一种自变形机器人模块单元及蛇形机器人

摘要

一种自变形机器人模块单元及蛇形机器人，它涉及机器人技术，以解决现有机器人模块单元结构复杂，所构成的机器人构型少，导致运动形式少，不能更形象地在生物学上模拟运动，只能完成有限工作任务的问题，它包括壳体、电机座、电机、第一齿轮、第二齿轮、输出轴、盖板和多个永磁体；壳体内布置有电机座、电机、第一齿轮、第二齿轮、输出轴和多个永磁体；电机座安装在壳体上，电机安装在电机座上，输出轴转动安装在电机座上；电机的输出轴固装有第一齿轮，第二齿轮固装在输出轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合，盖板盖合在壳体的表面开口处，输出轴的端部为盘式结构，该盘式结构的外端面上沿输出轴的周向均布安装有多个永磁体。本发明用于机器人。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术，具体涉及一种自变形机器人模块单元及蛇形机器人。

背景技术

随着现代科学技术的发展，机器人技术也不断提高，机器人也成为研究的热点。模块 化机器人易于实现多种运动模式，可工作在不同任务与环境。目前，对于模块化机器人来 讲，模块单元的设计是至关重要的一环，已有的模块设计大多以球形或正方体设计为主， 结构复杂，这种模块设计会限制机器人潜在的可形成的构型与运动形式，比如球形和方形， 相邻关节对接需要连接机构，不能紧密对接，在仿生蛇形上效果不好，不能更形象地在生 物学上模拟运动，只能通过简单的运动完成有限的工作任务。

发明内容

本发明是为解决现有机器人模块单元结构复杂，所构成的机器人构型少，导致运动形 式少，不能更形象地在生物学上模拟运动，只能完成有限工作任务的问题，进而提出一种 自变形机器人模块单元及蛇形机器人。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种自变形机器人模块单元包括壳体、电 机座、电机、第一齿轮、第二齿轮、输出轴、盖板和多个永磁体；

壳体内布置有电机座、电机、第一齿轮、第二齿轮、输出轴和多个永磁体；电机座安 装在壳体上，电机安装在电机座上，输出轴转动安装在电机座上，

电机的输出轴固装有第一齿轮，第二齿轮固装在输出轴上，第一齿轮与第二齿轮8啮 合，盖板盖合在壳体的表面开口处，盖板为马氏体不锈钢或铁素体不锈钢材料，输出轴的 端部为盘式结构，该盘式结构的外端面上沿输出轴的周向均布安装有多个永磁体。

蛇形机器人包括多个自变形机器人模块单元，相邻两个自变形机器人模块单元的一个 自变形机器人模块单元的永磁体与另一个自变形机器人模块单元的盖板连接。

本发明的有益效果是：一、本发明模块采用均一构型，可实现多模块单元连接；二、 模块采用电机驱动，可自主实现构型变化，同时完成变形后的运动能力；三、本发明结构 简单，设计合理，模块单元不但可以通过可靠的电机驱动自主完成机器人构型变化，形成 多种构型机器人，同时可驱动机器人完成不同运动方式，不同构型机器人可以通过模块单 元对接，形成更加丰富的构型，完成复杂任务，运动能力强；模块单元间不同转角组合可 构成蛇形、轮式、球形、双足、四足等多种构型机器人。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图，图2是电机、电机座和壳体连接结构示意图，图3 是具体实施方式六的整体结构示意图，图4是利用本发明多个模块单元构成蛇形机器人的 结构示意图，图5是利用本发明多个模块单元构成轮式机器人的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明，本实施方式的一种自变形机器人模块单元包括 壳体1、电机座2、电机3、第一齿轮6、第二齿轮8、输出轴9、盖板15和多个永磁体10；

壳体1内布置有电机座2、电机3、第一齿轮6、第二齿轮8、输出轴9和多个永磁体 10；

电机座2安装在壳体1上，电机3安装在电机座2上，输出轴9转动安装在电机座2 上，电机3的输出轴固装有第一齿轮6，第二齿轮8固装在输出轴9上，第一齿轮6与第二 齿轮8啮合，盖板15盖合在壳体1的表面开口处，盖板15为马氏体不锈钢或铁素体不锈 钢材料，输出轴9的端部为盘式结构9-1，该盘式结构9-1的外端面上沿输出轴9的周向均 布安装有多个永磁体10。盘式结构9-1可为圆盘式结构。马氏体不锈钢或铁素体不锈钢材 料的盖板利于永磁体的吸合。

利用本实施方式的模块单元可构成如图4的蛇形机器人结构和如图5的轮式机器人结 构。壳体1可由椭圆形壳体或圆柱形壳体斜45度截割而成。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的电机3为直流电机。如此设置，廉价 易得，体积小，方便使用，可使用直流减速电机。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式的多个永磁体10胶接在输出轴9端部的 盘式结构9-1上。如此设置，连接方便，使用可靠。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2说明，本实施方式的自变形机器人模块单元还包括两个轴 承4，输出轴9通过两个轴承4转动安装在电机座2上。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图3说明，本实施方式的自变形机器人模块还包括滚动轴承7 和轴承座17，轴承座17安装在壳体1上，电机3的电机轴安装在设置在轴承座17上的滚 动轴承7上。滚动轴承7对电机3起到支撑作用。其它与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：结合图3说明，本实施方式的自变形机器人还包括电路板16、上盖 板15和侧盖板18；上盖板15盖合在壳体1的上表面开口处，侧盖板18安装在壳体1上， 输出轴9端部的盘式结构穿过侧盖板18，电路板16安装在上盖板15下表面上，电路板16 的电机驱动信号输入端与电机3的电机驱动信号输出端连接，电路板16用于控制电机3的 启停和转速。如此设置，便于实时控制电机，方便使用。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图4和图5说明，本实施方式的蛇形机器人包括多个自变形机 器人模块单元，相邻两个自变形机器人模块单元的一个自变形机器人模块单元的永磁体与 另一个自变形机器人模块单元的盖板连接。本实施方式利用自变形机器人模块单元构成的 蛇形机器人结构简单，形象地在生物学上实现了模拟运动，能实现多运动模式和完成多工 作任务。若干个自变形机器人模块单元连接可演变成轮式结构。相邻两个自变形机器人模 块单元可以实现0-360度旋转，相邻两个自变形机器人通过永磁体吸引盖板实现连接，也可 以在盖板上增加与永磁体磁极性相反的磁体以实现相邻两个自变形机器人模块单元良好对 中连接，同时输出轴的输出可带动所连接的模块转动。图4中A表示自变形机器人模块单 元，B界面表示前一个自变形机器人模块单元输出轴端永磁体与后一个自变形机器人模块 单元的盖板对接吸合面，C界面表示后一个自变形机器人模块单元输出轴端的永磁体与其 下一个自变形机器人模块单元盖板对接吸合面，依次类推；图5中D界面表示前一个自变 形机器人模块单元输出轴端永磁体与后一个自变形机器人模块单元的盖板对接吸合面，E 界面表示后一个自变形机器人模块单元输出轴端的永磁体与其下一个自变形机器人模块单 元盖板对接吸合面，依次类推。其它与具体实施方式一、二、四或六相同。

具体实施方式八：结合图4说明，本实施方式的蛇形机器人由多个自变形机器人模块 单元串接而成。本实施方式机器人模块化，安装连接方便可靠，模块单元具有两个自由度。 其它与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：本实施方式的自变形机器人模块单元的数量为10-24个。本实施方式 优选10-24个串接而成，具有20至48个自由度，实现多运动模式，运动能力强。其它与具 体实施方式七相同。