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三自由度可重构模块化机器人单元结构制造技术

技术编号:20376903 阅读:22 留言:0更新日期:2019-02-19 21:38
本发明专利技术涉及一种三自由度可重构模块化机器人单元结构,包括球形壳体,所述球形壳体由旋转配合的上半球壳和下半球壳组成,所述上半球壳和下半球壳两者的中间均开设有槽口,所述上半球壳和下半球壳周侧设置有侧对接模块;所述上半球壳的槽口内铰接有上摆动架,所述上摆动架上端固定连接有上对接模块,所述下半球壳的槽口内铰接有下摆动架,所述下摆动架下端固定连接有下对接模块。本发明专利技术机器人单元结构具有三个自由度,提升了模块的灵活性,结构简单、可移植性好、便于安装和拆卸,便于控制,易于加工,可靠性好,可以广泛应用于场合。

Unit Structure of 3-DOF Reconfigurable Modular Robot

The invention relates to a three-degree-of-freedom reconfigurable modular robot unit structure, comprising a spherical shell, which is composed of a rotating upper hemispheric shell and a lower hemispheric shell. A slot is arranged between the upper hemispheric shell and the lower hemispheric shell, and a lateral docking module is arranged around the upper hemispheric shell and the lower hemispheric shell; an upper pendulum is articulated in the slot of the upper hemispheric shell. The upper end of the upper swing frame is fixedly connected with a docking module, and the slot of the lower hemispheric shell is articulated with the lower swing frame, and the lower end of the lower swing frame is fixedly connected with the lower docking module. The robot unit structure of the invention has three degrees of freedom, improves the flexibility of the module, has simple structure, good portability, is easy to install and disassemble, is easy to control, is easy to process and has good reliability, and can be widely used in occasions.

【技术实现步骤摘要】
三自由度可重构模块化机器人单元结构
本专利技术涉及一种三自由度可重构模块化机器人单元结构。
技术介绍
随着科技的发展,传动机器人功能单一,完全适应不了现代社会的需求,人们开始寻找一种多功能的机器人来代替,可重构模块化机器人是由多个相同智能的单元组成,可以组成不同形状的机器人,如多足机器人、蛇形机器人等,智能模块变化灵活,可以再探险、航空等领域得到应用广泛,目前已发展为我们日常生活中应用,比如烹饪机器人,扫地机器人等,未来可重构模块化机器人可能会遍及我们日常生活。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的是提供一种结构简单,便于安装和拆卸的三自由度可重构模块化机器人单元结构。本专利技术采用以下方案实现:一种三自由度可重构模块化机器人单元结构,包括球形壳体,所述球形壳体由旋转配合的上半球壳和下半球壳组成,所述上半球壳和下半球壳两者的中间均开设有槽口,所述上半球壳和下半球壳周侧设置有侧对接模块;所述上半球壳的槽口内铰接有上摆动架,所述上摆动架上端固定连接有上对接模块,所述下半球壳的槽口内铰接有下摆动架,所述下摆动架下端固定连接有下对接模块。进一步的,所述球形壳体中部设置有旋转配合的上连接板和下连接板,所述上半球壳固定安装于上连接板上,所述下半球壳固定安装于下连接板上,所述上连接板上安装有用以驱动上摆动架摆动的上摆动电机以及驱动下连接板转动的旋转电机,所述下连接板上安装有用以驱动下摆动架摆动的下摆动电机。进一步的,所述上摆动架由上左摆杆和上右摆杆组成,所述上对接模块固定连接于上左摆杆和上右摆杆上端;上左摆杆和上右摆杆下端穿设有同一根上传动轴,上左摆杆和上右摆杆两者与上传动轴之间通过花键配合。进一步的,所述上传动轴两端转动安装于上连接板上的上左支撑架和上右支撑架上,上传动轴其中一端向外延伸出并与上摆动电机传动连接。进一步的,所述下摆动架由下左摆杆和下右摆杆组成,所述下对接模块固定连接于下左摆杆和下右摆杆下端;下左摆杆和下右摆杆上端穿设有同一根下传动轴,下左摆杆和下右摆杆两者与下传动轴之间通过花键配合。进一步的,所述下传动轴两端转动安装于下连接板上的下左支撑架和下右支撑架上,下传动轴其中一端向外延伸出并与下摆动电机传动连接。进一步的,所述上连接板上侧面开设有容纳槽,容纳槽设置有相啮合的主动齿轮和从动齿轮,所述容纳槽上盖设有盖板,所述旋转电机安装于所述盖板上,旋转电机的主轴穿过盖板伸入容纳槽中,所述主动齿轮安装于旋转电机的主轴上;所述上连接板和下连接板的中部开设有轴孔,所述从动齿轮下侧面具有向下穿过上连接板和下连接板上轴孔的凸轴,所述下连接板的轴孔内设置有键槽,所述凸轴侧部设置有与键槽配合的齿轮键。进一步的,所述下连接板上侧面中部设置有沉孔,沉孔与下连接板上的轴孔形成阶梯孔结构,上连接板下侧面中部设置有向下凸起伸入沉孔中的上凸台,所述沉孔内设置有套装在上凸台上的轴承。进一步的,所述下连接板下侧面中部设置有向上凸起的下凸台,所述下凸台侧部开设有通至键槽的径向通孔,所述径向通孔内穿设有紧定螺钉,所述齿轮键上开设有与紧定螺钉朝内一端螺纹配合的螺纹孔。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术机器人单元结构具有三个自由度,提升了模块的灵活性,结构简单、可移植性好、便于安装和拆卸,便于控制,易于加工,可靠性好,可以广泛应用于场合。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将通过具体实施例和相关附图,对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术整体构造立体图;图2是本专利技术实施例主视图造图;图3是本专利技术实施例俯视构造图;图4是本专利技术实施例侧视构造图;图5是本专利技术实施例上半球壳构造图;图6是本专利技术实施例下半球壳构造图;图7是本专利技术实施例内部爆炸构造图;图8是本专利技术实施例上连接板和下连接板配合剖面图;图中标号说明:1-上对接模块;2-上右摆杆;3-上右挡板;4-轴承;5-上右支撑架;6-盖板;7-从动齿轮;8-主动齿轮;9-上连接板;10-轴承;11-下连接板;12-轴承;13-下右支撑架;14-下右挡板;15-下右摆杆;16-下对接模块;17-下左摆杆;18-下左挡板;19-下左支撑架;20-下摆动电机;21-下传动轴;22-容纳槽;23-上摆动电机;24-上左支撑架;25-上传动轴;26-上左挡板;27-旋转电机;28-上左摆杆;29-上半球壳;30-下半球壳;31-槽口;32-侧对接模块、33-凸轴、34-键槽、35-齿轮键、36-上凸台、37-下凸台。具体实施方式如图1~8所示,一种三自由度可重构模块化机器人单元结构,包括球形壳体,所述球形壳体由旋转配合的上半球壳19和下半球壳组成30,所述上半球壳19和下半球壳30两者的中间均开设有槽口31,槽口呈U形,所述上半球壳19和下半球壳30周侧设置有侧对接模块32,侧对接模块32为被动对接模块,上半球壳19和下半球壳30分别设置有两个侧对接模块32并对称分布在槽口两侧,侧对接模块通过螺栓螺母固定连接于上半球壳和下半球壳上,上半球壳和下半球壳上设置有用以连接侧对接模块的法兰结构;所述上半球壳29的槽口内铰接有上摆动架,所述上摆动架上端固定连接有上对接模块1,上对接模块为被动对接模块,所述下半球壳30的槽口内铰接有下摆动架,所述下摆动架下端固定连接有下对接模块16,下对接模块为主动对接模块,上半球壳和下半球壳之间形成旋转关节,上摆动架与上半球壳之间形成上摆动关节,下摆动架与下半球壳之间形成上摆动关节,所述上摆动关节与下摆动关节上下对称设置;上摆动架的摆动中心线和下摆动架的摆动中心线平行,并且与上半球壳15和下半球壳16之间的转动中心线垂直;本专利技术机器人单元结构具有三个自由度,提升了模块的灵活性,结构简单、可移植性好、便于安装和拆卸,便于控制,易于加工,可靠性好,可以广泛应用于场合在本实施例中,所述球形壳体中部设置有旋转配合的上连接板9和下连接板11,所述上半球壳29固定安装于上连接板9上,所述下半球壳30固定安装于下连接板11上,所述上连接板上安装有用以驱动上摆动架摆动的上摆动电机23以及驱动下连接板转动的旋转电机27,所述下连接板上安装有用以驱动下摆动架摆动的下摆动电机20,上摆动电机和下摆动电机为步进电机,旋转电机为直流电机。在本实施例中,所述上摆动架由上左摆杆28和上右摆杆2组成,所述上对接模块1固定连接于上左摆杆28和上右摆杆2上端;上左摆杆28和上右摆杆2下端穿设有同一根上传动轴25,上左摆杆28和上右摆杆2两者与上传动轴之间通过花键配合。在本实施例中,所述上传动轴25两端转动安装于上连接板上的上左支撑架24和上右支撑架5上,上左支撑架24和上右支撑架5两端通过螺栓螺母固定连接于上半球壳侧壁上,上传动轴其中一端向外延伸出并与上摆动电机23传动连接;上摆动电机通过一对相啮合的齿轮与上传动轴传动连接,上传动轴的两端通过轴承4分别与上左支撑架24和上右支撑架5旋转配合;再具体实施过程中,上摆动电机的主轴也可以和上传动轴伸出一端同轴连接。在本实施例中,所述下摆动架由下左摆杆17和下右摆杆15组成,所述下对接模块16固定连接于下左摆杆17和下右摆杆15下端;下左摆杆17和下右摆杆15上端穿设有同一根下传动轴21,下左摆杆17和下右摆杆15两者与下传动轴之间通过花键配合。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:包括球形壳体,所述球形壳体由旋转配合的上半球壳和下半球壳组成,所述上半球壳和下半球壳两者的中间均开设有槽口,所述上半球壳和下半球壳周侧设置有侧对接模块;所述上半球壳的槽口内铰接有上摆动架,所述上摆动架上端固定连接有上对接模块,所述下半球壳的槽口内铰接有下摆动架,所述下摆动架下端固定连接有下对接模块。

【技术特征摘要】
1.一种三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:包括球形壳体,所述球形壳体由旋转配合的上半球壳和下半球壳组成,所述上半球壳和下半球壳两者的中间均开设有槽口,所述上半球壳和下半球壳周侧设置有侧对接模块;所述上半球壳的槽口内铰接有上摆动架,所述上摆动架上端固定连接有上对接模块,所述下半球壳的槽口内铰接有下摆动架,所述下摆动架下端固定连接有下对接模块。2.根据权利要求1所述的三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:所述球形壳体中部设置有旋转配合的上连接板和下连接板,所述上半球壳固定安装于上连接板上,所述下半球壳固定安装于下连接板上,所述上连接板上安装有用以驱动上摆动架摆动的上摆动电机以及驱动下连接板转动的旋转电机,所述下连接板上安装有用以驱动下摆动架摆动的下摆动电机。3.根据权利要求2所述的三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:所述上摆动架由上左摆杆和上右摆杆组成,所述上对接模块固定连接于上左摆杆和上右摆杆上端;上左摆杆和上右摆杆下端穿设有同一根上传动轴,上左摆杆和上右摆杆两者与上传动轴之间通过花键配合。4.根据权利要求3所述的三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:所述上传动轴两端转动安装于上连接板上的上左支撑架和上右支撑架上,上传动轴其中一端向外延伸出并与上摆动电机传动连接。5.根据权利要求2所述的三自由度可重构模块化机器人单元结构,其特征在于:所述下摆动架由下左摆杆和下右摆杆组成,所述下对...

【专利技术属性】
技术研发人员:东辉陈刚孙浩
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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