[發明專利]可分解重構的多機器人移動系統的多種單元結構

無效

• 申請號: 00103054.X
• 申請日: 2000-02-25
• 公開（公告）號: CN1092098C
• 公開（公告）日: 2002-10-09
• 發明（設計）人: 汪勁松;鄭浩峻;楊向東;葉佩青;段廣洪;趙廣濤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00
• 代理公司: 北京清亦華專利事務所
• 代理人: 廖元秋

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種可分解重構的多機器人移動系統。

傳統移動機器人主要包括輪式、履帶式、足式、混合式等運動形式。其中，輪式機器人結構簡單，但其運動受環境因素所限，運動能力較弱，而足式機器人盡管運動能力較強，但結構和控制復雜。隨著人類生產生活空間的不斷擴展，移動機器人的應用領域也更加廣泛，為適應環境和任務的不斷變化，需要移動機器人具備各種綜合運動能力。傳統的移動機器人為此在單機結構和控制上進行了不斷的改進，在運動功能上得到了不斷加強，但移動機器人的單機結構及其運動形式相對固定，其所適合的運動環境較為具體和有限。同時，移動機器人在結構和控制上變得越來越復雜，導致運行過程中的故障發生率不斷增高，魯棒性下降，并且機器人的研制費用和使用成本也大大增加。

目前，國內外關于多機器人協調運動和模塊化機器人單元組合結構的研究大多集中在工業機器人領域，而針對移動機器人的有關研究成果非常有限，集中表現在各種組合機器人單元的結構相對復雜，且組合后的運動結構在功能上并未從根本上改變原有的運動形式，在運動結構及其功能上都沒有顯著的擴展和提高，不能很好地滿足移動機器人經常變化的環境和任務需要。

本發明的目的在于為克服已有技術的不足之處，開發一種可分解重構的多機器人移動系統，利用可重構的、具有簡單移動功能的模塊化機器人單元，動態組合成具有各種結構和運動形式的適應性移動系統，以滿足各種環境和任務的需要，同時簡化機器人的結構和控制，降低研制和使用成本，提高系統運行的魯棒性。

本發明打破了已有的各種移動機器人在單機結構和功能上的限制，利用多個具有簡單運動功能的移動機器人單元，根據環境和任務需要，快速便捷地組合成各種具有不同結構和運動形式的多機器人移動系統。這種可分解重構的單元采用適于組合的模塊化結構設計，通過單電機驅動關節和輪式兩種不同的運動形式，從而最大限度地發揮了系統組合單元在結構和運動功能上的擴展能力，并可盡量避免在結構和功能上的冗余。

同單機運行的移動機器人相比，本發明在移動機器人的結構和運動功能上都具有更大的擴展空間，并可方便替換失效單元，重新組合成新的運動結構，對各種不同的運動環境具有更強的適應能力。同時，由于各種類型的系統組合單元均采用統一的模塊化標準結構，可使組合移動系統的使用和制造成本大大降低。以這種形式組成的多機器人移動系統是移動機器人技術領域的一個新研究方向，具有較為廣泛的發展空間和應用前景。

本發明提出的一種可分解重構的多機器人移動系統的主動擺動單元結構，其特征在于，包括長方體的基本框架和輔助框架，所說的基本框架內安裝有電機，套于電機輸出軸的齒輪傳動器，該齒輪傳動器的一端連接帶有主動輪的主動輪軸，另一端與設置在基本框架一側面的關節擺動軸相連，固定在關節擺動軸兩端的半軸面上的壓板，以及固定在框架下部的滾動支撐輪；所說的輔助框架的一側面套接在所說的關節擺動軸的兩端，所說的基本框架和輔助框架的其它三個側表面均可為固定有單元連接器的裝配面。????

本發明提出的另一種可分解重構的多機器人移動系統的主動旋轉單元結構，其特征在于，包括長方體的基本框架和輔助框架，所說的基本框架內安裝有電機，套于電機輸出軸的齒輪傳動器，該齒輪傳動器的一端連接帶有主動輪的主動輪軸，所說的基本框架和輔助框架的一側面通過連接板固定連接，所說的基本框架的其它三個側表面可為固定有單元連接器的裝配面，其中與輔助框架相對的另一側裝配面的內側安裝一滾動支撐輪，所說的輔助框架與基本框架相對的另一側表面為固定有單元連接器的裝配面，其它兩側面分別安裝有轉彎支撐輪，所說的輔助框架的裝配面內側還安裝一滾動支撐輪。

本發明提出的一種可分解重構的多機器人移動系統的輔助連接單元結構，其特征在于由6個基板固定連接而成，其外側表面均可為固定有單元連接器的裝配面。其中，兩個相對的側面基板內分別安裝有一對滾動支撐輪。

所說的單元連接器可由連成一體的兩個側板和一底板構成，該連接器底板中間有一長形滑槽，該連接器兩側端板上各有一個通孔和一個螺紋孔。

本發明由兩種可獨立移動的簡單機器人主動單元、一種輔助連接單元和單元連接器組成。其中，主動單元在結構包括基本框架和輔助框架兩部分，在基本框架上安裝一個驅動電機，根據其具體的結構和運動特性可分為擺動單元和旋轉單元兩種類型。

擺動單元的輔助框架套接在基本框架的關節驅動軸兩端，通過壓板將輔助框架固定在關節驅動軸兩端的半軸面上，隨關節驅動軸擺動；若松開壓板，將二者脫開，同時在側面用螺釘連接輔助框架和基本框架，此時的擺動單元可由基本框架上的運動輪獨立驅動前進。