[實(shí)用新型]一種模塊化欠驅(qū)動(dòng)彈復(fù)性機(jī)器人單元模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720699296.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207071927U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉俊凱;章文俊;劉長(zhǎng)利;閆智光;黃金燦;袁晨旺;楊永吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;B25J9/08
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 譚磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模塊化欠驅(qū)動(dòng)彈復(fù)性機(jī)器人單元模塊。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今工業(yè)機(jī)器人及一些非工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展已相對(duì)成熟，但機(jī)器人由于自身壽命的限制，不能長(zhǎng)期高效地工作。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)定期的維保來(lái)延長(zhǎng)其壽命。而對(duì)于一些特種機(jī)器人，其工作環(huán)境有時(shí)復(fù)雜且未知，如在地震救災(zāi)、火星探險(xiǎn)等環(huán)境下，機(jī)器人受損后，人為很難參與干涉，這就要求機(jī)器人本身具有很強(qiáng)的對(duì)復(fù)雜、惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。根據(jù)這一需求，研究人員提出了彈復(fù)性機(jī)器人的概念。

所謂彈復(fù)性，是指機(jī)器人在部分受損后，在不借助外界物質(zhì)或因素協(xié)助的條件下，具有通過(guò)自動(dòng)修復(fù)來(lái)維持其原有功能的能力。彈復(fù)性是一個(gè)在機(jī)器人領(lǐng)域乃至工程領(lǐng)域相對(duì)較新的概念。彈復(fù)性工程并不關(guān)注失效如何發(fā)生以及失效的程度，而是關(guān)注機(jī)器人系統(tǒng)如何在失效后恢復(fù)原有狀態(tài)。具有彈復(fù)性的機(jī)器人即為彈復(fù)性機(jī)器人。

欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人可提高機(jī)器人的彈復(fù)性。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人由關(guān)節(jié)和連桿組成，機(jī)器人受損后的表現(xiàn)一般為關(guān)節(jié)無(wú)法正常工作，若機(jī)器人受損后主動(dòng)關(guān)節(jié)變成被動(dòng)關(guān)節(jié)，欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在此條件下還能正常工作，所以欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人具有更高的彈復(fù)性。另外，欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人還具有低能耗、低成本、重量輕的特點(diǎn)。

現(xiàn)今彈復(fù)性在一些領(lǐng)域尤其是在工程領(lǐng)域鮮有學(xué)者研究，而與其相關(guān)的領(lǐng)域如自重構(gòu)機(jī)器人、自愈合機(jī)器人、自修復(fù)機(jī)器人等則有較多學(xué)者涉足，只是他們的研究方向或?qū)崿F(xiàn)方式有所不同。自愈合機(jī)器人依賴于化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成修復(fù)，并不考慮機(jī)器人零部件的重構(gòu)；自修復(fù)機(jī)器人則僅限于在外界輔助的情況下機(jī)器人受損零部件的修復(fù)；彈復(fù)性機(jī)器人的概念是受到自然界生物的自修復(fù)能力的啟發(fā)，其在機(jī) 器人零部件受損后，在不借助外界輔助的情況下維持其原有功能，自重構(gòu)是實(shí)現(xiàn)彈復(fù)性的一種手段。目前，現(xiàn)有的自重構(gòu)機(jī)器人模塊往往存在以下缺點(diǎn)：(1)模塊對(duì)接時(shí)對(duì)中性差，連接困難(2)模塊自由度少，模塊運(yùn)動(dòng)能力受到限制(3)不具有欠驅(qū)動(dòng)能力。彈復(fù)性機(jī)器人的設(shè)計(jì)同樣也會(huì)存在上述問(wèn)題。

授權(quán)公告號(hào)為CN102416626B的專利公開(kāi)了一種模塊化自重構(gòu)機(jī)器人的單元模塊，設(shè)有前臂、后臂以及位于前、后臂之間的中框，中框與前、后臂之間分別為傳動(dòng)連接，前、后臂均包括外框、內(nèi)框，內(nèi)框置于外框內(nèi)，內(nèi)框兩側(cè)壁與對(duì)應(yīng)的外框兩側(cè)壁鉸支點(diǎn)連接，構(gòu)成兩個(gè)俯仰關(guān)節(jié)，內(nèi)框設(shè)有電機(jī)，電機(jī)輸出軸通過(guò)齒輪與中框的齒輪嚙合傳動(dòng)，構(gòu)成兩個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，中框內(nèi)設(shè)有電機(jī)，電機(jī)輸出軸通過(guò)齒輪與設(shè)置的中心軸上的齒輪嚙合傳動(dòng)，中心軸兩端伸出中框并設(shè)有固定盤，構(gòu)成縱向旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。不同于上述專利公開(kāi)的技術(shù)方案，本實(shí)用新型為主動(dòng)模塊和被動(dòng)模塊一體，極大減小了整個(gè)模塊體積，增加了模塊的靈活性，同時(shí)，本實(shí)用新型模塊在被動(dòng)對(duì)接接頭處，設(shè)有圓弧引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可使模塊在對(duì)接過(guò)程中，先初次粗略對(duì)接，再在圓弧引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)下，再精準(zhǔn)對(duì)接，從而提高模塊對(duì)中性；再者，本實(shí)用新型模塊可以具有欠驅(qū)動(dòng)能力，可實(shí)現(xiàn)全驅(qū)動(dòng)與欠驅(qū)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，在由模塊組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，可以明顯降低耗能。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種模塊靈活性高，對(duì)中性好，能耗低，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)的模塊化欠驅(qū)動(dòng)彈復(fù)性機(jī)器人單元模塊。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種模塊化欠驅(qū)動(dòng)彈復(fù)性機(jī)器人單元模塊，該單元模塊包括U型內(nèi)支架、與U型內(nèi)支架可相對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)置的U型外支架單元、設(shè)置在U型內(nèi)支架上的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、架設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)上方并與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接的電磁離合器、設(shè)置在U型內(nèi)支架底部的第一被動(dòng)連接板、位于電磁離合器下方并與第一被動(dòng)連接板傳動(dòng)連接的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在工作狀態(tài)下，所述的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)第一被動(dòng)連接板做360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述的U型外支架單元包括一對(duì)相互平行設(shè)置的第二被動(dòng)連接板、設(shè)置在兩第二被動(dòng)連接板頂部并將兩第二被動(dòng)連接板固定在一起的主動(dòng)連接板、設(shè)置在主動(dòng) 連接板上的曲柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及與曲柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接的主動(dòng)對(duì)接接頭。

所述的主動(dòng)連接板為中央開(kāi)設(shè)有圓孔的矩形主動(dòng)連接板，該矩形主動(dòng)連接板上沿對(duì)角線開(kāi)設(shè)有與主動(dòng)對(duì)接接頭相適配的X型滑槽，所述的主動(dòng)對(duì)接接頭設(shè)置在X型滑槽中。

所述的曲柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在主動(dòng)連接板底部的下殼體、與下殼體相對(duì)設(shè)置的上殼體、設(shè)置在下殼體與上殼體之間的第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)、與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)軸固定連接的第三蝸桿、與第三蝸桿相嚙合的第三斜齒輪、用于檢測(cè)第三斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的微型角度傳感器、與第三斜齒輪的傳動(dòng)軸固定連接的十字型曲柄。