自重构移动微型机器人制造技术

一种机器人技术领域的自重构移动微型机器人，依次固定连接的差动驱动机构，万向连接器、对准装置和控制装置，万向连接器包括：微马达、端盖、底座、闩片、弹性部件、红宝石轴承、连接轴和插头，底座固定设置于差动驱动机构上，连接轴的两端分别与端盖和固定于底座上的红宝石轴承相连，端盖和底座的前段均设有球形凹槽并组合构成球形空腔，底座和端盖的后端分别与弹性部件的两端相连，微马达固定设置于底座上且输出轴与闩片固定连接，由闩片的位置实现端盖的限位及插座的开闭，插头与端盖分别位于底座的两端。本发明专利技术采用模块化设计，具有结构简单、体积小、对接效率高等优点，使机器人能够在微小尺寸限制的条件下实现自重构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种机器人
的装置，具体是一种机器人领域的自重构移动微型机器人。
技术介绍
自重构机器人由许多携带有相同连接装置的基本模块组成，通过调整各个模块之间的连接状态可重构为不同的构形，从而来适应新的环境、执行新的任务或者从损坏状态中恢复过来。根据其不同几何构形，这类机器人原型通常分为三类晶格型、链式型和移动型。晶格型和链式型自重构机器人因为自身整体结构不可分割，故易于实现对接，但存在着其个体单元由于缺乏移动能力而不能单独执行任务的缺点。相反，移动型自重构机器人由独立的可移动单元组成，不仅可以连接在一起形成新的构形，也可以分开形成分布式机器人系统，因此同时具备自重构机器人和分布式机器人的优点。对于自重构机器人而言，连接机构和自动对准装置是其自身设计的两个关键技术。经对现有技术的文献检索发现，王巍等人在《International Journal of Advanced Robotic Systems))(国际先进机器人系统杂志)2010年发表的“JL-2 =A mobile multi-robot system with docking and manipulating capabilities, (JL-2 具有自重构和操作能力的多移动机器人系统)，钟鸣等人《High Technology Letters)) 2009年发表的A mobile self-reconfigurable robot based on modularity，，，(模块化自重构移动机器人)。以上两文中所设计的自重构移动机器人的尺寸都比较大，机械结构非常复杂，所采用的基于超声和微型摄像头的对接方法都很难应用到尺寸在几十个立方厘米之内的自重构移动微型机器人上。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种机器人领域的自重构移动微型机器人，采用模块化设计，具有结构简单、体积小、对接效率高等优点，使机器人能够在微小尺寸限制的条件下实现自重构。本专利技术可通过动力和无线通信两种接力协作方式，扩展移动微型机器人整体的探测范围，使其可携带不同传感器进入到范围较大的狭小空间内取代人类完成某些危险、复杂、重复的工作。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括依次固定连接的差动驱动机构、 万向连接器、对准装置和控制装置，其中所述的差动驱动机构包括微马达、两个移动轮、一个脚轮和圆形底盘，其中两个移动轮和一个脚轮以三角形排列方式设置于圆形底盘的下方，两个微马达分别固定在圆形底盘的下方并与对应的移动轮相连。所述的万向连接器包括端盖、底座、闩片、弹性部件、红宝石轴承、连接轴和插头， 其中底座固定设置于差动驱动机构上，连接轴的两端分别与端盖和固定于底座上的红宝石轴承相连，端盖和底座的前段均设有球形凹槽并组合构成球形空腔，底座和端盖的后端分别与弹性部件的两端相连，插头与端盖分别位于底座的两端。所述的微马达固定设置于底座上且输出轴与闩片固定连接，由闩片的位置实现端盖的限位及插座的开闭。所述的插头的一端活动设置于其他机器人的球形空腔内形成球形万向节，实现多个微型机器人的串联。所述的对准装置由一个全方位红外接收器和四个红外发射器组成，其中全方位红外接收器固定设置于万向连接器的上表面且位于微机器人的旋转轴上，四个红外发射器等角度分布于全方位红外接收器接收平面的四个方向。所述的红外发射器中两个红外发射器分别位于万向连接器的端盖和插座的正上方，通过探测所接收的红外线强度实现微机器人之间的对准。所述的控制装置内设有微控制器、马达驱动器、无线接收器和电源稳压模块。本专利技术通过差动驱动机构和被动的万向连接器的设计，简化了微机器人的结构； 通过采用基于红外的对准方法，所设计的对接装置不仅具有较低功耗、较小的体积，而且控制简单，具有很高的效率和可靠性；在微小尺寸限制的条件下，将相关的控制电路和电源紧凑地集成在一起，实现微机器人自主。附图说明图1本专利技术结构装配示意图。图2本专利技术万向连接器插座装配示意图。图3本专利技术对准装置布局示意图。图4多微机器人协作示意图。具体实施例方式下面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。如图1所示，本实施例单个基本的微机器人的整体尺寸长*宽*高=46mm女 30mm 观讓，该微型机器人包括依次固定连接的差动驱动机构1，万向连接器2、对准装置 3和控制装置4，其中所述的差动驱动机构1包括微马达8、两个移动轮6、一个脚轮22和圆形底盘7， 其中两个移动轮6和一个脚轮22以三角形排列方式设置于圆形底盘7的下方，两个微马达8分别固定在圆形底盘7的下方并与对应的移动轮6相连。所述的万向连接器2包括端盖9、底座10、闩片11、弹性部件12、红宝石轴承13、 连接轴14和插头15，其中底座10固定设置于差动驱动机构1上，连接轴14的两端分别与端盖9和固定于底座10上的红宝石轴承13相连，端盖9和底座10的前段均设有球形凹槽并组合构成球形空腔，底座10和端盖9的后端分别与弹性部件12的两端相连，插头15与端盖9分别位于底座10的两端。所述的微马达8固定设置于底座10上且输出轴与闩片11固定连接，由闩片11的位置实现端盖9的限位及插座的开闭。所述的插头15的一端活动设置于其他机器人的球形空腔内形成球形万向节，实现多个微型机器人的串联。所述的对准装置3由一个全方位红外接收器16和四个红外发射器17组成，其中 全方位红外接收器16固定设置于万向连接器2的上表面且位于微机器人的旋转轴上，四个红外发射器17等角度分布于全方位红外接收器16接收平面的四个方向，所述的红外发射器17中两个红外发射器17分别位于万向连接器2的端盖9和插座的正上方，通过探测所接收的红外线强度实现微机器人之间的对准。所述的控制装置4内含微控制器18、马达驱动器19、无线接收器20和电源稳压模块21，从而实现微机器人自主控制。本实施例中所述的微马达8采用双定子单转子结构，其直径为6. 8mm或4. 4mm ；插头15前端的圆球体32由硅制作；端盖9和底座10由铝合金制作；全方位红外接收器16 的型号为OSRAM公司的SH1203P ；红外发射器17的型号为Vishay公司的BPW17N。微控制器18为Philips公司的LPC2138 ；马达驱动器19为Atmel公司的ATA6836 ；无线接收器 20为Nordic公司的NrfMLOl ；电源稳压模块21主要由National Semiconductor公司的 LM1117T-3. 3 和 LM1117T-5 组成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自重构移动微型机器人，包括：依次固定连接的差动驱动机构，万向连接器、对准装置和控制装置，其特征在于：所述的万向连接器包括：端盖、底座、闩片、弹性部件、红宝石轴承、连接轴和插头，其中：底座固定设置于差动驱动机构上，连接轴的两端分别与端盖和固定于底座上的红宝石轴承相连，端盖和底座的前段均设有球形凹槽并组合构成球形空腔，底座和端盖的后端分别与弹性部件的两端相连，插头与端盖分别位于底座的两端。

【技术特征摘要】
1.一种自重构移动微型机器人，包括依次固定连接的差动驱动机构，万向连接器、对准装置和控制装置，其特征在于所述的万向连接器包括端盖、底座、闩片、弹性部件、红宝石轴承、连接轴和插头，其中底座固定设置于差动驱动机构上，连接轴的两端分别与端盖和固定于底座上的红宝石轴承相连，端盖和底座的前段均设有球形凹槽并组合构成球形空腔，底座和端盖的后端分别与弹性部件的两端相连，插头与端盖分别位于底座的两端。2.根据权利要求1所述的自重构移动微型机器人，其特征是，所述的差动驱动机构包括微马达、两个移动轮、一个脚轮和圆形底盘，其中两个移动轮和一个脚轮以三角形排列方式设置于圆形底盘的下方，两个微马达分别固定在圆形底盘的下方并与对应的移动轮相连。3.根据权利要求2所述的自重构移动微型机器人，其特征是，所述的微马达固定设置于底座上且输出轴与闩片固定连接，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳品，张大伟，李振波，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31