[发明专利]一种微型软体模块化可重构机器人单元模块

摘要

一种机器人技术领域的微型软体模块化可重构机器人单元模块，包括：一个转向机构，一个驱动机构，一个支撑机构，一个主动连接机构和一个被动连接机构。其中转向机构包括：一个转向前面板、一个转向后面板、四根形状记忆合金(SMA)丝；驱动机构包括：一个驱动前面板、一个驱动后面板、一个直流电机、一个齿轮传动减速机构、一根蜗杆、一个月牙板、两根导柱和一个后盖。采用形状记忆合金作为机器人单元模块的转向驱动器，通过协调控制四根形状记忆合金丝可以实现转向机构伸缩或任意方向弯曲，使得机构能够到达工作空间内的大部分位置。单个模块能够在地面上灵活并且稳定地直行和转动，多个模块可以有规则的组装成机械蛇或机械臂。

主权项

一种微型软体模块化可重构机器人单元模块，其特征在于该单元模块主要包括：一个转向机构，一个驱动机构，一个支撑机构，一个主动连接机构和一个被动连接机构；机身整体为类长方体结构，所述的转向机构包括：一个转向前面板、一个转向后面板和四根形状记忆合金丝，所述的形状记忆合金丝位于转向机构的四角，两端分别固定安装在转向前面板和转向后面板的孔内；所述的支撑机构位于转向机构的中央，包括一个弹簧和一个万向柱，所述弹簧的两端通过锁扣分别与转向机构的转向前面板和转向后面板固定连接，万向柱的两端分别与转向机构的转向前面板和转向后面板的中心孔配合固定连接；当形状记忆合金丝通电时，收缩的形状记忆合金丝带动转向前面板朝着相应方向倾斜，由于万向柱可以弯曲，支撑机构也相应弯曲，实现模块的旋转运动；当四根形状记忆合金丝同时通电收缩或舒张时，转向机构能够实现辅助后退或前进的功能，增大了直线运动行程；由于弹簧和万向柱具有韧性，使得它们不仅能够支撑整个结构，抵御自重引起的变形，而且有助于形状记忆合金丝恢复变形；所述的驱动机构包括：一个驱动前面板、一个驱动后面板、一个直流电机、一个齿轮传动减速机构、一根蜗杆、一个月牙板、两根导柱和一个后盖；所述直流电机通过电机安装孔固定安装在驱动机构的驱动前面板和驱动后面板的偏下位置，这样设计有利于降低整个机构的重心，提高运动的稳定性；所述蜗杆位于电机上方，蜗杆两端分别与驱动前面板和驱动后面板上对应的孔配合转动连接；月牙板通过其上的螺纹孔与蜗杆配合连接，月牙板的两端各固定安装有一个导柱，导柱的另一端穿过驱动机构的驱动前面板并与转向机构的转向后面板配合固定连接；所述齿轮传动减速机构位于驱动后面板和后盖之间，由四个齿轮组成，实现减速传动；直流电机的输出轴带动齿轮传动机构驱动蜗杆旋转，与蜗杆配合的月牙板向前运动，经过导柱使得转向机构和驱动机构分离，当电机反向转动时，月牙板对应向后运动，使得转向机构和驱动机构结合，这样驱动机构实现了动力的传递和转向机构相对驱动机构的直线运动；这样的驱动结构设计充分利用空间，使得结构紧凑，实现了机构的微型化；所述的主动连接机构设置在转向机构的转向前面板上，由四个扇形突起锁扣和一个销钉孔组成，四个扇形突起锁扣均匀地分布在转向机构的转向前面板上，销钉孔位于转向前面板正上方；所述被动连接机构设置在驱动机构的后盖上，被动连接机构由四个扇形突起沟槽和四个销钉孔组成，四个扇形突起沟槽和销钉孔都对称分布在驱动机构的后盖上，并且扇形突起沟槽与主动连接机构中的锁扣位置对应，销钉孔与主动连接机构中的销钉孔选择对应。