專利名稱：主從式模塊化機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)電工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種主從式模塊化機(jī)器 人。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域和范圍正在不斷擴(kuò)展，機(jī)器人的功能也在不斷 的多樣化，從最初的用于工業(yè)制造的簡(jiǎn)單機(jī)器人到要求有智慧的服務(wù)機(jī)器人，機(jī)器人與人 類的關(guān)系越來(lái)越密切。目前機(jī)器人主要還集中在功能單一的專用機(jī)器人。雖然其功能可以 滿足要求，但這些機(jī)器人制造和使用成本高，不能滿足多功能的要求。一旦發(fā)生故障，其維 修也不方便。因此，此種機(jī)器人幾乎不能被擴(kuò)展或應(yīng)用到他機(jī)器人上，而且機(jī)器人不能滿足 不同使用者的要求。近幾年來(lái)，為了解決機(jī)器人功能單一的問題，模塊化機(jī)器人逐漸受到國(guó)內(nèi)外的重 視。模塊化機(jī)器人有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，它能夠根據(jù)需要完成任務(wù)并改變自身的整體結(jié) 構(gòu)。因此，模塊化機(jī)器人在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)有更寬廣的應(yīng)用前景。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，羅成等人在《機(jī)電工程》，2009年第6期，P17-20, 撰文“六足機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，該文介紹了六足機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并利用 Solidworks完成了各模塊及機(jī)器人的整體構(gòu)型。但是，該機(jī)器人結(jié)構(gòu)固定，屬于六足結(jié)構(gòu)， 不能根據(jù)任務(wù)的不同進(jìn)行模塊的不同組合而重構(gòu)為不同構(gòu)型的模塊化機(jī)器人，其不能快速 維修、更換，制造成本不能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種主從式模塊化機(jī)器人。本 發(fā)明使機(jī)器人能采用模塊化的結(jié)構(gòu)和可靠的連接機(jī)構(gòu)，根據(jù)不同的工作任務(wù)重構(gòu)成不同的 機(jī)器人構(gòu)型，從而提高機(jī)器人性能和降低機(jī)器人制造成本，使其便于維修，且提高其可靠 性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括若干機(jī)器人單元，每個(gè)機(jī)器人單元分別與相鄰的四個(gè)機(jī)器人單元相 連，其中每個(gè)機(jī)器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊和兩個(gè)連接模塊，其中三棱 柱主模塊的第一個(gè)側(cè)面與三棱柱從模塊的第一個(gè)側(cè)面固接，三棱柱主模塊的第二個(gè)側(cè)面與 第一連接模塊的一端相連，第一連接模塊的另一端與相鄰的第一機(jī)器人單元中的三棱柱從 模塊相連，三棱柱主模塊的第三個(gè)側(cè)面與第二連接模塊的一端相連，第二連接模塊的另一 端與相鄰的第二機(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連，三棱柱從模塊的第二個(gè)側(cè)面與相鄰的 第三機(jī)器人單元的連接模塊相連，三棱柱從模塊的第三個(gè)側(cè)面與相鄰的第四機(jī)器人單元的 連接模塊相連。所述的三棱柱主模塊控制機(jī)器人單元間的位姿變換，包括第一三棱柱殼體、一個(gè) 固接主子模塊和兩個(gè)軸接主子模塊，其中固接主子模塊與三棱柱從模塊固連，第一軸接主子模塊與第一連接模塊的一端相連，第二軸接主子模塊與第二連接模塊的一端相連，固接 主子模塊與軸接主子模塊分別位于第一三棱柱殼體內(nèi)。所述的固接主子模塊包括固接主模塊電動(dòng)機(jī)、固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、固接主 模塊聯(lián)軸器和固接軸，其中固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，固接 主模塊電動(dòng)機(jī)固定在固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，固接主模塊電動(dòng)機(jī)與固接主模塊聯(lián)軸器 固連，固接主模塊聯(lián)軸器與固接軸固連，固接軸與三棱柱從模塊固連。所述的軸接主子模塊包括軸接主模塊電動(dòng)機(jī)、軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、軸接主 模塊聯(lián)軸器和軸接主模塊輸出軸，其中軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在三棱柱主模塊的 底部，軸接主模塊電動(dòng)機(jī)固定在軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，軸接主模塊電動(dòng)機(jī)與軸接主 模塊聯(lián)軸器固連，軸接主模塊聯(lián)軸器與軸接主模塊輸出軸固連，軸接主模塊輸出軸與連接 模塊的一端相連。所述的三棱柱從模塊控制機(jī)器人單元間的對(duì)接，包括第二三棱柱殼體、一個(gè)從模 塊固接板和兩個(gè)軸接從子模塊，其中從模塊固接板與三棱柱主模塊固連，軸接從子模塊與 相鄰機(jī)器人單元的連接模塊相連，從模塊固接板和軸接從子模塊分別位于第二三棱柱殼體 內(nèi)，從模塊固接板與第二三棱柱殼體固連。所述的軸接從子模塊包括軸接從模塊電動(dòng)機(jī)、軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、軸接從 模塊聯(lián)軸器、兩個(gè)齒輪齒條組和軸接從模塊傳動(dòng)軸，其中軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在 第二三棱柱殼體的底部，軸接從模塊電動(dòng)機(jī)固定在軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，軸接從模 塊電動(dòng)機(jī)與軸接從模塊聯(lián)軸器固連，軸接從模塊傳動(dòng)軸與軸接從模塊聯(lián)軸器固接，軸接從 模塊傳動(dòng)軸與第一齒輪齒條組相連，第二齒輪齒條組與 軸接從模塊傳動(dòng)軸相連，第一齒輪 齒條組和第二齒輪齒條組分別與連接模塊嚙合相連。所述的連接模塊包括連接板和兩個(gè)連接套筒組合，其中連接板與三棱柱主模 塊相連，兩個(gè)連接套筒組合分別與連接板相連，兩個(gè)連接套筒組合與相鄰機(jī)器人單元的三 棱柱從模塊嚙合相連。所述的連接板上設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，連接板通過這些環(huán)形凹槽與連接套 筒組合相連。所述的連接套筒組合包括內(nèi)連接套筒、若干滾珠和外連接套筒，其中內(nèi)連接套 筒位于外連接套筒內(nèi)，滾珠鑲嵌在內(nèi)連接套筒中。所述的內(nèi)連接套筒固定滾珠的位置，外連接套筒可將滾珠頂入連接板的內(nèi)圓柱的 圓形凹槽內(nèi)，滾珠為連接套筒組合和連接板提供卡緊力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過將機(jī)器人模塊化，可使機(jī)器人能根據(jù) 不同的任務(wù)重構(gòu)為不同的機(jī)器人構(gòu)型，各模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴(kuò)展，制造成 本明顯降低。機(jī)器人模塊間的對(duì)接機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，實(shí)現(xiàn)對(duì)接過程迅速，能產(chǎn)生足夠的卡緊 力。


圖1是本發(fā)明機(jī)器人單元的組成連接示意圖。圖2是實(shí)施例三棱柱主模塊的組成連接示意圖；其中1 第一三棱柱殼體；2 固接主模塊電動(dòng)機(jī)；3 固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板；4 固接主模塊聯(lián)軸器；5 固接軸；6 第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)；7 第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支 撐板；8 第一軸接主模塊聯(lián)軸器；9 第一軸接主模塊輸出軸；10 第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)； 11 第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板；12 第二軸接主模塊聯(lián)軸器；13 第二軸接主模塊輸出
軸ο圖3是實(shí)施例三棱柱從模塊的組成連接示意圖；其中14 第二三棱柱殼體；15 從模塊固接板；16 第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)；17 第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板；18 第一軸接從模塊聯(lián)軸器；19 第一齒輪齒條組；20 第 一軸接從模塊傳動(dòng)軸；21 第二齒輪齒條組；22 第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)；23 第二軸接從 模塊電動(dòng)機(jī)支撐板；24 第二軸接從模塊聯(lián)軸器；25 第三齒輪齒條組；26 第二軸接從模 塊傳動(dòng)軸；27 第四齒輪齒條組。圖4是實(shí)施例第一連接模塊的組成連接示意圖；其中28 第一連接板；29 第一內(nèi)連接套筒；30 第一滾珠；31 第一外連接套筒； 32 第二內(nèi)連接套筒；33 第二滾珠；34 第二外連接套筒。
圖5是實(shí)施例第二連接模塊的組成連接示意圖；其中35 第二連接板；36 第三內(nèi)連接套筒；37 第三滾珠；38 第三外連接套筒； 39 第四內(nèi)連接套筒；40 第四滾珠；41 第四外連接套筒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。實(shí)施例本實(shí)施例包括若干機(jī)器人單元，每個(gè)機(jī)器人單元分別與相鄰的四個(gè)機(jī)器人單元相 連，如圖1所示，其中每個(gè)機(jī)器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊和兩個(gè)連接模塊， 其中三棱柱主模塊的第一個(gè)側(cè)面與三棱柱從模塊的第一個(gè)側(cè)面固接，三棱柱主模塊的第 二個(gè)側(cè)面與第一連接模塊的一端相連，第一連接模塊的另一端與相鄰的第一機(jī)器人單元中 的三棱柱從模塊相連，三棱柱主模塊的第三個(gè)側(cè)面與第二連接模塊的一端相連，第二連接 模塊的另一端與相鄰的第二機(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連，三棱柱從模塊的第二個(gè)側(cè) 面與相鄰的第三機(jī)器人單元的連接模塊相連，三棱柱從模塊的第三個(gè)側(cè)面與相鄰的第四機(jī) 器人單元的連接模塊相連。如圖2所示，所述的三棱柱主模塊控制機(jī)器人單元間的位姿變換，包括第一三棱 柱殼體1、一個(gè)固接主子模塊和兩個(gè)軸接主子模塊，其中固接主子模塊與三棱柱從模塊固 連，第一軸接主子模塊與第一連接模塊的一端相連，第二軸接主子模塊與第二連接模塊的 一端相連，固接主子模塊與軸接主子模塊分別位于第一三棱柱殼體1內(nèi)。所述的固接主子模塊包括固接主模塊電動(dòng)機(jī)2、固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3、固 接主模塊聯(lián)軸器4和固接軸5，其中固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3固定在第一三棱柱殼體1 的底部，固接主模塊電動(dòng)機(jī)2固定在固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3上，固接主模塊電動(dòng)機(jī)2與 固接主模塊聯(lián)軸器4固連，固接主模塊聯(lián)軸器4與固接軸5固連，固接軸5與三棱柱從模塊 固連。
所述的第一軸接主子模塊包括第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6、第一軸接主模塊電動(dòng) 機(jī)支撐板7、第一軸接主模塊聯(lián)軸器8和第一軸接主模塊輸出軸9，其中第一軸接主模塊電 動(dòng)機(jī)支撐板7固定在第一三棱柱殼體1的底部，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6固定在第一軸接 主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板7上，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6與第一軸接主模塊聯(lián)軸器8固連，第一 軸接主模塊聯(lián)軸器8與第一軸接主模塊輸出軸9固連，第一軸接主模塊輸出軸9與第一連 接板28相連。所述的第二軸接主子模塊包括第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10、第二軸接主模塊電動(dòng) 機(jī)支撐板11、第二軸接主模塊聯(lián)軸器12和第二軸接主模塊輸出軸13，其中第二軸接主模 塊電動(dòng)機(jī)支撐板11固定在第二三棱柱殼體1的底部，第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10固定在第 二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11上，第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10與第二軸接主模塊聯(lián)軸器12 固連，第二軸接主模塊聯(lián)軸器12與第二軸接主模塊輸出軸13固連，第二軸接主模塊輸出軸 13與第二連接板35相連。如圖3所示，所述的三棱柱從模塊控制機(jī)器人單元間的對(duì)接，包括第二三棱柱殼 體14、一個(gè)從模塊固接板15和兩個(gè)軸接從子模塊，其中從模塊固接板15與三棱柱主模塊 固連，軸接從子模塊與相鄰機(jī)器人單元的連接模塊相連，從模塊固接板15和軸接從子模塊 分別位于第二三棱柱殼體14內(nèi)，從模塊固接板15與第二三棱柱殼體14固連。所述的第一軸接從子模塊包括第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)16、第一軸接從模塊電動(dòng) 機(jī)支撐板17、第一軸接從模塊聯(lián)軸器18、第一齒輪齒條組19、第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20和 第二齒輪齒條組21，其中第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板17固定在第二三棱柱殼體14的 底部，第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)16固定在第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板17上，第一軸接從模 塊電動(dòng)機(jī)16與第一軸接從模塊聯(lián)軸器18固連，第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20與第一軸接從模 塊聯(lián)軸器18固接，第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20與第一齒輪齒條組19相連，第二齒輪齒條組 21與第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20相連， 第一齒輪齒條組19和第二齒輪齒條組21分別與連接 模塊嚙合相連。所述的第二軸接從子模塊包括第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)22、第二軸接從模塊電動(dòng) 機(jī)支撐板23、第二軸接從模塊聯(lián)軸器24、第三齒輪齒條組25、第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26和 第四齒輪齒條組27，其中第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板23固定在第二三棱柱殼體14的 底部，第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)22固定在第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板23上，第二軸接從模 塊電動(dòng)機(jī)22與第二軸接從模塊聯(lián)軸器24固連，第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26與第二軸接從模 塊聯(lián)軸器24固接，第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26與第三齒輪齒條組25相連，第四齒輪齒條組 27與第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26相連，第三齒輪齒條組25和第四齒輪齒條組27分別與連接 模塊嚙合相連。如圖4所示，所述的第一連接模塊包括第一連接板28和兩個(gè)連接套筒組合，其 中第一連接板28與三棱柱主模塊的第一軸接主模塊輸出軸9相連，兩個(gè)連接套筒組合分 別與連接板28相連，第一連接套筒組合與相鄰第一機(jī)器人單元的三棱柱從模塊的第一齒 輪齒條組嚙合相連，第二連接套筒組合與相鄰的第一機(jī)器人單元的三棱柱從模塊的第二齒 輪齒條組嚙合相連。所述的第一連接板28上設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，第一連接板28通過這些環(huán) 形凹槽分別與第一連接套筒組合和第二連接套筒組合相連，且由第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6控制其旋轉(zhuǎn)。所述的第一連接套筒組合包括第一內(nèi)連接套筒29、6個(gè)第一滾珠30和第一外連 接套筒31，其中第一內(nèi)連接套筒29位于第一外連接套筒31內(nèi)，第一滾珠30鑲嵌在第一 內(nèi)連接套筒29中。第一連接套筒組合與第一齒條齒輪組19嚙合，且由第一軸接從模塊電 動(dòng)機(jī)16控制運(yùn)動(dòng)速度和速度比。所述的第二連接套筒組合包括第二內(nèi)連接套筒32、6個(gè)第二滾珠33和第二外連 接套筒34，其中第二內(nèi)連接套筒32位于第二外連接套筒34內(nèi)，第二滾珠33鑲嵌在第二 內(nèi)連接套筒32中。第二連接套筒組合與第二齒條齒輪組21嚙合，且由第一軸接從模塊電 動(dòng)機(jī)16控制運(yùn)動(dòng)速度和速度比。如圖5所示，所述的第二連接模塊包括第二連接板35、第三連接套筒組合和第四 連接套筒組合，其中第二連接板35與第二軸接主模塊輸出軸13固連，第二連接板35分別 與第三連接套筒組合和第四連接套筒組合相連，第三連接套筒組合與相鄰的第二機(jī)器人單 元的三棱柱從模塊的第三齒輪齒條組嚙合相連，第四連接套筒組合與相鄰的第二機(jī)器人單 元的三棱柱從模塊的第四齒輪齒條組嚙合相連。所述的第二連接板35上述設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，第二連接板35通過這些 環(huán)形凹槽分別與第三連接套筒組合和第四連接套筒組合相連，且由第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī) 10控制其旋轉(zhuǎn)。
所述的第三連接套筒組合包括第三內(nèi)連接套筒36、6個(gè)第三滾珠37和第三外連 接套筒38，其中第三內(nèi)連接套筒36位于第三外連接套筒38內(nèi)，第三滾珠37鑲嵌在第三 內(nèi)連接套筒36中。第三連接套筒組合與第三齒條齒輪組25嚙合，且由第二軸接從模塊電 動(dòng)機(jī)22控制運(yùn)動(dòng)速度和速度比。所述的第四連接套筒組合包括第四內(nèi)連接套筒39、6個(gè)第四滾珠40和第四外連 接套筒41，其中第四內(nèi)連接套筒39位于第四外連接套筒41內(nèi)，第四滾珠40鑲嵌在第四 內(nèi)連接套筒39中。第四連接套筒組合與第四齒條齒輪組27嚙合，且由第二軸接從模塊電 動(dòng)機(jī)22控制運(yùn)動(dòng)速度和速度比。本實(shí)施例的工作過程在三棱柱主模塊的固接主子模塊中，固接主模塊電動(dòng)機(jī)2 固定在固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3上，固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板3固定于第一三棱柱殼體 1內(nèi)，固接主模塊電動(dòng)機(jī)2通過固接主模塊聯(lián)軸器4與固接軸5相連，固接軸5與從模塊固 接板15固連，從而固接主模塊電動(dòng)機(jī)2可以通過旋轉(zhuǎn)來(lái)控制三棱柱主模塊和三棱柱從模塊 的位姿關(guān)系；在三棱柱主模塊的第一軸接主子模塊中，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6固定于第 一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板7上，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板7固定于第一三棱柱殼體1 內(nèi)，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6通過第一軸接主模塊聯(lián)軸器8與第一軸接主模塊輸出軸9相 連，第一軸接主模塊輸出軸9與第一連接模塊中的第一連接板28相連，從而第一軸接主模 塊電動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以傳遞到第一連接板28上，當(dāng)?shù)谝贿B接板28分別與第一連接套 筒組合和第二連接套筒組合相連時(shí)，第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī)6可以控制機(jī)器人單元同相鄰 機(jī)器人單元間的位姿關(guān)系；在三棱柱主模塊的第二軸接主子模塊中，第二軸接主模塊電動(dòng) 機(jī)10固定于第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11上，第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板11固定于 第一三棱柱殼體1內(nèi)，第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10通過第二軸接主模塊聯(lián)軸器12與第二軸 接主模塊輸出軸13相連，第二軸接主模塊輸出軸13與第二連接模塊中的第二連接板35相連，從而第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以傳遞到第二連接板35上，當(dāng)?shù)诙B接板 35分別與第三連接套筒組合和第四連接套筒組合相連時(shí)，第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10可以 控制機(jī)器人單元同相鄰機(jī)器人單元間的位姿關(guān)系。在三棱柱從模塊中，從模塊固接板15固 定于第二三棱柱殼體14的一個(gè)側(cè)面，從模塊固接板15與固接主子模塊中的固接軸5固連， 從而實(shí)現(xiàn)三棱柱主模塊和三棱柱從模塊間位姿的變換；在三棱柱從模塊的第一軸接從子模 塊中，第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)16固定于第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板17上，第一軸接從模 塊電動(dòng)機(jī)支撐板17固定于第二三棱柱殼體14的底部，第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)16通過第一 軸接從模塊聯(lián)軸器18與第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20相連，第一軸接從模塊傳動(dòng)軸20分別與 第一齒輪齒條組19和第二齒輪齒條組21相連，第一齒輪齒條組19與第一連接套筒組合嚙 合相連，第二齒輪齒條組21與第二連接套筒組合嚙合相連，第一軸接從模塊電動(dòng)機(jī)16的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)換成第一連接套筒組合和第二連接套筒組合的直線運(yùn)動(dòng)，從而控制連接模塊 中連接套筒組合與第一連接板28的連接；在三棱柱從模塊的第二軸接從子模塊中，第二軸 接從模塊電動(dòng)機(jī)22固定于第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板23上，第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支 撐板23固定于第二三棱柱殼體14的底部，第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)22通過第二軸接從模塊 聯(lián)軸器24與第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26相連，第二軸接從模塊傳動(dòng)軸26分別與第三齒輪齒 條組25和第四齒輪齒條組27相連，第三齒輪齒條組25與第三連接套筒組合嚙合相連，第 四齒輪齒條組27與第四連接套筒組合嚙合相連，第二軸接從模塊電動(dòng)機(jī)22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可 以轉(zhuǎn)換成第三連接套筒組合和第四連接套筒組合的直線運(yùn)動(dòng)，從而控制連接模塊中連接套 筒組合與第二連接板35的連接。在第一連接模塊中，第一連接板28與第一軸接主模塊輸 出軸9相連，第一連接板28上設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，通過這些環(huán)形凹槽分別與第一 連接套筒組合和第二連接套筒組合相連；在相連過程中，第一內(nèi)連接套筒29和第一滾珠30 先進(jìn)入第一連接板28的環(huán)形凹槽內(nèi)，將第一滾珠30定位到凹槽內(nèi)柱上的凹槽上，此時(shí)滾珠 可自由擺動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)沒有卡緊，然后第一外連接套筒31進(jìn)入環(huán)形凹槽，將第一滾珠30頂 入內(nèi)柱面的凹槽內(nèi)并將連接機(jī)構(gòu)卡緊，從而實(shí)現(xiàn)第一連接模塊的對(duì)接。在撤除對(duì)接過程中， 第一外連接套筒31先退出環(huán)形凹槽，然后第一內(nèi)連接套筒29退出環(huán)形凹槽，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)接 的撤除；當(dāng)?shù)谝贿B接模塊連接成功后，三棱柱主模塊中的第一軸接主模塊電動(dòng)機(jī) 6則可以 控制相鄰機(jī)器人單元間的位姿關(guān)系。在第二連接模塊中，第二連接板35與第二軸接主模塊 輸出軸13相連，第二連接板35上設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，通過這些環(huán)形凹槽分別與第 三連接套筒組合和第四連接套筒組合相連；在相連過程中，第二內(nèi)連接套筒32和第二滾珠 33先進(jìn)入第二連接板35的環(huán)形凹槽內(nèi)，將第二滾珠33定位到凹槽內(nèi)柱上的凹槽上，此時(shí)滾 珠可自由擺動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)沒有卡緊，然后第二外連接套筒34進(jìn)入環(huán)形凹槽，將第二滾珠33 頂入內(nèi)柱面的凹槽內(nèi)并將連接機(jī)構(gòu)卡緊，從而實(shí)現(xiàn)第二連接模塊的對(duì)接。在撤除對(duì)接過程 中，第二外連接套筒34先退出環(huán)形凹槽，然后第二內(nèi)連接套筒32退出環(huán)形凹槽，即可實(shí)現(xiàn) 對(duì)接的撤除；當(dāng)?shù)诙B接模塊連接成功后，三棱柱主模塊中的第二軸接主模塊電動(dòng)機(jī)10則 可以控制相鄰機(jī)器人單元間的位姿關(guān)系。 本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)使用模塊化設(shè)計(jì)機(jī)器人，使得機(jī)器人有很好的環(huán)境適應(yīng)能力，可 處理較復(fù)雜的問題，而且模塊間可相互替換，因此可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同功能模塊的快速組裝、 替換、維修與功能擴(kuò)展，制造成本明顯降低。連接模塊中，應(yīng)用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅能實(shí)現(xiàn) 不同模塊間的快速連接的要求，也能獲得很好的可靠性。
權(quán)利要求
一種主從式模塊化機(jī)器人，其特征在于，包括若干機(jī)器人單元，每個(gè)機(jī)器人單元分別與相鄰的四個(gè)機(jī)器人單元相連，其中每個(gè)機(jī)器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊和兩個(gè)連接模塊，其中三棱柱主模塊的第一個(gè)側(cè)面與三棱柱從模塊的第一個(gè)側(cè)面固接，三棱柱主模塊的第二個(gè)側(cè)面與第一連接模塊的一端相連，第一連接模塊的另一端與相鄰的第一機(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連，三棱柱主模塊的第三個(gè)側(cè)面與第二連接模塊的一端相連，第二連接模塊的另一端與相鄰的第二機(jī)器人單元中的三棱柱從模塊相連，三棱柱從模塊的第二個(gè)側(cè)面與相鄰的第三機(jī)器人單元的連接模塊相連，三棱柱從模塊的第三個(gè)側(cè)面與相鄰的第四機(jī)器人單元的連接模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的三棱柱主模塊控制 機(jī)器人單元間的位姿變換，包括第一三棱柱殼體、一個(gè)固接主子模塊和兩個(gè)軸接主子模 塊，其中固接主子模塊與三棱柱從模塊固連，第一軸接主子模塊與第一連接模塊的一端相 連，第二軸接主子模塊與第二連接模塊的一端相連，固接主子模塊與軸接主子模塊分別位 于第一三棱柱殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的固接主子模塊包括 固接主模塊電動(dòng)機(jī)、固接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、固接主模塊聯(lián)軸器和固接軸，其中固接主 模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在第一三棱柱殼體的底部，固接主模塊電動(dòng)機(jī)固定在固接主模塊電 動(dòng)機(jī)支撐板上，固接主模塊電動(dòng)機(jī)與固接主模塊聯(lián)軸器固連，固接主模塊聯(lián)軸器與固接軸 固連，固接軸與三棱柱從模塊固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的軸接主子模塊包括 軸接主模塊電動(dòng)機(jī)、軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、軸接主模塊聯(lián)軸器和軸接主模塊輸出軸，其 中軸接主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在三棱柱主模塊的底部，軸接主模塊電動(dòng)機(jī)固定在軸接 主模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，軸接主模塊電動(dòng)機(jī)與軸接主模塊聯(lián)軸器固連，軸接主模塊聯(lián)軸器 與軸接主模塊輸出軸固連，軸接主模塊輸出軸與連接模塊的一端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的三棱柱從模塊控制 機(jī)器人單元間的對(duì)接，包括第二三棱柱殼體、一個(gè)從模塊固接板和兩個(gè)軸接從子模塊，其 中從模塊固接板與三棱柱主模塊固連，軸接從子模塊與相鄰機(jī)器人單元的連接模塊相連， 從模塊固接板和軸接從子模塊分別位于第二三棱柱殼體內(nèi)，從模塊固接板與第二三棱柱殼 體固連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的軸接從子模塊包括 軸接從模塊電動(dòng)機(jī)、軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板、軸接從模塊聯(lián)軸器、兩個(gè)齒輪齒條組和軸接 從模塊傳動(dòng)軸，其中軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板固定在第二三棱柱殼體的底部，軸接從模塊 電動(dòng)機(jī)固定在軸接從模塊電動(dòng)機(jī)支撐板上，軸接從模塊電動(dòng)機(jī)與軸接從模塊聯(lián)軸器固連， 軸接從模塊傳動(dòng)軸與軸接從模塊聯(lián)軸器固接，軸接從模塊傳動(dòng)軸與第一齒輪齒條組相連， 第二齒輪齒條組與軸接從模塊傳動(dòng)軸相連，第一齒輪齒條組和第二齒輪齒條組分別與連接 模塊嚙合相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的連接模塊包括連接 板和兩個(gè)連接套筒組合，其中連接板與三棱柱主模塊相連，兩個(gè)連接套筒組合分別與連接 板相連，兩個(gè)連接套筒組合與相鄰機(jī)器人單元的三棱柱從模塊嚙合相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是，所述的連接板上設(shè)置有若干平行的環(huán)形凹槽，連接板通過這些環(huán)形凹槽與連接套筒組合相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主從式模塊化機(jī)器人，其特征是,所述的連接套筒組合包括 內(nèi)連接套筒、若干滾珠和外連接套筒，其中內(nèi)連接套筒位于外連接套筒內(nèi)，滾珠鑲嵌在內(nèi) 連接套筒中。
全文摘要
一種機(jī)電工程技術(shù)領(lǐng)域的主從式模塊化機(jī)器人，包括若干機(jī)器人單元，每個(gè)機(jī)器人單元分別與相鄰的四個(gè)機(jī)器人單元相連，每個(gè)機(jī)器人單元包括三棱柱主模塊、三棱柱從模塊和兩個(gè)連接模塊，其中三棱柱主模塊的一個(gè)側(cè)面與三棱柱從模塊的一個(gè)側(cè)面固連，三棱柱主模塊的其余每個(gè)側(cè)面與一個(gè)連接模塊相連，三棱柱從模塊的另外兩個(gè)側(cè)面與相鄰的機(jī)器人單元的連接模塊相連。本發(fā)明使用連接模塊，可快速的實(shí)現(xiàn)模塊間的可靠連接；通過將機(jī)器人模塊化，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同模塊的快速組裝、替換、維修與功能擴(kuò)展，制造成本明顯降低。
文檔編號(hào)B25J3/00GK101844348SQ20101020495
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者余江, 朱躍梁, 費(fèi)燕瓊 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)