[实用新型]模块化自组装机器人及其自动对接、分离装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及机器人的重组变形，为一种模块化自组装机器人及其自动对接、分离装置。

背景技术

模块化自重组机器人由若干具有一定自治能力和感知能力的单元模块组成。各模块具备统一机械和电气接口，可自主对接组装为各种连体组型并可相互转换，从而实现不同的运动和操作功能。模块化自重组机器人的主要特点是自重组功能和自修复功能，当其中某一模块收到损坏时可以选择修复或抛弃故障模块从而最大限度完成任务。模块化自重组机器人能够根据环境、任务的变化在不同的组型之间转换，从而完成更高难度、更高要求的任务。

目前国内外已有多家研究机构对此进行了研究。以Mark Yim为首的PARC模块化机器人研究中心当前研制的第三代PolyBot模块化机器人运用摄像机作为对接辅助器件。然而,其对接结构复杂且成本较高，不易于实现。此外，Proteo机器人采取的方式是通过滚动到另一模块上实现模块与其他模块的对接，在实际运用中难以运用，实用性较低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种对接精度高、机械结构稳定且结构简单的模块化机器人自动对接、分离方案，并且可以比现有技术更加方便地投入日常生活，使机器人既能实现单一模块下的功能又能自组装实现多功能、高难度的动作。

本实用新型为解决上述技术问题，所采取的技术方案如下：

一种模块化自组装机器人及其自动对接、分离装置，包括模块化机器人平台I，以及分别安装在模块化机器人平台I上部、前部和后部的位置信息获得部分II、对接锁紧前部III和对接锁紧后部IV，还包括有微控制器V。

所述的模块化机器人平台I可以单独执行任务，当接收到对接指令时微控制器V可以通过其上搭载的位置信息获得部分II来获得对方模块化机器人平台I位置信息，不断向足部电机发出向对方模块靠近的指令，直到完成对接任务。对接完成后，人为或由机器人自主选择出主控模块，其他模块成为被控模块，以完成整体任务。当整体主控模块接收到分离指令时，解除自身的主控地位，各个模块获得自身控制地位，依次从整体中分离成为单体模块。

所述的位置信息获得部分II由GPS和无线测距模块1-1、红外测距传感器1-2、舵机1-3和支撑连杆1-4组成。其中，所述的GPS和无线测距模块1-1固定在模块化机器人平台I上方，其GPS可将模块间距精确、拉近至10m量级，无线测距模块可将模块间距精确、缩进至1m量级。所述的红外测距传感器1-2为两套，对称布置在模块化机器人平台I上方左右两侧，两套相同红外测距传感器1-2使测量结果更加准确。所述的舵机1-3通过连杆1-4带动红外测距传感器1-2做180度旋转，微控制器V通过读取红外测距传感器1-2数值和舵机1-3角度值综合处理后，可得到目标模块的精确位置信息可精确至cm量级。

所述的对接锁紧前部III位于模块化机器人平台I的前部，包括间隔放置的N-S永磁铁A2-1、N-S永磁铁B2-2、N-S永磁铁C2-3，位于三块永磁铁之间的半圆形锁紧套头A2-4和半圆形锁紧套头B2-5，其中半圆形锁紧套头A2-4和半圆形锁紧套头B2-5上分别加工有矩形通孔A2-6和矩形通孔B2-7。

所述的对接锁紧后部IV位于模块化机器人平台I的后部，包括：

间隔放置的S-N永磁铁A3-1、S-N永磁铁B3-2、S-N永磁铁C3-3；

位于三块永磁铁之间的锁紧套槽口A3-4和锁紧套槽口B3-5，其宽度略大于矩形通孔的厚度，长度略大于矩形通孔的直径；

固定于整个锁紧后部装置上的电机3-6；

与电机3-6的转轴通过丝杠螺母连接副进行连接的连接杆3-7；

左右对称的两个角型杆3-9，两个角型杆3-9末端刚好穿过矩形通孔A2-6和矩形通孔B2-7；

以及将上述左右对称的两个角型杆3-9旋转连接在对接锁紧后部IV支架上的两个固定铰链3-8。

当电机3-6正反转动时，连接杆3-7向不同方向直线运动，进而带动左右对称的角型杆3-9绕着两个固定铰链3-8摆动，两个角型杆3-9末端刚好穿过矩形通孔A2-6和矩形通孔B2-7，通过控制电机3-6旋转的角度大小可控制角型杆3-9末端对半圆形锁紧套头A2-4和半圆形锁紧套头B2-5的拉近程度，实现双模块的刚性连接。由于角型杆3-9特殊的角型结构，使得半圆形锁紧套头对其反作用力几乎全部作用在固定铰链3-8上，降低了在高度锁紧时对电机3-6扭矩的要求。

下面以两个模块化机器人平台I——模块a和模块b——的对接和分离过程为例，对本实用新型的工作过程进行介绍：