用于构建模块化机器人的关节模块制造技术

本发明专利技术涉及一种用于构建模块化机器人的关节模块，运动单元的电机及减速传动装置安装在舱壳中；控制单元的控制电路板固定在连接端面Ａ中，与电机连接；连接端面Ａ安装在舱壳的下方，其上设有锁紧钩，连接端面Ｂ连接在电机输出轴上，在连接端面Ｂ上设有与锁紧钩配合的锁紧台阶，多组电极触点固定在连接端面Ｂ中；在控制电路板上也连接有多组电极触点。构建机器人时，一个模块的连接端面Ａ与另一个模块的连接端面Ｂ连接锁紧并实现电气互联。连接端面的侧边还设有连接接口，用于连接分支机构。本发明专利技术包含独立自治的控制单元及拼接简便的连接接口，拆装方便、控制灵活、易于扩展，具有较高的教育、娱乐等应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人部件，具体的说是涉及一种用于构建模块化机器人的运动关节模块。属于机器人

技术介绍
随着机器人技术的不断发展，机器人的技术越来越高，品种越来越多，所能够完成 的动作也越来越复杂。目前，大多数的模块化教育娱乐机器人产品均采用集中控制器和多 个舵机配合一系列连接结构件完成机器人的搭建与编程设计，这类机器人产品通常存在拆 装繁琐、控制复杂及扩展能力差的缺点，用户较难通过该类产品构建具备复杂构型及行为 逻辑的机器人，一定程度上限制了产品的教育及娱乐价值。而且，2自由度的关节模块体积 较大，操作不方便，结构复杂。
技术实现思路
为解决现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种可用于快速搭建机器人构 型、控制灵活的关节模块。 本专利技术的又一 目的在于提供一种具有单自由度或二自由度的可快速拆装、控制灵 活的用于构建模块化机器人的关节模块。 本专利技术的又一 目的在于提供一种扩展能力强的用于构建模块化机器人的关节模 块。 为达到上述目的，本专利技术是通过以下的技术方案来实现的 —种用于构建模块化机器人的关节模块，包括用于实现关节模块运动的运动单 元，其特征在于还包括控制单元和连接接口 ，控制单元包括控制电路板、多组电极触点、电 缆，所述的控制电路板包括微处理器和外围电路，所述的电缆包括电源线和信号线，电缆连 接控制电路板和多组电极触点，控制电路板与运动单元的电机连接；所述的连接接口包括 连接端面A和连接端面B，分别设在运动单元的两端，在连接端面A上设有两个活动锁紧钩 和两个固定锁紧钩，控制电路板固定在连接端面A中；在连接端面B上分别设有多个与连接 端面A上的活动锁紧钩和固定锁紧钩相配合的锁紧台阶，多组电极触点固定在连接端面B 中；所述的控制电路板上也连接有用于电气连接的多组电极触点。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的用于实现关节模块 运动的运动单元包括电机、舱壳和减速传动装置，电机和减速传动装置安装在舱壳中，电机 的输出轴从舱壳侧边伸出，在输出轴另一端的舱壳上设有支承轴，连接端面A安装在舱壳 的下方，与电机机体固定；连接端面B的两侧分别设有耳部，整体成U形，两个耳部分别通 过法兰盘连接在舱壳两端的电机输出轴和支承轴上。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的用于实现关节模块 运动的运动单元包括运动单元1、运动单元II和中间连接件，所述的运动单元I包括支撑 架A、齿轮减速机构A和电机A，支撑架A为U形，固定在连接端面A上，电机A安装在支撑3架A的底部的内侧，输出轴从支撑架A的侧边伸出，连接被齿轮箱封盖A封装在支撑架A侧 边的齿轮减速机构A，支撑架的另一侧用端面封盖A封装；锁紧钩封盖固定安装在连接端面 A上，将活动锁紧钩封装在内部；所述的运动单元II与运动单元I相同，支撑架B安装在连接端面B上； 所述的中间连接件为十字轴，在两个运动单元的支撑架的两个侧边上分别设有轴孔，十字轴的轴头安装在轴孔中，分别与两个齿轮减速机构连接，两个支撑架成垂直交叉方向。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于在所述的连接端面A和连 接端面B的侧边还设有多个用于与分支结构件或传感器模块进行电气连接和机械连接的 侧边扩展接口。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的扩展接口分别为4 个。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的固定在连接端面B 中的多组电极触点连接在一个电气连接电路板上，所述的电气连接电路板固定在连接端面 B中。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的电极触点为弹片电 极。 前述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的运动单元的电机为 舵机、直流电机或步进电机。 请述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的锁紧台阶为8个， 八个锁紧台阶分两组在相互垂直的方向上呈旋转对称性分布。 本专利技术的有益效果是本专利技术关节模块包含独立自治的控制单元及拼接简便的连 接接口，与现有技术及产品相比，具有拆装方便、控制灵活、易于扩展等优点，同时连接端面 具有正交的两个连接方向，相邻的关节模块可以根据需要选择其中的一个方向连接，另外， 本专利技术可有用于单自由度或二自由度的关节模块，用于构建模块化机器人，具有较高的教 育、娱乐等应用价值。附图说明 图1为本专利技术实施例一的结构示意图； 图2为本专利技术实施例一的结构分解图； 图3为本专利技术实施例一中的锁紧台阶的分布示意图； 图4为图3中的D-D向局部剖视图； 图5为图3中的B-B向局部剖视图； 图6为利用本专利技术实施例一及其它模块搭建的一种机器毛虫的结构示意图； 图7是本专利技术实施例二的整体结构立体图； 图8是本专利技术实施例二的整体结构爆炸图； 图9是本专利技术实施例二的运动单元I整体结构立体图； 图10是本专利技术实施例二的运动单元I整体结构爆炸图； 图11是本专利技术实施例二的运动单元II整体结构立体 图12是本专利技术实施例二的运动单元II整体结构爆炸图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 图l为本专利技术较佳实施例的结构示意图；图2为本专利技术较佳实施例的结构分解图。 实施例一 请参照图1、图2，本专利技术的用于构建模块化机器人的关节模块，主要包括运动单 元、控制单元及连接接口。运动单元用于实现关节模块运动，包括电机、舱壳210和减速传 动装置，电机可以采用舵机、有刷电机、步进电机或其它电机系统，可以完成旋转或伸縮运 动，本实施例采用的是舵机201，但并不限于此。舵机201的输出轴从舱壳210的两端伸出， 也可以采用舵机201的输出轴从一端伸出，舱壳210的另一端安装一个支承轴，或者采用其 它的结构。 上述的控制单元根据机器人的动作或行为规划，对所述运动单元进行实时的速度 控制或位置控制，主要包括控制电路板202、电气连接电路板211、电缆214，控制电路板202 包括微处理器(包含在控制电路板202中)和外围电路，用以对舵机201进行控制。电缆 214中包括电源线和信号线，电源线用于多个关节模块连接时的电源传递，信号线用于多个 关节模块中的控制单元间的通信，从而实现机器人各个模块的同步和协调。电缆214连接 控制电路板202和电气连接电路板211，控制电路板202又与舵机201连接，给予其控制信 号及驱动电源。控制电路板202和电气连接电路板211分别连接用于电气连接的多组电极 触点，本实施例采用的电极弹片213、212，但并不限定于此，其它的可以实现电气连接的电 极触点方式同样可以适用。另外，电气连接电路板211也可以采用直接设置多组电极触点 的形式，将多组电极触点与控制电路板202连接，多组电极触点固定在连接端面B中。 用于关节模块之间或关节模块与其它模块之间连接的连接接口包含有电气接口 和机械接口 ，位于关节模块的两端。其包括连接端面A205和连接端面B204，连接端面A205 安装在舱壳210的下方，与舵机201的机体固定，在连接端面A205上设有两个活动锁紧钩 217、218和两个固定锁紧钩219、220，分别位于连接端面A205的四个角落，用于与其它模块 连接。活动锁紧钩217、218的钩部通过连接端面A205上的四个孔伸到连接端面A205的下 方。控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于构建模块化机器人的关节模块，包括用于实现关节模块运动的运动单元，其特征在于还包括控制单元和连接接口，控制单元包括控制电路板、多组电极触点、电缆，所述的控制电路板包括微处理器和外围电路，所述的电缆包括电源线和信号线，电缆连接控制电路板和多组电极触点，控制电路板与运动单元的电机连接；所述的连接接口包括连接端面Ａ和连接端面Ｂ，分别设在运动单元的两端，在连接端面Ａ上设有两个活动锁紧钩和两个固定锁紧钩，控制电路板固定在连接端面Ａ中；在连接端面Ｂ上分别设有多个与连接端面Ａ上的活动锁紧钩和固定锁紧钩相配合的锁紧台阶，多组电极触点固定在连接端面Ｂ中；所述的控制电路板上也连接有用于电气连接的多组电极触点。

【技术特征摘要】
一种用于构建模块化机器人的关节模块，包括用于实现关节模块运动的运动单元，其特征在于还包括控制单元和连接接口，控制单元包括控制电路板、多组电极触点、电缆，所述的控制电路板包括微处理器和外围电路，所述的电缆包括电源线和信号线，电缆连接控制电路板和多组电极触点，控制电路板与运动单元的电机连接；所述的连接接口包括连接端面A和连接端面B，分别设在运动单元的两端，在连接端面A上设有两个活动锁紧钩和两个固定锁紧钩，控制电路板固定在连接端面A中；在连接端面B上分别设有多个与连接端面A上的活动锁紧钩和固定锁紧钩相配合的锁紧台阶，多组电极触点固定在连接端面B中；所述的控制电路板上也连接有用于电气连接的多组电极触点。2. 根据权利要求1所述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的用于 实现关节模块运动的运动单元包括电机、舱壳和减速传动装置，电机和减速传动装置安装 在舱壳中，电机的输出轴从舱壳侧边伸出，在输出轴另一端的舱壳上设有支承轴，连接端面 A安装在舱壳的下方，与电机机体固定；连接端面B的两侧分别设有耳部，整体成U形，两 个耳部分别通过法兰盘连接在舱壳两端的电机输出轴和支承轴上。3. 根据权利要求1所述的用于构建模块化机器人的关节模块，其特征在于所述的用于 实现关节模块运动的运动单元包括运动单元1、运动单元II和中间连接件，所述的运动单 元I包括支撑架A、齿轮减速机构A和电机A，支撑架A为U形，固定在连接端面A上，电机 A安装在支撑架...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢之柱，程胜，肖飞雨，张建伟，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]