一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人的制作方法
【專利摘要】一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,為解決現有機器人模塊結構復雜,可靠性差,不能批量化生產的問題。所述殼體包括模塊座和四個支腿,模塊座為方形盒體,四個支腿分別位于模塊座下面的四角處,每個凹槽中嵌裝一個徑向磁鐵,每個豎向孔中嵌裝一個豎向磁鐵,每個支腿的下端設置一個支腳,電機設置在電機槽中,減速器的輸入端與電機的輸出端連接,驅動輪固裝在減速器的輸出軸上,轉動軸的下端通過連接元件與電機座連接,轉動軸的中部支撐在軸承中,軸承安裝在軸承座板中,軸承座板與模塊座固定連接,外齒輪套裝在轉動軸的上端,內齒輪與外齒輪嚙合,內齒輪與模塊座固定連接。本發明的用于自重構機器人、變形機器人以及群機器人的通用研究平臺。
【專利說明】
一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種模塊化自重構移動機器人,具體涉及一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人。
【背景技術】
[0002]目前,對于模塊化自重構移動機器人來講,模塊間的連接機構設計是至關重要的一環。目前的已有的連接機構大多是以機械連接結構為主,這種結構對運動精度要求高,快速連接性能差,而且模塊個體的多個連接面都有單獨電機驅動,使得模塊結構過于復雜,功耗大,從而導致模塊可靠性降低,其成本也高,很難批量化。
【發明內容】
[0003]本發明為解決現有模塊化自重構移動機器人,模塊間的連接機構大多是以機械連接結構為主,這種結構對運動精度要求高,快速連接性能差,而且模塊個體的多個連接面都有單獨電機驅動,使得模塊結構過于復雜,功耗大,從而導致模塊可靠性降低的問題,而提出一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人模塊。
[0004]本發明的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人包括至少兩個模塊,兩個模塊并排布置,每個模塊包括殼體、電機座、電機、減速器、驅動輪、轉動軸、軸承、軸承座板、外齒輪、內齒輪、兩個連接元件、四個徑向磁鐵、四個豎向磁鐵和四個支腳,所述殼體包括模塊座和四個支腿,模塊座為方形盒體,方形盒體上端為敞開式腔體,四個支腿分別位于模塊座下面的四角處,模塊座的每個側壁的內側中間位置設有凹槽,每個凹槽中嵌裝一個徑向磁鐵,每個支腿的下端設有豎向孔,每個豎向孔中嵌裝一個豎向磁鐵,每個支腿的下端設置一個支腳,電機座的上端設有電機槽,電機設置在電機槽中,減速器的輸入端與電機的輸出端連接,驅動輪固裝在減速器的輸出軸上,轉動軸的下端通過連接元件與電機座連接,轉動軸的中部支撐在軸承中,軸承安裝在軸承座板中,軸承座板與模塊座固定連接,外齒輪套裝在轉動軸的上端,內齒輪與外齒輪嚙合,內齒輪與模塊座固定連接。
[0005]本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
[0006]一、本發明采用了單輪驅動的方式,降低了機構的復雜度和功耗,使得單個模塊的復雜度和成本大大降低,模塊殼體內部嵌裝了徑向磁鐵和豎向磁鐵,通過徑向磁鐵和豎向磁鐵使得鄰接的模塊可實現任意相對方位的自動連接,從而保證了模塊間能夠快速、可靠的連接與斷開,本發明增加了整體的可靠性。
[0007]二、模塊兼具自重構特性和移動特性,通過內部模塊間重構實現多種整體構型,并具有輪式移動能力。
[0008]三、所設計機器人以陣列式模塊化自重構機器人理論模型與設計參考,可作為自重構機器人、變形機器人以及群機器人的通用研究平臺。鑒于自重構機器人的構型可重構和功能自適應特性,所設計機器人在未來搶險救災,太空探索等復雜、未知環境與任務中發揮重要作用。作為新概念機器人的一種物理樣機,可作為教育機器人演示自組織機器人、分布式機器人的相關概念。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的整體結構立體圖;
[0010]圖2是單個模塊A的立體圖;
[0011]圖3是圖2的B-B剖視圖;
[0012]圖4是圖2的C-C剖視圖;
[0013]圖5是電機座2、驅動輪5、轉動軸6、軸承8、軸承座板9的連接關系示意圖;
[0014]圖6是電機座2、電機3、減速器4、驅動輪5、轉動軸6、軸承8、外齒輪10的分解圖;
[0015]圖7是本發明的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:結合圖1?圖6說明本實施方式,本實施方式包括至少兩個模塊A,兩個模塊A并排布置,每個模塊A包括殼體1、電機座2、電機3、減速器4、驅動輪5、轉動軸6、軸承8、軸承座板9、外齒輪1、內齒輪11、兩個連接元件7、四個徑向磁鐵12、四個豎向磁鐵13和四個支腳14,殼體I包括模塊座1-1和四個支腿1-2,模塊座1-1為方形盒體,方形盒體上端為敞開式腔體1-1-1,四個支腿1-2分別位于模塊座1-1下面的四角處,模塊座1-1的每個側壁的內側中間位置設有凹槽1-1-2,每個凹槽1-1-2中嵌裝一個徑向磁鐵12,每個支腿1-2的下端設有豎向孔1-2-1,每個豎向孔1-2-1中嵌裝一個豎向磁鐵13,每個支腿1-2的下端設置一個支腳14,電機座2的上端設有電機槽2-1,電機3設置在電機槽2-1中,減速器4的輸入端與電機3的輸出端連接,驅動輪5固裝在減速器4的輸出軸上,轉動軸6的下端通過連接元件7與電機座2連接,轉動軸6的中部支撐在軸承8中,軸承8安裝在軸承座板9中,軸承座板9與模塊座1-1固定連接,外齒輪10套裝在轉動軸6的上端,內齒輪11與外齒輪10嚙合,內齒輪11與模塊座1-1固定連接。
[0017]【具體實施方式】二:結合圖1?圖4說明本實施方式,本實施方式的四個支腿1-2與模塊座1-1制成一體。這樣設計使得殼體I穩定性好。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0018]【具體實施方式】三:結合圖4和圖6說明本實施方式,本實施方式的外齒輪10與轉動軸6過渡配合。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一或二相同。
[0019]【具體實施方式】四:結合圖4說明本實施方式,本實施方式的模塊座1-1的下端設有軸承座板安裝槽1-1-3,軸承座板9與軸承座板安裝槽1-1-3過渡配合。其它組成及連接關系與【具體實施方式】三相同。
[0020]【具體實施方式】五:結合圖3說明本實施方式,本實施方式的徑向磁鐵12可在凹槽1-1-2中自由轉動。其它組成及連接關系與【具體實施方式】四相同。
[0021]【具體實施方式】六:結合圖3說明本實施方式,本實施方式的豎向磁鐵13可在豎向孔1-2-1中自由轉動。其它組成及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0022]【具體實施方式】七:結合圖1?圖4說明本實施方式,本實施方式的敞開式腔體1-1-1內且位于方形盒體的底部設有走線孔15和傳動孔16。走線孔15用于穿電機3的電源線和數據線,傳動孔16用于傳遞運動到齒輪11,經過齒輪11和外齒輪10的嚙合將運動傳遞到轉動軸6。其它步驟與【具體實施方式】六相同。
[0023]本發明的工作原理:見圖7,傳動孔16經內齒輪11與外齒輪10嚙合控制轉動軸6的轉動,進而控制電機3和驅動輪5的軸線指向。電機3啟動,通過減速器4帶動驅動輪5轉動,由于在殼體I的四個連接面上設置徑向磁鐵12及四個支腿1-2中設置豎向磁鐵13,使得鄰接模塊可實現任意相對方位的自動連接,徑向磁鐵2與豎向磁鐵3構成保持模塊間連接關系的連接力,相鄰兩個殼體之間的兩個豎向磁鐵3自動吸引為相對轉動的相鄰模塊提供轉軸K-K,驅動輪5帶動帶動模塊A轉動,左側的模塊A上的豎向磁鐵13與右側的模塊A上的豎向磁鐵13相互吸弓I,使得轉動的模塊A始終繞轉軸K-K轉動。
【主權項】
1.一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,所述機器人包括至少兩個模塊(A),兩個模塊(A)并排布置,每個模塊(A)包括殼體(I)、電機座(2)、電機(3)、減速器(4)、驅動輪(5)、轉動軸(6)、軸承(8)、軸承座板(9)、外齒輪(10)、內齒輪(11)、兩個連接元件(7)、四個徑向磁鐵(12)、四個豎向磁鐵(13)和四個支腳(14),所述殼體(I)包括模塊座(1-1)和四個支腿(1-2),模塊座(1-1)為方形盒體,方形盒體上端為敞開式腔體(1-1-1),四個支腿(1-2)分別位于模塊座(1-1)下面的四角處,模塊座(1-1)的每個側壁的內側中間位置設有凹槽(1-1-2),每個凹槽(1-1-2)中嵌裝一個徑向磁鐵(12),每個支腿(1-2)的下端設有豎向孔(1-2-1),每個豎向孔(1-2-1)中嵌裝一個豎向磁鐵(13),每個支腿(1-2)的下端設置一個支腳(14),電機座(2)的上端設有電機槽(2-1),電機(3)設置在電機槽(2-1)中,減速器(4)的輸入端與電機(3)的輸出端連接,驅動輪(5)固裝在減速器(4)的輸出軸上,轉動軸(6)的下端通過連接元件(7)與電機座(2)連接,轉動軸(6)的中部支撐在軸承(8)中,軸承(8)安裝在軸承座板(9)中,軸承座板(9)與模塊座(1-1)固定連接,外齒輪(10)套裝在轉動軸(6)的上端,內齒輪(11)與外齒輪(10)嚙合,內齒輪(11)與模塊座(1-1)固定連接。2.根據權利要求1所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述四個支腿(1-2)與模塊座(1-1)制成一體。3.根據權利要求1或2所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述外齒輪(10)與轉動軸(6)過渡配合。4.根據權利要求3所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述模塊座(1-1)的下端設有軸承座板安裝槽(1-1-3),軸承座板(9)與軸承座板安裝槽(1-1-3)過渡配合。5.根據權利要求4所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述徑向磁鐵(12)可在凹槽(1-1-2)中自由轉動。6.根據權利要求5所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述豎向磁鐵(13)可在豎向孔(1-2-1)中自由轉動。7.根據權利要求6所述的一種單輪驅動的模塊化自重構移動機器人,其特征在于:所述敞開式腔體(1-1-1)內且位于方形盒體的底部設有走線孔(15)和傳動孔(16)。
【文檔編號】B25J9/08GK106002992SQ201610416165
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】朱延河, 別東洋, 趙杰
【申請人】哈爾濱工業大學