一種自變形機(jī)器人模塊單元及蛇形機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)，具體涉及一種自變形機(jī)器人模塊單元及蛇形機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也不斷提高，機(jī)器人也成為研究的熱點(diǎn)。模塊化機(jī)器人易于實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)模式，可工作在不同任務(wù)與環(huán)境。目前，對(duì)于模塊化機(jī)器人來(lái)講，模塊單元的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)，已有的模塊設(shè)計(jì)大多以球形或正方體設(shè)計(jì)為主，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種模塊設(shè)計(jì)會(huì)限制機(jī)器人潛在的可形成的構(gòu)型與運(yùn)動(dòng)形式，比如球形和方形，相鄰關(guān)節(jié)對(duì)接需要連接機(jī)構(gòu)，不能緊密對(duì)接，在仿生蛇形上效果不好，不能更形象地在生物學(xué)上模擬運(yùn)動(dòng)，只能通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)完成有限的工作任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有機(jī)器人模塊單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所構(gòu)成的機(jī)器人構(gòu)型少，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)形式少，不能更形象地在生物學(xué)上模擬運(yùn)動(dòng)，只能完成有限工作任務(wù)的問(wèn)題，進(jìn)而提出一種自變形機(jī)器人模塊單元及蛇形機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:一種自變形機(jī)器人模塊單元包括殼體、電機(jī)座、電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸、蓋板和多個(gè)永磁體；
[0005]殼體內(nèi)布置有電機(jī)座、電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸和多個(gè)永磁體；電機(jī)座安裝在殼體上，電機(jī)安裝在電機(jī)座上，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座上，
[0006]電機(jī)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(kāi)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(pán)式結(jié)構(gòu)，該盤(pán)式結(jié)構(gòu)的外端面上沿輸出軸的周向均布安裝有多個(gè)永磁體。
[0007]蛇形機(jī)器人包括多個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元，相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的永磁體與另一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的蓋板連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:一、本發(fā)明模塊采用均一構(gòu)型，可實(shí)現(xiàn)多模塊單元連接；二、模塊采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可自主實(shí)現(xiàn)構(gòu)型變化，同時(shí)完成變形后的運(yùn)動(dòng)能力；三、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，模塊單元不但可以通過(guò)可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)自主完成機(jī)器人構(gòu)型變化，形成多種構(gòu)型機(jī)器人，同時(shí)可驅(qū)動(dòng)機(jī)器人完成不同運(yùn)動(dòng)方式，不同構(gòu)型機(jī)器人可以通過(guò)模塊單元對(duì)接，形成更加豐富的構(gòu)型，完成復(fù)雜任務(wù)，運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)；模塊單元間不同轉(zhuǎn)角組合可構(gòu)成蛇形、輪式、球形、雙足、四足等多種構(gòu)型機(jī)器人。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖，圖2是電機(jī)、電機(jī)座和殼體連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是【具體實(shí)施方式】六的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是利用本發(fā)明多個(gè)模塊單元構(gòu)成蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是利用本發(fā)明多個(gè)模塊單元構(gòu)成輪式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明，本實(shí)施方式的一種自變形機(jī)器人模塊單元包括殼體1、電機(jī)座2、電機(jī)3、第一齒輪6、第二齒輪8、輸出軸9、蓋板15和多個(gè)永磁體10 ;
[0011]殼體I內(nèi)布置有電機(jī)座2、電機(jī)3、第一齒輪6、第二齒輪8、輸出軸9和多個(gè)永磁體10 ；
[0012]電機(jī)座2安裝在殼體I上，電機(jī)3安裝在電機(jī)座2上，輸出軸9轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座2上，電機(jī)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(kāi)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(pán)式結(jié)構(gòu)9-1，該盤(pán)式結(jié)構(gòu)9-1的外端面上沿輸出軸9的周向均布安裝有多個(gè)永磁體10。盤(pán)式結(jié)構(gòu)9-1可為圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)。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(shí)施方式的模塊單元可構(gòu)成如圖4的蛇形機(jī)器人結(jié)構(gòu)和如圖5的輪式機(jī)器人結(jié)構(gòu)。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(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式的電機(jī)3為直流電機(jī)。如此設(shè)置，廉價(jià)易得，體積小，方便使用，可使用直流減速電機(jī)。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式的多個(gè)永磁體10膠接在輸出軸9端部的盤(pán)式結(jié)構(gòu)9-1上。如此設(shè)置，連接方便，使用可靠。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式的自變形機(jī)器人模塊單元還包括兩個(gè)軸承4，輸出軸9通過(guò)兩個(gè)軸承4轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座2上。其它與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖3說(shuō)明，本實(shí)施方式的自變形機(jī)器人模塊還包括滾動(dòng)軸承7和軸承座17，軸承座17安裝在殼體I上，電機(jī)3的電機(jī)軸安裝在設(shè)置在軸承座17上的滾動(dòng)軸承7上。滾動(dòng)軸承7對(duì)電機(jī)3起到支撐作用。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖3說(shuō)明，本實(shí)施方式的自變形機(jī)器人還包括電路板16、上蓋板15和側(cè)蓋板18 ;上蓋板15蓋合在殼體I的上表面開(kāi)口處，側(cè)蓋板18安裝在殼體I上，輸出軸9端部的盤(pán)式結(jié)構(gòu)穿過(guò)側(cè)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(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端與電機(jī)3的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接，電路板16用于控制電機(jī)3的啟停和轉(zhuǎn)速。如此設(shè)置，便于實(shí)時(shí)控制電機(jī)，方便使用。其它與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖4和圖5說(shuō)明，本實(shí)施方式的蛇形機(jī)器人包括多個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元，相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的永磁體與另一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的蓋板連接。本實(shí)施方式利用自變形機(jī)器人模塊單元構(gòu)成的蛇形機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形象地在生物學(xué)上實(shí)現(xiàn)了模擬運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)多運(yùn)動(dòng)模式和完成多工作任務(wù)。若干個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元連接可演變成輪式結(jié)構(gòu)。相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元可以實(shí)現(xiàn)0-360度旋轉(zhuǎn)，相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人通過(guò)永磁體吸引蓋板實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元良好對(duì)中連接，同時(shí)輸出軸的輸出可帶動(dòng)所連接的模塊轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4中A表示自變形機(jī)器人模塊單元，B界面表示前一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元輸出軸端永磁體與后一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的蓋板對(duì)接吸合面，C界面表示后一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元輸出軸端的永磁體與其下一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元蓋板對(duì)接吸合面，依次類推；圖5中D界面表示前一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元輸出軸端永磁體與后一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的蓋板對(duì)接吸合面，E界面表示后一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元輸出軸端的永磁體與其下一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元蓋板對(duì)接吸合面，依次類推。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、四或六相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖4說(shuō)明，本實(shí)施方式的蛇形機(jī)器人由多個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元串接而成。本實(shí)施方式機(jī)器人模塊化，安裝連接方便可靠，模塊單元具有兩個(gè)自由度。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式的自變形機(jī)器人模塊單元的數(shù)量為10-24個(gè)。本實(shí)施方式優(yōu)選10-24個(gè)串接而成，具有20至48個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)多運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:它包括殼體(I)、電機(jī)座(2)電機(jī)(3)、第一齒輪(6)、第二齒輪(8)、輸出軸(9)、蓋板(15)和多個(gè)永磁體(10)； 殼體⑴內(nèi)布置有電機(jī)座(2)、電機(jī)(3)、第一齒輪(6)、第二齒輪(8)、輸出軸(9)和多個(gè)永磁體(10); 電機(jī)座⑵安裝在殼體⑴上，電機(jī)⑶安裝在電機(jī)座⑵上，輸出軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座⑵上，電機(jī)(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(kāi)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(pán)式結(jié)構(gòu)(9-1)，該盤(pán)式結(jié)構(gòu)(9-1)的外端面上沿輸出軸(9)的周向均布安裝有多個(gè)永磁體(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:電機(jī)(3)為直流電機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:多個(gè)永磁體(10)膠接在輸出軸(9)端部的盤(pán)式結(jié)構(gòu)(9-1)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:它還包括兩個(gè)軸承(4)，輸出軸(9)通過(guò)兩個(gè)軸承(4)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座(2)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:它還包括滾動(dòng)軸承(7)和軸承座(17)，軸承座(17)安裝在殼體(I)上，電機(jī)(3)的電機(jī)軸安裝在設(shè)置在軸承座(17)上的滾動(dòng)軸承(7)上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自變形機(jī)器人模塊單元，其特征在于:它還包括電路板(16)和側(cè)板(18);側(cè)板(18)安裝在殼體(I)上，輸出軸(9)端部的盤(pán)式結(jié)構(gòu)(9-1)穿過(guò)側(cè)蓋板(18)，電路板(16)安裝在蓋板(15)下表面上，電路板(16)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端與電機(jī)⑶的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接，電路板(16)用于控制電機(jī)(3)的啟停和轉(zhuǎn)速。7.利用權(quán)利要求1、2、4或6任意一項(xiàng)所述自變形機(jī)器人模塊單元制成的蛇形機(jī)器人，其特征在于:該蛇形機(jī)器人包括多個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元，相鄰兩個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的永磁體與另一個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元的蓋板連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蛇形機(jī)器人，其特征在于:蛇形機(jī)器人由多個(gè)自變形機(jī)器人模塊單元串接而成。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蛇形機(jī)器人，其特征在于:自變形機(jī)器人模塊單元的數(shù)量為10-24 個(gè)。
【專利摘要】一種自變形機(jī)器人模塊單元及蛇形機(jī)器人，它涉及機(jī)器人技術(shù)，以解決現(xiàn)有機(jī)器人模塊單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所構(gòu)成的機(jī)器人構(gòu)型少，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)形式少，不能更形象地在生物學(xué)上模擬運(yùn)動(dòng)，只能完成有限工作任務(wù)的問(wèn)題，它包括殼體、電機(jī)座、電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸、蓋板和多個(gè)永磁體；殼體內(nèi)布置有電機(jī)座、電機(jī)、第一齒輪、第二齒輪、輸出軸和多個(gè)永磁體；電機(jī)座安裝在殼體上，電機(jī)安裝在電機(jī)座上，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在電機(jī)座上；電機(jī)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(kāi)口處，輸出軸的端部為盤(pán)式結(jié)構(gòu)，該盤(pán)式結(jié)構(gòu)的外端面上沿輸出軸的周向均布安裝有多個(gè)永磁體。本發(fā)明用于機(jī)器人。
【IPC分類】B25J9/06, B25J17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105150242
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510665289
【發(fā)明人】朱延河, 張宇, 趙杰
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日