CN102500111A

CN102500111A - 模块化仿生机器人的连接结构及其连接方法

Info

Publication number: CN102500111A
Application number: CN2011102959921A
Authority: CN
Inventors: 卢秋红; 张国伟; 崔庆炎; 卢飞宏; 邓绍钟
Original assignee: SHANGHAI HESHI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHANGHAI HESHI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102500111B

Abstract

本发明为一种模块化仿生机器人的连接结构及其连接方法，其特征在于：包括功能模块和连接件两部分，所述功能模块具有三个设有卡槽的连接面，所述连接件具有一个连接面，所述连接件设有两排卡扣，所述功能模块与所述连接件有五个结合位置；连接时，将连接件平放在功能模块的连接面上，朝下垂直按下，再往左边或右边推动，连接件上的卡扣就会卡在功能模块的卡槽中；取出时，先将连接件往左或右边轻轻推动，待连接件的卡扣滑出功能模块上的卡槽时，往上取下连接件。本发明连接结构上下左右均牢固连接，不能活动。拆装时不用螺钉和工具，可以快速连接，构成机器人所需要各种形状。

Description

模块化仿生机器人的连接结构及其连接方法

技术领域

本发明涉及一种模块化机器人的连接结构，特别是公开一种积木式、可以搭接成各种形状的仿生机器人的模块之间的连接结构及其连接方法，属于模块化机器人技术领域。

背景技术

积木式组装的机器人是孩子非常喜欢的智能玩具，目前国内外的模块化组装的机器人玩具，大多由舵机跟一些金属或者塑料连接件组成，使用螺丝连接，组成动物、人形等机器人的形状，搭接和拆装时需要使用螺丝刀等工具，极为不便，对于年龄小的孩童更存在不安全的因素。这种连接方式下，机器人运行时电机的持续旋转会使细小的螺丝松动，在实际使用中常见因螺丝松动而导致机器人部件之间的脱落现象。乐高的机器人采用了圆形凸起和圆形凹槽的连接方式，一些部件上有凸起，另一些部件上有孔状凹槽，连接时一个部件上的凸起插入另一个部件的凹槽内，为过盈配合，搭接很方便，但这种连接方式容易松动，搭接次数多了，连接不牢靠，仅限于不是很复杂，活动频度和幅度不高的场合，多用于非活动件的连接。专利“200920256196.5”中提出了一种构建模块化机器人的关节模块，具有两个连接端面，构建机器人时两个模块的连接端面相互交叉连接，连接端面上具有锁紧扣和锁紧台阶，可以不用工具实现两个模块之间的连接。这种连接方式较为简便，不用工具即可连接，但因为使用模块直接对联的方式，两个端面必须是一个对一个，限制了组合的灵活性，无法构建复杂的机器人。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，公开一种模块化仿生机器人的连接结构及其连接方法，可以在机器人的功能模块、连接件、装饰件之间任意、快速地连接，且连接位置可以变化，并具有良好的固定性，能可靠牢固地构成多种机器人的造型。机器人各个关节在运动时不会滑动和松开，连接时不用螺钉和工具，拆装方便。

本发明是这样实现的：一种模块化仿生机器人的连接结构，其特征在于：包括功能模块和连接件两部分，所述功能模块具有三个连接面，所述连接件具有一个连接面，所述功能模块与所述连接件有五个结合位置；所述功能模块在三个面上设有卡槽，左侧和右侧分别具有两排卡槽，每排卡槽设有四个，卡槽的末端设有凸起和凹槽，卡槽之间设有凸起，左侧和右侧的卡槽对称，底部设有两排卡槽，每排卡槽设有两个，卡槽的末端设有凸起和凹槽，卡槽之间设有凸起；所述连接件设有两排卡扣，卡扣末端设有凸起，卡扣之间设有凸起。

所述连接件的卡扣能够进入所述功能模块的卡槽内，且卡扣末端的凸起进入卡槽末端的凹槽之内，两个卡扣之间的凸起卡入两个卡槽之间的凸起与卡槽之间的间隙，限制了连接件在功能模块上的上下左右移动。

本发明模块化仿生机器人的连接结构的连接方法，其特征在于：连接时，将连接件平放在功能模块的连接面上，朝下垂直按下，再往左边或右边推动，连接件上的卡扣就会卡在功能模块的卡槽中；取出时，先将连接件往左或右边轻轻推动，待连接件的卡扣滑出功能模块上的卡槽时，往上取下连接件。连接件连接多个功能模块，通过连接件将功能模块组合成机器人的各个部位、各个关节，所述功能模块连接面上的两排卡槽左右反射对称，所述连接件上的两排卡扣也左右反射对称，适应功能模块左右两个连接面上的上下两个位置只需将一个连接件旋转180度，减少了连接件的数量。

本发明主要包括以下两个关键部件：功能模块和连接件。功能模块为仿生机器人的重要构成部分，可以是电机模块、传感器模块、控制器模块等。功能模块上具有三个结合面，具有左上、左下、右上、右下、底部共五个连接位置，每个位置都可以与连接件相结合。连接件为仿生机器人各个功能模块之间相互连接的机构，具有多个形状，可以将电机模块、传感器模块、控制器模块等功能模块连接成需要的结构形状，组合成一个完整的具有多个自由度的机器人系统。

本发明的有益效果是：提出了一种机器人功能模块连接简便的结构，不需要采用螺丝螺母就可以牢固连接模块，减少了装配时的复杂度，更便于儿童使用；避免了螺丝连接方式的机器人在运动时螺丝松动的问题；相对于积木玩具常用的凸起凹槽式连接，采用了卡槽和卡扣方式，连接牢靠，不会因为使用久了松动，或者在大的应力作用下脱开。本发明的连接结构很好地解决了模块化机器人的组装问题，能够应用于积木式玩具机器人当中。

附图说明

图1 是本发明的功能模块结构示意图。

图2 是本发明的连接件结构示意图。

图3 是本发明功能模块结构示意图。

图4 是图3的侧视图。

图5 是本发明的连接件结构示意图。

图6 是本发明连接件的卡扣结构示意图。

图7 是本发明功能模块与连接件连接位置一示意图。

图8 是本发明功能模块与连接件连接位置二示意图。

图9 是本发明功能模块与连接件连接位置三示意图。

图10 是本发明部件组合成机器人手臂示意图。

图11 是本发明部件组合成机器人双腿示意图。

图中：1、功能模块； 2、连接件； 111、第一卡槽； 112、第二卡槽； 113、第三卡槽； 114第四卡槽； 115、凸起和凹槽； 116、第一凸起； 131、第五卡槽； 132、第六卡槽； 133、第二凸起； 211、第一卡扣； 212、第二卡扣； 213、第三凸起。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明作进一步说明。

根据附图1和2，本发明主要由功能模块1和连接件2组成。功能模块1上具有3个连接面，左侧的连接面11，右侧的连接面12和底部的连接面13。连接件2上具有1个连接面21。功能模块1的三个连接面均可与连接件2的连接面21相连接。功能模块1上的左侧连接面与右侧连接面对称。

根据附图3～6，功能模块1上的左侧连接面11上具有两排卡槽，每排具有4个卡槽，以前面的一排卡槽为例，从下到上分别为第一卡槽111、第二卡槽112、第三卡槽113和第四卡槽114。这四个卡槽两两一组，与连接件2上的卡扣相配合。第一卡槽111和第三卡槽113是一组，它们两个的滑槽都朝上开口，当连接件2与之结合时，连接件2上的第一卡扣211和第二卡扣212向下卡入第三卡槽113和第一卡槽111。第二卡槽112和第四卡槽114是一组，它们两个的滑槽都朝下开口，当连接件2与之结合时，连接件2上的第一卡扣211和第二卡扣212向上卡入第二卡槽112和第四卡槽114。功能模块1连接面上两组卡槽的设计使连接件2可以在上下两个位置与功能模块1相连，功能模块1连接面上的两排卡槽左右反射对称，连接件2上的两排卡扣也左右反射对称，一个连接件2只需要旋转180度就可以适应功能模块1连接面上的上下两个位置，增加了连接时的灵活性，减少了连接件的数量。连接件2可以是各种形状，功能模块1也可以是其他形状，其连接结构与上述相同。

功能模块1与连接件2连接后，具有两个关键设计限制它们之间的相对运动，使连接件2与功能模块1紧固连接，即使有很大幅度的运动也不会脱落。这两个关键设计在于：一是在功能模块1的每个卡槽的末端，设有一个凸起和凹槽115，在连接件2的卡扣的末端，设有一个小凸起，当连接件2的第一卡扣211、第二卡扣212滑入功能模块1的卡槽时，第一卡扣211和第二卡扣212上末端的凸起会卡入卡槽末端的凹槽中，而卡槽末端的凸起又会挡住第一卡扣211和第二卡扣212，没有足够的推力第一卡扣211和第二卡扣212不会从卡槽中滑动出来，也不能上下运动。另一个关键设计是在第二卡槽112和第三卡槽113的中间，设有一个第一凸起116，连接件2上设有一个第三凸起213，当连接件2卡入功能模块1中时，第三凸起213会卡在第一凸起116的上边或者下边，即卡在第一凸起116与上面的第三卡槽113或下面的第二卡槽112之间的空隙之内，这样就限制了连接件2在功能模块1上可能产生的相对滑动，这种设计保证了功能模块1与连接件2之间的牢固连接。

功能模块1上的右侧连接面12与左侧连接面11是对称设计，采用同样的方式与连接件连接。功能模块1上的底部连接面13的每排卡槽上仅有一组共两个卡槽，其结构与上述左侧的卡槽结构一样，其第五卡槽131相当于第三卡槽113，第六卡槽132相当于第一卡槽111，第二凸起133相当于第一凸起116。底部连接面13与连接件2的连接方式与左右两侧连接面的连接方式一致。

根据附图7～9，当连接件2与功能模块1连接时，先将连接件2垂直放到功能模块1的其中一个连接面上，再推动连接件2，使其卡扣进入功能模块1的连接面上的卡槽中，卡扣上的凸起进入卡槽中的凹槽中，达到紧密结合。拆开时，将连接件2沿着相反方向推动，使其卡扣从功能模块1的卡槽中退出，再垂直取下即可。连接件2可以装在功能模块的左侧、右侧或者底部连接面上，左侧和右侧又分别可以装在左上、左下和右上、右下，因此共有五个连接位置，可以构成复杂的机器人造型。如图7中连接件2位于功能模块1的左上位置和右上位置，图8中连接件2位于功能模块1的左下位置和右下位置，图9中连接件2位于功能模块1的底部位置。

根据附图10和11，多个连接件与功能模块之间相互连接，可以构成复杂的机器人部件，图10是一个机器人的手臂，图11是一个机器人的双腿构型。

本实施例仅是用于详细说明本发明的实施技术方案而非限制，本发明的保护以本发明权利要求所述为准。本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但不脱离本发明的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1. 一种模块化仿生机器人的连接结构，其特征在于：包括功能模块和连接件两部分，所述功能模块具有三个连接面，所述连接件具有一个连接面，所述功能模块与所述连接件有五个结合位置；所述功能模块在三个面上设有卡槽，左侧和右侧分别具有两排卡槽，每排卡槽设有四个，卡槽的末端设有凸起和凹槽，卡槽之间设有凸起，左侧和右侧的卡槽对称，底部设有两排卡槽，每排卡槽设有两个，卡槽的末端设有凸起和凹槽，卡槽之间设有凸起；所述连接件设有两排卡扣，卡扣末端设有凸起，卡扣之间设有凸起。

2.根据权利要求 1 所述的模块化仿生机器人的连接结构，其特征在于：所述连接件的卡扣能够进入所述功能模块的卡槽内，且卡扣末端的凸起进入卡槽末端的凹槽之内，两个卡扣之间的凸起卡入两个卡槽之间的凸起与卡槽之间的间隙，限制了连接件在功能模块上的上下左右移动。

3.根据权利要求 1 所述的模块化仿生机器人的连接结构，其特征在于：所述功能模块连接面上的两排卡槽左右反射对称，所述连接件上的两排卡扣也左右反射对称，一个连接件旋转180度就实现适应功能模块连接面上的两个位置。

4.一种权利要求 1 ～3所述模块化仿生机器人的连接结构的连接方法，其特征在于：连接时，将连接件平放在功能模块的连接面上，朝下垂直按下，再往左边或右边推动，连接件上的卡扣就会卡在功能模块的卡槽中；取出时，先将连接件往左或右边轻轻推动，待连接件的卡扣滑出功能模块上的卡槽时，往上取下连接件。

5.根据权利要求 4所述的模块化仿生机器人的连接结构的连接方法，其特征在于：连接件连接多个功能模块，通过连接件将功能模块组合成机器人的各个部位、各个关节，功能模块上的卡槽左右反射对称，适应功能模块左右两个连接面上的上下两个位置只需将一个连接件旋转180度。