雙柱形自重構模塊化機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙柱形自重構模塊化機器人，包括若干個機器人單元，每個所述機器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊、第一鉤爪式連接模塊和第二鉤爪式連接模塊，其中：三棱柱主模塊的第一側面與三棱柱從模塊的第一側面固接、三棱柱主模塊的第二側面與第一鉤爪式連接模塊的一端相連、三棱柱主模塊的第三側面與第二鉤爪式連接模塊的一端相連；第一鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第一機器人單元中的三棱柱從模塊相連；第二鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第二機器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側面與相鄰的第三機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連、三棱柱從模塊的第三側面與相鄰的第四機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連。
【專利說明】雙柱形自重構模塊化機器人

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械電子【技術領域】的裝置，具體地，涉及一種雙柱形自重構模塊化機器人。

【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展，機器人的應用領域和范圍得到不斷擴展，機器人的功能趨向多樣化，從最初的用于工業(yè)制造的簡單機器人到要求有智能的服務機器人，機器人與人類的關系越來越密切。目前機器人主要還集中在功能單一的專用機器人，雖然其功能可以滿足要求，但這些機器人制造和使用成本高，不能滿足多功能的要求。一旦發(fā)生故障，其維修也不方便。因此，此種機器人幾乎不能被擴展或應用到他類型機器人上，而且專用機器人不能滿足不同使用者的要求。
[0003]近幾年來，為了解決機器人功能單一的問題，模塊化機器人逐漸受到國內(nèi)外的重視。模塊化機器人有較強的環(huán)境適應能力，能夠根據(jù)環(huán)境、任務的需要改變自身的整體結構并完成復雜多變的任務。因此，模塊化機器人在面對復雜問題時有更寬廣的應用前景。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，羅成等人在《機電工程》，2009年第6期，P17-20,撰文“六足機器人模塊化結構設計”，該文介紹了六足機器人模塊化結構設計方案，并利用Solidworks完成了各模塊及機器人的整體構型。但是，該機器人結構固定，屬于六足結構，不能根據(jù)任務的不同進行模塊的不同組合而重構為不同構型的模塊化機器人，其不能快速維修、更換，制造成本不能降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種雙柱形自重構模塊化機器人，采用模塊化的結構和可靠的鉤爪式連接機構，根據(jù)不同的工作任務重構成不同的機器人構型，從而提高機器人性能和降低機器人制造成本，使其便于維修，且提高其可靠性。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種雙柱形自重構模塊化機器人，包括若干個機器人單元，每個所述機器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊、第一鉤爪式連接模塊和第二鉤爪式連接模塊，其中:三棱柱主模塊的第一側面與三棱柱從模塊的第一側面固接、三棱柱主模塊的第二側面與第一鉤爪式連接模塊的一端相連、三棱柱主模塊的第三側面與第二鉤爪式連接模塊的一端相連；第一鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第一機器人單元中的三棱柱從模塊相連；第二鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第二機器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側面與相鄰的第三機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連、三棱柱從模塊的第三側面與相鄰的第四機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連。
[0007]優(yōu)選地，所述的三棱柱主模塊用于控制機器人單元間的位姿變換，包括:第一三棱柱殼體、固接主子模塊和兩個軸接主子模塊，其中:固接主子模塊與軸接主子模塊均位于第一三棱柱殼體內(nèi)，固接主子模塊與三棱柱從模塊固連，軸接主子模塊與相鄰機器人單元中的三棱柱從模塊相連。
[0008]更優(yōu)選地，所述的固接主子模塊包括:第一主模塊電動機、第一主模塊電動機支撐板、第一主模塊聯(lián)軸器和固接軸，其中:第一主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第一主模塊電動機固定在第一主模塊電動機支撐板上，第一主模塊電動機與第一主模塊聯(lián)軸器固連，第一主模塊聯(lián)軸器與固接軸固連，固接軸與三棱柱從模塊中的從模塊固接板固連。
[0009]更優(yōu)選地，所述兩個軸接主子模塊，分別為第一軸接主子模塊和第二軸接主子模塊，其中:
[0010]所述的第一軸接主子模塊包括:第二主模塊電動機、第二主模塊電動機支撐板、第二主模塊聯(lián)軸器和第一主模塊輸出軸，其中:第二主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第二主模塊電動機固定在第二主模塊電動機支撐板上，第二主模塊電動機與第二主模塊聯(lián)軸器固連，第二主模塊聯(lián)軸器與第一主模塊輸出軸固連，第一主模塊輸出軸與相鄰的第一機器人單元中的鉤爪式連接模塊的連接盤相連；
[0011]所述的第二軸接主子模塊包括:第三主模塊電動機、第三主模塊電動機支撐板、第三主模塊聯(lián)軸器和第二主模塊輸出軸，其中:第三主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第三主模塊電動機固定在第三主模塊電動機支撐板上，第三主模塊電動機與第三主模塊聯(lián)軸器固連，第三主模塊聯(lián)軸器與第二主模塊輸出軸固連，第二主模塊輸出軸與相鄰的第二機器人單元中的鉤爪式連接模塊的連接盤相連。
[0012]優(yōu)選地，所述的三棱柱從模塊用于控制機器人單元間的對接，包括:第二三棱柱殼體、固接從子模塊和兩個軸接從子模塊，其中:固接從子模塊和軸接從子模塊均位于第二三棱柱殼體內(nèi)，固接從子模塊與三棱柱主模塊固連，軸接從子模塊與相鄰機器人單元的三棱柱主模塊相連。
[0013]更優(yōu)選地，兩個所述的軸接從子模塊，分別為第一軸接從子模塊和第二軸接從子模塊，其中:
[0014]所述的第一軸接從子模塊包括:第一從模塊電動機、第二從模塊電動機、第一從模塊電動機支撐板、第二從模塊電動機支撐板、第一從模塊聯(lián)軸器、第一從模塊傳動軸、第一齒輪組、第一從模塊絲杠滑塊、第一從模塊齒輪齒條組、第一從模塊套筒，其中:第一從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第一從模塊電動機固定在第一從模塊電動機支撐板上，第一從模塊電動機與第一從模塊聯(lián)軸器固連，第一從模塊聯(lián)軸器與第一從模塊傳動軸固連，第一從模塊傳動軸與第一齒輪組相連，第一從模塊絲桿滑塊與第一齒輪組相連，第一從模塊絲杠滑塊與相鄰的第三機器人單元中的第一鉤爪式連接模塊嚙合相連；第二從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第二從模塊電動機固定在第二從模塊電動機支撐板上，第二從模塊電動機與第一從模塊齒輪齒條組相連，第一從模塊套筒與第一從模塊齒輪齒條組相連；
[0015]所述的第二軸接從子模塊包括:第三從模塊電動機、第四從模塊電動機、第三從模塊電動機支撐板、第四從模塊電動機支撐板、第二從模塊聯(lián)軸器、第二從模塊傳動軸、第二齒輪組、第二從模塊絲杠滑塊、第二從模塊齒輪齒條組、第二從模塊套筒，其中:第三從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第三從模塊電動機固定在第三從模塊電動機支撐板上，第三從模塊電動機與第二從模塊聯(lián)軸器固連，第二從模塊聯(lián)軸器與第二從模塊傳動軸固連，第二從模塊傳動軸與第二齒輪組相連，第二從模塊絲桿滑塊與第二齒輪組相連，第二從模塊絲杠滑塊與相鄰的第四機器人單元中的第二鉤爪式連接模塊嚙合相連；第四從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第四從模塊電動機固定在第四從模塊電動機支撐板上，第四從模塊電動機與第二從模塊齒輪齒條組相連，第二從模塊套筒與第二從模塊齒輪齒條組相連。
[0016]優(yōu)選地，所述的第一鉤爪式連接模塊包括:第一連接盤、第二連接盤和第一連接鉤爪組合，其中:第一連接盤、第二連接盤與三棱柱主模塊的第一主模塊輸出軸相連，第一連接鉤爪組合和第一、第二連接盤相連，第一連接鉤爪組合與相鄰的第一機器人單元的三棱柱從模塊中的第一絲杠滑塊組嚙合相連。
[0017]優(yōu)選地，所述的第二鉤爪式連接模塊包括:第三連接盤、第四連接盤和第二連接鉤爪組合，其中:第三連接盤、第四連接盤與三棱柱主模塊的第二主模塊輸出軸固連，第三、第四連接盤與第二連接鉤爪組合相連，第二連接鉤爪組合與相鄰的第二機器人單元的三棱柱從模塊中的第二絲杠滑塊組嚙合相連。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]本發(fā)明通過將機器人模塊化，可使機器人能根據(jù)不同的任務重構為不同的機器人構型，各模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴展，制造成本明顯降低；采用鉤爪式連接模塊使機器人模塊間的對接機構簡單可靠，實現(xiàn)對接過程迅速，能產(chǎn)生足夠的卡緊力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0021]圖1為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的三棱柱主模塊示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的三棱柱從模塊示意圖；
[0023]圖3、4為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的第一鉤爪式連接模塊示意圖；
[0024]圖5、6為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的第二鉤爪式連接模塊示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的機器人單元總體示意圖；
[0026]圖中:三棱柱主模塊100、三棱柱從模塊200、第一鉤爪式連接模塊300和第二鉤爪式連接模塊400 ；
[0027]第一三棱柱殼體I ;第一主模塊電動機2、第一主模塊電動機支撐板3、第一主模塊聯(lián)軸器4、固接軸5 ;第二主模塊電動機6、第二主模塊電動機支撐板7、第二主模塊聯(lián)軸器8、第一主模塊輸出軸9 ;第三主模塊電動機10、第三主模塊電動機支撐板11、第三主模塊聯(lián)軸器12、第二主模塊輸出軸13 ;第二三棱柱殼體14 ;從模塊固接板15 ;第一從模塊電動機16、第二從模塊電動機17、第一從模塊電動機支撐板18、第二從模塊電動機支撐板19、第一從模塊聯(lián)軸器20、第一從模塊傳動軸21、第一齒輪組22、第一從模塊絲杠滑塊23、第一從模塊齒輪齒條組24、第一從模塊套筒25 ;第三從模塊電動機26、第四從模塊電動機27、第三從模塊電動機支撐板28、第四從模塊電動機支撐板29、第二從模塊聯(lián)軸器30、第二從模塊傳動軸31、第二齒輪組32、第二從模塊絲杠滑塊33、第二從模塊齒輪齒條組34、第二從模塊套筒35 ;第一連接盤36、第二連接盤37、第一連接鉤爪組合38 ;第一鉤爪39、第一鉤爪支架
40、第一連接銷41、第一扭簧42、第一底座43、第一連接桿44 ;第三連接盤45、第四連接盤46、第二連接鉤爪組合47 ;第二鉤爪48、第二鉤爪支架49、第二連接銷50、第二扭簧51、第二底座52、第二連接桿53。

【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0029]如圖7所示，本實施例提供一種雙柱形自重構模塊化機器人，包括若干機器人單元，每個機器人單元分別與相鄰的四個機器人單元相連，每個機器人單元包括:三棱柱主模塊100、三棱柱從模塊200、第一鉤爪式連接模塊300和第二鉤爪式連接模塊400，其中:三棱柱主模塊的第一側面與三棱柱從模塊的第一側面固接，三棱柱主模塊的第二側面與第一鉤爪式連接模塊的一端相連，三棱柱主模塊的第三側面與第二鉤爪式連接模塊的一端相連；第一鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第一機器人單元中的三棱柱從模塊相連；第二鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第二機器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側面與相鄰的第三機器人單元的鉤爪式連接模塊相連、三棱柱從模塊的第三側面與相鄰的第四機器人單元的鉤爪式連接模塊相連。
[0030]如圖1所示，本實施例中，所述的三棱柱主模塊用于控制機器人單元間的位姿變換，具體包括:第一三棱柱殼體1、一個固接主子模塊和兩個軸接主子模塊，其中:固接主子模塊與三棱柱從模塊固連，軸接主子模塊與相鄰機器人單元的三棱柱從模塊相連，固接主子模塊與軸接主子模塊均位于第一三棱柱殼體I內(nèi)；具體的:
[0031]所述的固接主子模塊包括:第一主模塊電動機2、第一主模塊電動機支撐板3、第一主模塊聯(lián)軸器4和固接軸5,其中:第一主模塊電動機支撐板3固定在第一三棱柱殼體I的底部，第一主模塊電動機2固定在第一主模塊電動機支撐板3上,第一主模塊電動機2與第一主模塊聯(lián)軸器4固連，第一主模塊聯(lián)軸器4與固接軸5固連，固接軸5與三棱柱從模塊中的從模塊固接板固連；
[0032]所述的兩個軸接主子模塊即第一軸接主子模塊和第二軸接主子模塊，其中:
[0033]所述的第一軸接主子模塊包括:第二主模塊電動機6、第二主模塊電動機支撐板7、第二主模塊聯(lián)軸器8和第一主模塊輸出軸9，其中:第二主模塊電動機支撐板7固定在第一三棱柱殼體I的底部，第二主模塊電動機6固定在第二主模塊電動機支撐板上7，第二主模塊電動機6與第二主模塊聯(lián)軸器8固連,第二主模塊聯(lián)軸器8與第一主模塊輸出軸9固連，第一主模塊輸出軸9與相鄰的第一機器人單元的鉤爪式連接模塊的連接盤相連；
[0034]所述的第二軸接主子模塊包括:第三主模塊電動機10、第三主模塊電動機支撐板11、第三主模塊聯(lián)軸器12和第二主模塊輸出軸13，其中:第三主模塊電動機支撐板11固定在第一三棱柱殼體I的底部，第三主模塊電動機10固定在第三主模塊電動機支撐板11上，第三主模塊電動機10與第三主模塊聯(lián)軸器12固連，第三主模塊聯(lián)軸器12與第二主模塊輸出軸13固連，第二主模塊輸出軸13與相鄰的第二機器人單元的鉤爪式連接模塊的連接盤相連。
[0035]如圖2所不,本實施例中,所述的三棱柱從模塊包括:第二三棱柱殼體14、一個固接從子模塊和兩個軸接從子模塊，其中:固接從子模塊與三棱柱主模塊固連，軸接從子模塊與相鄰機器人單元的三棱柱主模塊相連，固接從子模塊和軸接從子模塊均位于第二三棱柱殼體14內(nèi)；具體的:
[0036]所述的固接從子模塊包括從模塊固接板15，所述從模塊固接板15與第二三棱柱殼體14固連；
[0037]兩個所述的軸接從子模塊分別為第一軸接從子模塊和第二軸接從子模塊，其中:
[0038]所述的第一軸接從子模塊包括:第一從模塊電動機16、第二從模塊電動機17、第一從模塊電動機支撐板18、第二從模塊電動機支撐板19、第一從模塊聯(lián)軸器20、第一從模塊傳動軸21、第一齒輪組22、第一從模塊絲杠滑塊23、第一從模塊齒輪齒條組24、第一從模塊套筒25，其中:第一從模塊電動機支撐板18固定在第二三棱柱殼體14的底部，第一從模塊電動機16固定在第一從模塊電動機支撐板18上,第一從模塊電動機16與第一從模塊聯(lián)軸器20固連,第一從模塊聯(lián)軸器20與第一從模塊傳動軸21固連,第一從模塊傳動軸21與第一齒輪組22相連，第一從模塊絲桿滑塊23與第一齒輪組22相連，第一從模塊絲杠滑塊
23與相鄰的第三機器人單元中的第一鉤爪式連接模塊嚙合相連；第二從模塊電動機支撐板19固定在第二三棱柱殼體14的底部，第二從模塊電動機17固定在第二從模塊電動機支撐板19上，第二從模塊電動機17與第一從模塊齒輪齒條組24相連，第一從模塊套筒25與第一從模塊齒輪齒條組24相連；
[0039]所述的第二軸接從子模塊包括:第三從模塊電動機26、第四從模塊電動機27、第三從模塊電動機支撐板28、第四從模塊電動機支撐板29、第二從模塊聯(lián)軸器30、第二從模塊傳動軸31、第二齒輪組32、第二從模塊絲杠滑塊33、第二從模塊齒輪齒條組34、第二從模塊套筒35，其中:第三從模塊電動機支撐板28固定在第二三棱柱殼體14的底部，第三從模塊電動機26固定在第三從模塊電動機支撐板28上，第三從模塊電動機26與第二從模塊聯(lián)軸器30固連，第二從模塊聯(lián)軸器30與第二從模塊傳動軸31固連，第二從模塊傳動軸31與第二齒輪組32相連，第二從模塊絲桿滑塊33與第二齒輪組相連32，第二從模塊絲杠滑塊33與相鄰的第四機器人單元中的第二鉤爪式連接模塊嚙合相連；第四從模塊電動機支撐板29固定在第二三棱柱殼體14的底部，第四從模塊電動機27固定在第四從模塊電動機支撐板29上，第四從模塊電動機27與第二從模塊齒輪齒條組34相連，第二從模塊套筒35與第二從模塊齒輪齒條組34相連。
[0040]如圖3、4所示，本實施例中，所述的第一鉤爪式連接模塊包括:第一連接盤36、第二連接盤37和第一連接鉤爪組合38，其中:第一連接盤36、第二連接盤37與三棱柱主模塊的第一主模塊輸出軸9相連，第一連接鉤爪組合38和第一連接盤、第二連接盤36，37相連，第一連接鉤爪組合38與相鄰的第一機器人單元的三棱柱從模塊中的第一絲杠滑塊組嚙合相連；具體的:
[0041]所述的第一連接盤36、第二連接盤37上設置有沿圓周均布的的凹槽，第二連接盤37通過該凹槽與第一連接鉤爪組合38相連，且由三棱柱主模塊的第二主模塊電動機6控制其旋轉；
[0042]所述的第一連接鉤爪組合38包括:第一鉤爪39、第一鉤爪支架40、第一連接銷
41、第一扭簧42、第一底座43和第一連接桿44，其中:第一鉤爪39通過第一扭簧42和第一連接銷41固定在第一鉤爪支架上40，第一鉤爪支架40固定通過螺釘固定在第一底座43上，第一底座43通過螺紋連接與第一連接桿44相連，第一連接桿44和三棱柱從模塊中的第一從模塊絲桿滑塊23固定，并由第一從模塊絲桿滑塊23控制其移動。
[0043]如圖5、6所示，本實施例中，所述的第二鉤爪式連接模塊包括:第三連接盤45、第四連接盤46和第二連接鉤爪組合47，其中:第三連接盤45、第四連接盤46與三棱柱主模塊的第二主模塊輸出軸13固連，第三、第四連接盤45，46與第二連接鉤爪組合47相連，第二連接鉤爪組合47與相鄰的第二機器人單元的三棱柱從模塊中的第二絲杠滑塊組嚙合相連；具體的:
[0044]所述的第三連接盤45、第四連接盤46上設置有沿圓周均布的的凹槽，第四連接盤46通過該凹槽與第二連接鉤爪組合47相連，且由三棱柱主模塊中的第三主模塊電動機10控制其旋轉；
[0045]所述的第二連接鉤爪組合47包括:第二鉤爪48、第二鉤爪支架49、第二連接銷50、第二扭簧51、第二底座52和第二連接桿53，其中:第二鉤爪48通過第二扭簧51和第二連接銷50固定在第二鉤爪支架上49，第二鉤爪支架49通過螺釘固定在第二底座52上，第二底座52通過螺紋連接與第二連接桿53相連，第二連接桿53和三棱柱從模塊中的第二從模塊絲桿滑塊33固定，并由第二從模塊絲桿滑塊33控制其移動。
[0046]本實施例的工作過程:
[0047]在三棱柱主模塊的固接主子模塊中，第一主模塊電動機2固定在第一主模塊電動機支撐板3上,第一主模塊電動機支撐板3固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第一主模塊電動機2通過第一主模塊聯(lián)軸器4與固接軸5相連，固接軸5與三棱柱從模塊的從模塊固接板15固連，從而第一主模塊電動機2可以通過電動機旋轉來控制三棱柱主模塊和三棱柱從模塊的位姿關系；
[0048]在三棱柱主模塊的第一軸接主子模塊中，第二主模塊電動機6固定于第二主模塊電動機支撐板7上,第二主模塊電動機支撐板7固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第二主模塊電動機6通過第二主模塊聯(lián)軸器8與第一主模塊輸出軸9相連,第一主模塊輸出軸9與第一鉤爪式連接模塊中的第一、第二連接盤36、37相連，從而第二主模塊電動機6的旋轉運動可以傳遞到第一、第二連接盤36、37上，當?shù)谝?、第二連接盤36、37與第一連接鉤爪組合38相連時，第二主模塊電動機6可以控制機器人同相鄰機器人間的位姿關系；
[0049]在三棱柱主模塊的第二軸接主子模塊中，第三主模塊電動機10固定于第三主模塊電動機支撐板11上，第三主模塊電動機支撐板11固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第三主模塊電動機10通過第三主模塊聯(lián)軸器12與第二主模塊輸出軸13相連，第二主模塊輸出軸13與第二鉤爪式連接模塊中的第三、第四連接盤45、46相連，從而第三主模塊電動機10的旋轉運動可以傳遞到第三、第四連接盤45、46上，當?shù)谌⒌谒倪B接盤45、46與第二連接鉤爪組合47相連時，第三主模塊電動機10可以控制機器人同相鄰機器人間的位姿關系。
[0050]在三棱柱從模塊的固接從子模塊中，從模塊固接板15固定于第二三棱柱殼體14的一個側面，從模塊固接板15與三棱柱主模塊中的固接軸5固連，從而實現(xiàn)三棱柱主模塊和三棱柱從模塊間位姿的變換；
[0051]在三棱柱從模塊的第一軸接從子模塊中，第一從模塊電動機16固定于第一從模塊電動機支撐板18上，第一從模塊電動機支撐板18固定于第二三棱柱殼體14的底部，第一從模塊電動機16通過第一從模塊聯(lián)軸器20與第一從模塊傳動軸21相連,第一從模塊傳動軸21與第一齒輪組22相連,第一齒輪組22和第一從模塊絲杠滑塊23相連,第一從模塊絲杠滑塊23和第一鉤爪式連接模塊中的第一連接鉤爪組合38相連，第一從模塊電動機16的旋轉運動可以轉換成第一連接鉤爪組合38的直線運動，從而控制第一鉤爪式連接模塊中第一連接鉤爪組合38與第一連接盤36、第二連接盤37的連接；第二從模塊電動機17固定于第二從模塊電動機支撐板19上，第二從模塊電動機支撐板19固定于第二三棱柱殼體14的底部，第二從模塊電動機17與第一從模塊齒輪齒條組24相連，第一從模塊齒輪齒條組
24和第一從模塊套筒25相連，第二從模塊電動機17的旋轉運動可以轉換成第一從模塊套筒25的直線運動，從而控制第一連接鉤爪組合38的張合；
[0052]在三棱柱從模塊的第二軸接從子模塊中，第三從模塊電動機26固定于第三從模塊電動機支撐板28上，第三從模塊電動機支撐板28固定于第二三棱柱殼體14的底部，第三從模塊電動機26通過第二從模塊聯(lián)軸器30與第二從模塊傳動軸31相連，第二從模塊傳動軸31與第二齒輪組32相連，第二齒輪組32和第二從模塊絲杠滑塊33相連，第二從模塊絲杠滑塊33和第二鉤爪式連接模塊中的第二連接鉤爪組合47嚙合相連，第三從模塊電動機26的旋轉運動可以轉換成第二連接鉤爪組合47的直線運動，從而控制第二鉤爪式連接模塊中的第二連接鉤爪組合47與第三連接盤45、第四連接盤46的連接；第四從模塊電動機27固定于第四從模塊電動機支撐板29上,第四從模塊電動機支撐板29固定于第二三棱柱殼體14的底部，第四從模塊電動機27與第二從模塊齒輪齒條組34相連，第二從模塊齒輪齒條組34和第二從模塊套筒35相連，第四從模塊電動機27的旋轉運動可以轉換成第二從模塊套筒35的直線運動，從而控制第二連接鉤爪組合47的張合。
[0053]在第一鉤爪式連接模塊中，第一連接盤36、第二連接盤37與三棱柱主模塊中的第一主模塊輸出軸9相連，第一連接盤36、第二連接盤37上設置有圓周均布的三個凹槽，通過這些凹槽與第一連接鉤爪組合38相連；在相連過程中，第一鉤爪39先對準第二連接盤的37的凹槽，第一連接盤36與第二連接盤37保持凹槽錯開，此時第一鉤爪39由于第一扭簧42作用保持自由張開，第一鉤爪39未能扣入第二連接盤37的凹槽內(nèi)，然后三棱柱從模塊中的第一從模塊套筒25移動，將第一鉤爪39閉合從而扣入到第二連接盤37的凹槽內(nèi)并使第一鉤爪39持續(xù)保持閉合狀態(tài)，實現(xiàn)卡緊，從而實現(xiàn)第一鉤爪式連接模塊的對接；在撤除對接過程中，第一從模塊套筒25先后退，然后第一鉤爪39在第一扭簧42作用下自動張開，即可實現(xiàn)對接的撤除；當?shù)谝汇^爪式連接模塊連接成功后，三棱柱主模塊中的第二主模塊電動機6則可以控制相鄰機器人間的位姿關系。
[0054]在第二鉤爪式連接模塊中，第三連接盤45、第四連接盤46與三棱柱主模塊中的第二主模塊輸出軸13相連，第三連接盤45、第四連接盤46上設置有圓周均布的三個凹槽，通過這些凹槽與第二連接鉤爪組合47相連；在相連過程中，第二鉤爪48先對準第四連接盤46的凹槽內(nèi)，第三連接盤45與第四連接盤46保持凹槽錯開，此時第二鉤爪48由于第二扭簧51作用保持自由張開，第二鉤爪48未能扣入第四連接盤46的凹槽內(nèi)，然后三棱柱從模塊中的第二從模塊套筒35移動，將第二鉤爪48閉合從而扣入到第四連接盤46的凹槽內(nèi)并將使第二鉤爪48持續(xù)保持閉合狀態(tài)，實現(xiàn)卡緊，從而實現(xiàn)第二鉤爪式連接模塊的對接。在撤除對接過程中，第二從模塊套筒35先后退，然后第二鉤爪48在第二扭簧51作用下自動張開，即可實現(xiàn)對接的撤除；當?shù)诙^爪式連接模塊連接成功后，三棱柱主模塊的中的第三主模塊電動機10則可以控制相鄰機器人間的位姿關系。
[0055]本實施例使用模塊化設計機器人，使得機器人有很好的環(huán)境適應能力，可處理較復雜的問題，而且模塊間可相互替換，因此可實現(xiàn)機器人不同功能模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴展，制造成本明顯降低。鉤爪式連接模塊中，應用簡單的鉤爪式機械結構，不僅能實現(xiàn)不同模塊間的快速連接的要求，也能獲得很好的對接可靠性。
[0056]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內(nèi)容。
【權利要求】
1.一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，包括若干個機器人單元，每個所述機器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊、第一鉤爪式連接模塊和第二鉤爪式連接模塊，其中:三棱柱主模塊的第一側面與三棱柱從模塊的第一側面固接、三棱柱主模塊的第二側面與第一鉤爪式連接模塊的一端相連、三棱柱主模塊的第三側面與第二鉤爪式連接模塊的一端相連；第一鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第一機器人單元中的三棱柱從模塊相連；第二鉤爪式連接模塊的另一端與相鄰的第二機器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側面與相鄰的第三機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連、三棱柱從模塊的第三側面與相鄰的第四機器人單元中的鉤爪式連接模塊相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的三棱柱主模塊用于控制機器人單元間的位姿變換，包括:第一三棱柱殼體、固接主子模塊和兩個軸接主子模塊，其中:固接主子模塊與軸接主子模塊均位于第一三棱柱殼體內(nèi)，固接主子模塊與三棱柱從模塊固連，軸接主子模塊與相鄰機器人單元中的三棱柱從模塊相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的固接主子模塊包括:第一主模塊電動機、第一主模塊電動機支撐板、第一主模塊聯(lián)軸器和固接軸，其中:第一主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第一主模塊電動機固定在第一主模塊電動機支撐板上，第一主模塊電動機與第一主模塊聯(lián)軸器固連，第一主模塊聯(lián)軸器與固接軸固連，固接軸與三棱柱從模塊中的從模塊固接板固連。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述兩個軸接主子模塊，分別為第一軸接主子模塊和第二軸接主子模塊，其中: 所述的第一軸接主子模塊包括:第二主模塊電動機、第二主模塊電動機支撐板、第二主模塊聯(lián)軸器和第一主模塊輸出軸，其中:第二主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第二主模塊電動機固定在第二主模塊電動機支撐板上，第二主模塊電動機與第二主模塊聯(lián)軸器固連，第二主模塊聯(lián)軸器與第一主模塊輸出軸固連，第一主模塊輸出軸與相鄰的第一機器人單元中的鉤爪式連接模塊的連接盤相連； 所述的第二軸接主子模塊包括:第三主模塊電動機、第三主模塊電動機支撐板、第三主模塊聯(lián)軸器和第二主模塊輸出軸，其中:第三主模塊電動機支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第三主模塊電動機固定在第三主模塊電動機支撐板上，第三主模塊電動機與第三主模塊聯(lián)軸器固連，第三主模塊聯(lián)軸器與第二主模塊輸出軸固連，第二主模塊輸出軸與相鄰的第二機器人單元中的鉤爪式連接模塊的連接盤相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的三棱柱從模塊用于控制機器人單元間的對接，包括:第二三棱柱殼體、固接從子模塊和兩個軸接從子模塊，其中:固接從子模塊和軸接從子模塊均位于第二三棱柱殼體內(nèi)，固接從子模塊與三棱柱主模塊固連，軸接從子模塊與相鄰機器人單元的三棱柱主模塊相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的固接從子模塊包括從模塊固接板，所述從模塊固接板與第二三棱柱殼體固連。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的兩個軸接從子模塊，分別為第一軸接從子模塊和第二軸接從子模塊，其中: 所述的第一軸接從子模塊包括:第一從模塊電動機、第二從模塊電動機、第一從模塊電動機支撐板、第二從模塊電動機支撐板、第一從模塊聯(lián)軸器、第一從模塊傳動軸、第一齒輪組、第一從模塊絲杠滑塊、第一從模塊齒輪齒條組、第一從模塊套筒，其中:第一從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第一從模塊電動機固定在第一從模塊電動機支撐板上，第一從模塊電動機與第一從模塊聯(lián)軸器固連，第一從模塊聯(lián)軸器與第一從模塊傳動軸固連，第一從模塊傳動軸與第一齒輪組相連，第一從模塊絲桿滑塊與第一齒輪組相連，第一從模塊絲杠滑塊與相鄰的第三機器人單元中的第一鉤爪式連接模塊嚙合相連；第二從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第二從模塊電動機固定在第二從模塊電動機支撐板上，第二從模塊電動機與第一從模塊齒輪齒條組相連，第一從模塊套筒與第一從模塊齒輪齒條組相連； 所述的第二軸接從子模塊包括:第三從模塊電動機、第四從模塊電動機、第三從模塊電動機支撐板、第四從模塊電動機支撐板、第二從模塊聯(lián)軸器、第二從模塊傳動軸、第二齒輪組、第二從模塊絲杠滑塊、第二從模塊齒輪齒條組、第二從模塊套筒，其中:第三從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第三從模塊電動機固定在第三從模塊電動機支撐板上，第三從模塊電動機與第二從模塊聯(lián)軸器固連，第二從模塊聯(lián)軸器與第二從模塊傳動軸固連，第二從模塊傳動軸與第二齒輪組相連，第二從模塊絲桿滑塊與第二齒輪組相連，第二從模塊絲杠滑塊與相鄰的第四機器人單元中的第二鉤爪式連接模塊嚙合相連；第四從模塊電動機支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第四從模塊電動機固定在第四從模塊電動機支撐板上，第四從模塊電動機與第二從模塊齒輪齒條組相連，第二從模塊套筒與第二從模塊齒輪齒條組相連。
8.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第一鉤爪式連接模塊包括:第一連接盤、第二連接盤和第一連接鉤爪組合，其中:第一連接盤、第二連接盤與三棱柱主模塊的第一主模塊輸出軸相連，第一連接鉤爪組合和第一、第二連接盤相連，第一連接鉤爪組合與相鄰的第一機器人單元的三棱柱從模塊中的第一絲杠滑塊組嚙合相連。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第一連接鉤爪組合包括第一鉤爪、第一鉤爪支架、第一連接銷、第一扭簧、第一底座和第一連接桿，其中:第一鉤爪通過第一扭簧和第一連接銷固定在第一鉤爪支架上，第一鉤爪支架固定在第一底座上，第一底座和第一連接桿通過螺紋連接，第一連接桿和相鄰的第一機器人單元的三棱柱從模塊中的第一從模塊絲桿滑塊固定，并由第一從模塊絲桿滑塊控制其移動。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第一連接盤、第二連接盤上均設置有沿圓周均布的的凹槽，第一連接盤、第二連接盤通過凹槽與第一連接鉤爪組合相連且第一、第二連接盤由三棱柱主模塊的第二主模塊電動機控制其旋轉。
11.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第二鉤爪式連接模塊包括:第三連接盤、第四連接盤和第二連接鉤爪組合，其中:第三連接盤、第四連接盤與三棱柱主模塊的第二主模塊輸出軸固連，第三、第四連接盤與第二連接鉤爪組合相連，第二連接鉤爪組合與相鄰的第二機器人單元的三棱柱從模塊中的第二絲杠滑塊組嚙合相連。
12.根據(jù)權利要求11所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第二連接鉤爪組合包括第二鉤爪、第二鉤爪支架、第二連接銷、第二扭簧、第二底座和第二連接桿，其中:第二鉤爪通過第二扭簧和第二連接銷固定在第二鉤爪支架上，第二鉤爪支架固定在第二底座上，第二底座和第二連接桿連接，第二連接桿和相鄰的第二機器人單元的三棱柱從模塊中的第二從模塊絲桿滑塊固定，并由第二從模塊絲桿滑塊控制其移動。
13.根據(jù)權利要求11所述的一種雙柱形自重構模塊化機器人，其特征在于，所述的第三連接盤、第四連接盤上均設置有沿圓周均布的的凹槽，第三連接盤、第四連接盤通過凹槽與第二連接鉤爪組合相連且第三、第四連接盤由三棱柱主模塊中的第三主模塊電動機控制其旋轉。
【文檔編號】B25J11/00GK104249368SQ201410455752
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權日:2014年9月9日
【發(fā)明者】費燕瓊, 鄭凡, 王緒, 許春山 申請人:上海交通大學