[實用新型]模塊化串聯式主機器人

有效

• 申請號: 201420420519.0
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN203945367U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 管貽生;鄭志芳;吳品弘
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/00;B25J17/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

?本實用新型是一種模塊化串聯式主機器人，屬于模塊化串聯式主機器人的改造技術。

背景技術

人類越來越需要能在危險或未知環境中工作的機器人。然而，受人工智能技術、機構、控制和傳感技術等方面的限制，研制出能在未知環境中自主工作的智能機器人還需要很長一段時間。因此目前依賴人的智能，工作在人機交互下的主從控制機器人是一種現實可行的選擇。這種主從控制將人的智能和機器人的執行結合起來，實現了人的感知能力和行為能力的延伸。操作者對主機器人進行操作，處理器根據主機器人的位姿信息把操作者的控制意圖轉化為從機器人可以理解的命令，并以此控制從機器人運動以實現相應的任務，同時通過視覺或力覺將其狀態信息反饋給操作者，操作者據此修改自己的控制行為。作為人機交互的窗口和工具，能夠把人的智能作用于機器人，實現人的感知能力和行為能力的延伸的主機器人便應運而生。

國內外學者已經研制了很多主機器人，并有很多商業化的系統，例如帶力反饋的Phantom、外骨骼式的數據手套。但是目前的主機器人的構型都是固定的，不能根據任務要求或從機器人的變化相應地改換構型；而且自由度也固定不變，不能根據需要進行增減。這就導致了主機器人難以適應各種不同的從機器人。例如，當實際需要少自由度從機器人時造成主機器人自由度冗余，使得主從之間的映射復雜，計算量大，影響主從控制的實時性與穩定性。因此，主機器人的通用性和靈活性是目前研究主機器人面臨的主要問題。模塊化的設計方法能夠解決主機器人的通用性差以及結構和控制復雜等問題。模塊化主機器人能夠通過改變自身僅有的幾種模塊的連接順序或方式而獲得多種不同構型，以滿足不同的從機器人構型或者任務要求，容易實現主從機器人之間的同構映射。相比傳統主機器人，模塊化主機器人具有良好的適應性、靈活性、和容錯性以及成本低等優點。模塊化結構簡單，易于加工，各模塊之間可以相互替換，實現快速組裝。

國內外已經研制了很多主機器人，并有很多商業化的系統，例如帶力反饋的Phantom、外骨骼式的數據手套。但它們存在若干問題和不足，主要表現在：（1）通用性和靈活性差。目前的主機器人的構型都是固定的，不能根據任務要求或從機器人的變化相應地改換構型；而且自由度也固定不變，不能根據需要進行增減。這就導致了主機器人難以適應各種不同的從機器人。（2）成本高，由于缺乏通用性，不同的從機器人往往需要相應的主機器人，這樣主機器人的研制和使用成本高；（3）控制復雜，現有主機器人系統與從機器人之間大多是異構的，主從機器人之間的映射較復雜，計算量大，影響主從控制的穩定性；（3）操作性能較差，現有主機器人系統都是穿戴型或落式大型式的，前者一般具有隨遇平衡問題，操作者容易產生疲勞；落式大型式的主機器人要求操作者直立，長時間操作后也會疲勞。

一般要求主機器人能夠具有較高的通用性，能控制多種不同的從機器人系統，這樣就可以降低主機器人的研制需要，從而降低主機器人的平均研制成本；另外要求主機器人結構簡單合理，能夠與多種從機器人進行簡單的主從映射，從而簡化主從控制，提高主從機器人系統的穩定性。因此，開發一種能控制多種從機器人并且結構簡單、操作性強、成本低廉的主機器人符合機器人發展的趨勢和社會生產生活的需要。

模塊化的設計方法能夠解決主機器人的通用性差以及結構和控制復雜等問題。模塊化主機器人能夠通過改變自身僅有的幾種模塊的連接順序或方式而獲得多種不同構型，以滿足不同的從機器人構型或者任務要求，容易實現主從機器人之間的同構映射。相比傳統主機器人，模塊化主機器人具有良好的適應性、靈活性、和容錯性以及成本低等優點。模塊化結構簡單，易于加工，各模塊之間可以相互替換，實現快速組裝。

?現有一種阻尼式主機器人，其關節模塊用阻尼器擬實現關節負載的平衡，每個關節模塊用兩個相同的阻尼器相向疊加組成雙向阻尼器。這種平衡方式增加了結構的復雜性，也帶來了正反方向轉動的回差，降低了檢測精度。另外，由于阻尼器的阻尼是恒定的，不能隨主機器人的構型和自由度的不同而改變，不能實現隨遇平衡，操作性也欠佳。因此，現有的阻尼式主機器人不理想，有必要開發其它的結構更簡單、操作更方便、能實現隨遇平衡的模塊化主機器人。

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種結構簡單、操作方便、能實現隨遇平衡的模塊化串聯式主機器人。本實用新型設計合理，方便使用。