本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于機器人的模塊構(gòu)件及機器人。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，人們的物質(zhì)文化生活日益豐富，家長對青少年的教育也越來越重視，但是由于家長陪伴孩子的時間有限，在家長無法陪伴孩子的時候，怎樣引導(dǎo)青少年自助學(xué)習(xí)是讓家長極其苦惱的問題，在這種需求下，模塊化機器人應(yīng)運而生。模塊化機器人是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)以提高使用者設(shè)計和創(chuàng)造能力為目標的機器人成品、套裝或散件。通過組裝、搭建和運行機器人，從而激發(fā)使用者學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)使用者綜合能力。模塊化機器人除了機器人機體本身之外，還可根據(jù)使用者的需求搭載相應(yīng)的控制軟件和教學(xué)課本等。

模塊化機器人一般主要由框架、關(guān)節(jié)件、連接件、電機、控制器、傳感器等部件構(gòu)成。現(xiàn)有模塊化機器人的搭建一般是先將各組件集成在框架上，然后再通過導(dǎo)線將各部件相互連通，從而為模塊化機器人的運動和控制提供動力，然而現(xiàn)有模塊化機器人的導(dǎo)線一般都裸露在機器人關(guān)節(jié)的外部或者雜亂無章的放置在機器人內(nèi)部，由于模塊化機器人的使用者中存在大量的兒童和未成年人，裸露在外的導(dǎo)線不僅不美觀，安全性低，很容易發(fā)生觸電危險，還使機器人的運動不夠靈活。雜亂無章放置在機器人內(nèi)部的導(dǎo)線不僅造成連接線使用量大，還不利于模塊化機器人的組裝和拆卸，嚴重影響模塊化機器人的重復(fù)使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全性能高、布線合理、導(dǎo)線使用量少且便于拆卸和組裝的用于機器人的模塊構(gòu)件。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、布線合理、導(dǎo)線使用量少、安全性能高且便于拆卸和組裝的機器人。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于機器人的模塊構(gòu)件，包括皮膚件、電源、關(guān)節(jié)連接件和一個或者多個彼此連接的球狀骨骼件，所述球狀骨骼件的一端與所述關(guān)節(jié)連接件之間傳動連接，所述關(guān)節(jié)連接件和所述球狀骨骼件均由電機驅(qū)動，所述皮膚件包覆在所述連接件和所述球狀骨骼件上，所述皮膚件的內(nèi)壁上設(shè)置有用于布置導(dǎo)線的導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)線一端與所述電源連通，另一端上設(shè)置有電插頭，所述電插頭能夠插入設(shè)置在所述關(guān)節(jié)連接件和所述球狀骨骼件上的插座內(nèi)從而將所述電源與所述電機連通。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)線容納槽、插頭容納槽和卡接件，所述導(dǎo)線容納槽沿所述皮膚件的長度方向設(shè)置，所述插頭容納槽與所述導(dǎo)線容納槽連通，所述卡接件用于卡接導(dǎo)線，所述插頭容納槽用于容納電插頭。

作為優(yōu)選，所述皮膚件包括第一皮膚件和第二皮膚件，所述第一皮膚件用于包覆所述關(guān)節(jié)連接件，所述第二皮膚件用于包覆所述球狀骨骼件。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)線容納槽為通槽，其一端與所述皮膚件的頂面連通，另一端與所述皮膚件的底面連通。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)線容納槽為曲線槽，其包括橫槽和豎槽，所述卡接件設(shè)置在所述橫槽和所述豎槽的連接處。

作為優(yōu)選，所述卡接件的數(shù)量為多個，每一所述卡接件包括兩個l形卡接板，兩個所述卡接板相對設(shè)置于所述導(dǎo)線容納槽內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述球狀骨骼件包括球頭、連接臂和球頭卡接部，所述球頭為所述球狀骨骼件的首端，所述球頭卡接部為所述球狀骨骼件的尾端，所述連接臂一端與所述球頭固定連接，另一端與所述球頭卡接部固定連接，所述插座設(shè)置在所述球頭上，所述插座與所述電機連通。

作為優(yōu)選，所述關(guān)節(jié)連接件包括固定連接的窩頭部和電機連接部，所述窩頭部上設(shè)置有允許所述球頭進入的弧形槽，所述插座設(shè)置在所述電機連接部上，所述插座與所述電機連通。

作為優(yōu)選，所述球頭卡接部遠離所述連接臂的端部設(shè)置有用于與另一所述球狀骨骼件上的球頭鉸接的凹槽。

一種機器人，該機器人包括軀干和上述所述的用于機器人的模塊構(gòu)件，所述關(guān)節(jié)連接件遠離所述球狀骨骼件的端部和所述軀干傳動連接。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所提供的用于機器人的模塊構(gòu)件包括皮膚件、電源、關(guān)節(jié)連接件和一個或者多個彼此連接的球狀骨骼件，球狀骨骼件的一端與軀干之間通過關(guān)節(jié)連接件傳動連接，關(guān)節(jié)連接件和球狀骨骼件均由電機驅(qū)動，皮膚件包覆在連接件和球狀骨骼件上，皮膚件的內(nèi)壁上設(shè)置有用于布置導(dǎo)線的導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線一端與電源連通，另一端上設(shè)置有電插頭，電插頭能夠插入設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件和球狀骨骼件上的插座內(nèi)從而將所述電源與所述電機連通。本發(fā)明通過在皮膚件的內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)，且將插座直接設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件和球狀骨骼件上，不僅能夠?qū)?dǎo)線布置在機器人內(nèi)部，還能夠通過導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)對導(dǎo)向進行合理、有序的布置，不僅降低了導(dǎo)線用量和布線難度，還有利于機器人各部件的組裝、拆卸和電連接，且能夠提高安全性能。使用者在組裝機器人時，可以先將導(dǎo)線沿導(dǎo)線容納機構(gòu)布置好后，再利用導(dǎo)線將各部件相互連通，最后將皮膚件包覆在關(guān)節(jié)連接件和球狀骨骼件上即可。本發(fā)明還提供了一種包含上述模塊構(gòu)件的機器人，該機器人結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、布線合理、導(dǎo)線使用量少、安全性能高且便于拆卸和組裝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所提供的機器人除去皮膚件后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所提供的第一皮膚件的前視圖；

圖4是本發(fā)明所提供的第一皮膚件的后視圖；

圖5是本發(fā)明所提供的第二皮膚件的前視圖；

圖6是本發(fā)明所提供的第二皮膚件的后視圖；。

圖中：1、軀干；2、球狀骨骼件；201、球頭；202、連接臂；203、球頭卡接部；204、減重孔；205、凹槽；3、關(guān)節(jié)連接件；301、窩頭部；302、電機連接部；303、圓孔；4、皮膚件；401、第一皮膚件；402、第二皮膚件；5、電機；6、電源；7、導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)；701、導(dǎo)線容納槽；702、卡接件；703、插頭容納槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1至圖6所示，用于機器人的模塊構(gòu)件包括皮膚件4、電源5、關(guān)節(jié)連接件3和一個或者多個彼此連接的球狀骨骼件2，球狀骨骼件2的一端與關(guān)節(jié)連接件3之間傳動連接，關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2均由電機4驅(qū)動，電機4與電源5通過導(dǎo)線電連接，皮膚件4包覆在關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2上，皮膚件4的內(nèi)壁上設(shè)置有用于布置導(dǎo)線的導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7，導(dǎo)線一端與電源6連通，另一端上設(shè)置有電插頭，電插頭能夠插入設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2上的插座內(nèi)從而將電源6與電機5連通。

為了提高機器人運動的靈活性，在本實施例中，機器人隨身攜帶電源6，電源6能夠?qū)㈦娏糠峙浣o機器人的各組件從而為機器人的移動和控制提供所需的能量，為了將電源6的電量分配給構(gòu)成機器人的各部件，需要從電源6的輸出端設(shè)置多個接口，每一接口均連接一導(dǎo)線，導(dǎo)線一端與電源6的某一接口連通，另一端上設(shè)置有電插頭，通過導(dǎo)線將電源6與各組件電連接。通過在皮膚件4的內(nèi)壁上設(shè)置導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7，不僅能夠?qū)?dǎo)線布置在機器人內(nèi)部，還能夠通過導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7對導(dǎo)向進行合理、有序地布置，從而不僅降低了導(dǎo)線用量和布線難度，提高了機器人運動的靈活性，還有利于機器人各部件的組裝、拆卸和電連接，使用者在組裝機器人時，可以先將導(dǎo)線沿導(dǎo)線容納機構(gòu)布置好后，再通過導(dǎo)線將各部件相互連通，最后將皮膚件包覆在關(guān)節(jié)連接件和球狀骨骼件上。

具體的，導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7包括導(dǎo)線容納槽701、插頭容納槽703和卡接件702，導(dǎo)線容納槽701沿皮膚件4的長度方向設(shè)置，導(dǎo)線容納槽701和插頭容納槽703相互連通，卡接件702用于卡接導(dǎo)線，插頭容納槽702用于容納電插頭，電插頭能夠插入設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2上的插座內(nèi)從而將電源6與電機5連通。在實際布線過程中，將該機器人的模塊構(gòu)件所需的全部導(dǎo)線捆扎在一起，然后置于導(dǎo)線容納槽701內(nèi)。

具體的，導(dǎo)線容納槽701為通槽，該通槽一端與皮膚件4的頂面連通，另一端與皮膚件4的底面連通，也就是說，多根捆扎在一起的導(dǎo)線可以同時由皮膚件4的一端進入置于導(dǎo)線容納槽701內(nèi)，然后從皮膚件4另一端穿出后進入另一個皮膚件4內(nèi)壁上的導(dǎo)線容納槽701內(nèi)。通過導(dǎo)線容納槽701對多根導(dǎo)線進行導(dǎo)向，使皮膚件4內(nèi)的導(dǎo)線排布合理、有序。在本實施例中，為了增加皮膚件4內(nèi)壁上容納導(dǎo)線的長度，將導(dǎo)線容納槽701設(shè)置為曲線槽，該曲線槽包括多個交錯設(shè)置的橫槽和豎槽。當然在其他實施例中，該曲線槽也可以有多個曲線槽拼接組成，只要能夠達到在布線合理的前提下，增加導(dǎo)線容納槽701的長度的目的即可。

為了防止在機器人運動過程中，設(shè)置在導(dǎo)線容納槽701內(nèi)的導(dǎo)線滑落，故在導(dǎo)線容納槽701的兩側(cè)設(shè)置有多個卡接件702，卡接件702用于卡緊導(dǎo)線。為了在保證卡緊效果的前提下，降低卡接件702的使用量，將卡接件702設(shè)置在橫槽和豎槽的連接處。在本實施例中，每一所述卡接件包括兩個l形卡接板，兩個卡接板相對設(shè)置于所述導(dǎo)線容納槽701內(nèi)，每一l形卡接板均與導(dǎo)線容納槽701一內(nèi)壁固定連接。兩個卡接板之間形成一空隙，該空隙的寬度小于導(dǎo)線的寬度，在將導(dǎo)線卡入導(dǎo)線容納槽701內(nèi)，由于將卡接板設(shè)置為l形，兩個相對的卡接板之間的空隙在導(dǎo)線的擠壓下變大，從而使導(dǎo)線進入導(dǎo)線容納槽701內(nèi)，導(dǎo)線卡入導(dǎo)線容納槽701后，兩卡接板恢復(fù)至原位置，間隙變小，從而達到防止導(dǎo)線從導(dǎo)線容納槽701滑落的目的。

當某一根導(dǎo)線需要與某一組件電連接時，則調(diào)整導(dǎo)線的長度，將該導(dǎo)線的電插頭置于插頭容納槽703內(nèi)，由于在將皮膚件4包覆球狀骨骼件2或者關(guān)節(jié)連接件3上時，插頭容納槽703的位置與設(shè)置在球狀骨骼件2或者關(guān)節(jié)連接件3上的插座相對應(yīng)，電插頭能夠直接插入插座內(nèi)，且由于插座與驅(qū)動球狀骨骼件2或者關(guān)節(jié)連接件3的電機5連通，故能夠?qū)㈦娫?和電機5之間的線路導(dǎo)通。由于插頭容納槽內(nèi)703與導(dǎo)線容納槽701連通，其他導(dǎo)線則通過插頭容納槽703進入導(dǎo)線容納槽701的下一段。

在本實施例中，如圖3至圖6所示，皮膚件4包括第一皮膚件401和第二皮膚件402，第一皮膚件401用于包覆關(guān)節(jié)連接件3，第二皮膚件402用于包覆球狀骨骼件2。第一皮膚件401和第二皮膚件402的形狀根據(jù)關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2的外形設(shè)計，具體形狀在此不做限定，只要能夠達到包覆效果即可。

球狀骨骼件2包括球頭201、連接臂202和球頭卡接部203，球頭201為球狀骨骼件2的首端，球頭卡接部203為球狀骨骼件2的尾端，連接臂202一端與球頭201固定連接，連接臂202遠離球頭201的一端與球頭卡接部203固定連接。設(shè)置在球狀骨骼件2上的插座一般設(shè)置在球頭201上，球頭201上設(shè)置有容納插座的圓孔303，插座與驅(qū)動該球狀骨骼件2的電機5連通。當某一電插頭插入該插座時，則連通了該電機5和電源6，從而使電源6能夠為電機5供電。

連接臂202呈片狀結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有多個減重孔204，減重孔204能夠減輕連接臂202質(zhì)量，進而減少電機5驅(qū)動時所需提供的動力，有利于節(jié)約能源且提高機器人的續(xù)航能力，在滿足連接臂202支撐強度的前提下，減重孔204的個數(shù)越多越好。球頭卡接部203用于與另一球狀骨骼件2上的球頭201鉸接，球頭卡接部203遠離連接臂202的端部設(shè)置凹槽205，另一球狀骨骼件2上的球頭201可插入凹槽205，從而實現(xiàn)兩個球狀骨骼件2之間的相對轉(zhuǎn)動，在本實施例中，凹槽205包括第一圓弧部、u形部和第二圓弧部，u形部一端與第一圓弧部固定連接，u形部另一端與第二圓弧部固定連接，凹槽205的開口呈逐漸增大的趨勢，u形部的寬度小于球頭201直徑，第一圓弧部的弧度和第二圓弧部的弧度與球頭201的弧度相同，第一圓弧部和第二圓弧部為四份之一圓或者小于四份之一圓，不大于四分之一圓的設(shè)計有利于球頭201的插入。為了加工方便，也可以將凹槽205直接設(shè)置為u形槽，u形槽的開口尺寸大于球頭201的直徑。

關(guān)節(jié)連接件3包括固定連接的窩頭部301和電機連接部302，設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件3的插座通常設(shè)置在電機連接部302上，電機連接部302上設(shè)置有容納插座的圓孔，插座與驅(qū)動該關(guān)節(jié)連接件3的電機5連通。當某一電插頭插入該插座時，則連通了該電機5和電源6，從而使電源6能夠為電機5供電。從而實現(xiàn)將電源6的電量分配給各電機5。

窩頭部301上設(shè)置有允許球頭201進入的弧形槽，弧形槽的半徑與球頭201的半徑相同，該弧形槽可以為二分之一圓弧或者小于二分之一圓弧，不大于二分之一圓弧的設(shè)置有利于球頭201進入，且方便連接，在本實施例中，為了加工方便且提高關(guān)節(jié)之間運動的穩(wěn)定性，將弧形槽設(shè)置為二分之一圓弧，電機連接部302與電機5的輸出軸之間設(shè)置有輸出軸連接件。

本實施例還提供了一種包含上述模塊構(gòu)件的機器人，該機器人包括頭部、軀干1、皮膚件4、電源6、關(guān)節(jié)連接件3和一個或者多個彼此連接的球狀骨骼件2，關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2均由電機4驅(qū)動，電機4與電源5通過導(dǎo)線電連接，皮膚件4包覆在關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2上，皮膚件4的內(nèi)壁上設(shè)置有用于布置導(dǎo)線的導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7，導(dǎo)線一端與電源6連通，另一端上設(shè)置有電插頭，電插頭能夠插入設(shè)置在關(guān)節(jié)連接件3和球狀骨骼件2上的插座內(nèi)從而將電源6與電機5連通。

多個彼此首尾連接的球狀骨骼件2，球狀骨骼件2包括球頭201、連接臂202和球頭卡接部203，球頭201為球狀骨骼件2的首端，球頭卡接部203為球狀骨骼件2的尾端，連接臂202一端與球頭201固定連接，連接臂202遠離球頭201的一端與球頭卡接部203固定連接。連接臂202呈片狀結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有多個減重孔204，減重孔204能夠減輕連接臂202質(zhì)量，進而減少電機5驅(qū)動時所需提供的動力，有利于節(jié)約能源且提高機器人的續(xù)航能力，在滿足連接臂202支撐強度的前提下，減重孔204的個數(shù)越多越好。球頭卡接部203用于與另一球狀骨骼件2上的球頭201鉸接，球頭卡接部203遠離連接臂202的端部設(shè)置凹槽205，另一球狀骨骼件2上的球頭201可插入凹槽205，從而實現(xiàn)兩個球狀骨骼件2之間的相對轉(zhuǎn)動，在本實施例中，凹槽205包括第一圓弧部、u形部和第二圓弧部，u形部一端與第一圓弧部固定連接，u形部另一端與第二圓弧部固定連接，凹槽205的開口呈逐漸增大的趨勢，u形部的寬度小于球頭201直徑，第一圓弧部的弧度和第二圓弧部的弧度與球頭201的弧度相同，第一圓弧部和第二圓弧部為四份之一圓或者小于四份之一圓，不大于四分之一圓的設(shè)計有利于球頭201的插入。為了加工方便，也可以將凹槽205直接設(shè)置為u形槽，u形槽的開口尺寸大于球頭201的直徑。

軀干1和位于端部的球狀骨骼件2之間通過關(guān)節(jié)連接件3傳動連接，關(guān)節(jié)連接件3包括固定連接的窩頭部301和電機連接部302，窩頭部301上設(shè)置有允許球頭201進入的弧形槽，弧形槽的半徑與球頭201的半徑相同，該弧形槽可以為二分之一圓弧或者小于二分之一圓弧，不大于二分之一圓弧的設(shè)置有利于球頭201進入，且方便連接，在本實施例中，為了加工方便且提高關(guān)節(jié)之間運動的穩(wěn)定性，將弧形槽設(shè)置為二分之一圓弧，電機連接部302與電機5的輸出軸之間設(shè)置有輸出軸連接件。

相較于傳統(tǒng)機器人的導(dǎo)線一般都裸露在機器人關(guān)節(jié)的外部或者雜亂無章的放置在機器人內(nèi)部，該機器人通過在皮膚件的內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)線容納結(jié)構(gòu)7，不僅有利于提高機器人運動的靈活性，還使布線合理、導(dǎo)線使用量少、安全性能高且便于拆卸和組裝。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。