[发明专利]模块化及标准化组件构成的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的一种智能技术领域的机器人，具体的是一种模块化及标准化组件构成的机器人。

背景技术

机器人可代替人力自动工作的机器，“机器人是一种可再编程的多功能操作机器，以用各种编程的动作完成多种作业，用于搬运材料、工件、工具和各种装置。”总的看来，机器人在一定程度上是具有类似“人”的功能的一种机器，这些功能是：机器人的动作机构具有类似人或者其他生物体的某些器官(四肢、感观等)的功能。机器人具有通用性，工作种类多样性，动作程序灵活易变。机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等功能。机器人具有独立性，机器人系统在工作中可以不依赖人的干预而自动适应环境的变化。机器人是集传感、控制、信息处理、机械、电子、计算机等多门技术的载体。但目前的机器人系统具有各式各样的组成结构，仍未有标准的模块化组件与安装方式。

经对现有技术文献的检索发现，于2005年《高教装备》第11期，45页公开的“可扩展教学机器人系统设计”，介绍了一种可以扩展的机器人系统设计方法，引入组件化概念，将机器人组件进行分类，并通过一定的接口形式连接，但也只能适用于机械臂结构，通用性、适用性较低。对现有技术的文献检索虽有机器人组件的概念出现，但未有对机器人组件、模块作出完整、全面的划分、描述，对其功能、作用的分析也基本为零。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种模块化及标准化组件构成的机器人。一系列机器人模块化、标准化组件，相互之间的灵活组装，利用这些组件可组装成为具有各种不同功能的机器人系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明包括：能量模块、规划控制模块、驱动模块、传感模块、通讯模块、连接组件；各连接组件通过螺丝连接构成机器人框架，能量模块、规划控制模块、驱动模块、传感模块、通讯模块分别安装固定于连接组件上，构成机器人实体；

所述的能量模块包括锂离子电池和电源管理电路板，锂离子电池输入(+、-)、输出(+、-)线路与电路板相连，电源管理电路板的电量输出采用二芯航空插头作为连接接口输出直流电，其电量输入采用直插式插头作为充电接口；

所述的规划控制模块，包括内置处理器、存储器单元，并具有RS232串口与驱动模块通信，通过USB接口与通讯模块通信，通过USB接口与具有USB接口的传感模块通信，采用二芯航空插头为接口获取能量模块的电能，使用能量模块的直流电为动力电源输入；

所述的驱动模块包括：直流电机驱动器、直流伺服电机、传动机构、驱动轮；所述的直流电机驱动器为带有各种通讯接口的箱体，通过RS232串口与规划控制模块电信连接，通过二芯航空插头接口与能量模块连接获取电能，通过数字输出DO接口控制具有数字量信号输入的传感模块，并通过AD、CAN、DI接口与具有相应接口输出的传感模块通信，通过(+、—)端子接口与直流伺服电机相连控制直流伺服电机运转，直流伺服电机通过传动齿轮、轴承部件与驱动轮相连，作为动力输出；

所述的传感模块包括红外测距传感器、超声测距传感器和视觉传感器，并不具有特定结构，可根据用户选择、组合的多传感器系统，其中红外测距传感器和超声测距传感器具有模拟量AD接口输出，视觉传感器具有USB接口输出，从而可与规划控制模块或驱动模块电信相连；

所述的通讯模块之间采用无线通讯方式，遵循IEEE802.11b/g的通讯协议。通讯模块与规划控制模块的通讯基于USB协议，从而可实现多规划控制模块之间的通信。

所述的各模块及连接组件均具有30°、45°、60°或90°斜角形状接口，实现各模块与连接组件之间的连接，以及连接组件之间的对接，连接时将相应角度的连接件对贴，并通过螺丝、螺母固定。

所述的连接组件采用标准的工业铝型材，铝型材之间通过螺丝、螺母连接构成机器人框架，或直接与其他模块连接，用于固定机器人组件。根据实际设计需要将铝型材切割成各种不同形状、角度、长度，以便将它们相互连接、组装成机器人框架，并将其他机器人模块、组件分散安装于各个连接件上，组装成各种不同用途的机器人，如轮式、履带式、机械臂及机械抓手。

所述的标准的工业铝型材，其铝型材端面截成30°或45°或60°或90°斜角形状接口。