CN102189540A

CN102189540A - 模块化机器人

Info

Publication number: CN102189540A
Application number: CN2010101181612A
Authority: CN
Inventors: 曹雄坤; 李来法
Original assignee: Shanghai Xpartner Robotics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Xpartner Robotics Co Ltd
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明公开了一种模块化机器人，其包括：一躯干模块，该躯干模块包括一躯干控制主板，该躯干控制主板用于发送控制指令，指令机器人完成指令动作；及至少一动作模块，该动作模块通过电子接插件与该躯干模块活动机械连接和电连接，该动作模块包括一动作模块控制主板，该动作模块控制主板用于接受躯干模块发出的控制指令，控制动作模块完成指令动作。本发明的机器人的头部、双臂、驱动底盘能与躯体方便对接，即插即用，便于维修和调试；各模块能由机械接口与电子接口相同的其它模块替换，能根据需要重构不同机器人形状。实现了人形机器人各部件机械和电子模块化。

Description

模块化机器人

技术领域

本发明涉及一种人形机器人，特别是涉及一种模块化的人形机器人。

背景技术

传统的人形机器人主要有以下两种：

一类是采用通用模块如韩国Robonova等采用模块化零部件及舵机搭建的线性机器人，优点是可根据需要搭建不同形状机器人，如类人形、类昆虫形等，缺点是类人程度差，拆卸方式也不能做到即插即用，自由度受控制板控制端口限制，一般用于力学模型、控制模型或仿生研究等。

另外一类是日本的早稻田大学WABIAN、日本产业技术综合研究所HRP、本田公司P2机器人以及市场上较多见的迎宾机器人、娱乐机器人等，主要用于对人的外形、行为进行高度仿真，一般采用主控板对所有部件如头部、胳膊、双腿进行控制，不能扩展，此外调试、维修很不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的人形机器人扩展、调试和维修不方便等缺陷，提供一种便于维修和调试的模块化机器人。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种模块化机器人，其特点在于，其包括：

一躯干模块，该躯干模块包括一躯干控制主板，该躯干控制主板用于发送控制指令，指令机器人完成指令动作；及

至少一动作模块，该动作模块通过电子接插件与该躯干模块活动机械连接和电连接，该动作模块包括一动作模块控制主板，该动作模块控制主板用于接受躯干模块发出的控制指令，控制动作模块完成指令动作。

较佳地，该动作模块为头部模块、手臂模块和/或驱动底盘。

较佳地，该电子接插件为插头和插座，其中插头设在动作模块上，插座设在躯干模块上。

较佳地，该动作模块控制主板具有一控制端口，该控制端口通过通讯总线与该插头电连接，该动作模块控制主板从该通讯总线接收躯干控制主板发送的控制指令。

本发明的积极进步效果在于：本发明的机器人的躯体、头部、双臂、驱动底盘都采用模块化设计，各模块自成体系，通过统一控制接口与躯体相连，机械与电子都是模块化设计，各模块自成体系；头部、双臂、驱动底盘能与躯体方便对接，即插即用，便于维修和调试；各模块能由机械接口与电子接口相同的其它模块替换，能根据需要重构不同机器人形状。实现了人形机器人各部件机械和电子模块化。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图。

图2a、2b、2c为本发明的机器人躯体不同视角的外形图。

图3为本发明的机器人躯体与胳膊连接处局部放大图。

图4为本发明的机器人躯体与头部连接处局部放大图。

图5为本发明的机器人头部外形图。

图6为本发明的机器人左胳膊外形图。

图7为本发明的机器人驱动底盘结构图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1-7所示，本发明的模块化机器人，包括一躯干模块1，该躯干模块包括一躯干控制主板，该躯干控制主板用于发送控制指令，指令机器人完成指令动作；及至少一动作模块，该动作模块通过电子接插件与该躯干模块活动机械连接和电连接，该动作模块包括一动作模块控制主板，该动作模块控制主板用于接受躯干模块发出的控制指令，控制动作模块完成指令动作。其中动作模块可以为头部模块、手臂模块或驱动底盘，本实施例中为更方便理解本发明，同时采用了头部模块2、手臂模块3、4和驱动底盘5。

图2a、图2b、图2c为躯体不同视角的外形图，包括机器人躯体与胳膊连接的电子接口6a、胳膊固定支架7a；躯体与头部连接的电子接口8a；躯体与驱动底盘连接的电子接口9a，各模块的电子接口6a、8a、9a通过通讯线缆将各模块控制主板的控制端口与躯体控制主板的控制端口连接，控制指令通过通讯线缆传送到各模块控制主板，各模块控制主板执行躯体控制主板发送的控制指令，整个机器人在躯体控制主板统一控制下进行协作，完成各种运动和动作。图5为头部的外形图，头部与躯体连接的电子接口8b与图2b中的电子接口8a对应，头部控制主板控制端口通过通讯线缆连接到电子接口8b，头部控制主板从通讯总线接受躯体的控制主板发送的控制指令，完成指令动作，比如通过舵机完成点头、摇头和旋转等动作。以上介绍了头部模块与躯体模块的连接，其中前述的电子接口均可以采用标准的或自定义的电子接口，并且这些电子接口是与通讯总线连接的，电子接口可采用电子插头或电子插座，如电子接口8a即为电子插座，电子接口8b即为电子插头，而通讯总线可采用工业标准现场总线或自定义总线。所述的各控制主板可以为嵌入式控制板，均具备数据处理能力。前述的控制主板的具体结构、如何控制各动作模块完成指令动作，均为本领域技术人员已经广泛采用的技术手段，可采用现有技术中的多种方式实现，在此不一一列举。

图6为左臂外形图，由于右臂结构与左臂完全对称，故省略，左臂的电子接口6b与躯体的电子接口6a对应连接，左臂的机械固定支架7b与躯体上的胳膊固定支架7a连接，将胳膊固定。左臂控制主板的控制端口通过通讯线缆与电子接口6b连接，左臂控制主板通过电子接口6b从通讯总线接受躯体的控制主板发送的控制指令，完成指令动作，比如将胳膊抬到水平位置，或者前后摆动等。图7为机器人的驱动底盘结构图，驱动底盘的电子接口9b用于与躯体电子接口9a连接，驱动底盘控制主板的控制端口通过通讯线缆与电子接口9b连接，驱动底盘控制主板通过电子接口9b从通讯总线接受躯体的控制主板发送的控制指令，完成指令动作，比如前后左右移动等。胳膊和驱动底盘的电子接口结构和控制的原理与前述的头部相同，在此不再赘述。

通过以上描述可见，上述各模块都具备通讯功能，各模块间能通过通讯总线相互通讯，各模块相互协调，使机器人完成特定动作或运动。各模块能由机械接口与电子接口相同的其它模块替换，形成不同形状的人形机器人，达到机器人重构目的。

综上所述，本发明的模块化机器人外观上可自由设计成高度仿人外观，各模块都自带控制主板，功能可方便扩展，能单独调试，最后集成到一起组成整个机器人系统。并且各模块与躯体间通过电子接插件相连，即插即用，在机械上安装、拆卸进行方便；各模块与躯体间通过总线方式连接，拆卸一个模块后不会影响其它模块通讯，故可不断电进行更换、便于维护；各模块可替换为遵循相同总线接口的其它模块，便于重构机器人。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种模块化机器人，其特征在于，其包括：

2.如权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，该动作模块为头部模块、手臂模块和/或驱动底盘。

3.如权利要求2所述的模块化机器人，其特征在于，该电子接插件为插头和插座，其中插头设在动作模块上，插座设在躯干模块上。

4.如权利要求3所述的模块化机器人，其特征在于，该动作模块控制主板具有一控制端口，该控制端口通过通讯总线与该插头电连接，该动作模块控制主板从该通讯总线接收躯干控制主板发送的控制指令。