本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種軟體模塊機(jī)器人單元模塊。

背景技術(shù)：

軟體機(jī)器人研究來源于人們對(duì)自然界中的軟體動(dòng)物(如章魚、象鼻、蚯蚓等)的一些運(yùn)動(dòng)行為的模仿。軟體機(jī)器人以其具有的柔順性、適應(yīng)性、超冗余或無限自由度等特性，克服了高度依賴結(jié)構(gòu)化環(huán)境和精確數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制等問題。通過軟體機(jī)器人模塊化，可以根據(jù)工作任務(wù)及工作環(huán)境的變化而改變自身的模塊配置，構(gòu)成與環(huán)境相適應(yīng)的最佳構(gòu)型，完成不同操作任務(wù)。由于單元模塊的均一性和互換性，使得軟體模塊機(jī)器人的制造和維護(hù)成本也大大降低。對(duì)于復(fù)雜未知環(huán)境的探測(cè)，如：海底資源勘探、星球地形探索、礦難及震災(zāi)救援等，軟體模塊機(jī)器人其運(yùn)動(dòng)靈活性的優(yōu)勢(shì)則更加明顯。

目前，對(duì)于軟體機(jī)器人研究大多集中在如何利用某些特殊材料的性能或者特殊的物理化學(xué)過程來模仿自然界中軟體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為。為了能在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行有效偵查，2007年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究局提出研制一種小型化學(xué)機(jī)器人ChemBots。它能通過比自身常態(tài)尺寸小的通道，還可重構(gòu)自身形狀和尺寸，是一種中尺寸軟體機(jī)器人(Dynamic Model of a Special Robot From First Principles.Schroll,G.C.2010,Colorado State University.)。麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和韓國(guó)漢城國(guó)立大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的Meshmorm機(jī)器人(Design of the Shape Memory Alloy Coil Spring Actuator for the Soft Deformable Wheel Robot,9th URAI,26 November 2012)，通過在聚合管周圍環(huán)繞網(wǎng)格狀形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)來模擬蚯蚓蠕動(dòng)并能抵抗強(qiáng)大的沖擊。日本早稻田大學(xué)Shingo Maeda等利用Belousov-Zhabotinskii(B-Z)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了仿生尺蠖的伸縮運(yùn)動(dòng)(Self-oscillating gel as novel biomimetic materials,Journal of Controlled Release,Volume 14,Issue 3,16 December 2009,Pages 186-193)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)于軟體機(jī)器人研究相對(duì)較少，主要包括：北京航空航天大學(xué)研制的一款基于SMA、自反饋和SSMA驅(qū)動(dòng)的軟體機(jī)器人系統(tǒng)，浙江大學(xué)的劉偉庭等研制的基于SMA驅(qū)動(dòng)、硅膠表皮的仿生蚯蚓。在軟體模塊機(jī)器人方面，瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)Germann J等人研制了一種基于電膠合技術(shù)，運(yùn)用靜電力連接的機(jī)器人模塊(Stretchable electroadhesion for soft robots,IROS 2014,September 2014,Pages 3933-3938)。美國(guó)麻省理工學(xué)院的Sehyuk Yim等人研制了一種依靠外部磁場(chǎng)改變自身形狀的膠囊機(jī)器人(Magnetically Actuated Soft Capsule With the Multimodal Drug Release Function,IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,Volume 18,Issue 4,March 2013)。國(guó)內(nèi)上海交通大學(xué)的費(fèi)燕瓊于2013年設(shè)計(jì)了一種模塊化軟體機(jī)器人，它由多個(gè)可變形的球形單元模塊組成，具體結(jié)構(gòu)公開在專利CN104924305A中。

然而由于目前研制的軟體機(jī)器人的單元模塊的運(yùn)動(dòng)自由度少、連接機(jī)構(gòu)復(fù)雜、柔性差，因而普遍都會(huì)存在著運(yùn)動(dòng)緩慢、負(fù)載能力弱、可擴(kuò)展性差等問題，這導(dǎo)致軟體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間小、模塊之間的連接不夠穩(wěn)定，所以很難應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用純剛性的機(jī)械結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，并且模仿章魚觸手的運(yùn)動(dòng)行為，使軟體模塊機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)作業(yè)環(huán)境中能迅速適應(yīng)環(huán)境并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)的軟體模塊機(jī)器人單元模塊。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種軟體模塊機(jī)器人單元模塊，包括伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過球連接副保持座活動(dòng)鏈接；

所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括豎直設(shè)置在氣缸固定槽座上且沿圓周方向均布的至少三個(gè)氣缸，所述氣缸上設(shè)置有至少一個(gè)用于與供氣系統(tǒng)連通的氣孔，所述氣缸的活塞桿頂端均螺紋連接有一球形構(gòu)件；

所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)有導(dǎo)軌的上基座和由設(shè)有滑塊的伸縮桿和球連接副保持座構(gòu)成的多套球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的數(shù)量與所述氣缸的數(shù)量一致；其中：

所述導(dǎo)軌為由多個(gè)H形構(gòu)件圍成的框架結(jié)構(gòu)，H形構(gòu)件的個(gè)數(shù)與所述氣缸的個(gè)數(shù)一致，所述H形構(gòu)件包括橫部和固定在橫部?jī)啥说呢Q部，所述豎部固定在所述圓柱形基盤上；

所述設(shè)有滑塊的伸縮桿包括一個(gè)具有多級(jí)伸縮運(yùn)動(dòng)功能的伸縮桿和設(shè)置在所述伸縮桿一端的滑套，所述滑套設(shè)有通孔，使每個(gè)所述滑套通過方形通孔分別套裝在所述上基座的不同H形構(gòu)件的橫部上，使所述伸縮桿能夠通過所述滑套在其所對(duì)應(yīng)套裝的H形構(gòu)件的橫部上往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

所述球連接副保持座包括內(nèi)球連接副保持座和外球連接副保持座，所述內(nèi)球連接副保持座和所述外球連接副保持座上均開設(shè)有一1/4球形槽，所述內(nèi)球連接副保持座能夠插裝并固定在所述外球連接副保持座內(nèi)形成一整體且所述內(nèi)球連接副保持座和所述外球連接副保持座上的1/4球形槽形成1/2球形槽；所述伸縮桿的另一端固定在所述外球連接副保持座上。

其中，所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的氣缸的個(gè)數(shù)、所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)中構(gòu)成導(dǎo)軌的H形構(gòu)件的個(gè)數(shù)和球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的個(gè)數(shù)一致，具體個(gè)數(shù)可以為3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)等；使每個(gè)所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的氣缸帶動(dòng)所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)發(fā)生伸縮運(yùn)動(dòng)和相應(yīng)的多方向偏移或轉(zhuǎn)動(dòng)等。

進(jìn)一步地，所述氣缸固定槽座包括圓柱形基底和四根豎直設(shè)置且沿圓周方向均布在所述圓柱形基底上的具有凹槽條形架；所述條形架朝向外側(cè)的一側(cè)設(shè)為開口部、頂面開設(shè)有固定通孔，使所述氣缸設(shè)置在所述條形架內(nèi)，活塞桿自所述固定通孔穿出，并通過螺栓和套裝于螺栓外側(cè)螺母將所述氣缸固定在所述條形架內(nèi)。

進(jìn)一步地，在所述條形架開口部?jī)蓚?cè)側(cè)壁上開設(shè)有對(duì)稱設(shè)置有兩組豁口，使所述氣缸通過設(shè)置在所述豁口內(nèi)的皮筋或尼龍?jiān)潭ㄔ谒鰲l形架內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述1/2球形槽槽深略大于所述球形構(gòu)件的半徑，使所述球連接副保持座和所述球形構(gòu)件連接時(shí)，所述球形構(gòu)件能夠被鎖定在所述球連接副保持座的1/2球形槽內(nèi)。

一種柔性臂，由多個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次連接形成，具體地，在所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上分別設(shè)有上連接機(jī)構(gòu)和下連接機(jī)構(gòu)，且在所述上基座和所述氣缸固定槽座上開設(shè)有位于同一軸線上的至少一個(gè)銷孔；所述上連接機(jī)構(gòu)和所述下連接機(jī)構(gòu)為多個(gè)沿圓周方向設(shè)置的弧形卡槽，且在所述卡槽一側(cè)設(shè)有相互配合的阻擋壁，使多個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊之間依次通過所述上連接機(jī)構(gòu)和所述下連接機(jī)構(gòu)之間對(duì)向旋轉(zhuǎn)扣裝并通過過盈配合設(shè)置在銷孔內(nèi)的銷釘連接固定形成柔性臂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該軟體模塊機(jī)器人單元模塊不僅可以實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)，而且單個(gè)模塊能在實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)360°的范圍內(nèi)任意方向的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，正是因?yàn)閱蝹€(gè)模塊具有出色的運(yùn)動(dòng)性能，使得由多個(gè)模塊組成的軟體模塊機(jī)器人具有豐富的運(yùn)動(dòng)構(gòu)型，使得軟體模塊機(jī)器人能夠完成在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人難以完成的復(fù)雜的操作任務(wù)。而且機(jī)器人的模塊化的設(shè)計(jì)使得軟體模塊機(jī)器人可以根據(jù)任務(wù)的復(fù)雜程度的不同分配不同的模塊個(gè)數(shù)，以最低的成本代價(jià)最大限度地完成所需的任務(wù)，使得軟體模塊機(jī)器人針對(duì)不同的任務(wù)都有最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的后側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的前側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的氣缸固定槽座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的球形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的氣缸固定螺母的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的氣管接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(滑塊在中部，伸縮桿伸長(zhǎng))的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(滑塊在中部，伸縮桿收縮)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(滑塊在一側(cè)，伸縮桿伸長(zhǎng))的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)裝配圖；

圖13是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)爆炸圖；

圖14是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的球連接副保持座；

圖15是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的帶導(dǎo)軌組的上基座；

圖16是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的帶滑塊的伸縮桿；

圖17是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的球連接副固定螺釘；

圖18是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的上連接機(jī)構(gòu)；

圖19是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的下連接機(jī)構(gòu)；

圖20是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的銷釘；

圖21是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的伸縮構(gòu)型；

圖22是本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊的轉(zhuǎn)向構(gòu)型；

圖23是由五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊組成的柔性臂裝配模型；

圖24是由五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊組成的柔性臂的螺旋向前運(yùn)動(dòng)構(gòu)型；

圖25是由五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊組成的柔性臂的前傾彎曲運(yùn)動(dòng)構(gòu)型；

圖26為五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次串聯(lián)形成柔性臂先做彎曲運(yùn)動(dòng)再在彎曲的構(gòu)型下再做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)圖；

圖27為五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次串聯(lián)形成柔性臂在處于螺旋扭曲的構(gòu)型下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)空間的包絡(luò)圖；

圖28為五個(gè)本發(fā)明的軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次串聯(lián)形成柔性臂在前后左右四個(gè)方向上做螺旋上升運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)空間的包絡(luò)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。

如圖1～2所示，該軟體模塊機(jī)器人單元模塊包括伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和連接機(jī)構(gòu)；其中：

如圖3所示，所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括氣缸固定槽座9、氣缸8、球形構(gòu)件4和氣管接頭5；具體地，

如圖4所示，所述氣缸固定槽座9包括圓柱形基底901和四根豎直設(shè)置且沿圓周方向均布在所述圓柱形基底901上的具有凹槽條形架902，所述條形架用于容置所述氣缸8，所述條形架902朝向外側(cè)的一側(cè)設(shè)為開口部、頂面開設(shè)有固定通孔903；在每個(gè)所述條形架902槽口的兩邊上對(duì)稱開設(shè)有四個(gè)長(zhǎng)方形的豁口，所述豁口用于將所述氣缸8徑向固定時(shí)對(duì)尼龍?jiān)鷰нM(jìn)行定位和導(dǎo)向，每個(gè)所述氣缸8均用兩條尼龍?jiān)鷰?duì)所述氣缸8進(jìn)行徑向固定；

如圖5～8所示，所述氣缸8兩端各設(shè)有一個(gè)氣孔801，所述氣孔801上均螺紋連接有一氣管彎接頭7，所述氣管彎接頭7彎曲向下并與供氣系統(tǒng)連通，用于向所述氣缸8供氣，以提供氣缸上下往復(fù)伸縮運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力；所述氣缸8豎直設(shè)置在所述條形架902內(nèi)，其活塞桿上部穿出所述固定通孔903，并通過螺栓和套裝于螺栓外側(cè)螺母5將所述氣缸8固定在所述條形架902內(nèi)；所述活塞桿頂端螺紋連接有球形構(gòu)件4；所述球形構(gòu)件4為中心設(shè)有通孔的球體；

該伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用了四個(gè)氣缸呈圓形分布的布局，不僅使得伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)能夠提供強(qiáng)大的動(dòng)力完成伸縮的平移運(yùn)動(dòng)，而且當(dāng)伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的四個(gè)氣缸的氣缸活塞桿的位移量不同時(shí)，伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)做360度的任意范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)；

如圖9～11所示，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)有導(dǎo)軌的上基座1和由設(shè)有滑塊的伸縮桿2和球連接副保持座3構(gòu)成的四套球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，具體地，

如圖15所示，所述上基座1包括圓柱形基盤101和由四個(gè)H形構(gòu)件圍成的正方向框架102；四個(gè)H形構(gòu)件包括橫部和固定在橫部?jī)啥说呢Q部，形成H形，豎部底面固定在所述圓柱形基盤101上，橫部與間隔所述圓柱形基盤101一定距離設(shè)為導(dǎo)軌，使所述四個(gè)H形構(gòu)件圍成一個(gè)方形導(dǎo)軌；

如圖12～13和圖18所示，所述設(shè)有滑塊的伸縮桿2包括一個(gè)具有二級(jí)伸縮運(yùn)動(dòng)功能的伸縮桿201和設(shè)置在所述伸縮桿一端的滑套202，所述滑套202具有方形通孔，使所述滑套202通過方形通孔套裝在所述上基座1的一個(gè)H形構(gòu)件102的橫部上，使所述伸縮桿2能夠通過所述滑套202在其所對(duì)應(yīng)套裝的H形構(gòu)件102的橫部上往復(fù)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，由于所述設(shè)有滑塊的伸縮桿2包括一個(gè)具有二級(jí)伸縮運(yùn)動(dòng)功能的伸縮桿201，因此，所述設(shè)有滑塊的伸縮桿2能夠通過伸縮桿201收縮至全部位于所述圓柱形基盤101上也可以通過伸縮桿201依次進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)伸展，延伸出所述圓柱形基盤101外部；

如圖12～14和圖16～17所示，所述球連接副保持座3包括內(nèi)球連接副保持座301和外球連接副保持座302，所述內(nèi)球連接副保持座301和所述外球連接副保持座302上均開設(shè)有一1/4球形槽，所述內(nèi)球連接副保持座301能夠插裝在所述外球連接副保持座302內(nèi)形成一矩形塊整體，且所述矩形塊整體一側(cè)表面上形成有一個(gè)1/2球形槽，所述1/2球形槽深略大于所述球形構(gòu)件4的半徑，使所述球連接副保持座3和所述球形構(gòu)件4連接時(shí)，所述球形構(gòu)件4能夠被鎖定在所述球連接副保持座3的1/2球形槽內(nèi)；所述內(nèi)球連接副保持座301和所述外球連接副保持座302通過設(shè)置在兩側(cè)的固定螺釘303連接固定為一個(gè)整體；

所述球連接副保持座3連接固定在所述設(shè)有滑塊的伸縮桿2的另一端，組成四套球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；每個(gè)所述球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)通過滑套202與相應(yīng)的方形導(dǎo)軌連接，使每個(gè)球所述球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)具有兩個(gè)移動(dòng)的自由度，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在做360°任意方向的轉(zhuǎn)向過程中帶導(dǎo)軌組的上基座相對(duì)于伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)的氣缸中心軸線的徑向偏移量，同時(shí)，由于方形導(dǎo)軌在基座上處于前、后、左、右四個(gè)方向上分布的布局結(jié)構(gòu)，因此在每個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中有四個(gè)球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，而又由于每個(gè)球連接副補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)有兩個(gè)平移的自由度，因此每個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)共有八個(gè)自由度；所述球連接副保持座3通過所述球形構(gòu)件4與所述伸縮動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接；

如圖20和圖21所示，連接機(jī)構(gòu)包括上連接機(jī)構(gòu)11和下連接機(jī)構(gòu)10；具體地，

如圖20所示，所述上連接機(jī)構(gòu)11為設(shè)置在所述氣缸固定槽座9的圓柱形基底901上的三個(gè)第一弧形部件，所述三個(gè)第一弧形部件位于設(shè)置有所述凹槽條形架902的對(duì)側(cè)側(cè)面上且沿所述圓柱形基底901的圓周方向均布，使三個(gè)所述第一弧形部件依次收尾連線能夠形成一個(gè)與所述圓柱形基底901同心的圓環(huán)；所述三個(gè)第一弧形部件包括豎直設(shè)置在所述圓柱形基底901的第一條形部和水平設(shè)置在所述第一條形部頂面上的第二條形部，使所述第一弧形部件的軸向截面呈L形，在所述三個(gè)第一弧形部件的同側(cè)還設(shè)有阻擋壁，使所述三個(gè)第一弧形部件形成開口向外側(cè)的卡槽式結(jié)構(gòu)；在所述圓柱形基底901中心處開設(shè)有三個(gè)銷孔，三個(gè)銷孔同樣沿所述圓柱形基底901的圓周方向均布，且分別位于三個(gè)所述三個(gè)第一弧形部件的徑向平分線上；

如圖21所示，所述下連接機(jī)構(gòu)10為設(shè)置在所述上基座1的圓柱形基盤101上的三個(gè)第二弧形部件，所述三個(gè)第二弧形部件位于設(shè)置有所述圓柱形基盤101的對(duì)側(cè)側(cè)面上且沿所述圓柱形基盤101的圓周方向均布，使三個(gè)所述第二弧形部件依次收尾連線能夠形成一個(gè)與所述圓柱形基盤101同心的圓環(huán)；所述三個(gè)第二弧形部件包括豎直設(shè)置在所述圓柱形基盤101的第一條形部和水平設(shè)置在所述第一條形部頂面上的第二條形部，使所述第一弧形部件的軸向截面呈L形，在所述三個(gè)第二弧形部件的同側(cè)還設(shè)有阻擋壁，使所述三個(gè)第二弧形部件形成開口向外側(cè)的卡槽式結(jié)構(gòu)；在所述圓柱形基盤101中心處開設(shè)有三個(gè)銷孔，三個(gè)銷孔同樣沿所述圓柱形基盤101的圓周方向均布，且分別位于三個(gè)所述三個(gè)第二弧形部件的徑向平分線上；

其中，所述第一弧形部件的第一條形部設(shè)置在所述圓柱形基底901內(nèi)側(cè)，所述第二弧形部件的第一條形部設(shè)置在所述圓柱形基盤101邊沿處，且設(shè)置在所述第一弧形部件側(cè)的阻擋壁和設(shè)置在所述第二弧形部件側(cè)的阻擋壁方向相反，另外，所述第一弧形部件高度略低于所述第二弧形部件的高度，使兩個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊進(jìn)行連接時(shí)，通過所述第一弧形部件和所述第二弧形部件之間能夠錯(cuò)位設(shè)置并對(duì)向旋轉(zhuǎn)使所述第一弧形部件和所述第二弧形部件之間相扣，同時(shí)位于所述圓柱形基底901和所述圓柱形基盤101上的三個(gè)銷孔軸向一一對(duì)應(yīng)，通過以過盈配合的方式插裝銷孔實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊之間的連接。

采用上述設(shè)計(jì)的上連接機(jī)構(gòu)11和下連接機(jī)構(gòu)10實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊之間的連接能夠保證連接后機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，即當(dāng)兩個(gè)單元模塊進(jìn)行連接時(shí)，首先將上連接機(jī)構(gòu)11的第一弧形部件和下連接機(jī)構(gòu)10的第二弧形部件調(diào)整到錯(cuò)開的位置，并使第一弧形部件的第二條形部和第二弧形部件的第二條形部處于相互平行狀態(tài)，然后讓上連接機(jī)構(gòu)11和下連接機(jī)構(gòu)10沿著其上的類長(zhǎng)方體構(gòu)件的分布面的圓心處的軸線對(duì)向旋轉(zhuǎn)至碰到阻擋壁位置，這樣兩個(gè)模塊之間的軸向和徑向的位移便得到了固定，當(dāng)兩個(gè)模塊旋合到不能進(jìn)一步旋合的位置時(shí)，兩個(gè)連接機(jī)構(gòu)之間的銷釘孔的軸線就重合了，最后在銷釘孔中插入銷釘，這樣便完成了兩個(gè)單元模塊之間的連接，使得軟體模塊機(jī)器人單元模塊之間的連接不僅牢固可靠而且具有建立連接和解除連接簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，這非常有利于根據(jù)任務(wù)的需要分配軟體模塊機(jī)器人單元模塊的個(gè)數(shù)。

如圖21和圖22所示，該軟體模塊機(jī)器人單元模塊的運(yùn)動(dòng)方式是伸縮運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的方式，且伸縮運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)都是靠轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)和360°的范圍內(nèi)的任意方向上的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是其最大的特征。

如圖23～25所示為將五個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次串聯(lián)形成柔性臂發(fā)生單純螺旋向前或前傾彎曲的運(yùn)動(dòng)構(gòu)型，可以看出當(dāng)單個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊通過伸縮或轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)在五個(gè)模塊連接的情況下產(chǎn)生疊加效應(yīng)，使得由多個(gè)模塊組成的軟體模塊機(jī)器人能很好地模仿章魚觸手的運(yùn)動(dòng)行為。

如圖26～28所示為五個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊依次串聯(lián)形成柔性臂通過Creo軟件模擬做三種不同的運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的運(yùn)動(dòng)空間的包絡(luò)圖，由于單個(gè)模塊不僅可以實(shí)現(xiàn)360°的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，而且單個(gè)模塊在處于轉(zhuǎn)彎的構(gòu)型下，還可以實(shí)現(xiàn)360°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此當(dāng)五個(gè)軟體模塊機(jī)器人單元模塊在連接情況下產(chǎn)生疊加效應(yīng)時(shí)完全可以產(chǎn)生非常復(fù)雜的運(yùn)控空間構(gòu)型，這對(duì)于其完成在復(fù)雜環(huán)境的下任務(wù)所需的操作是非常有利的。