雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(gòu)模塊化機(jī)器人，包括若干個(gè)機(jī)器人單元，每個(gè)所述機(jī)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(cè)面與三棱柱從模塊的第一側(cè)面固接、三棱柱主模塊的第二側(cè)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(cè)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(jī)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(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側(cè)面與相鄰的第三機(jī)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(cè)面與相鄰的第四機(jī)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(gòu)模塊化機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械電子【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體地，涉及一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍得到不斷擴(kuò)展，機(jī)器人的功能趨向多樣化，從最初的用于工業(yè)制造的簡(jiǎn)單機(jī)器人到要求有智能的服務(wù)機(jī)器人，機(jī)器人與人類的關(guān)系越來越密切。目前機(jī)器人主要還集中在功能單一的專用機(jī)器人，雖然其功能可以滿足要求，但這些機(jī)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(jī)器人幾乎不能被擴(kuò)展或應(yīng)用到他類型機(jī)器人上，而且專用機(jī)器人不能滿足不同使用者的要求。
[0003]近幾年來，為了解決機(jī)器人功能單一的問題，模塊化機(jī)器人逐漸受到國內(nèi)外的重視。模塊化機(jī)器人有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠根據(jù)環(huán)境、任務(wù)的需要改變自身的整體結(jié)構(gòu)并完成復(fù)雜多變的任務(wù)。因此，模塊化機(jī)器人在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)有更寬廣的應(yīng)用前景。
[0004]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，羅成等人在《機(jī)電工程》，2009年第6期，P17-20,撰文“六足機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，該文介紹了六足機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并利用Solidworks完成了各模塊及機(jī)器人的整體構(gòu)型。但是，該機(jī)器人結(jié)構(gòu)固定，屬于六足結(jié)構(gòu)，不能根據(jù)任務(wù)的不同進(jìn)行模塊的不同組合而重構(gòu)為不同構(gòu)型的模塊化機(jī)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(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，采用模塊化的結(jié)構(gòu)和可靠的鉤爪式連接機(jī)構(gòu)，根據(jù)不同的工作任務(wù)重構(gòu)成不同的機(jī)器人構(gòu)型，從而提高機(jī)器人性能和降低機(jī)器人制造成本，使其便于維修，且提高其可靠性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，包括若干個(gè)機(jī)器人單元，每個(gè)所述機(jī)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(cè)面與三棱柱從模塊的第一側(cè)面固接、三棱柱主模塊的第二側(cè)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(cè)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(jī)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(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側(cè)面與相鄰的第三機(jī)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(cè)面與相鄰的第四機(jī)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(jī)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(gè)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(jī)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(dòng)機(jī)、第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第一主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第一主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(gè)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(dòng)機(jī)、第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第二主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第二主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)、第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第三主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第三主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)器人單元間的對(duì)接，包括:第二三棱柱殼體、固接從子模塊和兩個(gè)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(jī)器人單元的三棱柱主模塊相連。
[0013]更優(yōu)選地，兩個(gè)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(dòng)機(jī)、第二從模塊電動(dòng)機(jī)、第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第一從模塊聯(lián)軸器、第一從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第一從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第一從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸固連，第一從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第二從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第二從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)、第四從模塊電動(dòng)機(jī)、第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第二從模塊聯(lián)軸器、第二從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第三從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第三從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸固連，第二從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第四從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第四從模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)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(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]本發(fā)明通過將機(jī)器人模塊化，可使機(jī)器人能根據(jù)不同的任務(wù)重構(gòu)為不同的機(jī)器人構(gòu)型，各模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴(kuò)展，制造成本明顯降低；采用鉤爪式連接模塊使機(jī)器人模塊間的對(duì)接機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0021]圖1為本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例的機(jī)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(dòng)機(jī)2、第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)6、第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)10、第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)16、第二從模塊電動(dòng)機(jī)17、第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板18、第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板19、第一從模塊聯(lián)軸器20、第一從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)26、第四從模塊電動(dòng)機(jī)27、第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板28、第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板29、第二從模塊聯(lián)軸器30、第二從模塊傳動(dòng)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(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]如圖7所示，本實(shí)施例提供一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，包括若干機(jī)器人單元，每個(gè)機(jī)器人單元分別與相鄰的四個(gè)機(jī)器人單元相連，每個(gè)機(jī)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(cè)面與三棱柱從模塊的第一側(cè)面固接，三棱柱主模塊的第二側(cè)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(cè)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(jī)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(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側(cè)面與相鄰的第三機(jī)器人單元的鉤爪式連接模塊相連、三棱柱從模塊的第三側(cè)面與相鄰的第四機(jī)器人單元的鉤爪式連接模塊相連。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例中，所述的三棱柱主模塊用于控制機(jī)器人單元間的位姿變換，具體包括:第一三棱柱殼體1、一個(gè)固接主子模塊和兩個(gè)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(jī)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(dòng)機(jī)2、第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)2固定在第一主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3上,第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(gè)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(dòng)機(jī)6、第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)6固定在第二主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上7，第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)10、第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)10固定在第三主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11上，第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(shí)施例中,所述的三棱柱從模塊包括:第二三棱柱殼體14、一個(gè)固接從子模塊和兩個(gè)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(jī)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(gè)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(dòng)機(jī)16、第二從模塊電動(dòng)機(jī)17、第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板18、第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板19、第一從模塊聯(lián)軸器20、第一從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)16固定在第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板18上,第一從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸21固連,第一從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)17固定在第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板19上，第二從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)26、第四從模塊電動(dòng)機(jī)27、第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板28、第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板29、第二從模塊聯(lián)軸器30、第二從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)26固定在第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板28上，第三從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸31固連，第二從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)27固定在第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板29上，第四從模塊電動(dòng)機(jī)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(shí)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(jī)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(shè)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(dòng)機(jī)6控制其旋轉(zhuǎn)；
[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(dòng)。
[0043]如圖5、6所示，本實(shí)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(jī)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(shè)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(dòng)機(jī)10控制其旋轉(zhuǎn)；
[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(dòng)。
[0046]本實(shí)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(dòng)機(jī)2固定在第一主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3上,第一主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)2可以通過電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)來控制三棱柱主模塊和三棱柱從模塊的位姿關(guān)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(dòng)機(jī)6固定于第二主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板7上,第二主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板7固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以傳遞到第一、第二連接盤36、37上，當(dāng)?shù)谝弧⒌诙B接盤36、37與第一連接鉤爪組合38相連時(shí)，第二主模塊電動(dòng)機(jī)6可以控制機(jī)器人同相鄰機(jī)器人間的位姿關(guān)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(dòng)機(jī)10固定于第三主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11上，第三主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11固定于第一三棱柱殼體I內(nèi)，第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以傳遞到第三、第四連接盤45、46上，當(dāng)?shù)谌?、第四連接盤45、46與第二連接鉤爪組合47相連時(shí)，第三主模塊電動(dòng)機(jī)10可以控制機(jī)器人同相鄰機(jī)器人間的位姿關(guān)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(gè)側(cè)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(shí)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(dòng)機(jī)16固定于第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板18上，第一從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)16通過第一從模塊聯(lián)軸器20與第一從模塊傳動(dòng)軸21相連,第一從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成第一連接鉤爪組合38的直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)17固定于第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板19上，第二從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)17的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成第一從模塊套筒25的直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)26固定于第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板28上，第三從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)26通過第二從模塊聯(lián)軸器30與第二從模塊傳動(dòng)軸31相連，第二從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成第二連接鉤爪組合47的直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)27固定于第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板29上,第四從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)27的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成第二從模塊套筒35的直線運(yùn)動(dòng)，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(shè)置有圓周均布的三個(gè)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(duì)準(zhǔn)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(cuò)開，此時(shí)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(dòng)，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(shí)現(xiàn)卡緊，從而實(shí)現(xiàn)第一鉤爪式連接模塊的對(duì)接；在撤除對(duì)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(dòng)張開，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接的撤除；當(dāng)?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(dòng)機(jī)6則可以控制相鄰機(jī)器人間的位姿關(guān)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(shè)置有圓周均布的三個(gè)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(duì)準(zhǔn)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(cuò)開，此時(shí)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(dòng)，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(shí)現(xiàn)卡緊，從而實(shí)現(xiàn)第二鉤爪式連接模塊的對(duì)接。在撤除對(duì)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(dòng)張開，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接的撤除；當(dāng)?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(dòng)機(jī)10則可以控制相鄰機(jī)器人間的位姿關(guān)系。
[0055]本實(shí)施例使用模塊化設(shè)計(jì)機(jī)器人，使得機(jī)器人有很好的環(huán)境適應(yīng)能力，可處理較復(fù)雜的問題，而且模塊間可相互替換，因此可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同功能模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴(kuò)展，制造成本明顯降低。鉤爪式連接模塊中，應(yīng)用簡(jiǎn)單的鉤爪式機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅能實(shí)現(xiàn)不同模塊間的快速連接的要求，也能獲得很好的對(duì)接可靠性。
[0056]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)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(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，包括若干個(gè)機(jī)器人單元，每個(gè)所述機(jī)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(cè)面與三棱柱從模塊的第一側(cè)面固接、三棱柱主模塊的第二側(cè)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(cè)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(jī)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(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連；三棱柱從模塊的第二側(cè)面與相鄰的第三機(jī)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(cè)面與相鄰的第四機(jī)器人單元中的鉤爪式連接模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述的三棱柱主模塊用于控制機(jī)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(gè)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(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(dòng)機(jī)、第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第一主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第一主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第一主模塊電動(dòng)機(jī)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(quán)利要求2所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述兩個(gè)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(dòng)機(jī)、第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第二主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第二主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第二主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)、第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，第三主模塊電動(dòng)機(jī)固定在第三主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第三主模塊電動(dòng)機(jī)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(jī)器人單元中的鉤爪式連接模塊的連接盤相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述的三棱柱從模塊用于控制機(jī)器人單元間的對(duì)接，包括:第二三棱柱殼體、固接從子模塊和兩個(gè)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(jī)器人單元的三棱柱主模塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(quán)利要求5所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述的兩個(gè)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(dòng)機(jī)、第二從模塊電動(dòng)機(jī)、第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第一從模塊聯(lián)軸器、第一從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第一從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第一從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第一從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸固連，第一從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第二從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第二從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第二從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)、第四從模塊電動(dòng)機(jī)、第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、第二從模塊聯(lián)軸器、第二從模塊傳動(dòng)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第三從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第三從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第三從模塊電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸固連，第二從模塊傳動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，第四從模塊電動(dòng)機(jī)固定在第四從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，第四從模塊電動(dòng)機(jī)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(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(jī)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(quán)利要求8所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(jī)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(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述的第一連接盤、第二連接盤上均設(shè)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(dòng)機(jī)控制其旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(jī)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(quán)利要求11所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)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(jī)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(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種雙柱形自重構(gòu)模塊化機(jī)器人，其特征在于，所述的第三連接盤、第四連接盤上均設(shè)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(dòng)機(jī)控制其旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】B25J11/00GK104249368SQ201410455752
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】費(fèi)燕瓊, 鄭凡, 王緒, 許春山 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)