主从式模块化机器人制造技术

一种机电工程技术领域的主从式模块化机器人，包括若干机器人单元，每个机器人单元分别与相邻的四个机器人单元相连，每个机器人单元包括：三棱柱主模块、三棱柱从模块和两个连接模块，其中：三棱柱主模块的一个侧面与三棱柱从模块的一个侧面固连，三棱柱主模块的其余每个侧面与一个连接模块相连，三棱柱从模块的另外两个侧面与相邻的机器人单元的连接模块相连。本发明专利技术使用连接模块，可快速的实现模块间的可靠连接；通过将机器人模块化，可实现机器人不同模块的快速组装、替换、维修与功能扩展，制造成本明显降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种机电工程
的装置，具体是一种主从式模块化机器 人。
技术介绍
随着社会的发展，机器人应用领域和范围正在不断扩展，机器人的功能也在不断 的多样化，从最初的用于工业制造的简单机器人到要求有智慧的服务机器人，机器人与人 类的关系越来越密切。目前机器人主要还集中在功能单一的专用机器人。虽然其功能可以 满足要求，但这些机器人制造和使用成本高，不能满足多功能的要求。一旦发生故障，其维 修也不方便。因此，此种机器人几乎不能被扩展或应用到他机器人上，而且机器人不能满足 不同使用者的要求。近几年来，为了解决机器人功能单一的问题，模块化机器人逐渐受到国内外的重 视。模块化机器人有较强的环境适应能力，它能够根据需要完成任务并改变自身的整体结 构。因此，模块化机器人在面对复杂问题时有更宽广的应用前景。 经对现有技术的文献检索发现，罗成等人在《机电工程》，2009年第6期，P17-20, 撰文“六足机器人模块化结构设计”，该文介绍了六足机器人模块化结构设计方案，并利用 Solidworks完成了各模块及机器人的整体构型。但是，该机器人结构固定，属于六足结构， 不能根据任务的不同进行模块的不同组合而重构为不同构型的模块化机器人，其不能快速 维修、更换，制造成本不能降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种主从式模块化机器人。本 专利技术使机器人能采用模块化的结构和可靠的连接机构，根据不同的工作任务重构成不同的 机器人构型，从而提高机器人性能和降低机器人制造成本，使其便于维修，且提高其可靠 性。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术包括若干机器人单元，每个机器人单元分别与相邻的四个机器人单元相 连，其中每个机器人单元包括三棱柱主模块、三棱柱从模块和两个连接模块，其中三棱 柱主模块的第一个侧面与三棱柱从模块的第一个侧面固接，三棱柱主模块的第二个侧面与 第一连接模块的一端相连，第一连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从 模块相连，三棱柱主模块的第三个侧面与第二连接模块的一端相连，第二连接模块的另一 端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连，三棱柱从模块的第二个侧面与相邻的 第三机器人单元的连接模块相连，三棱柱从模块的第三个侧面与相邻的第四机器人单元的 连接模块相连。所述的三棱柱主模块控制机器人单元间的位姿变换，包括第一三棱柱壳体、一个 固接主子模块和两个轴接主子模块，其中固接主子模块与三棱柱从模块固连，第一轴接主子模块与第一连接模块的一端相连，第二轴接主子模块与第二连接模块的一端相连，固接 主子模块与轴接主子模块分别位于第一三棱柱壳体内。所述的固接主子模块包括固接主模块电动机、固接主模块电动机支撑板、固接主 模块联轴器和固接轴，其中固接主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，固接 主模块电动机固定在固接主模块电动机支撑板上，固接主模块电动机与固接主模块联轴器 固连，固接主模块联轴器与固接轴固连，固接轴与三棱柱从模块固连。所述的轴接主子模块包括轴接主模块电动机、轴接主模块电动机支撑板、轴接主 模块联轴器和轴接主模块输出轴，其中轴接主模块电动机支撑板固定在三棱柱主模块的 底部，轴接主模块电动机固定在轴接主模块电动机支撑板上，轴接主模块电动机与轴接主 模块联轴器固连，轴接主模块联轴器与轴接主模块输出轴固连，轴接主模块输出轴与连接 模块的一端相连。所述的三棱柱从模块控制机器人单元间的对接，包括第二三棱柱壳体、一个从模 块固接板和两个轴接从子模块，其中从模块固接板与三棱柱主模块固连，轴接从子模块与 相邻机器人单元的连接模块相连，从模块固接板和轴接从子模块分别位于第二三棱柱壳体 内，从模块固接板与第二三棱柱壳体固连。所述的轴接从子模块包括轴接从模块电动机、轴接从模块电动机支撑板、轴接从 模块联轴器、两个齿轮齿条组和轴接从模块传动轴，其中轴接从模块电动机支撑板固定在 第二三棱柱壳体的底部，轴接从模块电动机固定在轴接从模块电动机支撑板上，轴接从模 块电动机与轴接从模块联轴器固连，轴接从模块传动轴与轴接从模块联轴器固接，轴接从 模块传动轴与第一齿轮齿条组相连，第二齿轮齿条组与 轴接从模块传动轴相连，第一齿轮 齿条组和第二齿轮齿条组分别与连接模块啮合相连。所述的连接模块包括连接板和两个连接套筒组合，其中连接板与三棱柱主模 块相连，两个连接套筒组合分别与连接板相连，两个连接套筒组合与相邻机器人单元的三 棱柱从模块啮合相连。所述的连接板上设置有若干平行的环形凹槽，连接板通过这些环形凹槽与连接套 筒组合相连。所述的连接套筒组合包括内连接套筒、若干滚珠和外连接套筒，其中内连接套 筒位于外连接套筒内，滚珠镶嵌在内连接套筒中。所述的内连接套筒固定滚珠的位置，外连接套筒可将滚珠顶入连接板的内圆柱的 圆形凹槽内，滚珠为连接套筒组合和连接板提供卡紧力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是通过将机器人模块化，可使机器人能根据 不同的任务重构为不同的机器人构型，各模块的快速组装、替换、维修与功能扩展，制造成 本明显降低。机器人模块间的对接机构简单可靠，实现对接过程迅速，能产生足够的卡紧 力。附图说明图1是本专利技术机器人单元的组成连接示意图。图2是实施例三棱柱主模块的组成连接示意图；其中1 第一三棱柱壳体；2 固接主模块电动机；3 固接主模块电动机支撑板；4 固接主模块联轴器；5 固接轴；6 第一轴接主模块电动机；7 第一轴接主模块电动机支 撑板；8 第一轴接主模块联轴器；9 第一轴接主模块输出轴；10 第二轴接主模块电动机； 11 第二轴接主模块电动机支撑板；12 第二轴接主模块联轴器；13 第二轴接主模块输出轴ο图3是实施例三棱柱从模块的组成连接示意图；其中14 第二三棱柱壳体；15 从模块固接板；16 第一轴接从模块电动机；17 第一轴接从模块电动机支撑板；18 第一轴接从模块联轴器；19 第一齿轮齿条组；20 第 一轴接从模块传动轴；21 第二齿轮齿条组；22 第二轴接从模块电动机；23 第二轴接从 模块电动机支撑板；24 第二轴接从模块联轴器；25 第三齿轮齿条组；26 第二轴接从模 块传动轴；27 第四齿轮齿条组。图4是实施例第一连接模块的组成连接示意图；其中28 第一连接板；29 第一内连接套筒；30 第一滚珠；31 第一外连接套筒； 32 第二内连接套筒；33 第二滚珠；34 第二外连接套筒。 图5是实施例第二连接模块的组成连接示意图；其中35 第二连接板；36 第三内连接套筒；37 第三滚珠；38 第三外连接套筒； 39 第四内连接套筒；40 第四滚珠；41 第四外连接套筒。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下 述的实施例。实施例本实施例包括若干机器人单元，每个机器人单元分别与相邻的四个机器人单元相 连，如图1所示，其中每个机器人单元包括三棱柱主模块、三棱柱从模块和两个连接模块， 其中三棱柱主模块的第一个侧面与三棱柱从模块的第一个侧面固接，三棱柱主模块的第 二个侧面与第一连接模块的一端相连，第一连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中 的三棱柱从模块相连，三棱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从式模块化机器人，其特征在于，包括若干机器人单元，每个机器人单元分别与相邻的四个机器人单元相连，其中每个机器人单元包括：三棱柱主模块、三棱柱从模块和两个连接模块，其中：三棱柱主模块的第一个侧面与三棱柱从模块的第一个侧面固接，三棱柱主模块的第二个侧面与第一连接模块的一端相连，第一连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从模块相连，三棱柱主模块的第三个侧面与第二连接模块的一端相连，第二连接模块的另一端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连，三棱柱从模块的第二个侧面与相邻的第三机器人单元的连接模块相连，三棱柱从模块的第三个侧面与相邻的第四机器人单元的连接模块相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：费燕琼，朱跃梁，余江，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]