[實用新型]可重構的模塊化機器人重構模塊

有效

• 申請號: 201120301019.1
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN202225936U
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 魏璇;葛為民;曹燕軍
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，特別是可重構模塊化機器人使用的重構模塊。

背景技術

可重構模塊化機器人是一種能根據任務的需要和環境的變化，重新組合構形的機器人。它一般是由許多個一種或有限的幾種通用模塊通過連接組成,各模塊間有統一的接口環境,可用于傳遞力、運動、能量和通信,通過模塊之間的連接斷開操作進行重組改變整體構形,擴展運動形式,完成多種運動及操作任務。與傳統的固定構形機器人相比,自重構機器人具有環境適應能力強、制造成本低、可自行修復、自變形等優點,可以應用于多種不同的場合和完成各種復雜的任務。

自上世紀八十年代末以來，可重構機器人研究也得到了迅速的發展，成為近年來機器人技術研究普遍關注的熱點之一。可重構機器人技術的發展拓展了機器人的應用空間，使其在敏捷制造領域、極限環境中作業、災難救援、軍事領域、星球探測等方面均有良好的應用前景。在國外，典型的與本實用新型相關的模塊化機器人有??PolyBot?（by?Mark?Yim?,at?Palo?Alto?Research?Center），SuperBot?（by?Wei-Min?Shen?,at?the?University?of?Southern?California），iMobot（by?Harry?H.Cheng，at?University?of?California,Davis）。PolyBot的單個模塊是一種外形為約50mm的正方體，具有一個旋轉自由度，最大旋轉角度為180°，每個模塊具有兩個連接面用于模塊之間的連接。通過多個模塊的組合，該模塊系統可以完成多種運動方式及構型。但是，該模塊的最大缺點是單個模塊不可運動，且只有在較多個模塊的組合時，才能體現出模塊化機器人整體的優點。SuperBot的單個模塊在外形上類似兩個PolyBot組合而成，但在兩個PolyBot之間增加了一個旋轉自由度，所以每個SuperBot具有3個自由度，兩個可以旋轉180°，另一個自由度可以連續旋轉。SuperBot與?PolyBot具有同樣的缺點，但是也有所改進。同時，SuperBot的結構相對復雜。iMobot是外形為長方體集成度比較高的單個模塊，每個模塊具有四個自由度，單個模塊的運動功能比較強，有爬行及依靠兩側的方輪轉動兩個主要運動方式。但由于iMobot的主體和側輪同樣大小，主體充當支架的時候便要求地面平整才可以輪式移動。做爬行運動時也有很多的局限性，如運動緩慢，對地面的要求比較高等。

雖然經過幾十年的發展,模塊化重構機器人在技術上已經取得了很大的進步,但在硬件設計方面依然存在著許多難題。最急需解決的一個問題就是通用模塊的設計,以提高模塊的適用范圍。

發明內容

本實用新型目的是克服現有技術中模塊機器人單個模塊設計上存在的上述問題，提供一種可重構的模塊化機器人重構模塊。

本實用新型提供的可重構的模塊化機器人重構模塊包括，一個U型外架，一個U型內架，一個舵機架、一個內架連軸件和一個舵機；

U型外架的一側具有與舵機架連接的一組外架螺栓孔，一個定位孔及一組模塊組合連接外圈孔，另一側具有與安裝在內架連軸件上軸承相配合的外架軸承孔，及一組模塊組合連接外圈孔，U型外架的底側設置有一組模塊組合連接外圈孔和模塊組合連接內圈孔，模塊組合連接外圈孔和模塊組合連接內圈孔共同構成模塊組合連接全孔，這三種連接孔統稱為模塊組合連接孔；?U型內架的與U型外架具有外架螺栓孔面配合的一側具有與安裝在舵機架上的軸承相配合的內架軸承孔，另一側具有與外架軸承孔同軸的用來穿過內架連軸件軸臺的連軸件配合孔及與連軸件固定連接的一組內架螺栓孔，U型內架在底側具有一組模塊組合連接全孔；舵機架的一側為三個呈階梯狀軸臺，外端軸臺小于里側的軸臺，最外端軸臺插入U型外架的定位孔，用于裝配時的定位，中間的軸臺用于安裝與U型內架軸承孔配合的軸承，里側的軸臺用于軸承的軸向定位，舵機架的中間軸臺上設有一組與U型外架上的外架螺栓孔對應的舵機架螺栓孔，舵機架和U型外架通過螺栓固定連接在一起，舵機架的內側為夾板狀舵機固定架，舵機固定架內固定安裝舵機；內架連軸件整體為三個呈階梯狀的軸臺，內架連軸件的伸出端為舵機軸軸套，內側為花鍵孔，用于與舵機輸出軸上的花鍵配合，里側軸臺插入U型內架的配合孔中，中間軸臺用于安裝與U型外架軸承孔配合的軸承，外側軸臺用于軸承的軸向定位，內架連軸件外側軸臺具有一組與U型內架螺栓孔對應的連軸件螺栓孔，用于與U型內架螺栓連接，內架連軸件外側軸臺的外側面同時設有一組模塊組合連接內圈孔。