[发明专利]一种可重构模块机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械控制系统，特别涉及一种可以自由组装的可重构模块机器人系统。

背景技术

可重构机器人是模块化机器人发展的一个方向，机器人模块的研究是可重构机器人研究的基础，机器人模块设计的好坏直接影响到可重构机器人的各项性能。

模块的概念是：对产品系统进行统筹考虑，把其中含有相同和相似功能的单元分离开来，用标准化原理进行统一、归并、简化，以通用单元的形式独立存在。模块化的思想应用到很多生产生活领域，在使用中，模块能以标准化的接口方式实现某些功能，使用者不需了解模块的内部构造，只知道其功能和接口形式即可。从单一任务的执行方面来说，模块化组合的实现效果可能并不是最优的，但模块化后，系统可以实现的功能的范围大大增加，从而大大提高了系统的柔性，对于量小、种类多的任务能够获得较高的生产率；或者是模块将中间的某些执行过程集成，简化了系统操作的难度，提高了系统实现的可靠性。这就是系统模块化研究的意义。

Carnegie Mellon大学的RMMS的模块驱动体积较大，反应迟缓；德国AMTEC公司的PowerCube系列模块产品，其结构较松散，而且采用外部走线的方式，不满足实际作业需要。

专利号为200710066827.2的简易模块机器人，其结构轻巧紧凑，组装很方便，但是模块类型单一、数量较少，因此可形成的机器人构形较少。

专利号200910047473.6的采用网络的方式实现了模块化机器人接口，缺乏模块机器人的硬件接口技术。

申请号200910248530.7的模块化可重构机器人，设计了转动关节模块、伸缩关节模块和夹爪模块。从设计的结构看，其结构较为复杂，无疑会增大实际系统自身的重量，具有较低的负重/自重比，很难满足实际需要。

此外目前的模块的连接方式过于单一，且连接不够可靠、重复性较差，很难实现电气和机械快速连接。

上述问题的存在使得可重构模块化机器人系统在快速性、灵活性、平衡性和可靠性等方面受到很大制约，影响了进一步的开发与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有更好的独立性、平衡性、可靠性、快速灵活、结构紧凑实用的可重构模块机器人系统。

本发明的目的是这样实现的：

可重构模块机器人模块系统，包括单自由度模块、多自由度模块和连接模块，单自由度模块包括回转模块、摇摆模块、移动模块、执行模块；连接模块包括固连连接模块和调整距离连接模块。

回转模块包括伺服电机、电机端盖、紧固连接件、基座套筒、输出套筒、轴承定位套筒、电机套筒、深沟球轴承、锁紧螺母、连接板和电路板，伺服电机的安装法兰与电机套筒安装面用螺钉紧固；伺服电机输出轴与紧固连接件的楔形孔固连，紧固连接件与输出套筒通过紧固螺钉固连；电机套筒外圈配有成对深沟球轴承，成对的深沟球轴承的内环配有轴承定位套筒，电机套筒外圈具有阶梯，与电机端盖和内环配有轴承定位套筒实现成对的深沟球轴承的内环定位；成对的深沟球轴承的外圈与输出套筒内圈相配，通过圆周公差尺寸实现圆周定位，锁紧螺母的外螺纹与输出套筒内螺纹通过旋紧紧固，锁紧螺母螺纹端与输出套筒的内阶梯端实现成对的深沟球轴承的外环定位；基座套筒两侧具有相同安装尺寸的螺纹孔，一侧与电机套筒通过螺钉紧固，另一侧与连接板的安装法兰通过螺钉固连；控制电路板固定在连接板，伺服电机集成了直流电机、减速器和光电码盘电路；在电机端盖上安装三个霍尔传感器，在输出套筒的相应位置安装小磁铁，实现回转模块的绝对位置限位和零位标定；