一種自變形機器人模塊單元及蛇形機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人技術，具體涉及一種自變形機器人模塊單元及蛇形機器人。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術的發展，機器人技術也不斷提高，機器人也成為研究的熱點。模塊化機器人易于實現多種運動模式，可工作在不同任務與環境。目前，對于模塊化機器人來講，模塊單元的設計是至關重要的一環，已有的模塊設計大多以球形或正方體設計為主，結構復雜，這種模塊設計會限制機器人潛在的可形成的構型與運動形式，比如球形和方形，相鄰關節對接需要連接機構，不能緊密對接，在仿生蛇形上效果不好，不能更形象地在生物學上模擬運動，只能通過簡單的運動完成有限的工作任務。
【發明內容】
[0003]本發明是為解決現有機器人模塊單元結構復雜，所構成的機器人構型少，導致運動形式少，不能更形象地在生物學上模擬運動，只能完成有限工作任務的問題，進而提出一種自變形機器人模塊單元及蛇形機器人。
[0004]本發明為解決上述問題采取的技術方案是:一種自變形機器人模塊單元包括殼體、電機座、電機、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸、蓋板和多個永磁體；
[0005]殼體內布置有電機座、電機、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸和多個永磁體；電機座安裝在殼體上，電機安裝在電機座上，輸出軸轉動安裝在電機座上，
[0006]電機的輸出軸固裝有第一齒輪，第二齒輪固裝在輸出軸上，第一齒輪與第二齒輪8嗤合，蓋板蓋合在殼體的表面開口處，蓋板為馬氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼材料，輸出軸的端部為盤式結構，該盤式結構的外端面上沿輸出軸的周向均布安裝有多個永磁體。
[0007]蛇形機器人包括多個自變形機器人模塊單元，相鄰兩個自變形機器人模塊單元的一個自變形機器人模塊單元的永磁體與另一個自變形機器人模塊單元的蓋板連接。
[0008]本發明的有益效果是:一、本發明模塊采用均一構型，可實現多模塊單元連接；二、模塊采用電機驅動，可自主實現構型變化，同時完成變形后的運動能力；三、本發明結構簡單，設計合理，模塊單元不但可以通過可靠的電機驅動自主完成機器人構型變化，形成多種構型機器人，同時可驅動機器人完成不同運動方式，不同構型機器人可以通過模塊單元對接，形成更加豐富的構型，完成復雜任務，運動能力強；模塊單元間不同轉角組合可構成蛇形、輪式、球形、雙足、四足等多種構型機器人。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的整體結構立體圖，圖2是電機、電機座和殼體連接結構示意圖，圖3是【具體實施方式】六的整體結構示意圖，圖4是利用本發明多個模塊單元構成蛇形機器人的結構示意圖，圖5是利用本發明多個模塊單元構成輪式機器人的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:結合圖1-圖3說明，本實施方式的一種自變形機器人模塊單元包括殼體1、電機座2、電機3、第一齒輪6、第二齒輪8、輸出軸9、蓋板15和多個永磁體10 ;
[0011]殼體I內布置有電機座2、電機3、第一齒輪6、第二齒輪8、輸出軸9和多個永磁體10 ；
[0012]電機座2安裝在殼體I上，電機3安裝在電機座2上，輸出軸9轉動安裝在電機座2上，電機3的輸出軸固裝有第一齒輪6，第二齒輪8固裝在輸出軸9上，第一齒輪6與第二齒輪8嚙合，蓋板15蓋合在殼體I的表面開口處，蓋板15為馬氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼材料，輸出軸9的端部為盤式結構9-1，該盤式結構9-1的外端面上沿輸出軸9的周向均布安裝有多個永磁體10。盤式結構9-1可為圓盤式結構。馬氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼材料的蓋板利于永磁體的吸合。
[0013]利用本實施方式的模塊單元可構成如圖4的蛇形機器人結構和如圖5的輪式機器人結構。殼體I可由橢圓形殼體或圓柱形殼體斜45度截割而成。
[0014]【具體實施方式】二:結合圖1說明，本實施方式的電機3為直流電機。如此設置，廉價易得，體積小，方便使用，可使用直流減速電機。其它與【具體實施方式】一相同。
[0015]【具體實施方式】三:結合圖1說明，本實施方式的多個永磁體10膠接在輸出軸9端部的盤式結構9-1上。如此設置，連接方便，使用可靠。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0016]【具體實施方式】四:結合圖2說明，本實施方式的自變形機器人模塊單元還包括兩個軸承4，輸出軸9通過兩個軸承4轉動安裝在電機座2上。其它與【具體實施方式】三相同。
[0017]【具體實施方式】五:結合圖3說明，本實施方式的自變形機器人模塊還包括滾動軸承7和軸承座17，軸承座17安裝在殼體I上，電機3的電機軸安裝在設置在軸承座17上的滾動軸承7上。滾動軸承7對電機3起到支撐作用。其它與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0018]【具體實施方式】六:結合圖3說明，本實施方式的自變形機器人還包括電路板16、上蓋板15和側蓋板18 ;上蓋板15蓋合在殼體I的上表面開口處，側蓋板18安裝在殼體I上，輸出軸9端部的盤式結構穿過側蓋板18，電路板16安裝在上蓋板15下表面上，電路板16的電機驅動信號輸入端與電機3的電機驅動信號輸出端連接，電路板16用于控制電機3的啟停和轉速。如此設置，便于實時控制電機，方便使用。其它與【具體實施方式】五相同。
[0019]【具體實施方式】七:結合圖4和圖5說明，本實施方式的蛇形機器人包括多個自變形機器人模塊單元，相鄰兩個自變形機器人模塊單元的一個自變形機器人模塊單元的永磁體與另一個自變形機器人模塊單元的蓋板連接。本實施方式利用自變形機器人模塊單元構成的蛇形機器人結構簡單，形象地在生物學上實現了模擬運動，能實現多運動模式和完成多工作任務。若干個自變形機器人模塊單元連接可演變成輪式結構。相鄰兩個自變形機器人模塊單元可以實現0-360度旋轉，相鄰兩個自變形機器人通過永磁體吸引蓋板實現連接，也可以在蓋板上增加與永磁體磁極性相反的磁體以實現相鄰兩個自變形機器人模塊單元良好對中連接，同時輸出軸的輸出可帶動所連接的模塊轉動。圖4中A表示自變形機器人模塊單元，B界面表示前一個自變形機器人模塊單元輸出軸端永磁體與后一個自變形機器人模塊單元的蓋板對接吸合面，C界面表示后一個自變形機器人模塊單元輸出軸端的永磁體與其下一個自變形機器人模塊單元蓋板對接吸合面，依次類推；圖5中D界面表示前一個自變形機器人模塊單元輸出軸端永磁體與后一個自變形機器人模塊單元的蓋板對接吸合面，E界面表示后一個自變形機器人模塊單元輸出軸端的永磁體與其下一個自變形機器人模塊單元蓋板對接吸合面，依次類推。其它與【具體實施方式】一、二、四或六相同。
[0020]【具體實施方式】八:結合圖4說明，本實施方式的蛇形機器人由多個自變形機器人模塊單元串接而成。本實施方式機器人模塊化，安裝連接方便可靠，模塊單元具有兩個自由度。其它與【具體實施方式】七相同。
[0021]【具體實施方式】九:本實施方式的自變形機器人模塊單元的數量為10-24個。本實施方式優選10-24個串接而成，具有20至48個自由度，實現多運動模式，運動能力強。其它與【具體實施方式】七相同。
【主權項】
1.一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:它包括殼體(I)、電機座(2)電機(3)、第一齒輪(6)、第二齒輪(8)、輸出軸(9)、蓋板(15)和多個永磁體(10)； 殼體⑴內布置有電機座(2)、電機(3)、第一齒輪(6)、第二齒輪(8)、輸出軸(9)和多個永磁體(10); 電機座⑵安裝在殼體⑴上，電機⑶安裝在電機座⑵上，輸出軸(9)轉動安裝在電機座⑵上，電機(3)的輸出軸固裝有第一齒輪(6)，第二齒輪⑶固裝在輸出軸(9)上，第一齒輪(6)與第二齒輪⑶嗤合，蓋板(15)蓋合在殼體⑴的表面開口處，蓋板(15)為馬氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼材料，輸出軸(9)的端部為盤式結構(9-1)，該盤式結構(9-1)的外端面上沿輸出軸(9)的周向均布安裝有多個永磁體(10)。2.根據權利要求1所述的一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:電機(3)為直流電機。3.根據權利要求1或2所述的一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:多個永磁體(10)膠接在輸出軸(9)端部的盤式結構(9-1)上。4.根據權利要求3所述的一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:它還包括兩個軸承(4)，輸出軸(9)通過兩個軸承(4)轉動安裝在電機座(2)上。5.根據權利要求1、2或4所述的一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:它還包括滾動軸承(7)和軸承座(17)，軸承座(17)安裝在殼體(I)上，電機(3)的電機軸安裝在設置在軸承座(17)上的滾動軸承(7)上。6.根據權利要求5所述的一種自變形機器人模塊單元，其特征在于:它還包括電路板(16)和側板(18);側板(18)安裝在殼體(I)上，輸出軸(9)端部的盤式結構(9-1)穿過側蓋板(18)，電路板(16)安裝在蓋板(15)下表面上，電路板(16)的電機驅動信號輸入端與電機⑶的電機驅動信號輸出端連接，電路板(16)用于控制電機(3)的啟停和轉速。7.利用權利要求1、2、4或6任意一項所述自變形機器人模塊單元制成的蛇形機器人，其特征在于:該蛇形機器人包括多個自變形機器人模塊單元，相鄰兩個自變形機器人模塊單元的一個自變形機器人模塊單元的永磁體與另一個自變形機器人模塊單元的蓋板連接。8.根據權利要求7所述的蛇形機器人，其特征在于:蛇形機器人由多個自變形機器人模塊單元串接而成。9.根據權利要求7所述的蛇形機器人，其特征在于:自變形機器人模塊單元的數量為10-24 個。
【專利摘要】一種自變形機器人模塊單元及蛇形機器人，它涉及機器人技術，以解決現有機器人模塊單元結構復雜，所構成的機器人構型少，導致運動形式少，不能更形象地在生物學上模擬運動，只能完成有限工作任務的問題，它包括殼體、電機座、電機、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸、蓋板和多個永磁體；殼體內布置有電機座、電機、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸和多個永磁體；電機座安裝在殼體上，電機安裝在電機座上，輸出軸轉動安裝在電機座上；電機的輸出軸固裝有第一齒輪，第二齒輪固裝在輸出軸上，第一齒輪與第二齒輪嚙合，蓋板蓋合在殼體的表面開口處，輸出軸的端部為盤式結構，該盤式結構的外端面上沿輸出軸的周向均布安裝有多個永磁體。本發明用于機器人。
【IPC分類】B25J9/06, B25J17/00
【公開號】CN105150242
【申請號】CN201510665289
【發明人】朱延河, 張宇, 趙杰
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月15日