CN100558515C - 自修复模块的标准对接装置 - Google Patents

Abstract

一种自重构机器人自修复模块的标准对接装置，用于机械电子装置技术领域。本发明包括：连接孔、连接轴、电机齿轮箱，连接孔和连接轴固定在电机齿轮箱上表面的对称中心线处，电机齿轮箱底部的旋转板联在基本模块上，连接孔上端的连接手可开可合，连接轴靠珠子卡在闭合的连接手内壁凹槽中，当模块发生故障时连接手可张开以实现快速脱离，便于自修复动作的完成。本发明是在分析自重构自修复机器人各相邻模块快速对接任务的特点后，设计的一种适用于自修复模块的标准对接装置，可完成自重构自修复机器人各模块间的快速连接、脱离及便于自修复的对接动作。

Description

自修复模块的标准对接装置

技术领域

本发明涉及的是一种标准对接装置，特别是一种适用于自重构机器人的自修复模块的标准对接装置，用于机械电子设备技术领域。

背景技术

自重构机器人由许多相似的基本模块组成，能动态地快速改变相互间的连接，自重构机器人的一个重要特征是具有自修复能力。自修复模块中的标准对接装置的设计是关键。对这方面的研究，国内还没有相关报道。国际上针对各自设计的模块，设计了相应的接口，具有自己的优缺点，但不具有自修复能力、不具有通用性。

经对现有技术的文献检索发现，Murata等人在《Artificial Intelligent inEngineering》(《工程中的人工智能》)，2001年第15期，P383-387，撰文“Conceptof self-reconfigurable modular robotic system”(“自重构模块机器人的概念”)，该文介绍了每个模块接口安装有永磁铁、弹簧、形状记忆合金线圈、传感器、驱动器等，两模块靠四对永磁铁吸附，吸附时，磁铁的吸力大于弹簧的恢复力，两模块连接；当两模块要脱离时，给形状记忆合金(SMA)线圈加热，SMA产生变形，此时，SMA的变形力和弹簧的弹力大于磁铁的吸力，两模块脱离。由于该接口磁铁磁力较难测定，且连接不稳定，模块受重力作用有可能脱落或偏离原来位置而影响模块间的对接，该种接口只适合较轻模块间的对接，且不具有自修复功能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种自修复模块标准对接装置，使其能完成一般较大模块间的对接动作，并且能够实现自重构机器人的自修复动作，从而解决背景技术中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：连接孔、连接轴、电机齿轮箱，连接方式为：连接孔和连接轴固定在电机齿轮箱上表面的对称中心线处，连接孔上端的孔内壁有凹槽，连接轴靠珠子卡在凹槽中，以完成两模块间的对接；连接孔可以自由张开、合拢，便于自修复；电机齿轮箱内固定有电机，电机可驱动连接孔的张、合。

所述连接孔包括：连接手、轴、连接手底座、圆套筒、滑块、丝杆、导轨筒。连接方式为：两个连接手合在一起通过轴用铰链固定在连接手底座上，连接手底座与导轨筒联结，圆套筒底部与滑块固结，滑块可在导轨筒两侧所开的导轨中滑动，圆套筒套在导轨筒外，圆套筒向上运动后能使两个连接手合起来，丝杆旋入滑块中间的螺孔。电机工作，丝杠旋转，驱动滑块上下移动，从而使滑块带动圆套筒上下移动，使两个连接手之间的孔可以张开或闭合。

所述连接轴包括：珠子、中心轴、活塞、空心轴、气孔。连接方式为：空心轴上端开有三个通孔，珠子放在通孔中，中心轴固联在活塞上，中心轴与空心轴连为一体并在空心轴空腔内滑动，气孔为空心轴侧壁一通孔。从气孔处通气后，气体推动活塞上下移动，带动中心轴在空心轴中滑动，从而将珠子沿空心轴的通孔顶出，卡在连接孔的连接手的孔壁凹槽内。

所述电机齿轮箱包括：电机、联轴器、齿轮、箱罩、旋转板。连接方式为：电机固定在箱罩中，通过键与联轴器联结，联轴器与齿轮啮合，连接孔的丝杆下端与齿轮固结，箱罩与旋转板联结。电机工作时带动丝杆转动。

本发明针对自重构机器人具有自修复的能力，设计了该标准对接装置，完成了自重构机器人各相邻模块间的快速连接、脱离的对接任务，增强了自重构机器人的自修复能力。工作时，旋转板转动，以使相邻模块的连接轴、连接孔快速对应。连接轴刚进入连接孔，连接轴中的中心轴不压挤珠子，珠子位于空心轴中，空心轴进到孔壁凹槽处时，向空心轴内通气体推动活塞，带动中心轴移动，中心轴运动到珠子的位置，把珠子的一半挤出空心轴，相邻模块对应的连接轴锁在连接孔中，完成两模块快速连接的动作；电机齿轮箱中电机工作，使连接孔张开，珠子自由，连接轴离开连接孔，完成两模块间的快速脱离动作；当其中一模块处于故障状态时，要么连接轴起作用，要么连接孔的两个连接手松开，连接轴和连接孔分离，便于完成自修复动作。

与现有技术相比，本发明具有明显进步，在分析自重构机器人各相邻模块快速对接任务的特点后，设计了一种便于自重构机器人模块间完成自修复动作的标准对接装置，可完成自重构自修复机器人各模块间的快速连接、脱离的对接动作。

附图说明

图1本发明标准对接装置结构示意图

图2本发明连接孔结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，本实施例包括：连接孔、连接轴、电机齿轮箱，其连接方式为：连接孔和连接轴固定在电机齿轮箱上表面的对称中心线处，连接孔上端的孔内壁有凹槽，连接轴靠珠子卡在凹槽中，以完成两模块间的对接；连接孔可以自由张开、合弄，便于自修复；电机固定在电机齿轮箱内，可驱动连接孔的张、合。

所述连接孔包括：两个连接手1和2、轴3、连接手底座4、圆套筒5、滑块6、丝杆7、导轨筒8。连接方式为：两个连接手1、2合在一起通过轴3用铰链固定在连接手底座4上，连接手底座4与导轨筒8由螺钉联结，圆套筒5底部与滑块6由螺钉固结，滑块6可在导轨筒8两侧所开的导轨中滑动，圆套筒5套在导轨筒8外，圆套筒5向上运动后能使两个连接手1、2合起来，丝杆7旋入滑块6中间的螺孔。电机14工作，丝杠7旋转，驱动滑块6上下移动，滑块6带动圆套筒5上下移动，使两个连接手1、2之间的孔可以张开或闭合。

所述连接轴包括：珠子9、中心轴10、活塞11、空心轴12、气孔13。连接方式为：空心轴12上端开有三个通孔，珠子9放在通孔中，中心轴10固联在活塞11上，中心轴10与空心轴12连为一体并在空心轴12空腔内滑动，气孔13为空心轴12侧壁一通孔。从气孔13处通气后，气体推动活塞11上下移动，带动中心轴10在空心轴12中滑动，从而将珠子9沿空心轴12的通孔顶出，卡在另一模块的连接手的孔壁凹槽内。

所述电机齿轮箱包括：电机14、联轴器15、齿轮16、箱罩17、旋转板18。其连接方式为：电机14用螺钉固定于箱罩17中，通过键与联轴器15联结，联轴器15与齿轮16啮合，丝杆7下端与齿轮16固结，箱罩7与旋转板28由螺钉联结。电机14工作时带动丝杆7转动。

工作时，旋转板18转动，以使相邻模块的连接轴、连接孔快速对应。连接轴刚进入连接孔，连接轴中的中心轴10不压挤珠子9，珠子9位于空心轴12中，空心轴12进到连接孔孔壁凹槽处时，向空心轴12内通气体推动活塞11，带动中心轴10移动，中心轴10运动到珠子9的位置，把珠子9的一半挤出空心轴12，相邻模块对应的连接轴锁在连接孔中，完成两模块快速连接的动作；电机齿轮箱中电机14工作，使连接孔张开，-珠子9自由，连接轴离开连接孔，完成两模块间的快速脱离动作；当其中一模块处于故障状态时，要么连接轴起作用，要么连接孔的两个连接手松开，连接轴和连接孔分离，便于完成自修复动作。

Claims (4)

1、一种自重构机器人自修复模块的标准对接装置，包括：电机齿轮箱，其特征在于还包括：连接孔、连接轴，连接孔和连接轴固定在电机齿轮箱上表面的对称中心线处，连接孔上端的孔内壁有凹槽，连接轴通过珠子卡在凹槽中，连接孔能自由张开、合拢，电机齿轮箱内固定有电机，电机驱动连接孔的张、合；

所述连接孔包括：两个连接手、轴、连接手底座、圆套筒、滑块、丝杆、导轨筒，两个连接手合在一起通过轴用铰链固定在连接手底座上，连接手底座与导轨筒联结，圆套筒底部与滑块固结，圆套筒套在导轨筒外，圆套筒向上运动使两个连接手合起来，丝杆旋入滑块中间的螺孔；

所述连接轴包括：珠子、中心轴、活塞、空心轴、气孔，空心轴上端开有三个通孔，珠子放在通孔中，中心轴固联在活塞上，中心轴与空心轴连为一体并在空心轴空腔内滑动，气孔为空心轴侧壁一通孔。

2、根据权利要求1所述的自重构机器人自修复模块的标准对接装置，其特征是，所述滑块在导轨筒两侧所开的导轨中滑动。

3、根据权利要求1所述的自重构机器人自修复模块的标准对接装置，其特征是，除了所述电机外，所述电机齿轮箱包括：联轴器、齿轮、箱罩和旋转板，其中：所述电机固定在箱罩中，通过键与联轴器联结，联轴器与齿轮啮合，箱罩与旋转板联结。

4、根据权利要求1所述的自重构机器人自修复模块的标准对接装置，其特征是，所述连接孔中的丝杆下端与电机齿轮箱中的齿轮固结。

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