一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，為解決現(xiàn)有機(jī)器人模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，不能批量化生產(chǎn)的問(wèn)題。所述殼體包括模塊座和四個(gè)支腿，模塊座為方形盒體，四個(gè)支腿分別位于模塊座下面的四角處，每個(gè)凹槽中嵌裝一個(gè)徑向磁鐵，每個(gè)豎向孔中嵌裝一個(gè)豎向磁鐵，每個(gè)支腿的下端設(shè)置一個(gè)支腳，電機(jī)設(shè)置在電機(jī)槽中，減速器的輸入端與電機(jī)的輸出端連接，驅(qū)動(dòng)輪固裝在減速器的輸出軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端通過(guò)連接元件與電機(jī)座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸的上端，內(nèi)齒輪與外齒輪嚙合，內(nèi)齒輪與模塊座固定連接。本發(fā)明的用于自重構(gòu)機(jī)器人、變形機(jī)器人以及群機(jī)器人的通用研究平臺(tái)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，具體涉及一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人來(lái)講，模塊間的連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。目前的已有的連接機(jī)構(gòu)大多是以機(jī)械連接結(jié)構(gòu)為主，這種結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高，快速連接性能差，而且模塊個(gè)體的多個(gè)連接面都有單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得模塊結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，功耗大，從而導(dǎo)致模塊可靠性降低，其成本也高，很難批量化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，模塊間的連接機(jī)構(gòu)大多是以機(jī)械連接結(jié)構(gòu)為主，這種結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高，快速連接性能差，而且模塊個(gè)體的多個(gè)連接面都有單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得模塊結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，功耗大，從而導(dǎo)致模塊可靠性降低的問(wèn)題，而提出一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人模塊。
[0004]本發(fā)明的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人包括至少兩個(gè)模塊，兩個(gè)模塊并排布置，每個(gè)模塊包括殼體、電機(jī)座、電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)輪、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、軸承、軸承座板、外齒輪、內(nèi)齒輪、兩個(gè)連接元件、四個(gè)徑向磁鐵、四個(gè)豎向磁鐵和四個(gè)支腳，所述殼體包括模塊座和四個(gè)支腿，模塊座為方形盒體，方形盒體上端為敞開(kāi)式腔體，四個(gè)支腿分別位于模塊座下面的四角處，模塊座的每個(gè)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)中間位置設(shè)有凹槽，每個(gè)凹槽中嵌裝一個(gè)徑向磁鐵，每個(gè)支腿的下端設(shè)有豎向孔，每個(gè)豎向孔中嵌裝一個(gè)豎向磁鐵，每個(gè)支腿的下端設(shè)置一個(gè)支腳，電機(jī)座的上端設(shè)有電機(jī)槽，電機(jī)設(shè)置在電機(jī)槽中，減速器的輸入端與電機(jī)的輸出端連接，驅(qū)動(dòng)輪固裝在減速器的輸出軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端通過(guò)連接元件與電機(jī)座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸的上端，內(nèi)齒輪與外齒輪嚙合，內(nèi)齒輪與模塊座固定連接。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0006]一、本發(fā)明采用了單輪驅(qū)動(dòng)的方式，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜度和功耗，使得單個(gè)模塊的復(fù)雜度和成本大大降低，模塊殼體內(nèi)部嵌裝了徑向磁鐵和豎向磁鐵，通過(guò)徑向磁鐵和豎向磁鐵使得鄰接的模塊可實(shí)現(xiàn)任意相對(duì)方位的自動(dòng)連接，從而保證了模塊間能夠快速、可靠的連接與斷開(kāi)，本發(fā)明增加了整體的可靠性。
[0007]二、模塊兼具自重構(gòu)特性和移動(dòng)特性，通過(guò)內(nèi)部模塊間重構(gòu)實(shí)現(xiàn)多種整體構(gòu)型，并具有輪式移動(dòng)能力。
[0008]三、所設(shè)計(jì)機(jī)器人以陣列式模塊化自重構(gòu)機(jī)器人理論模型與設(shè)計(jì)參考，可作為自重構(gòu)機(jī)器人、變形機(jī)器人以及群機(jī)器人的通用研究平臺(tái)。鑒于自重構(gòu)機(jī)器人的構(gòu)型可重構(gòu)和功能自適應(yīng)特性，所設(shè)計(jì)機(jī)器人在未來(lái)?yè)岆U(xiǎn)救災(zāi)，太空探索等復(fù)雜、未知環(huán)境與任務(wù)中發(fā)揮重要作用。作為新概念機(jī)器人的一種物理樣機(jī)，可作為教育機(jī)器人演示自組織機(jī)器人、分布式機(jī)器人的相關(guān)概念。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0010]圖2是單個(gè)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(jī)座2、驅(qū)動(dòng)輪5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸6、軸承8、軸承座板9的連接關(guān)系示意圖；
[0014]圖6是電機(jī)座2、電機(jī)3、減速器4、驅(qū)動(dòng)輪5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸6、軸承8、外齒輪10的分解圖；
[0015]圖7是本發(fā)明的工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括至少兩個(gè)模塊A，兩個(gè)模塊A并排布置，每個(gè)模塊A包括殼體1、電機(jī)座2、電機(jī)3、減速器4、驅(qū)動(dòng)輪5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸6、軸承8、軸承座板9、外齒輪1、內(nèi)齒輪11、兩個(gè)連接元件7、四個(gè)徑向磁鐵12、四個(gè)豎向磁鐵13和四個(gè)支腳14，殼體I包括模塊座1-1和四個(gè)支腿1-2，模塊座1-1為方形盒體，方形盒體上端為敞開(kāi)式腔體1-1-1，四個(gè)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(gè)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)中間位置設(shè)有凹槽1-1-2，每個(gè)凹槽1-1-2中嵌裝一個(gè)徑向磁鐵12，每個(gè)支腿1-2的下端設(shè)有豎向孔1-2-1，每個(gè)豎向孔1-2-1中嵌裝一個(gè)豎向磁鐵13，每個(gè)支腿1-2的下端設(shè)置一個(gè)支腳14，電機(jī)座2的上端設(shè)有電機(jī)槽2-1，電機(jī)3設(shè)置在電機(jī)槽2-1中，減速器4的輸入端與電機(jī)3的輸出端連接，驅(qū)動(dòng)輪5固裝在減速器4的輸出軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸6的下端通過(guò)連接元件7與電機(jī)座2連接，轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸6的上端，內(nèi)齒輪11與外齒輪10嚙合，內(nèi)齒輪11與模塊座1-1固定連接。
[0017]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1?圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的四個(gè)支腿1-2與模塊座1-1制成一體。這樣設(shè)計(jì)使得殼體I穩(wěn)定性好。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖4和圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的外齒輪10與轉(zhuǎn)動(dòng)軸6過(guò)渡配合。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的模塊座1-1的下端設(shè)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(guò)渡配合。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的徑向磁鐵12可在凹槽1-1-2中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的豎向磁鐵13可在豎向孔1-2-1中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1?圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的敞開(kāi)式腔體1-1-1內(nèi)且位于方形盒體的底部設(shè)有走線(xiàn)孔15和傳動(dòng)孔16。走線(xiàn)孔15用于穿電機(jī)3的電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)，傳動(dòng)孔16用于傳遞運(yùn)動(dòng)到齒輪11，經(jīng)過(guò)齒輪11和外齒輪10的嚙合將運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)動(dòng)軸6。其它步驟與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0023]本發(fā)明的工作原理:見(jiàn)圖7，傳動(dòng)孔16經(jīng)內(nèi)齒輪11與外齒輪10嚙合控制轉(zhuǎn)動(dòng)軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制電機(jī)3和驅(qū)動(dòng)輪5的軸線(xiàn)指向。電機(jī)3啟動(dòng)，通過(guò)減速器4帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，由于在殼體I的四個(gè)連接面上設(shè)置徑向磁鐵12及四個(gè)支腿1-2中設(shè)置豎向磁鐵13，使得鄰接模塊可實(shí)現(xiàn)任意相對(duì)方位的自動(dòng)連接，徑向磁鐵2與豎向磁鐵3構(gòu)成保持模塊間連接關(guān)系的連接力，相鄰兩個(gè)殼體之間的兩個(gè)豎向磁鐵3自動(dòng)吸引為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的相鄰模塊提供轉(zhuǎn)軸K-K，驅(qū)動(dòng)輪5帶動(dòng)帶動(dòng)模塊A轉(zhuǎn)動(dòng)，左側(cè)的模塊A上的豎向磁鐵13與右側(cè)的模塊A上的豎向磁鐵13相互吸弓I，使得轉(zhuǎn)動(dòng)的模塊A始終繞轉(zhuǎn)軸K-K轉(zhuǎn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，所述機(jī)器人包括至少兩個(gè)模塊(A)，兩個(gè)模塊(A)并排布置，每個(gè)模塊(A)包括殼體(I)、電機(jī)座(2)、電機(jī)(3)、減速器(4)、驅(qū)動(dòng)輪(5)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(6)、軸承(8)、軸承座板(9)、外齒輪(10)、內(nèi)齒輪(11)、兩個(gè)連接元件(7)、四個(gè)徑向磁鐵(12)、四個(gè)豎向磁鐵(13)和四個(gè)支腳(14)，所述殼體(I)包括模塊座(1-1)和四個(gè)支腿(1-2)，模塊座(1-1)為方形盒體，方形盒體上端為敞開(kāi)式腔體(1-1-1)，四個(gè)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(gè)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)中間位置設(shè)有凹槽(1-1-2)，每個(gè)凹槽(1-1-2)中嵌裝一個(gè)徑向磁鐵(12)，每個(gè)支腿(1-2)的下端設(shè)有豎向孔(1-2-1)，每個(gè)豎向孔(1-2-1)中嵌裝一個(gè)豎向磁鐵(13)，每個(gè)支腿(1-2)的下端設(shè)置一個(gè)支腳(14)，電機(jī)座(2)的上端設(shè)有電機(jī)槽(2-1)，電機(jī)(3)設(shè)置在電機(jī)槽(2-1)中，減速器(4)的輸入端與電機(jī)(3)的輸出端連接，驅(qū)動(dòng)輪(5)固裝在減速器(4)的輸出軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(6)的下端通過(guò)連接元件(7)與電機(jī)座(2)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸(6)的上端，內(nèi)齒輪(11)與外齒輪(10)嚙合，內(nèi)齒輪(11)與模塊座(1-1)固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于:所述四個(gè)支腿(1-2)與模塊座(1-1)制成一體。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于:所述外齒輪(10)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸(6)過(guò)渡配合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于:所述模塊座(1-1)的下端設(shè)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(guò)渡配合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單輪驅(qū)動(dòng)的模塊化自重構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于:所述敞開(kāi)式腔體(1-1-1)內(nèi)且位于方形盒體的底部設(shè)有走線(xiàn)孔(15)和傳動(dòng)孔(16)。
【文檔編號(hào)】B25J9/08GK106002992SQ201610416165
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】朱延河, 別東洋, 趙杰
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)