一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人。該機(jī)器人系統(tǒng)包括頭部1模塊、頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9、固定圈10、固定圈固定螺絲11、大搖擺傘齒輪12、搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓13、搖擺電機(jī)支撐座14、小搖擺傘傘齒輪15、搖擺電機(jī)16、中間轉(zhuǎn)動模塊外殼17、滾轉(zhuǎn)電機(jī)18、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座19、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓20、軸承21、滾轉(zhuǎn)齒輪22、滾轉(zhuǎn)齒圈23、滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)24、轉(zhuǎn)向架連接軸25、安裝板26、電池27、頭部攝像頭28、光源29、運(yùn)動控制電路30；本發(fā)明機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊包含的兩個旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角具有可調(diào)功能。本發(fā)明的機(jī)器人關(guān)節(jié)靈活性好，運(yùn)動靈活多變。
【專利說明】一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的運(yùn)動模式分為兩類，二維平面式和三維空間式。二維平面式多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的彎曲所采用的原理主要為:外形平面曲線是由多個子模塊之間的相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。二維平面式多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的主要問題是:該類機(jī)器人只能在一個特定的平面內(nèi)運(yùn)動，應(yīng)用場合有限。三維空間式多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的彎曲所采用的原理主要為:前后順次連接的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸正交，即前后相鄰兩個旋轉(zhuǎn)軸互相垂直，且該結(jié)構(gòu)固定。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式的問題之一在于，當(dāng)機(jī)器人在平面內(nèi)運(yùn)動時，前后順次連接的兩個轉(zhuǎn)動軸只有一個可以旋轉(zhuǎn)，降低了機(jī)動能力。同時，另外一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人身體部分懸空，減小了和地面的接觸，使得機(jī)器人難于靜態(tài)穩(wěn)定，也難于動態(tài)控制。
[0003]核心參考文獻(xiàn):作者={A.Transeth, R.Leine, C.Glocker, and K.Pettersen},論文題目={3-D snake robot mot1n:Nonsmooth modeling, simulat1ns, andexperiments},期刊名稱={IEEE Transact1ns on Robotics},年份={2008},卷={2},頁碼={361-376}，期={24}。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，具有該結(jié)構(gòu)特征的機(jī)器人前后兩個模塊之間的旋轉(zhuǎn)軸位于兩個平行的平面內(nèi)，且兩個旋轉(zhuǎn)軸所在空間直線間夾角可以在O度至360度之間任意選擇，通過協(xié)調(diào)首尾模塊及多個中間轉(zhuǎn)動模塊的運(yùn)動來實現(xiàn)該模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人的運(yùn)動。
[0005]一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，包括頭部模塊、頭艙段、多個中間轉(zhuǎn)動模塊、尾艙段、固定圈、固定圈固定螺絲、大搖擺傘齒輪、搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓、搖擺電機(jī)支撐座、小搖擺傘齒輪、搖擺電機(jī)、中間轉(zhuǎn)動模塊外殼、滾轉(zhuǎn)電機(jī)、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓、軸承、滾轉(zhuǎn)齒輪、滾轉(zhuǎn)齒圈、滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)、轉(zhuǎn)向架連接軸、安裝板、電池、頭部照相機(jī)、光源、運(yùn)動控制電路(含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)；
[0006]一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人由多個前后依次相連的多個中間轉(zhuǎn)動模塊，以及首艙段和尾艙段構(gòu)成。任意兩個依次相連的中間轉(zhuǎn)動模塊中，靠近首端一側(cè)的中間轉(zhuǎn)動模塊外殼與固定圈通過螺絲固定連接，固定圈和中間轉(zhuǎn)動模塊外殼之間存在一個凹槽，用于放置滾轉(zhuǎn)齒圈和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)。滾轉(zhuǎn)齒圈和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)之間固定連接。滾轉(zhuǎn)齒圈和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)與固定圈及中間轉(zhuǎn)動模塊外殼之間僅存在同軸轉(zhuǎn)動，而沒有軸向的相對位移。滾轉(zhuǎn)齒圈和滾轉(zhuǎn)齒輪之間始終保持齒輪嚙合狀態(tài)。滾轉(zhuǎn)齒輪和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座之間固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座和中間轉(zhuǎn)動模塊外殼之間通過滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓固定連接。
[0007]頭艙段內(nèi)的電池，頭部照相機(jī)，光源，運(yùn)動控制電路(含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)固定在安裝板上，安裝板與頭部模塊固定連接，安裝板和頭部模塊構(gòu)成的整體固定鏈接在頭艙段的前端；
[0008]尾艙段兩個端面之中靠近機(jī)器人頭部一側(cè)的端面上，存在徑向存在兩個同軸孔，同軸孔固定軸承，軸承和轉(zhuǎn)向架連接軸保持同軸轉(zhuǎn)動，但沒有軸向的相對移動。大搖擺傘齒輪固定在轉(zhuǎn)向架連接軸上，小搖擺傘齒輪和大搖擺傘齒輪始終保持齒輪嚙合狀態(tài)，固定在搖擺電機(jī)輸出端，搖擺電機(jī)和搖擺電機(jī)支撐座固定連接，搖擺電機(jī)支撐座固定連接在尾艙段上。
[0009]姿態(tài)傳感器測量機(jī)器人的姿態(tài)，運(yùn)動控制器控制所有機(jī)器人的搖擺電機(jī)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人按照用戶設(shè)定方式工作；
[0010]電池固定在安裝板上，為機(jī)器人提供電源；
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012](I)相鄰兩個模塊旋轉(zhuǎn)軸之間的夾角可以任意調(diào)節(jié)；
[0013](2)可以通過增加或減少中間模塊數(shù)量來實現(xiàn)該類多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人長度的調(diào)節(jié);
[0014](3)在空間管道內(nèi)使用時，該類機(jī)器人可以更好的逼近規(guī)劃路徑；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的蛇形機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的柔性機(jī)器人組成模塊；
[0017]圖3是本發(fā)明的柔性機(jī)器人頭部組成模塊；
[0018]其中:1_頭部模塊、2-頭艙段、3-中間轉(zhuǎn)動模塊、4-中間轉(zhuǎn)動模塊、5-中間轉(zhuǎn)動模塊、6-中間轉(zhuǎn)動模塊、7-中間轉(zhuǎn)動模塊、8-中間轉(zhuǎn)動模塊、9-尾艙段、10-固定圈、11-固定圈固定螺絲、12-大搖擺傘齒輪、13-搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓、14-搖擺電機(jī)支撐座、15-小搖擺傘傘齒輪、16-搖擺電機(jī)、17-中間轉(zhuǎn)動模塊外殼、18-滾轉(zhuǎn)電機(jī)、19-滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座、20-滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓、21-軸承、22-滾轉(zhuǎn)齒輪、23-滾轉(zhuǎn)齒圈、24-滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)、25-轉(zhuǎn)向架連接軸、26-安裝板、27-電池、28-頭部照相機(jī)、29-光源、30-運(yùn)動控制電路(含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)。

【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]本發(fā)明是一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，如圖1所示，包括頭部模塊1、頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9、固定圈10、固定圈固定螺絲11、大搖擺傘齒輪12、搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓13、搖擺電機(jī)支撐座14、小搖擺傘傘齒輪15、搖擺電機(jī)16、中間轉(zhuǎn)動模塊外殼17、滾轉(zhuǎn)電機(jī)18、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座19、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓20、軸承21、滾轉(zhuǎn)齒輪22、滾轉(zhuǎn)齒圈23、滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)24、轉(zhuǎn)向架連接軸25、安裝板26、電池27、頭部照相機(jī)28、光源29、運(yùn)動控制電路30 (含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)。
[0021]一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人由多個前后依次相連的多個中間轉(zhuǎn)動模塊3-8，以及頭部模塊1、頭艙段2和尾艙段9構(gòu)成。任意兩個依次相連的中間轉(zhuǎn)動模塊中，靠近首端一側(cè)的中間轉(zhuǎn)動模塊外殼17與固定圈9通過螺絲10固定連接，固定圈9和中間轉(zhuǎn)動模塊外殼17之間存在一個凹槽，用于放置滾轉(zhuǎn)齒圈22和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)24。滾轉(zhuǎn)齒圈22和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)24之間固定連接。滾轉(zhuǎn)齒圈22和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)24與固定圈9及中間轉(zhuǎn)動模塊外殼17之間僅存在同軸轉(zhuǎn)動，而沒有軸向的相對位移。滾轉(zhuǎn)齒圈23和滾轉(zhuǎn)齒輪22之間始終保持齒輪嚙合狀態(tài)。滾轉(zhuǎn)齒輪22和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)18和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座19之間固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座19和中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8的外殼之間通過滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓20固定連接。
[0022]頭艙段2內(nèi)的電池27，頭部照相機(jī)28，光源29，運(yùn)動控制電路30 (含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)固定在安裝板26上，安裝板26與頭部模塊I固定連接，安裝板26和頭部模塊I構(gòu)成的整體固定鏈接在頭艙段2的前端；尾艙段9非柔性機(jī)器人尾端的一側(cè)在徑向存在兩個同軸孔，同軸孔固定軸承21，軸承21和轉(zhuǎn)向架連接軸25保持同軸轉(zhuǎn)動，但沒有軸向的相對移動。大搖擺傘齒輪12固定在轉(zhuǎn)向架連接軸25上，小搖擺傘齒輪15和大搖擺傘齒輪12始終保持齒輪哨合狀態(tài)，固定在搖擺電機(jī)16輸出端，搖擺電機(jī)16和搖擺電機(jī)支撐座14固定連接，搖擺電機(jī)支撐座14固定連接在尾艙段9上。
[0023]姿態(tài)傳感器30測量機(jī)器人的姿態(tài)，運(yùn)動控制器控制30所有機(jī)器人的搖擺電機(jī)16和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18的轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人按照用戶設(shè)定工作；
[0024]電池27固定在安裝板26上，為機(jī)器人提供電源；
[0025]機(jī)器人可以通過運(yùn)動控制電路30中的射頻通訊裝置與外界進(jìn)行通訊，用于外界控制機(jī)器人，以及機(jī)器人將獲取的信息通過射頻通訊裝置發(fā)送給外界接收裝置。
[0026]所述的模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，保持結(jié)構(gòu)形式不變的情況下，通過更改結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)對機(jī)器人相鄰兩個關(guān)節(jié)之間夾角的調(diào)整行調(diào)整。
[0027]所述的頭部模塊I可以是透明材料或者半透明材料，用以實現(xiàn)頭部照相機(jī)28對外界環(huán)境的感知。
[0028]所述的頭部I模塊、頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9可以通過增加配重塊，改變配重塊的位置和質(zhì)量，實現(xiàn)機(jī)器人各個模塊以及機(jī)器人整體重心的調(diào)節(jié)。當(dāng)外殼加工不均勻造成個模塊或者機(jī)器人整體不平衡時，通過調(diào)整配重塊的位置和質(zhì)量實現(xiàn)平衡。
[0029]所述的管狀的頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9的結(jié)構(gòu)尺寸，包括外直徑，內(nèi)直徑和長度均可以調(diào)整，以滿足機(jī)器人整體長度和靈活性的要求。
[0030]所述的管狀的頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9，管壁內(nèi)可以放置負(fù)載，包括可以增加機(jī)器人運(yùn)動時間的電池，也可以是機(jī)器人搬運(yùn)的貨物等用途。
[0031]所述的大搖擺傘齒輪12和小搖擺傘傘齒輪15的模數(shù)可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
[0032]所述的搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓13和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓20可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
[0033]所述的搖擺電機(jī)16和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18對稱布置于中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8的重心對稱軸兩側(cè)，用于防止機(jī)器人重心過于偏向一側(cè)。
[0034]所述的搖擺電機(jī)16和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18、電池27、頭部照相機(jī)28、光源29通過分布于頭部I模塊、頭艙段2、中間轉(zhuǎn)動模塊3、中間轉(zhuǎn)動模塊4、中間轉(zhuǎn)動模塊5、中間轉(zhuǎn)動模塊6、中間轉(zhuǎn)動模塊7、中間轉(zhuǎn)動模塊8、尾艙段9內(nèi)的導(dǎo)線，與運(yùn)動控制電路30 (含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器、射頻通訊裝置)相連，使系統(tǒng)按照設(shè)定的工作模式工作。
[0035]所述的搖擺電機(jī)16和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18采用直流永磁電機(jī)、直流無刷電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)。
[0036]所述的滾轉(zhuǎn)齒輪22和滾轉(zhuǎn)齒圈23的模數(shù)可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
[0037]所述的轉(zhuǎn)向架連接軸25的直徑可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
[0038]所述的電池27的數(shù)量為I塊或者2塊或者更多，電池27與運(yùn)動控制電路30 (含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置)的重量對稱布局在安裝板26上。
[0039]所述的光源29可以是可見光波段以及紅外光波段的光，實現(xiàn)對物體的照射。
[0040]工作過程:
[0041]機(jī)器人上電工作，協(xié)調(diào)控制電機(jī)(所有中間轉(zhuǎn)動模塊的搖擺電機(jī)16和滾轉(zhuǎn)電機(jī)18，附圖1中有6個中間轉(zhuǎn)動模塊，因而共有6個搖擺電機(jī)和6個滾轉(zhuǎn)電機(jī))的運(yùn)動，導(dǎo)致柔性機(jī)器人各個關(guān)節(jié)之間產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。由于模塊與地面之間存在摩擦，通過協(xié)調(diào)各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動，模擬蛇類在地面的運(yùn)動，就可產(chǎn)生前進(jìn)、后退、側(cè)向等運(yùn)動。
[0042]同時，由于該機(jī)器人具有多個可旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，控制幾個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)前部，中部或者后部的幾個關(guān)節(jié)離開地面，離開地面的多組關(guān)節(jié)通過調(diào)整各個關(guān)節(jié)之間產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，實現(xiàn)對圓柱狀物體的纏繞和攀爬運(yùn)動。
[0043]通過用戶設(shè)計的運(yùn)動控制算法，合理協(xié)調(diào)運(yùn)動機(jī)器人的電機(jī)運(yùn)動，將會導(dǎo)致機(jī)器人按照預(yù)期的方式運(yùn)動，比如沿直線或圓軌跡運(yùn)動等。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，其特征在于，包括頭部模塊(I)、頭艙段(2)、中間轉(zhuǎn)動模塊⑶、中間轉(zhuǎn)動模塊⑷、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)、尾艙段(9)、固定圈(10)、固定圈固定螺絲(11)、大搖擺傘齒輪(12)、搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓(13)、搖擺電機(jī)支撐座(14)、小搖擺傘傘齒輪(15)、搖擺電機(jī)(16)、中間轉(zhuǎn)動模塊外殼(17)、滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座(19)、滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓(20)、軸承(21)、滾轉(zhuǎn)齒輪(22)、滾轉(zhuǎn)齒圈(23)、滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)(24)、轉(zhuǎn)向架連接軸(25)、安裝板(26)、電池(27)、頭部照相機(jī)(28)、光源(29)、運(yùn)動控制電路(30)，運(yùn)動控制電路(30)包含姿態(tài)傳感器、運(yùn)動控制器和射頻通訊裝置； 一種模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人由多個前后依次相連的多個中間轉(zhuǎn)動模塊(3-8)，以及頭部模塊(I)、頭艙段(2)和尾艙段(9)構(gòu)成。任意兩個依次相連的中間轉(zhuǎn)動模塊中，靠近首端一側(cè)的中間轉(zhuǎn)動模塊外殼(17)與固定圈(9)通過螺絲(10)固定連接，固定圈(9)和中間轉(zhuǎn)動模塊外殼(17)之間存在一個凹槽，用于放置滾轉(zhuǎn)齒圈(22)和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)(24)。滾轉(zhuǎn)齒圈(22)和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)(24)之間固定連接。滾轉(zhuǎn)齒圈(22)和滾轉(zhuǎn)齒圈固定環(huán)(24)與固定圈(9)及中間轉(zhuǎn)動模塊外殼(17)之間僅存在同軸轉(zhuǎn)動，而沒有軸向的相對位移。滾轉(zhuǎn)齒圈(23)和滾轉(zhuǎn)齒輪(22)之間始終保持齒輪嚙合狀態(tài)。滾轉(zhuǎn)齒輪(22)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座(19)之間固定連接。滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座(19)和中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊(4)、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)的外殼之間通過滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓(20)固定連接； 頭艙段(2)內(nèi)的電池(27)，頭部照相機(jī)(28)，光源(29)，運(yùn)動控制電路(30)固定在安裝板(26)上，安裝板(26)與頭部模塊(I)固定連接，安裝板(26)和頭部模塊(I)構(gòu)成的整體固定鏈接在頭艙段(2)的前端；尾艙段(9)非柔性機(jī)器人尾端的一側(cè)在徑向存在兩個同軸孔，同軸孔固定軸承(21)，軸承(21)和轉(zhuǎn)向架連接軸(25)保持同軸轉(zhuǎn)動，但沒有軸向的相對移動。大搖擺傘齒輪(12)固定在轉(zhuǎn)向架連接軸(25)上，小搖擺傘齒輪(15)和大搖擺傘齒輪(12)始終保持齒輪哨合狀態(tài)，固定在搖擺電機(jī)(16)輸出端，搖擺電機(jī)(16)和搖擺電機(jī)支撐座(14)固定連接，搖擺電機(jī)支撐座(14)固定連接在尾艙段(9)上； 姿態(tài)傳感器(30)測量機(jī)器人的姿態(tài)，運(yùn)動控制器控制(30)所有機(jī)器人的搖擺電機(jī)(16)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)的轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人按照用戶設(shè)定工作； 電池(27)固定在安裝板(26)上，為機(jī)器人提供電源； 機(jī)器人可以通過運(yùn)動控制電路(30)中的射頻通訊裝置與外界進(jìn)行通訊，用于外界控制機(jī)器人，以及機(jī)器人將獲取的信息通過射頻通訊裝置發(fā)送給外界接收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的模塊化多關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人，保持結(jié)構(gòu)形式不變的情況下，通過更改結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)對機(jī)器人相鄰兩個關(guān)節(jié)之間夾角的調(diào)整行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的頭部模塊(I)可以是透明材料或者半透明材料，用以實現(xiàn)頭部照相機(jī)(28)對外界環(huán)境的感知。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的頭部(I)模塊、頭艙段(2)、中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊(4)、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)、尾艙段(9)可以通過增加配重塊，改變配重塊的位置和質(zhì)量，實現(xiàn)機(jī)器人各個模塊以及機(jī)器人整體重心的調(diào)節(jié)。當(dāng)外殼加工不均勻造成個模塊或者機(jī)器人整體不平衡時，通過調(diào)整配重塊的位置和質(zhì)量實現(xiàn)平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的管狀的頭艙段(2)、中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊⑷、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)、尾艙段(9)的結(jié)構(gòu)尺寸，包括外直徑，內(nèi)直徑和長度均可以調(diào)整，以滿足機(jī)器人整體長度和靈活性的要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的管狀的頭艙段(2)、中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊⑷、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)、尾艙段(9)，管壁內(nèi)可以放置負(fù)載，包括可以增加機(jī)器人運(yùn)動時間的電池，也可以是機(jī)器人搬運(yùn)的貨物等用途。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的大搖擺傘齒輪(12)和小搖擺傘傘齒輪(15)的模數(shù)可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的搖擺電機(jī)支撐座固定螺栓(13)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)固定座固定螺栓(20)可以根據(jù)關(guān)節(jié)之間傳動力和能量的大小進(jìn)行選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的搖擺電機(jī)(16)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)對稱布置于中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊(4)、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊￠)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)的重心對稱軸兩側(cè)，用于防止機(jī)器人重心過于偏向一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形滾動機(jī)器人，其特征在于，所述的搖擺電機(jī)(16)和滾轉(zhuǎn)電機(jī)(18)、電池(27)、頭部照相機(jī)(28)、光源(29)通過分布于頭部模塊(I)、頭艙段(2)、中間轉(zhuǎn)動模塊(3)、中間轉(zhuǎn)動模塊⑷、中間轉(zhuǎn)動模塊(5)、中間轉(zhuǎn)動模塊(6)、中間轉(zhuǎn)動模塊(7)、中間轉(zhuǎn)動模塊(8)、尾艙段(9)內(nèi)的導(dǎo)線，與運(yùn)動控制電路(30)相連，使系統(tǒng)按照設(shè)定的工作模式工作。
【文檔編號】B62D57/02GK104163214SQ201410419759
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】廖洪恩, 蘇柏泉 申請人:清華大學(xué)