CN104249368A - 双柱形自重构模块化机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双柱形自重构模块化机器人，包括若干个机器人单元，每个所述机器人单元包括三棱柱主模块、三棱柱从模块、第一钩爪式连接模块和第二钩爪式连接模块，其中：三棱柱主模块的第一侧面与三棱柱从模块的第一侧面固接、三棱柱主模块的第二侧面与第一钩爪式连接模块的一端相连、三棱柱主模块的第三侧面与第二钩爪式连接模块的一端相连；第一钩爪式连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从模块相连；第二钩爪式连接模块的另一端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连；三棱柱从模块的第二侧面与相邻的第三机器人单元中的钩爪式连接模块相连、三棱柱从模块的第三侧面与相邻的第四机器人单元中的钩爪式连接模块相连。

Description

双柱形自重构模块化机器人

技术领域

本发明涉及一种机械电子技术领域的装置，具体地，涉及一种双柱形自重构模块化机器人。

背景技术

随着社会的发展，机器人的应用领域和范围得到不断扩展，机器人的功能趋向多样化，从最初的用于工业制造的简单机器人到要求有智能的服务机器人，机器人与人类的关系越来越密切。目前机器人主要还集中在功能单一的专用机器人，虽然其功能可以满足要求，但这些机器人制造和使用成本高，不能满足多功能的要求。一旦发生故障，其维修也不方便。因此，此种机器人几乎不能被扩展或应用到他类型机器人上，而且专用机器人不能满足不同使用者的要求。

近几年来，为了解决机器人功能单一的问题，模块化机器人逐渐受到国内外的重视。模块化机器人有较强的环境适应能力，能够根据环境、任务的需要改变自身的整体结构并完成复杂多变的任务。因此，模块化机器人在面对复杂问题时有更宽广的应用前景。

经对现有技术的文献检索发现，罗成等人在《机电工程》，2009年第6期，P17-20，撰文“六足机器人模块化结构设计”，该文介绍了六足机器人模块化结构设计方案,并利用Solidworks完成了各模块及机器人的整体构型。但是，该机器人结构固定，属于六足结构，不能根据任务的不同进行模块的不同组合而重构为不同构型的模块化机器人，其不能快速维修、更换，制造成本不能降低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双柱形自重构模块化机器人，采用模块化的结构和可靠的钩爪式连接机构，根据不同的工作任务重构成不同的机器人构型，从而提高机器人性能和降低机器人制造成本，使其便于维修，且提高其可靠性。

为实现以上目的，本发明提供一种双柱形自重构模块化机器人，包括若干个机器人单元，每个所述机器人单元包括三棱柱主模块、三棱柱从模块、第一钩爪式连接模块和第二钩爪式连接模块，其中：三棱柱主模块的第一侧面与三棱柱从模块的第一侧面固接、三棱柱主模块的第二侧面与第一钩爪式连接模块的一端相连、三棱柱主模块的第三侧面与第二钩爪式连接模块的一端相连；第一钩爪式连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从模块相连；第二钩爪式连接模块的另一端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连；三棱柱从模块的第二侧面与相邻的第三机器人单元中的钩爪式连接模块相连、三棱柱从模块的第三侧面与相邻的第四机器人单元中的钩爪式连接模块相连。

优选地，所述的三棱柱主模块用于控制机器人单元间的位姿变换，包括：第一三棱柱壳体、固接主子模块和两个轴接主子模块，其中：固接主子模块与轴接主子模块均位于第一三棱柱壳体内，固接主子模块与三棱柱从模块固连，轴接主子模块与相邻机器人单元中的三棱柱从模块相连。

更优选地，所述的固接主子模块包括：第一主模块电动机、第一主模块电动机支撑板、第一主模块联轴器和固接轴，其中：第一主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第一主模块电动机固定在第一主模块电动机支撑板上，第一主模块电动机与第一主模块联轴器固连，第一主模块联轴器与固接轴固连，固接轴与三棱柱从模块中的从模块固接板固连。

更优选地，所述两个轴接主子模块，分别为第一轴接主子模块和第二轴接主子模块，其中：

所述的第一轴接主子模块包括：第二主模块电动机、第二主模块电动机支撑板、第二主模块联轴器和第一主模块输出轴，其中：第二主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第二主模块电动机固定在第二主模块电动机支撑板上，第二主模块电动机与第二主模块联轴器固连，第二主模块联轴器与第一主模块输出轴固连，第一主模块输出轴与相邻的第一机器人单元中的钩爪式连接模块的连接盘相连；

所述的第二轴接主子模块包括：第三主模块电动机、第三主模块电动机支撑板、第三主模块联轴器和第二主模块输出轴，其中：第三主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第三主模块电动机固定在第三主模块电动机支撑板上，第三主模块电动机与第三主模块联轴器固连，第三主模块联轴器与第二主模块输出轴固连，第二主模块输出轴与相邻的第二机器人单元中的钩爪式连接模块的连接盘相连。

优选地，所述的三棱柱从模块用于控制机器人单元间的对接，包括：第二三棱柱壳体、固接从子模块和两个轴接从子模块，其中：固接从子模块和轴接从子模块均位于第二三棱柱壳体内，固接从子模块与三棱柱主模块固连，轴接从子模块与相邻机器人单元的三棱柱主模块相连。

更优选地，两个所述的轴接从子模块，分别为第一轴接从子模块和第二轴接从子模块，其中：

所述的第一轴接从子模块包括：第一从模块电动机、第二从模块电动机、第一从模块电动机支撑板、第二从模块电动机支撑板、第一从模块联轴器、第一从模块传动轴、第一齿轮组、第一从模块丝杠滑块、第一从模块齿轮齿条组、第一从模块套筒，其中：第一从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第一从模块电动机固定在第一从模块电动机支撑板上，第一从模块电动机与第一从模块联轴器固连，第一从模块联轴器与第一从模块传动轴固连，第一从模块传动轴与第一齿轮组相连，第一从模块丝杆滑块与第一齿轮组相连，第一从模块丝杠滑块与相邻的第三机器人单元中的第一钩爪式连接模块啮合相连；第二从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第二从模块电动机固定在第二从模块电动机支撑板上，第二从模块电动机与第一从模块齿轮齿条组相连，第一从模块套筒与第一从模块齿轮齿条组相连；

所述的第二轴接从子模块包括：第三从模块电动机、第四从模块电动机、第三从模块电动机支撑板、第四从模块电动机支撑板、第二从模块联轴器、第二从模块传动轴、第二齿轮组、第二从模块丝杠滑块、第二从模块齿轮齿条组、第二从模块套筒，其中：第三从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第三从模块电动机固定在第三从模块电动机支撑板上，第三从模块电动机与第二从模块联轴器固连，第二从模块联轴器与第二从模块传动轴固连，第二从模块传动轴与第二齿轮组相连，第二从模块丝杆滑块与第二齿轮组相连，第二从模块丝杠滑块与相邻的第四机器人单元中的第二钩爪式连接模块啮合相连；第四从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第四从模块电动机固定在第四从模块电动机支撑板上，第四从模块电动机与第二从模块齿轮齿条组相连，第二从模块套筒与第二从模块齿轮齿条组相连。

优选地，所述的第一钩爪式连接模块包括：第一连接盘、第二连接盘和第一连接钩爪组合，其中：第一连接盘、第二连接盘与三棱柱主模块的第一主模块输出轴相连，第一连接钩爪组合和第一、第二连接盘相连，第一连接钩爪组合与相邻的第一机器人单元的三棱柱从模块中的第一丝杠滑块组啮合相连。

优选地，所述的第二钩爪式连接模块包括：第三连接盘、第四连接盘和第二连接钩爪组合，其中：第三连接盘、第四连接盘与三棱柱主模块的第二主模块输出轴固连，第三、第四连接盘与第二连接钩爪组合相连，第二连接钩爪组合与相邻的第二机器人单元的三棱柱从模块中的第二丝杠滑块组啮合相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过将机器人模块化，可使机器人能根据不同的任务重构为不同的机器人构型，各模块的快速组装、替换、维修与功能扩展，制造成本明显降低；采用钩爪式连接模块使机器人模块间的对接机构简单可靠，实现对接过程迅速，能产生足够的卡紧力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一较优实施例的三棱柱主模块示意图；

图2为本发明一较优实施例的三棱柱从模块示意图；

图3、4为本发明一较优实施例的第一钩爪式连接模块示意图；

图5、6为本发明一较优实施例的第二钩爪式连接模块示意图；

图7为本发明一较优实施例的机器人单元总体示意图；

图中：三棱柱主模块100、三棱柱从模块200、第一钩爪式连接模块300和第二钩爪式连接模块400；

第一三棱柱壳体1；第一主模块电动机2、第一主模块电动机支撑板3、第一主模块联轴器4、固接轴5；第二主模块电动机6、第二主模块电动机支撑板7、第二主模块联轴器8、第一主模块输出轴9；第三主模块电动机10、第三主模块电动机支撑板11、第三主模块联轴器12、第二主模块输出轴13；第二三棱柱壳体14；从模块固接板15；第一从模块电动机16、第二从模块电动机17、第一从模块电动机支撑板18、第二从模块电动机支撑板19、第一从模块联轴器20、第一从模块传动轴21、第一齿轮组22、第一从模块丝杠滑块23、第一从模块齿轮齿条组24、第一从模块套筒25；第三从模块电动机26、第四从模块电动机27、第三从模块电动机支撑板28、第四从模块电动机支撑板29、第二从模块联轴器30、第二从模块传动轴31、第二齿轮组32、第二从模块丝杠滑块33、第二从模块齿轮齿条组34、第二从模块套筒35；第一连接盘36、第二连接盘37、第一连接钩爪组合38；第一钩爪39、第一钩爪支架40、第一连接销41、第一扭簧42、第一底座43、第一连接杆44；第三连接盘45、第四连接盘46、第二连接钩爪组合47；第二钩爪48、第二钩爪支架49、第二连接销50、第二扭簧51、第二底座52、第二连接杆53。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图7所示，本实施例提供一种双柱形自重构模块化机器人，包括若干机器人单元，每个机器人单元分别与相邻的四个机器人单元相连，每个机器人单元包括：三棱柱主模块100、三棱柱从模块200、第一钩爪式连接模块300和第二钩爪式连接模块400，其中：三棱柱主模块的第一侧面与三棱柱从模块的第一侧面固接，三棱柱主模块的第二侧面与第一钩爪式连接模块的一端相连，三棱柱主模块的第三侧面与第二钩爪式连接模块的一端相连；第一钩爪式连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从模块相连；第二钩爪式连接模块的另一端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连；三棱柱从模块的第二侧面与相邻的第三机器人单元的钩爪式连接模块相连、三棱柱从模块的第三侧面与相邻的第四机器人单元的钩爪式连接模块相连。

如图1所示，本实施例中，所述的三棱柱主模块用于控制机器人单元间的位姿变换，具体包括：第一三棱柱壳体1、一个固接主子模块和两个轴接主子模块，其中：固接主子模块与三棱柱从模块固连，轴接主子模块与相邻机器人单元的三棱柱从模块相连，固接主子模块与轴接主子模块均位于第一三棱柱壳体1内；具体的：

所述的固接主子模块包括：第一主模块电动机2、第一主模块电动机支撑板3、第一主模块联轴器4和固接轴5，其中：第一主模块电动机支撑板3固定在第一三棱柱壳体1的底部，第一主模块电动机2固定在第一主模块电动机支撑板3上，第一主模块电动机2与第一主模块联轴器4固连，第一主模块联轴器4与固接轴5固连，固接轴5与三棱柱从模块中的从模块固接板固连；

所述的两个轴接主子模块即第一轴接主子模块和第二轴接主子模块，其中：

所述的第一轴接主子模块包括：第二主模块电动机6、第二主模块电动机支撑板7、第二主模块联轴器8和第一主模块输出轴9，其中：第二主模块电动机支撑板7固定在第一三棱柱壳体1的底部，第二主模块电动机6固定在第二主模块电动机支撑板上7，第二主模块电动机6与第二主模块联轴器8固连，第二主模块联轴器8与第一主模块输出轴9固连，第一主模块输出轴9与相邻的第一机器人单元的钩爪式连接模块的连接盘相连；

所述的第二轴接主子模块包括：第三主模块电动机10、第三主模块电动机支撑板11、第三主模块联轴器12和第二主模块输出轴13，其中：第三主模块电动机支撑板11固定在第一三棱柱壳体1的底部，第三主模块电动机10固定在第三主模块电动机支撑板11上，第三主模块电动机10与第三主模块联轴器12固连，第三主模块联轴器12与第二主模块输出轴13固连，第二主模块输出轴13与相邻的第二机器人单元的钩爪式连接模块的连接盘相连。

如图2所示，本实施例中，所述的三棱柱从模块包括：第二三棱柱壳体14、一个固接从子模块和两个轴接从子模块，其中：固接从子模块与三棱柱主模块固连，轴接从子模块与相邻机器人单元的三棱柱主模块相连，固接从子模块和轴接从子模块均位于第二三棱柱壳体14内；具体的：

所述的固接从子模块包括从模块固接板15，所述从模块固接板15与第二三棱柱壳体14固连；

两个所述的轴接从子模块分别为第一轴接从子模块和第二轴接从子模块，其中：

所述的第一轴接从子模块包括：第一从模块电动机16、第二从模块电动机17、第一从模块电动机支撑板18、第二从模块电动机支撑板19、第一从模块联轴器20、第一从模块传动轴21、第一齿轮组22、第一从模块丝杠滑块23、第一从模块齿轮齿条组24、第一从模块套筒25，其中：第一从模块电动机支撑板18固定在第二三棱柱壳体14的底部，第一从模块电动机16固定在第一从模块电动机支撑板18上，第一从模块电动机16与第一从模块联轴器20固连，第一从模块联轴器20与第一从模块传动轴21固连，第一从模块传动轴21与第一齿轮组22相连，第一从模块丝杆滑块23与第一齿轮组22相连，第一从模块丝杠滑块23与相邻的第三机器人单元中的第一钩爪式连接模块啮合相连；第二从模块电动机支撑板19固定在第二三棱柱壳体14的底部，第二从模块电动机17固定在第二从模块电动机支撑板19上，第二从模块电动机17与第一从模块齿轮齿条组24相连，第一从模块套筒25与第一从模块齿轮齿条组24相连；

所述的第二轴接从子模块包括：第三从模块电动机26、第四从模块电动机27、第三从模块电动机支撑板28、第四从模块电动机支撑板29、第二从模块联轴器30、第二从模块传动轴31、第二齿轮组32、第二从模块丝杠滑块33、第二从模块齿轮齿条组34、第二从模块套筒35，其中：第三从模块电动机支撑板28固定在第二三棱柱壳体14的底部，第三从模块电动机26固定在第三从模块电动机支撑板28上，第三从模块电动机26与第二从模块联轴器30固连，第二从模块联轴器30与第二从模块传动轴31固连，第二从模块传动轴31与第二齿轮组32相连，第二从模块丝杆滑块33与第二齿轮组相连32，第二从模块丝杠滑块33与相邻的第四机器人单元中的第二钩爪式连接模块啮合相连；第四从模块电动机支撑板29固定在第二三棱柱壳体14的底部，第四从模块电动机27固定在第四从模块电动机支撑板29上，第四从模块电动机27与第二从模块齿轮齿条组34相连，第二从模块套筒35与第二从模块齿轮齿条组34相连。

如图3、4所示，本实施例中，所述的第一钩爪式连接模块包括：第一连接盘36、第二连接盘37和第一连接钩爪组合38，其中：第一连接盘36、第二连接盘37与三棱柱主模块的第一主模块输出轴9相连，第一连接钩爪组合38和第一连接盘、第二连接盘36，37相连，第一连接钩爪组合38与相邻的第一机器人单元的三棱柱从模块中的第一丝杠滑块组啮合相连；具体的：

所述的第一连接盘36、第二连接盘37上设置有沿圆周均布的的凹槽，第二连接盘37通过该凹槽与第一连接钩爪组合38相连，且由三棱柱主模块的第二主模块电动机6控制其旋转；

所述的第一连接钩爪组合38包括：第一钩爪39、第一钩爪支架40、第一连接销41、第一扭簧42、第一底座43和第一连接杆44，其中：第一钩爪39通过第一扭簧42和第一连接销41固定在第一钩爪支架上40，第一钩爪支架40固定通过螺钉固定在第一底座43上，第一底座43通过螺纹连接与第一连接杆44相连，第一连接杆44和三棱柱从模块中的第一从模块丝杆滑块23固定，并由第一从模块丝杆滑块23控制其移动。

如图5、6所示，本实施例中，所述的第二钩爪式连接模块包括：第三连接盘45、第四连接盘46和第二连接钩爪组合47，其中：第三连接盘45、第四连接盘46与三棱柱主模块的第二主模块输出轴13固连，第三、第四连接盘45,46与第二连接钩爪组合47相连，第二连接钩爪组合47与相邻的第二机器人单元的三棱柱从模块中的第二丝杠滑块组啮合相连；具体的：

所述的第三连接盘45、第四连接盘46上设置有沿圆周均布的的凹槽，第四连接盘46通过该凹槽与第二连接钩爪组合47相连，且由三棱柱主模块中的第三主模块电动机10控制其旋转；

所述的第二连接钩爪组合47包括：第二钩爪48、第二钩爪支架49、第二连接销50、第二扭簧51、第二底座52和第二连接杆53，其中：第二钩爪48通过第二扭簧51和第二连接销50固定在第二钩爪支架上49，第二钩爪支架49通过螺钉固定在第二底座52上，第二底座52通过螺纹连接与第二连接杆53相连，第二连接杆53和三棱柱从模块中的第二从模块丝杆滑块33固定，并由第二从模块丝杆滑块33控制其移动。

本实施例的工作过程：

在三棱柱主模块的固接主子模块中，第一主模块电动机2固定在第一主模块电动机支撑板3上，第一主模块电动机支撑板3固定于第一三棱柱壳体1内，第一主模块电动机2通过第一主模块联轴器4与固接轴5相连，固接轴5与三棱柱从模块的从模块固接板15固连，从而第一主模块电动机2可以通过电动机旋转来控制三棱柱主模块和三棱柱从模块的位姿关系；

在三棱柱主模块的第一轴接主子模块中，第二主模块电动机6固定于第二主模块电动机支撑板7上，第二主模块电动机支撑板7固定于第一三棱柱壳体1内，第二主模块电动机6通过第二主模块联轴器8与第一主模块输出轴9相连，第一主模块输出轴9与第一钩爪式连接模块中的第一、第二连接盘36、37相连，从而第二主模块电动机6的旋转运动可以传递到第一、第二连接盘36、37上，当第一、第二连接盘36、37与第一连接钩爪组合38相连时，第二主模块电动机6可以控制机器人同相邻机器人间的位姿关系；

在三棱柱主模块的第二轴接主子模块中，第三主模块电动机10固定于第三主模块电动机支撑板11上，第三主模块电动机支撑板11固定于第一三棱柱壳体1内，第三主模块电动机10通过第三主模块联轴器12与第二主模块输出轴13相连，第二主模块输出轴13与第二钩爪式连接模块中的第三、第四连接盘45、46相连，从而第三主模块电动机10的旋转运动可以传递到第三、第四连接盘45、46上，当第三、第四连接盘45、46与第二连接钩爪组合47相连时，第三主模块电动机10可以控制机器人同相邻机器人间的位姿关系。

在三棱柱从模块的固接从子模块中，从模块固接板15固定于第二三棱柱壳体14的一个侧面，从模块固接板15与三棱柱主模块中的固接轴5固连，从而实现三棱柱主模块和三棱柱从模块间位姿的变换；

在三棱柱从模块的第一轴接从子模块中，第一从模块电动机16固定于第一从模块电动机支撑板18上，第一从模块电动机支撑板18固定于第二三棱柱壳体14的底部，第一从模块电动机16通过第一从模块联轴器20与第一从模块传动轴21相连，第一从模块传动轴21与第一齿轮组22相连，第一齿轮组22和第一从模块丝杠滑块23相连，第一从模块丝杠滑块23和第一钩爪式连接模块中的第一连接钩爪组合38相连，第一从模块电动机16的旋转运动可以转换成第一连接钩爪组合38的直线运动，从而控制第一钩爪式连接模块中第一连接钩爪组合38与第一连接盘36、第二连接盘37的连接；第二从模块电动机17固定于第二从模块电动机支撑板19上，第二从模块电动机支撑板19固定于第二三棱柱壳体14的底部，第二从模块电动机17与第一从模块齿轮齿条组24相连，第一从模块齿轮齿条组24和第一从模块套筒25相连，第二从模块电动机17的旋转运动可以转换成第一从模块套筒25的直线运动，从而控制第一连接钩爪组合38的张合；

在三棱柱从模块的第二轴接从子模块中，第三从模块电动机26固定于第三从模块电动机支撑板28上，第三从模块电动机支撑板28固定于第二三棱柱壳体14的底部，第三从模块电动机26通过第二从模块联轴器30与第二从模块传动轴31相连，第二从模块传动轴31与第二齿轮组32相连，第二齿轮组32和第二从模块丝杠滑块33相连，第二从模块丝杠滑块33和第二钩爪式连接模块中的第二连接钩爪组合47啮合相连，第三从模块电动机26的旋转运动可以转换成第二连接钩爪组合47的直线运动，从而控制第二钩爪式连接模块中的第二连接钩爪组合47与第三连接盘45、第四连接盘46的连接；第四从模块电动机27固定于第四从模块电动机支撑板29上，第四从模块电动机支撑板29固定于第二三棱柱壳体14的底部，第四从模块电动机27与第二从模块齿轮齿条组34相连，第二从模块齿轮齿条组34和第二从模块套筒35相连，第四从模块电动机27的旋转运动可以转换成第二从模块套筒35的直线运动，从而控制第二连接钩爪组合47的张合。

在第一钩爪式连接模块中，第一连接盘36、第二连接盘37与三棱柱主模块中的第一主模块输出轴9相连，第一连接盘36、第二连接盘37上设置有圆周均布的三个凹槽，通过这些凹槽与第一连接钩爪组合38相连；在相连过程中，第一钩爪39先对准第二连接盘的37的凹槽，第一连接盘36与第二连接盘37保持凹槽错开，此时第一钩爪39由于第一扭簧42作用保持自由张开，第一钩爪39未能扣入第二连接盘37的凹槽内，然后三棱柱从模块中的第一从模块套筒25移动，将第一钩爪39闭合从而扣入到第二连接盘37的凹槽内并使第一钩爪39持续保持闭合状态，实现卡紧，从而实现第一钩爪式连接模块的对接；在撤除对接过程中，第一从模块套筒25先后退，然后第一钩爪39在第一扭簧42作用下自动张开，即可实现对接的撤除；当第一钩爪式连接模块连接成功后，三棱柱主模块中的第二主模块电动机6则可以控制相邻机器人间的位姿关系。

在第二钩爪式连接模块中，第三连接盘45、第四连接盘46与三棱柱主模块中的第二主模块输出轴13相连，第三连接盘45、第四连接盘46上设置有圆周均布的三个凹槽，通过这些凹槽与第二连接钩爪组合47相连；在相连过程中，第二钩爪48先对准第四连接盘46的凹槽内，第三连接盘45与第四连接盘46保持凹槽错开，此时第二钩爪48由于第二扭簧51作用保持自由张开，第二钩爪48未能扣入第四连接盘46的凹槽内，然后三棱柱从模块中的第二从模块套筒35移动，将第二钩爪48闭合从而扣入到第四连接盘46的凹槽内并将使第二钩爪48持续保持闭合状态，实现卡紧，从而实现第二钩爪式连接模块的对接。在撤除对接过程中，第二从模块套筒35先后退，然后第二钩爪48在第二扭簧51作用下自动张开，即可实现对接的撤除；当第二钩爪式连接模块连接成功后，三棱柱主模块的中的第三主模块电动机10则可以控制相邻机器人间的位姿关系。

本实施例使用模块化设计机器人，使得机器人有很好的环境适应能力，可处理较复杂的问题，而且模块间可相互替换，因此可实现机器人不同功能模块的快速组装、替换、维修与功能扩展，制造成本明显降低。钩爪式连接模块中，应用简单的钩爪式机械结构，不仅能实现不同模块间的快速连接的要求，也能获得很好的对接可靠性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (13)

1.一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，包括若干个机器人单元，每个所述机器人单元包括三棱柱主模块、三棱柱从模块、第一钩爪式连接模块和第二钩爪式连接模块，其中：三棱柱主模块的第一侧面与三棱柱从模块的第一侧面固接、三棱柱主模块的第二侧面与第一钩爪式连接模块的一端相连、三棱柱主模块的第三侧面与第二钩爪式连接模块的一端相连；第一钩爪式连接模块的另一端与相邻的第一机器人单元中的三棱柱从模块相连；第二钩爪式连接模块的另一端与相邻的第二机器人单元中的三棱柱从模块相连；三棱柱从模块的第二侧面与相邻的第三机器人单元中的钩爪式连接模块相连、三棱柱从模块的第三侧面与相邻的第四机器人单元中的钩爪式连接模块相连。 

2.根据权利要求1所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的三棱柱主模块用于控制机器人单元间的位姿变换，包括：第一三棱柱壳体、固接主子模块和两个轴接主子模块，其中：固接主子模块与轴接主子模块均位于第一三棱柱壳体内，固接主子模块与三棱柱从模块固连，轴接主子模块与相邻机器人单元中的三棱柱从模块相连。 

3.根据权利要求2所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的固接主子模块包括：第一主模块电动机、第一主模块电动机支撑板、第一主模块联轴器和固接轴，其中：第一主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第一主模块电动机固定在第一主模块电动机支撑板上，第一主模块电动机与第一主模块联轴器固连，第一主模块联轴器与固接轴固连，固接轴与三棱柱从模块中的从模块固接板固连。 

4.根据权利要求2所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述两个轴接主子模块，分别为第一轴接主子模块和第二轴接主子模块，其中： 

所述的第一轴接主子模块包括：第二主模块电动机、第二主模块电动机支撑板、第二主模块联轴器和第一主模块输出轴，其中：第二主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第二主模块电动机固定在第二主模块电动机支撑板上，第二主模块电动机与第二主模块联轴器固连，第二主模块联轴器与第一主模块输出轴固连，第一主模块输出轴与相邻的第一机器人单元中的钩爪式连接模块的连接盘相连； 

所述的第二轴接主子模块包括：第三主模块电动机、第三主模块电动机支撑板、第三主模块联轴器和第二主模块输出轴，其中：第三主模块电动机支撑板固定在第一三棱柱壳体的底部，第三主模块电动机固定在第三主模块电动机支撑板上，第三主模块电动 机与第三主模块联轴器固连，第三主模块联轴器与第二主模块输出轴固连，第二主模块输出轴与相邻的第二机器人单元中的钩爪式连接模块的连接盘相连。 

5.根据权利要求1所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的三棱柱从模块用于控制机器人单元间的对接，包括：第二三棱柱壳体、固接从子模块和两个轴接从子模块，其中：固接从子模块和轴接从子模块均位于第二三棱柱壳体内，固接从子模块与三棱柱主模块固连，轴接从子模块与相邻机器人单元的三棱柱主模块相连。 

6.根据权利要求5所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的固接从子模块包括从模块固接板，所述从模块固接板与第二三棱柱壳体固连。 

7.根据权利要求5所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的两个轴接从子模块，分别为第一轴接从子模块和第二轴接从子模块，其中： 

所述的第一轴接从子模块包括：第一从模块电动机、第二从模块电动机、第一从模块电动机支撑板、第二从模块电动机支撑板、第一从模块联轴器、第一从模块传动轴、第一齿轮组、第一从模块丝杠滑块、第一从模块齿轮齿条组、第一从模块套筒，其中：第一从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第一从模块电动机固定在第一从模块电动机支撑板上，第一从模块电动机与第一从模块联轴器固连，第一从模块联轴器与第一从模块传动轴固连，第一从模块传动轴与第一齿轮组相连，第一从模块丝杆滑块与第一齿轮组相连，第一从模块丝杠滑块与相邻的第三机器人单元中的第一钩爪式连接模块啮合相连；第二从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第二从模块电动机固定在第二从模块电动机支撑板上，第二从模块电动机与第一从模块齿轮齿条组相连，第一从模块套筒与第一从模块齿轮齿条组相连； 

所述的第二轴接从子模块包括：第三从模块电动机、第四从模块电动机、第三从模块电动机支撑板、第四从模块电动机支撑板、第二从模块联轴器、第二从模块传动轴、第二齿轮组、第二从模块丝杠滑块、第二从模块齿轮齿条组、第二从模块套筒，其中：第三从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第三从模块电动机固定在第三从模块电动机支撑板上，第三从模块电动机与第二从模块联轴器固连，第二从模块联轴器与第二从模块传动轴固连，第二从模块传动轴与第二齿轮组相连，第二从模块丝杆滑块与第二齿轮组相连，第二从模块丝杠滑块与相邻的第四机器人单元中的第二钩爪式连接模块啮合相连；第四从模块电动机支撑板固定在第二三棱柱壳体的底部，第四从模块电动机固定在第四从模块电动机支撑板上，第四从模块电动机与第二从模块齿轮齿条组 相连，第二从模块套筒与第二从模块齿轮齿条组相连。 

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第一钩爪式连接模块包括：第一连接盘、第二连接盘和第一连接钩爪组合，其中：第一连接盘、第二连接盘与三棱柱主模块的第一主模块输出轴相连，第一连接钩爪组合和第一、第二连接盘相连，第一连接钩爪组合与相邻的第一机器人单元的三棱柱从模块中的第一丝杠滑块组啮合相连。 

9.根据权利要求8所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第一连接钩爪组合包括第一钩爪、第一钩爪支架、第一连接销、第一扭簧、第一底座和第一连接杆，其中：第一钩爪通过第一扭簧和第一连接销固定在第一钩爪支架上，第一钩爪支架固定在第一底座上，第一底座和第一连接杆通过螺纹连接，第一连接杆和相邻的第一机器人单元的三棱柱从模块中的第一从模块丝杆滑块固定，并由第一从模块丝杆滑块控制其移动。 

10.根据权利要求8所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第一连接盘、第二连接盘上均设置有沿圆周均布的的凹槽，第一连接盘、第二连接盘通过凹槽与第一连接钩爪组合相连且第一、第二连接盘由三棱柱主模块的第二主模块电动机控制其旋转。 

11.根据权利要求1-7任一项所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第二钩爪式连接模块包括：第三连接盘、第四连接盘和第二连接钩爪组合，其中：第三连接盘、第四连接盘与三棱柱主模块的第二主模块输出轴固连，第三、第四连接盘与第二连接钩爪组合相连，第二连接钩爪组合与相邻的第二机器人单元的三棱柱从模块中的第二丝杠滑块组啮合相连。 

12.根据权利要求11所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第二连接钩爪组合包括第二钩爪、第二钩爪支架、第二连接销、第二扭簧、第二底座和第二连接杆，其中：第二钩爪通过第二扭簧和第二连接销固定在第二钩爪支架上，第二钩爪支架固定在第二底座上，第二底座和第二连接杆连接，第二连接杆和相邻的第二机器人单元的三棱柱从模块中的第二从模块丝杆滑块固定，并由第二从模块丝杆滑块控制其移动。 

13.根据权利要求11所述的一种双柱形自重构模块化机器人，其特征在于，所述的第三连接盘、第四连接盘上均设置有沿圆周均布的的凹槽，第三连接盘、第四连接盘通过凹槽与第二连接钩爪组合相连且第三、第四连接盘由三棱柱主模块中的第三主模块 电动机控制其旋转。