卡槽對(duì)稱， 底部設(shè)有兩排卡槽，每排卡槽設(shè)有兩個(gè)，卡槽的末端設(shè)有凸起和凹槽，卡槽之間設(shè)有凸起； 所述連接件設(shè)有兩排卡扣，卡扣末端設(shè)有凸起，卡扣之間設(shè)有凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接件的卡扣能夠進(jìn)入所述功能模塊的卡槽內(nèi)，且卡扣末端的凸起進(jìn)入卡槽末端的凹槽之內(nèi)，兩個(gè)卡扣之間的凸起卡入兩個(gè)卡槽之間的凸起與卡槽之間的間隙，限制了連接件在功能模塊上的上下左右移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述功能模塊連接面上的兩排卡槽左右反射對(duì)稱，所述連接件上的兩排卡扣也左右反射對(duì)稱，一個(gè)連接件旋轉(zhuǎn)180度就實(shí)現(xiàn)適應(yīng)功能模塊連接面上的兩個(gè)位置。
4.一種權(quán)利要求1 3所述模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于 連接時(shí)，將連接件平放在功能模塊的連接面上，朝下垂直按下，再往左邊或右邊推動(dòng)，連接件上的卡扣就會(huì)卡在功能模塊的卡槽中；取出時(shí)，先將連接件往左或右邊輕輕推動(dòng)，待連接件的卡扣滑出功能模塊上的卡槽時(shí)，往上取下連接件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于連接件連接多個(gè)功能模塊，通過連接件將功能模塊組合成機(jī)器人的各個(gè)部位、各個(gè)關(guān)節(jié)，功能模塊上的卡槽左右反射對(duì)稱，適應(yīng)功能模塊左右兩個(gè)連接面上的上下兩個(gè)位置只需將一個(gè)連接件旋轉(zhuǎn)180度。
全文摘要
本發(fā)明為一種模塊化仿生機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，其特征在于包括功能模塊和連接件兩部分，所述功能模塊具有三個(gè)設(shè)有卡槽的連接面，所述連接件具有一個(gè)連接面，所述連接件設(shè)有兩排卡扣，所述功能模塊與所述連接件有五個(gè)結(jié)合位置；連接時(shí)，將連接件平放在功能模塊的連接面上，朝下垂直按下，再往左邊或右邊推動(dòng)，連接件上的卡扣就會(huì)卡在功能模塊的卡槽中；取出時(shí)，先將連接件往左或右邊輕輕推動(dòng)，待連接件的卡扣滑出功能模塊上的卡槽時(shí)，往上取下連接件。本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)上下左右均牢固連接，不能活動(dòng)。拆裝時(shí)不用螺釘和工具，可以快速連接，構(gòu)成機(jī)器人所需要各種形狀。
文檔編號(hào)A63H3/48GK102500111SQ20111029599
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者盧秋紅, 盧飛宏, 崔慶炎, 張國(guó)偉, 鄧紹鐘 申請(qǐng)人:上海合時(shí)智能科技有限公司