[发明专利]自组装模块化机器人单元、机器人、组装及控制方法

权利要求书

1.一种自组装模块化机器人单元，其特征在于，包括主动对接模块和被动对接模块、定位模块、控制模块以及车架；

所述主动对接模块固定在所述车架上，具有间距可调节的夹持部；所述被动对接模块固定在所述车架上，具有突出部；

所述定位模块确定模块化机器人单元的位置；

两个模块化机器人单元之一作为主动对接方，主动对接方的控制模块获取拟级联的目标模块化机器人单元的位置，移动使主动对接模块的夹持部对准并包络目标模块化机器人单元的被动对接模块的突出部，调整所述夹持部间距，固定目标模块化机器人单元突出部，级联两个机器人单元；

模块化机器人单元通过主动对接模块连接到另一个模块化机器人的尾部被动对接模块或者四周其它位置的被动对接模块，形态不同级联拓扑结构的组合体；

所述夹持部内部设置若干对接锥，与所述突出部的对接槽匹配，固定所述突出部，所述夹持部和所述突出部分别设置一组触点，实现级联机器人单元之间的电源及信号传输；

所述夹持部包括第一对接板、第二对接板、第一螺母、第二螺母、螺杆、夹持电机、传动组件；

所述第一对接板固定至第一螺母，所述第二对接板固定至第二螺母；所述螺杆包括正反旋向两部分螺纹，第一螺母和第二螺母相反运动；

所述夹持电机通过所述传动组件驱动螺杆转动，使得第一螺母、第二螺母反向旋转带动所述第一对接板和第二对接板沿螺杆彼此靠近或远离；

所述夹持部还包括连接架、第一滑块、第一滑轨、第二滑块以及第二滑轨，所述第一滑轨和第二滑轨固定至连接架，长度方向与所述螺杆长度方向平行一致；所述第一滑块与所述第一对接板彼此固定，在所述第一对接板沿所述螺杆移动时，所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；

所述第二滑块与所述第二对接板彼此固定，在所述第二对接板沿所述螺杆移动时，所述第二滑块沿所述第二滑轨移动;

所述第一滑轨和第二滑轨对称设置在连接架凸块的上下表面。

2.根据权利要求1所述的自组装模块化机器人单元，其特征在于，所述自组装模块化机器人单元车架的前端设置主动对接模块，后端设置被动对接模块，和/或车架的左端和右端设置被动对接模块，还包括移动模块，为左右两个平行的履带及驱动轮毂、张紧轮，或者前面2个麦克纳姆轮、后面两个普通轮及驱动轮毂，差分驱动后面两个轮，或者四个普通轮/麦克纳姆轮的轮毂独立驱动。

3.根据权利要求1所述的自组装模块化机器人单元，其特征在于，所述定位模块包括远距离定位单元、中距离图像定位单元以及近距离红外定位单元；

所述远距离定位单元发送无线电信号获取目标模块化机器人单元的位置，所述控制模块通过无线通信接收目标机模块化器人单元的位置；

所述控制模块通过中距离图像定位单元获取目标模块化机器人单元的位置和姿态；

所述控制模块通过近距离红外定位单元进行主动对接模块和被动对接模块的对准确认；

所述近距离红外定位单元包括设置在主动对接模块或被动对接模块中一者的红外发射部件和设置在另一者的红外接收部件；

所述中距离图像定位单元包括设置在主动对接模块或被动对接模块中一者的摄像头模块，设置在另一者的视觉标记，以及里程计；通过摄像头模块和机器人驱动轮毂的编码器或者姿态里程计融合后，测量定位信息，融合方法包括利用摄像头识别视觉标记获得的绝对位姿与机器人编码器/姿态里程计获得的相对位姿进行滤波；所述视觉标记表征机器人单元的编号，以及能够被图像识别的三个不共线的特征点；

所述远距离定位单元包括无线通信系统和无线定位系统；无线定位系统用于定位自身位置，采用超宽带定位UWB方法，在应用场地外安装3个以上的参考基站，来确定各个机器人相对基站的位置；所述无线通信系统用于发送表征自身编号、位置的无线信号，接收表征其它机器人单元的编号、位置的无线信号。