[發明專利]細胞機器人

有效

• 申請號: 201410594033.3
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104326031A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 楊健勃
• 申請（專利權）人: 北京可以科技有限公司
• 主分類號: B62D57/00
• 分類號: B62D57/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

技術領域

本發明屬于智能機器人技術領域，具體涉及一種細胞機器人。

背景技術

隨著社會經濟的發展，機器人已廣泛應用于社會的各個領域，如工業、醫療、農業、軍事和救災等。有些作業環境狹窄、多變且存在各種未知障礙，對于采用輪式、腿式等驅動方式的傳統機器人自主移動和越障實現相對困難。現有技術中也提出了一種球形機器人，通過改變內部重心位置提供移動驅動力，方向可變性好，能在泥、沙、雪甚至水中行動，也可在一些危險環境下活動。

目前國內外一些著名大學和科研機構也研究過模塊化機器人，例如美國USC的CONRO和SUPERBOT，清華大學的組合機器人等，但是上述機器人每個單體只有兩個連接面而且機器人單體轉角范圍有限。

發明內容

本發明提供了一種細胞機器人，該細胞機器人采用模塊化的設計方式，包括N個結構完全相同的球形細胞機器人單體。每個細胞機器人單體具有八個連接面，而且每兩個連接面之間有正反兩種連接方式，這就使得多個細胞機器人單體可以重構成多種多樣細胞機器人。通過將若干個細胞機器人單體進行重構，可以實現多種復雜構型的機器人運動形式，從而適用不同應用環境進行作業。

本發明提供了一種球形細胞機器人單體，外殼包括上下兩個形狀相同的半球體，兩個半球體的底面重合裝配且中心對稱軸相互重合。每個半球體的周向上均勻設置有四個連接面。所述的連接面的獲取方式是：將兩個半球體形成的球體，用兩個相同的側棱長與底面邊長相等的正四棱錐構成的正八面體相截，正八面體的幾何中心與球體的球心重合，且正四棱錐的底面與半球體的底面重合，正八面體的每個側面與球體相截得到一個連接面。

連接面設置有連接裝置，用于實現兩個細胞機器人單體之間的連接。每個連接面都可以與其他細胞機器人單體的任意連接面之間形成正反兩種連接方式。正的連接方式下，兩個細胞機器人單體的軸線相互平行，簡稱“軸平行連接”；反的連接方式下，兩個細胞機器人單體的軸線相交，簡稱“軸相交連接”。

一種細胞機器人，包括兩個以上所述的細胞機器人單體，每兩個細胞機器人單體之間通過連接面設置的連接裝置相裝配。

所述的半球體中設置有扭矩提供裝置，使得上下兩個半球體繞中心對稱軸相對旋轉。

特別地，本發明的細胞機器人單體內部提供了一種扭矩提供裝置，該扭矩提供裝置包括電機、中心齒輪以及三個周邊齒輪。三個周邊齒輪與中心齒輪相嚙合，且三個周邊齒輪的位置處于一個等邊三角形的三個頂點處。電機輸出動力傳給中心齒輪，中心齒輪帶動與之嚙合的三個周邊齒輪轉動，三個周邊齒輪都與一個半球體殼體上設置的內齒輪相嚙合，從而帶動內齒輪旋轉，使得其中一個半球體相對另一個半球體產生相對旋轉運動。

特別地，本發明的細胞機器人單體內部提供了一種改進型四通道點觸滑環裝置，所述的細胞機器人單體內部包括改進型四通道點觸滑環裝置，該點觸滑環裝置包括滑環和彈針，其中滑環與一個半球體固定連接，彈針與另一個半球體固定連接；滑環上面分布著多圈同心的環形滑道；彈針上面分布著與滑環上同心的環形滑道一一對應的彈針；當滑環和彈針在兩個半球體的帶動下產生相對轉動時，彈針上的彈針觸點頂在滑環上的環形滑道里面滑動，使得滑環和彈針始終通電連接。

本發明的優點與積極效果在于：

(1)本發明所提供的細胞機器人單體組裝方便，并可根據需要組裝成機器人，組裝形式靈活多樣。本發明的細胞機器人單體具有八個連接面，而且每個連接面都可以與其他細胞機器人單體的任意連接面之間形成正反兩種連接方式(軸平行連接與軸相交連接)。這就使得M個細胞機器人單體可以重構成多種多樣的細胞機器人，可以在不同的環境，如抗震救災、井下作業、太空探索中完成裝配、焊接等不同的任務。

(2)本發明的細胞機器人單體內部提供的傳動裝置的三個小齒輪位于等邊三角形的三個頂點，等邊三角形分布形式可以使三個小齒輪作用在電機輸出中心齒輪上的徑向力相互抵消，同時三個小齒輪作用在外殼上大內齒輪的徑向力也相互抵消，受力均勻，可承受更大的負載。

附圖說明

圖1是本發明的細胞機器人單體的主視圖；

圖2是本發明的細胞機器人單體的俯視圖；

圖3是構成本發明的細胞機器人單體的球形和正八面體位置及相對大小說明圖；(a)是球體一般大小情況的說明圖，(b)是球體相對正八面體最小時的說明圖，(c)是球體相對正八面體最大時的說明圖；

圖4是本發明的兩個細胞機器人單體正反兩種連接方式的示意圖；(a)是“軸平行連接”的示意圖，(b)是“軸相交連接”的示意圖；