[發明專利]一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人

有效

• 申請號: 202011507465.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112550505B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周于;李金翠;王瑞利;李立洲
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

1.一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人，其特征在于：包括末端模塊單元(1)、立方體關節模塊單元(2)以及基座(3)；

若干個立方體關節模塊單元(2)連接起來，形成一個序列，能夠實現任意方向的轉向，位于根部的立方體關節模塊單元(2)安裝在基座上，位于最遠端的立方體關節模塊單元(2)前端安裝末端模塊單元(1)；

基座(3)與機械臂或其他運動機構末端法蘭相連接，通過機械臂或其他運動機構的運動，控制模塊化機器人進入或退出狹小空間；

末端模塊單元(1)表面安裝接近傳感器，用于感知末端模塊單元(1)附近的障礙物，輔助模塊化機器人實現狹縫內避障運動；內部安裝探測和/或操作執行裝置，用于在狹小空間中運動到位后執行觀察探測和/或其他任務操作；

三個立方體關節模塊單元(2)連接，形成一組關節單元，一組關節單元中三個立方體關節模塊單元的轉軸依次與x軸、y軸及z軸平行；

模塊化機器人由若干組關節單元依相同的排布連接而成；

所述模塊化機器人的轉動時序如下：

從與末端模塊單元(1)相連接的第1個立方體關節模塊單元(2)開始，每3個立方體關節模塊單元(2)為一組，首先由與末端模塊單元(1)連接的第1組3個立方體關節模塊單元(2)同時旋轉，使末端模塊單元(1)對準預定空間指向方向；

當第1組3個立方體關節模塊單元(2)全部旋轉完成后，第2組3個立方體關節模塊單元(2)同時開始旋轉，重復第1組3個立方體關節模塊單元(2)的旋轉運動，同時第1組3個立方體關節模塊單元(2)按照與第2組3個立方體關節模塊單元(2)大小相同、方向相反的角速度反向旋轉，轉動角度與第2組3個立方體關節模塊單元(2)相同；

當第2組3個立方體關節模塊單元(2)轉動完成后，第3組3個立方體關節模塊單元(2)同時開始旋轉，重復第2組3個立方體關節模塊單元(2)的旋轉運動，同時第2組3個立方體關節模塊單元(2)按照與第3組3個立方體關節模塊單元(2)大小相同、方向相反的角速度反向旋轉，轉動角度與第3組3個立方體關節模塊單元(2)相同；

以此類推，直到該模塊化機器人全部立方體關節模塊單元(2)完成轉向為止。

2.根據權利要求1所述的一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人，其特征在于：每個立方體關節模塊單元(2)的轉軸連接其兩個相對表面中心，具有1個轉動自由度。

3.根據權利要求1所述的一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人，其特征在于：每個立方體關節模塊單元(2)內部均包括定子(21)和轉子(22)、定子內部設置驅動電機、角度傳感器和控制器；

驅動電機輸出軸與轉子(22)相連，根據控制器的控制指令轉動，進而驅動轉子(22)繞轉軸旋轉；

角度傳感器實時采集立方體關節模塊單元(2)的轉角，并反饋給控制器；

接近傳感器用于感知立方體關節模塊單元(2)周圍的障礙物，并反饋給控制器；

控制器根據周圍障礙物情況和當前轉角，確定立方體關節模塊單元(2)的旋轉角度，據此向驅動電機發送控制指令。

4.根據權利要求3所述的一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人，其特征在于：立方體關節模塊單元(2)的轉子能夠繞定子上的轉軸相對定子進行旋轉，旋轉角度范圍不小于-90°～90°。

5.根據權利要求3所述的一種適用于狹小空間操作的模塊化機器人，其特征在于：立方體關節模塊單元(2)側面具有標準化機電接口。