專利名稱：模塊化機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人形機(jī)器人，特別是涉及一種模塊化的人形機(jī)器人。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的人形機(jī)器人主要有以下兩種一類是采用通用模塊如韓國Robonova等采用模塊化零部件及舵機(jī)搭建的線性機(jī)器人，優(yōu)點是可根據(jù)需要搭建不同形狀機(jī)器人，如類人形、類昆蟲形等，缺點是類人程度差， 拆卸方式也不能做到即插即用，自由度受控制板控制端口限制，一般用于力學(xué)模型、控制模型或仿生研究等。另外一類是日本的早稻田大學(xué)WABIAN、日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所HRP、本田公司 P2機(jī)器人以及市場上較多見的迎賓機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等，主要用于對人的外形、行為進(jìn)行高度仿真，一般采用主控板對所有部件如頭部、胳膊、雙腿進(jìn)行控制，不能擴(kuò)展，此外調(diào)試、 維修很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的人形機(jī)器人擴(kuò)展、調(diào)試和維修不方便等缺陷，提供一種便于維修和調(diào)試的模塊化機(jī)器人。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的—種模塊化機(jī)器人，其特點在于，其包括一軀干模塊，該軀干模塊包括一軀干控制主板，該軀干控制主板用于發(fā)送控制指令，指令機(jī)器人完成指令動作；及至少一動作模塊，該動作模塊通過電子接插件與該軀干模塊活動機(jī)械連接和電連接，該動作模塊包括一動作模塊控制主板，該動作模塊控制主板用于接受軀干模塊發(fā)出的控制指令，控制動作模塊完成指令動作。較佳地，該動作模塊為頭部模塊、手臂模塊和/或驅(qū)動底盤。較佳地，該電子接插件為插頭和插座，其中插頭設(shè)在動作模塊上，插座設(shè)在軀干模塊上。較佳地，該動作模塊控制主板具有一控制端口，該控制端口通過通訊總線與該插頭電連接，該動作模塊控制主板從該通訊總線接收軀干控制主板發(fā)送的控制指令。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明的機(jī)器人的軀體、頭部、雙臂、驅(qū)動底盤都采用模塊化設(shè)計，各模塊自成體系，通過統(tǒng)一控制接口與軀體相連，機(jī)械與電子都是模塊化設(shè)計，各模塊自成體系；頭部、雙臂、驅(qū)動底盤能與軀體方便對接，即插即用，便于維修和調(diào)試； 各模塊能由機(jī)械接口與電子接口相同的其它模塊替換，能根據(jù)需要重構(gòu)不同機(jī)器人形狀。 實現(xiàn)了人形機(jī)器人各部件機(jī)械和電子模塊化。


圖1為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖h、2b、2c為本發(fā)明的機(jī)器人軀體不同視角的外形圖。圖3為本發(fā)明的機(jī)器人軀體與胳膊連接處局部放大圖。圖4為本發(fā)明的機(jī)器人軀體與頭部連接處局部放大圖。圖5為本發(fā)明的機(jī)器人頭部外形圖。圖6為本發(fā)明的機(jī)器人左胳膊外形圖。圖7為本發(fā)明的機(jī)器人驅(qū)動底盤結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1-7所示，本發(fā)明的模塊化機(jī)器人，包括一軀干模塊1，該軀干模塊包括一軀干控制主板，該軀干控制主板用于發(fā)送控制指令，指令機(jī)器人完成指令動作；及至少一動作模塊，該動作模塊通過電子接插件與該軀干模塊活動機(jī)械連接和電連接，該動作模塊包括一動作模塊控制主板，該動作模塊控制主板用于接受軀干模塊發(fā)出的控制指令，控制動作模塊完成指令動作。其中動作模塊可以為頭部模塊、手臂模塊或驅(qū)動底盤，本實施例中為更方便理解本發(fā)明，同時采用了頭部模塊2、手臂模塊3、4和驅(qū)動底盤5。圖2a、圖2b、圖2c為軀體不同視角的外形圖，包括機(jī)器人軀體與胳膊連接的電子接口 6a、胳膊固定支架7a ；軀體與頭部連接的電子接口 8a ；軀體與驅(qū)動底盤連接的電子接口 9a，各模塊的電子接口 6a、8a、9a通過通訊線纜將各模塊控制主板的控制端口與軀體控制主板的控制端口連接，控制指令通過通訊線纜傳送到各模塊控制主板，各模塊控制主板執(zhí)行軀體控制主板發(fā)送的控制指令，整個機(jī)器人在軀體控制主板統(tǒng)一控制下進(jìn)行協(xié)作，完成各種運動和動作。圖5為頭部的外形圖，頭部與軀體連接的電子接口 8b與圖2b中的電子接口 8a對應(yīng)，頭部控制主板控制端口通過通訊線纜連接到電子接口 8b，頭部控制主板從通訊總線接受軀體的控制主板發(fā)送的控制指令，完成指令動作，比如通過舵機(jī)完成點頭、搖頭和旋轉(zhuǎn)等動作。以上介紹了頭部模塊與軀體模塊的連接，其中前述的電子接口均可以采用標(biāo)準(zhǔn)的或自定義的電子接口，并且這些電子接口是與通訊總線連接的，電子接口可采用電子插頭或電子插座，如電子接口 8a即為電子插座，電子接口 8b即為電子插頭，而通訊總線可采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線或自定義總線。所述的各控制主板可以為嵌入式控制板，均具備數(shù)據(jù)處理能力。前述的控制主板的具體結(jié)構(gòu)、如何控制各動作模塊完成指令動作，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)廣泛采用的技術(shù)手段，可采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種方式實現(xiàn)，在此不一一列舉。圖6為左臂外形圖，由于右臂結(jié)構(gòu)與左臂完全對稱，故省略，左臂的電子接口 6b與軀體的電子接口 6a對應(yīng)連接，左臂的機(jī)械固定支架7b與軀體上的胳膊固定支架7a連接， 將胳膊固定。左臂控制主板的控制端口通過通訊線纜與電子接口 6b連接，左臂控制主板通過電子接口 6b從通訊總線接受軀體的控制主板發(fā)送的控制指令，完成指令動作，比如將胳膊抬到水平位置，或者前后擺動等。圖7為機(jī)器人的驅(qū)動底盤結(jié)構(gòu)圖，驅(qū)動底盤的電子接口 9b用于與軀體電子接口 9a連接，驅(qū)動底盤控制主板的控制端口通過通訊線纜與電子接口 9b連接，驅(qū)動底盤控制主板通過電子接口 9b從通訊總線接受軀體的控制主板發(fā)送的控制指令，完成指令動作，比如前后左右移動等。胳膊和驅(qū)動底盤的電子接口結(jié)構(gòu)和控制的原理與前述的頭部相同，在此不再贅述。通過以上描述可見，上述各模塊都具備通訊功能，各模塊間能通過通訊總線相互通訊，各模塊相互協(xié)調(diào)，使機(jī)器人完成特定動作或運動。各模塊能由機(jī)械接口與電子接口相同的其它模塊替換，形成不同形狀的人形機(jī)器人，達(dá)到機(jī)器人重構(gòu)目的。綜上所述，本發(fā)明的模塊化機(jī)器人外觀上可自由設(shè)計成高度仿人外觀，各模塊都自帶控制主板，功能可方便擴(kuò)展，能單獨調(diào)試，最后集成到一起組成整個機(jī)器人系統(tǒng)。并且各模塊與軀體間通過電子接插件相連，即插即用，在機(jī)械上安裝、拆卸進(jìn)行方便；各模塊與軀體間通過總線方式連接，拆卸一個模塊后不會影響其它模塊通訊，故可不斷電進(jìn)行更換、 便于維護(hù)；各模塊可替換為遵循相同總線接口的其它模塊，便于重構(gòu)機(jī)器人。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種模塊化機(jī)器人，其特征在于，其包括一軀干模塊，該軀干模塊包括一軀干控制主板，該軀干控制主板用于發(fā)送控制指令，指令機(jī)器人完成指令動作；及至少一動作模塊，該動作模塊通過電子接插件與該軀干模塊活動機(jī)械連接和電連接， 該動作模塊包括一動作模塊控制主板，該動作模塊控制主板用于接受軀干模塊發(fā)出的控制指令，控制動作模塊完成指令動作。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化機(jī)器人，其特征在于，該動作模塊為頭部模塊、手臂模塊和/或驅(qū)動底盤。
3.如權(quán)利要求2所述的模塊化機(jī)器人，其特征在于，該電子接插件為插頭和插座，其中插頭設(shè)在動作模塊上，插座設(shè)在軀干模塊上。
4.如權(quán)利要求3所述的模塊化機(jī)器人，其特征在于，該動作模塊控制主板具有一控制端口，該控制端口通過通訊總線與該插頭電連接，該動作模塊控制主板從該通訊總線接收軀干控制主板發(fā)送的控制指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化機(jī)器人，其包括一軀干模塊，該軀干模塊包括一軀干控制主板，該軀干控制主板用于發(fā)送控制指令，指令機(jī)器人完成指令動作；及至少一動作模塊，該動作模塊通過電子接插件與該軀干模塊活動機(jī)械連接和電連接，該動作模塊包括一動作模塊控制主板，該動作模塊控制主板用于接受軀干模塊發(fā)出的控制指令，控制動作模塊完成指令動作。本發(fā)明的機(jī)器人的頭部、雙臂、驅(qū)動底盤能與軀體方便對接，即插即用，便于維修和調(diào)試；各模塊能由機(jī)械接口與電子接口相同的其它模塊替換，能根據(jù)需要重構(gòu)不同機(jī)器人形狀。實現(xiàn)了人形機(jī)器人各部件機(jī)械和電子模塊化。
文檔編號B25J9/00GK102189540SQ20101011816
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者曹雄坤, 李來法 申請人:上海未來伙伴機(jī)器人有限公司