CN107115677A - 快接式分体机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人制造领域，本发明针对现有的机器人组装部位容易受到电机运行时震动影响，导致脱落以及机器人的组装部件（如头部）和核心部件（如腹部）在拼接后不能相对转动的技术问题，提供了一种快接式分体机器人，包括核心部件和若干组装部件，组装部件上均设有圆柱状的凸粒，核心部件上设有若干可嵌入凸粒的凹槽；核心部件上的凹槽处均设有环贴部，环贴部包括与核心部件内供电线路相连的供电贴片和与核心部件内数据线路相连的数据贴片，供电贴片与数据贴片均包括两个环状的金属贴片，四个金属贴片的直径互不相同，四个金属贴片呈同心圆状固定在核心部件上的凹槽处，凹槽内设有电磁线圈，与核心部件内供电线路连接的金属贴片为电磁线圈供电。

Description

快接式分体机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种快接式分体机器人。

背景技术

乐高公司从1998年开始，就推出了分体机器人----乐高机器人，使得很多对自制机器人怀抱憧憬的业余玩家，得以如愿。

乐高机器人就像传统的乐高积木一样，使用者可以自由发挥创意，拼凑各种模型，而且可以让它真的动起来。乐高机器人包括一个控制核心（也称为NXT）、输出设备以及传感器，输出设备的一端与控制核心可拆卸连接，输出设备的另一端设有马达，传感器与控制核心可拆卸连接。在该方案中，输出设备与控制核心上分别设有类似乐高积木的圆柱状凸粒和可嵌入凸粒的凹槽，通过凸粒和凹槽来达到固定的作用。控制核心上还设有用于连接电脑USB的端口，并且内部设有蓄电池，输出设备和传感器均依靠蓄电池供电。蓄电池的充电既可以依靠USB端口充电，也可以直接更换新的干电池。

但是乐高机器人在实际拼接时发现，凸粒和凹槽的连接方式在机器人运行的过程中，受到电机运行时震动的影响，容易出现控制核心与输出设备脱落的问题。还有一个问题就是拼接的两个零件不能相对转动。尤其是在拼装一个仿人型机器人时，机器人的头部或组装部件（输出设备，特指与控制核心转动连接的部件）和核心部件（控制核心）要求是能够相对转动的，但是如果采用现有的方案并不能实现。

发明内容

本发明针对现有的机器人组装部位容易受到电机运行时震动影响，导致脱落以及机器人的组装部件（如头部）和核心部件（如腹部）在拼接后不能相对转动的技术问题，提供了一种快接式分体机器人。

本发明提供的基础方案为：快接式分体机器人，包括核心部件和若干组装部件，组装部件上均设有圆柱状的凸粒，核心部件上设有若干可嵌入凸粒的凹槽；

核心部件上的凹槽处均设有环贴部，环贴部包括与核心部件内供电线路相连的供电贴片和与核心部件内数据线路相连的数据贴片，供电贴片与数据贴片均包括两个环状的金属贴片，四个金属贴片的直径互不相同，四个金属贴片呈同心圆状固定在核心部件上的凹槽处；

组装部件上分别设有转动体，转动体固定在组装部件上的圆柱状凸粒周围，在组装部件上的圆柱状凸粒嵌入核心部件的凹槽内时，四个金属贴片均至少与一个转动体对应接触，转动体分别与组装部件内的供电线路和数据线路联通；

凹槽内设有电磁线圈，凸粒上设有在电磁线圈通电后可与电磁线圈吸合的固定体，凸粒与固定体转动连接，凸粒内设有可驱动固定体转动的驱动部；

其中，与核心部件内供电线路连接的金属贴片为电磁线圈供电。

本发明的工作原理及优点在于：在本发明中，金属贴片是呈同心圆状固定在核心部件上的凹槽处的，这样金属贴片之间是不会相互影响的，即供电贴片和数据贴片互不影响。举个例子，现有的有限数据传输大多是USB接口，将供电贴片和数据贴片理解为USB接口中的引脚，供电贴片中的两个金属贴片为正负极，数据贴片中的两个金属贴片为USB接口中的数据线。即设置供电贴片和数据贴片是为了实现核心部件和组装部件之间供电线路、数据线路联通的目的。

转动体在核心部件和组装部件结合时，四个金属贴片均至少与一个转动体对应接触，这样就达到保证核心部件和组装部件之间的电路的联通。

在组装部件上的圆柱状凸粒插入核心部件的凹槽上时，每个金属贴片至少与一个转动体对应，这样在核心部件和组装部件结合在一起时，核心部件和组装部件之间可实现供电线路、数据线路的接通。电磁线圈与环贴部中的供电贴片之间设有导线，这样电磁线圈即可依靠环状贴片供电。

我们也尝试过在核心部件和组装部件之间设置两块互吸的永磁铁，但是在实际应用中发现了几个弊端，第一如果永磁铁之间的吸引力过大，则在拆卸的时候极不方便，一般来说分体机器人（乐高机器人）都是针对儿童的，儿童在拆卸时，虽然能够将两个零件分开，但是也常常将核心部件或者组装部件磕碰到，这样就极易造成损坏；第二如果永磁铁之间的吸引力过小，则在组装后还是会因为震动导致零件之间连接不牢固。因此本发明中电磁线圈在核心部件和组装部件结合在一起并且在供电线圈通电（即分体机器人开始启动）后，核心部件和组装部件才会紧密的结合在一起。当需要拆分时，断开电源即可。并且采用电磁铁的设计还有一个优点，就是在对分体机器人进行拆分时一定要断开电源，电磁线圈才会失去磁性。这样就要求了儿童不会在分体机器人运行（开机）时，就去拆分，这样就避免了开机拆分过程中一些电流的异常扰动导致的分体机器人内部的元件损坏的情况。

驱动部主要是为了实现核心部件和组装部件之间相对转动的动力，由于驱动部可带动固定体转动，由于电磁线圈和固定体在通电情况下，电磁线圈和固定体会吸附在一起，当固定体在驱动部的带动下转动时，由于驱动部嵌入固定在组装部件内，且电磁线圈固定在凹槽内，因此在驱动部的驱动下，核心部件和组装部件之间可以相对转动。

本发明快接式分体机器人，通过电磁线圈、供电贴片、数据贴片以及驱动部实现了两个零件之间相互结合，供电线路和数据线路联通，两个零件之间相对转动的效果。由于采用了电磁线圈和固定体的配合，使得结合强度上升，避免了因电机运行时的震动影响导致的脱落的问题。即在电机震动时，凸粒和凹槽之间会缓慢的脱落，但是由于本发明是通过磁性固定，在震动的力小于电磁线圈和固定体之间吸引力的情况下，都不会脱落。

进一步，电磁线圈与供电贴片之间并联。通过并联的方式，避免了电磁线圈串联分压的问题，通过并联的方式保证了电磁线圈通电后的磁场强度。

进一步，转动体与相应的组装部件之间分别设有缓冲弹簧。缓冲弹簧能够让转动体与金属贴片之间有一定的缓冲，防止因突然的震动，导致的转动体与金属贴片的分离。

进一步，转动体均为球体，转动体分别嵌入相应的组装部件内，转动体可在组装部件内转动。这样的设计是为了让组装部件和核心部件在相对转动时，减小转动体与金属贴片的摩擦。

进一步，核心部件上的凹槽处设有环形槽，金属贴片嵌入环形槽内。这样的设计可以减小核心部件和组装部件之间的间隙，环形槽对转动体还有限位作用，即环形槽作为转动体转动时的轨道。

进一步，固定体的材质可为铁、钴、镍或磁铁。这是公开固体的具体材料，方便制作，并且成本也非常低。

附图说明

图1是本发明快接式分体机器人实施例的结构示意图；

图2是图1中腹部的俯视图；

图3是图2的正剖图；

图4是图1中头部的正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：核心部件1、头部2、腿部21、凸粒3、凹槽4、金属贴片5、转动体6、电磁线圈7、固定体8。

实施例基本如附图1所示：在本实施例中选用的2014年乐高公司的45544型号的机器人进行部分优化改进，这样有实物参照的方式更能够说明。快接式分体机器人（在本实施例中选用的2014年乐高公司的45544型号的机器人进行优化改进，这样有实物参照的方式更能够说明。45544型号自带锂电池），包括核心部件1和若干组装部件，组装部件上均设有圆柱状的凸粒3，核心部件1上设有若干可嵌入凸粒3的凹槽4。在本实施例中，核心部件1为腹部，组装部件为头部2和腿部21，腿部21的底端设置有滚轮。腹部的顶部有一个用于安装头部2的凹槽4，腹部的下部有两个用于安装腿部21的凹槽4。

核心部件1上的凹槽4处均设有环贴部，环贴部包括与核心部件1内供电线路相连的供电贴片和与核心部件1内数据线路相连的数据贴片，供电贴片与数据贴片均包括两个环状的金属贴片5，四个金属贴片5的直径互不相同，四个金属贴片5呈同心圆状固定在核心部件1上的凹槽4处；

头部2和两条腿部21上分别设有转动体6，转动体6固定在组装部件上的圆柱状凸粒3周围，在组装部件上的圆柱状凸粒3嵌入核心部件1的凹槽4内时，四个金属贴片5均至少与一个转动体6对应接触，转动体6分别与组装部件内的供电线路和数据线路联通；

凹槽4内设有电磁线圈7，凸粒3上设有在电磁线圈7通电后可与电磁线圈7吸合的固定体8，凸粒3与固定体8转动连接，凸粒3内设有可驱动固定体8转动的驱动部。驱动部就是指小型电机，或者微型电机，具体在本实施例中，选用的是信力品牌的，FF030有刷直流电动机。转动体6在本实施例中选用的是铜珠，不选用钢珠的目的是铜的电阻率低于铁，这样可以避免发热和电能损耗，在转动体6与头部2之间设置有缓冲弹簧。

其中，与核心部件1内供电线路连接的金属贴片5为电磁线圈7供电。

具体使用时：机器人的腹部（核心部件1）内设有控制模块和电源模块，因此我们可以用导线让电源模块为供电贴片供电，腹部内的供电线路的接口也是两根，熟悉机器人的人都清楚，在机器人依靠蓄电池供电的情况下，接口仅正负极就够了，只不过结构的数量可以根据实际情况设置。在本实施例中可以通过信号线让控制模块与数据贴片接通。金属贴片5可以选用薄的圆环状的铜片。金属贴片5嵌是在腹部上的。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.快接式分体机器人，包括核心部件和若干组装部件，组装部件上均设有圆柱状的凸粒，核心部件上设有若干可嵌入凸粒的凹槽；其特征在于：

快接式分体机器人，包括核心部件和若干组装部件，组装部件上均设有圆柱状的凸粒，核心部件上设有若干可嵌入凸粒的凹槽；

组装部件上分别设有转动体，转动体固定在组装部件上的圆柱状凸粒周围，在组装部件上的圆柱状凸粒嵌入核心部件的凹槽内时，四个金属贴片均至少与一个转动体对应接触，转动体分别与组装部件内的供电线路和数据线路联通；

凹槽内设有电磁线圈，凸粒上设有在电磁线圈通电后可与电磁线圈吸合的固定体，凸粒与固定体转动连接，凸粒内设有可驱动固定体转动的驱动部；

其中，与核心部件内供电线路连接的金属贴片为电磁线圈供电。

2.根据权利要求1所述的快接式分体机器人，其特征在于，电磁线圈与供电贴片之间并联。

3.根据权利要求1所述的快接式分体机器人，其特征在于，转动体与相应的组装部件之间分别设有缓冲弹簧。

4.根据权利要求1所述的快接式分体机器人，其特征在于，转动体均为球体，转动体分别嵌入相应的组装部件内，转动体可在组装部件内转动。

5.根据权利要求1所述的快接式分体机器人，其特征在于，核心部件上的凹槽处设有环形槽，金属贴片嵌入环形槽内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的快接式分体机器人，其特征在于，固定体的材质为铁、钴、镍或磁铁。