本发明专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，属于机器人的技术领域。本发明专利技术提出的机器人单体包括上下同轴连接的两部分壳体，上下壳体的几何结构相同，上下壳体的三个侧面上分别设置有通孔，上下壳体通过中心轴连接，连接上壳体的中心轴一端通过轴承A、轴承B实现与上壳体配合活动连接，下壳体内部底面上固定有控制电路板。本发明专利技术具有模块化，可重构，扩展性强的特性，每个机器人单体共有六个面可供连接，可以用最少的机器人单体组合成复杂的构型。且本发明专利技术采用电位计高精度反馈位置，其电位计直接设置在检测目标处，最终角度包含机械空程，有效地提高了机器人运动精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人的
，具体涉及一种用于实现可变形机器人的机器人单体。
技术介绍
机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，机器人应用的领域和范围正在不断扩展，人们希望机器人能完成更加复杂的任务，通过对其进行重新编程，机器人能很容易地完成许多不同的任务。然而一台机器人能完成任务的范围受到其自身机械结构的限制，对于给定任务，可以根据任务要求选择机器人的最佳结构。由于柔性机器人时由多个单体机器人构成的，能实现多个机器人协同动作，因此比普通机器人有更高的自由度，能更好的 适应现场环境然而对于一些不可预知的或者不断变化的作业，就无法选择机器人的最佳结构了，传统机器人因其自身结构限制难以适应工作环境和工作任务的变化，若因工作环境和工作任务的不同而重新对机器人进行开发，应用许多具有不同运动学和动力学特性的机器人来完成作业任务，这种做法耗资巨大，开发周期长。在参考文献I :《模块化自重构机器人研究——现状、机遇与挑战》中提供的机器人设计中，其每个机器人单体仅提供4个可靠连接面，在参考文献2 《基于容错性能的可重构机器人构形综合研究》中仅提供2个可靠连接面，在参考文献3 《可重构机器人单元结构设计及组合特性分析》中仅提供2个可靠连接面，在上述的现有技术中，其可靠连接面非常有限，且运动干涉较大，构成的机器人组合体不易安装，还需要其他的转动部件相支持。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，具有模块化，可重构，扩展性强的特性，每个机器人单体共有六个面可供连接，可以用最少的机器人单体组合成复杂的构型。且本专利技术采用电位计高精度反馈位置，其电位计直接设置在检测目标处，最终角度包含机械空程，有效地提高了机器人运动精度。本专利技术提出的机器人单体包括上下同轴连接的两部分壳体，上下壳体的几何结构相同，上下壳体均是通过如下方式得到的( I)选取正三棱锥，正三棱锥的三个侧面两两互相垂直；(2)以正三棱锥的底面内切圆为底面的圆柱体，向上截取正三棱锥三个侧面，得到几何体；所述的上下壳体均为薄壁壳体，上下壳体的三个侧面上分别设置有通孔，用于实现与相邻可变形机器人之间的电气连接，上下壳体底面中心均具有通孔；上下壳体通过中心轴连接，中心轴为芯部中空的轴体，中心轴的一端底部与下壳体的底面固定连接,另一端穿过上壳体底面通孔,连接上壳体的中心轴一端通过轴承A19、轴承B实现与上壳体配合活动连接，轴承B的外部还连接有支撑板，支撑板的两端连接有挡板，挡板的底部与上壳体的底面固定连接；中心轴的顶部连接有蜗轮，在蜗轮和轴承B的中间设置有套筒，通过套筒固定轴承B的轴向位置，在蜗轮的顶部设置有螺母，通过螺母将蜗轮轴向固定，且在挡板上还连接有蜗杆，与蜗轮配合使用；蜗轮上方设置有电位计，且电位计的主体与挡板固定连接，挡板上还固定有导电滑环，导电滑环与中心轴同轴，且位于电位计上方，挡板上还设置有直流减速电机，直流减速电机通过齿轮咬合带动蜗杆转动，通过蜗杆带动蜗轮转动，最终实现通过蜗轮带动中心轴转动，进而实现上下壳体相对旋转连接。下壳体内部底面上固定有控制电路板，上壳体中的电位计、电机的连线通过导电滑环与控制电路板连接，通过控制电路板与上位机通讯，控制电机转动，采集电位计信号，实现上下壳体相对旋转角度控制。本专利技术具有的优点在于I、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，具有模块化，可重构，扩展性强的特性，每个机器人单体共有六个面可供连接，可以用最少的机器人单体组合成复杂的构型；同时也能将一些扩展组件安装于单个机器人上；·2、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，其旋转面与每个连接面的夹角均为为35. 26°，而非通常的90°与180°。这样的设计大大增加了机器人的运动范围和变形模式；3、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，其采用直流减速电机附加蜗轮蜗杆减速的机构，其扭力可达到5N · M，完全可以带动机器人在空间中运动。7 8个机器人单体可组合成单直线的机械臂在空间中到达任意位置任意角度；4、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，其导电滑环和电位计的设计保证了其可以任意圈旋转，而非通常此类机器人的9(Γ180度旋转；5、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，采用电位计高精度反馈位置，其电位计直接设置在检测目标处，最终角度包含机械空程，有效地提高了机器人运动精度，其测量精度高达O. 06°。6、本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，通过电器连接，可以实现多个机器人协同控制，具有很高的自由度。附图说明图I :本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体的结构示意图；图2 :本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体的壳体主视图；图3 :本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体的壳体俯视图；图4 :本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体的壳体内部结构示意图；图5 :本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体壳体内部结构爆炸图；图6 :本专利技术提出一种自动连接件的结构示意图；图7 :本专利技术提出一种自动连接件无电机结构时的结构示意图；图8:本专利技术中上部套接卡环的空间结构示意图；图9 :本专利技术中上部套接卡环的主视图10 :本专利技术中上部套接卡环的截面图；图11 :本专利技术中下部弹销基座的基座的结构不意图；图12 :本专利技术中下部弹销基座的电机部件结构示意图；图13 :本专利技术中电机座结构示意图；图14 :本专利技术中电机座结构示意图；图15 :本专利技术中下部弹销基座的中心弹销结构示意图。图中i-上部套接卡环； 2-下部弹销基座； 3-上中空圆柱A;4-下中空圆柱B ; 5-中心弹销；6-基座； 7-电机部件；8-上中空圆锥C ; 9-下中空圆柱D ;10-顶尖；11-电机；12-圆锥 F ；13-圆柱G ;14-中空圆柱E ; 15-电机座；16-上壳体；17-下壳体；18-中心轴；19-轴承 A ；20-轴承 B ;21-套筒；22-挡板；23-蜗轮；24-螺母；25-蜗杆；26-电位计；27-导电滑环；28-直流减速电机；29-支撑板。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术提出一种用于实现可变形机器人的机器人单体，如图I所示，该机器人单体包括上下同轴连接的两部分壳体，上下壳体的几何结构相同，上下壳体均是通过如下方式得到的I、选取正三棱锥，正三棱锥的三个侧面两两互相垂直，正三棱锥的底面内切圆半径为r ;2、以正三棱锥的底面内切圆为底面的圆柱体，向上截取正三棱锥三个侧面，得到不规则几何体。所述的上下壳体均为薄壁壳体，如图2和图3所示，上下壳体的三个侧面上均设置有通孔，用于实现与相邻可变形机器人之间的电气连接。上下壳体底面中心均具有通孔，中心轴18为芯部中空的轴体，芯部用于走线连接。中心轴18的一端底部与下壳体的底面固定连接，另一端穿过上壳体底面通孔，通过轴承A19、轴承B20实现与上壳体配合活动连接，如图4和图5所示，轴承B20的外部还连接有支撑板29，支撑板29的两端连接有挡板22，挡板22的底部与上壳体的底面固定连接，中心轴18的顶部连接有蜗轮23，在蜗轮23和轴承B20的中间还连接有套筒21，通过套筒21固定轴承B20的轴向位置，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于实现可变形机器人的机器人单体，其特征在于所述的机器人单体包括上下同轴连接的两部分壳体，上下壳体的几何结构相同，上下壳体均是通过如下方式得到的 (1)选取正三棱锥，正三棱锥的三个侧面两两互相垂直； (2)以正三棱锥的底面内切圆为底面的圆柱体，向上截取正三棱锥三个侧面，得到几何体； 所述的上下壳体均为薄壁壳体，上下壳体的三个侧面上分别设置有通孔，用于实现与相邻可变形机器人之间的电气连接，上下壳体底面中心均具有通孔；上下壳体通过中心轴连接，中心轴为芯部中空的轴体，中心轴的一端底部与下壳体的底面固定连接，另一端穿过上壳体底面通孔，连接上壳体的中心轴一端通过轴承A、轴承B实现与上壳体配合活动连接，轴承B的外部还连接有支撑板，支撑板的两端连接有挡板，挡板的底部与上壳体的底面固定连接；中心轴的顶部连接有蜗轮，在蜗轮和轴承B的中间设置有套筒，通过套筒固定轴承B的轴向位置，在蜗轮的顶部设置有螺母，通过螺母将蜗轮轴向固定，且在挡板上还连接有蜗杆，与蜗轮配合使用；蜗轮上方设置有电位计，且电位计的主体与挡板固定连接，挡板上还固定有导电滑环，导电滑环与中心轴同轴，且位于电位计上方，挡板上还设置有直流减速电机，直流减速电机通过齿轮咬合带动蜗杆转动，通过蜗杆带动蜗轮转动，最终实现通过蜗轮带动中心轴转动，进而实现上下壳体相对旋转连接； 下壳体内部底面上固定有控制电路板，上壳体中的电位计、电机的连线通过导电滑环与控制电路板连接，通过控制电路板与上位机通讯，控制电机转动，采集电位计信号，实现上下壳体相对旋转角度控制。2.根据权利要求I所述的一种用于实现可变形机器人的机器人单体，其特征在于所述的上下壳体的三个侧面的通孔上分别设置有自动连接件，该自动连接件包括上部套接卡环和下部弹销基座；上部套接卡环和下部弹销基座分别设置在上下壳体的三个侧面通孔中，用于实现两个机器人单体间的相互对接； 所述的上部套接卡环包括上下顺次同轴连接两个中空圆柱结构，上中空圆柱A的内壁面为圆锥面，所述的上中空圆柱A的内壁面圆锥面为向下中空圆柱B方向收缩的圆锥面，下中空圆柱B的内壁面为圆锥面，该圆锥面为向上中空圆柱A方向收缩的圆锥面，该圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为β ;上中空圆柱A的上表面固定于上下壳体的通孔中，实现与被连接件的连接；...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健勃，王子剑，王少萍，洪葳，叶祥深，高杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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