[發(fā)明專利]一種模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊機(jī)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210311389.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN102806559A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬貴方;宋光明;王衛(wèi)國(guó);李臻;王雅利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/08
• 分類號(hào): B25J9/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及分布式模塊化可重構(gòu)機(jī)器人，為一種模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

可重構(gòu)模塊化機(jī)器人是一種高柔性度的機(jī)器人,它是由若干個(gè)獨(dú)立的具有相同或不同尺寸和性能特征的關(guān)節(jié)模塊和連桿模塊組成,這些模塊可以通過增減、互換,重新搭配等方式改變整體的構(gòu)形、擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)形式、實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)步態(tài)、完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)及操作任務(wù)。具有如下特點(diǎn)：1）可重構(gòu)功能，2）易修復(fù)性，3）功能可擴(kuò)展性，4）自適應(yīng)性，5）高可靠性，6）良好經(jīng)濟(jì)性。

單元模塊是構(gòu)建可重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)的最基本元素，模塊的運(yùn)動(dòng)能力、自由度數(shù)量以及質(zhì)量，都直接影響整體機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和作業(yè)能力。目前可重構(gòu)單元模塊主要分為3類：（1）鏈狀、（2）晶體形、（3）混合型。

目前已知的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊設(shè)計(jì)中存在如下問題：（1）連接方式單一，系統(tǒng)通用性不高，如GZ-I；（2）單體模塊自由度數(shù)目少，運(yùn)動(dòng)能力較低，如MTRAN；（3）單元模塊轉(zhuǎn)角不能準(zhǔn)確調(diào)整，如SuperBot；（4）單元模塊機(jī)構(gòu)復(fù)雜、成本高、不便普及和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于構(gòu)建模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊機(jī)構(gòu)，以克服背景技術(shù)中存在的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)能力不足、運(yùn)動(dòng)效率不高，轉(zhuǎn)角調(diào)整不夠精確的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊機(jī)構(gòu)，包括前臂、后臂和連桿裝置，其中：前臂包括L形半圓外板、電路板、旋轉(zhuǎn)齒輪和軸承，所述L形半圓外板由兩塊“D”形面板組成L形，L形半圓外板的兩端邊緣為半圓弧形，L形半圓外板的兩塊面板的中心設(shè)有安裝孔，所述安裝孔中分別固定有軸承，電路板通過銅柱與L形半圓外板的一塊面板固定，旋轉(zhuǎn)齒輪設(shè)置在L形半圓外板另一塊面板的內(nèi)壁上，并與所在面板的軸承同軸；

后臂的結(jié)構(gòu)和前臂完全相同；

連桿裝置包括驅(qū)動(dòng)連接軸、從動(dòng)連接軸、直流電機(jī)和電機(jī)齒輪，驅(qū)動(dòng)連接軸和從動(dòng)連接軸的兩端分別與前臂和后臂的軸承連接，其中驅(qū)動(dòng)連接軸連接在前臂和后臂的設(shè)有旋轉(zhuǎn)齒輪的面板之間，從動(dòng)連接軸設(shè)置在前臂和后臂設(shè)有電路板的面板之間，直流電機(jī)固定安裝在驅(qū)動(dòng)連接軸的兩端，安裝在直流電機(jī)上的電機(jī)齒輪分別與前臂和后臂的旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合；

連桿裝置把前臂和后臂連接構(gòu)成單元模塊機(jī)構(gòu)，前臂和后臂的面板外側(cè)為單元模塊機(jī)構(gòu)的對(duì)接面。

優(yōu)選前臂和后臂的“D”型面板大小一致。

多個(gè)所述單元模塊機(jī)構(gòu)通過對(duì)接面連接，組成不同形狀的機(jī)器人。

本發(fā)明具有以下有益效果：一、單元模塊前臂、后臂機(jī)構(gòu)完全相同，整體具備空間對(duì)稱性，優(yōu)選單元模塊機(jī)構(gòu)整體為正方體，對(duì)接面布局有利于空間的節(jié)省；二、模塊有兩個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，具有兩個(gè)相互正交的自由度，關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)角度精確，可實(shí)現(xiàn)多種步態(tài)組合，保證機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的靈活性；三、單元模塊機(jī)構(gòu)具有四個(gè)對(duì)接面，且對(duì)接面完全對(duì)稱，方便重構(gòu)組合；四、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低整體加工的成本，適合大批量制造。

附圖說明

圖1是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)前臂關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)后的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)后臂關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)后的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)整體后的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)的上視圖。

圖6是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)組成的三關(guān)節(jié)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖7是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)組成的一字形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖8是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)組成的T″字形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖9是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)組成的十字形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖10是本發(fā)明單元模塊機(jī)構(gòu)組成的O字形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的單元模塊機(jī)構(gòu)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的L形前、后臂，以及連桿裝置組成。

如圖2和圖3所示，單元模塊機(jī)構(gòu)的前臂以及后臂在連桿裝置的驅(qū)動(dòng)下，可以分別沿各自的半圓弧形邊緣上下旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)前臂或后臂對(duì)界面角度的精確調(diào)整。