CN109291040A - 一种连接结构及模块化的运动机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连接结构及模块化的运动机器人底盘，属于机器人技术领域。该连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，第一连接结构包括设置于第一模块上的卡块，以及设置于第二模块上的卡孔，卡块沿Z方向伸入卡孔完成第一次配合；卡块在卡孔内沿Y方向移动完成第二次配合；第二连接结构设置于第二模块上，卡块与孔完成卡接后，第二连接结构能抵接第一模块的一端。该模块化的运动机器人底盘包括上述连接结构。本发明通过设置第一连接结构和第二连接结构，使得第一模块和第二模块在安装时仅需按照一定顺序操作，即可完成第一模块和第二模块的X方向、Y方向和Z方向上的固定，无需额外采用专门的工具对第一模块和第二模块进行连接和拆卸。

Description

一种连接结构及模块化的运动机器人底盘

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种连接结构及模块化的运动机器人底盘。

背景技术

目前为了提高运动机器人底盘的通用性，可以将运动机器人底盘概括为由运动模块和控制模块连接而成，其中不同的控制模块可以与同一运动模块连接，以实现不同的运动模块控制不同的运动过程，实现运动机器人运动的多样化。当运动模块或控制模块中其中一个发生故障时，另一模块还可以被拆卸与其他模块组装继续进行工作，从而提高运动模块或控制模块的有效工作时间。

但是，现有技术中的运动模块和控制模块之间大多通过螺接、焊接、粘接以及过盈配合等方式进行固定连接，当两模块需要拆卸时，上述连接方式均需要使用专门的工具，耗时长，且操作困难。

为此，亟需提供一种连接结构及模块化的运动机器人底盘以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种连接结构，以方便两模块之间的安装与拆卸。

本发明的另一个目的在于提供一种模块化的运动机器人底盘，连接简单可靠且拆卸方便。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种连接结构，包括：

第一连接结构，其包括设置于第一模块上的卡块，以及设置于第二模块上的卡孔，所述卡块沿Z方向伸入所述卡孔完成第一次配合，以限制所述卡块沿X方向的移动；所述卡块在所述卡孔内沿Y方向移动完成第二次配合，以限制所述卡块沿Z方向的移动；

第二连接结构，其设置于所述第二模块上，所述卡块与所述孔完成第二次配合后，所述第二连接结构能抵接所述第一模块的一端，所述第二连接结构和所述卡孔共同限制所述卡块沿Y方向的移动。

通过设置第一连接结构和第二连接结构，使得第一模块和第二模块在安装时仅需按照一定顺序操作，即可完成第一模块和第二模块的X方向、Y方向和Z方向上的固定，无需额外采用专门的工具对第一模块和第二模块进行连接，且第一模块和第二模块在进行拆卸时，也无需采用专门工具进行拆卸，使得两模块可以进行快速拆装。

作为优选，所述卡块设置于所述第一模块的底面，所述卡孔设置于所述第二模块的上表面；

其中所述卡块设置有卡槽，所述第二模块的上表面能伸入所述卡槽内完成所述卡块和所述卡孔的第二次配合。

作为优选，所述第二连接结构包括弹簧柱塞，所述弹簧柱塞垂直于所述卡孔所在的平面。

作为优选，所述卡孔为矩形孔或腰形孔。

作为优选，所述连接结构还包括第三连接结构，所述第三连接结构用于实现所述第一模块和所述第二模块的电连接。

作为优选，所述第三连接结构包括设置于所述第一模块的插块、以及设置于所述第二模块的插孔，所述插块设置有第一导电件，所述插孔内设置有第二导电件，所述插块沿Z方向插入所述插孔内使所述第一导电件和所述第二导电件电连接。

作为优选，所述第一导电件包括插件弹针，所述第二导电件包括导电薄片，所述插件弹针平行于Y方向设置，所述导电薄片平行于所述Z方向设置，且所述导电薄片设置于所述插孔远离所述第二连接结构的一侧，所述插件弹针与所述导电薄片接触。

作为优选，所述导电薄片用于与所述插件弹针的电连接的面积大于所述插件弹针用于与所述导电薄片的电连接的面积。

一种模块化的运动机器人底盘，包括运动模块和控制模块，其特征在于，还包括上述的连接结构，所述卡块设置于所述控制模块上，所述卡孔设置于所述运动模块上，且所述第二连接结构设置于所述运动模块上。

作为优选，所述控制模块设置所述卡块的平面还设置有挡边，所述第二连接结构与所述挡边抵接。

本发明的有益效果：

通过设置第一连接结构和第二连接结构，使得第一模块和第二模块在安装时仅需按照一定顺序操作，即可完成第一模块和第二模块的X方向、Y方向和Z方向上的固定，无需额外采用专门的工具对第一模块和第二模块进行连接，且第一模块和第二模块在进行拆卸时，也无需采用专门工具进行拆卸，使得两模块可以进行快速拆装。

附图说明

图1是本发明实施例中控制模块的结构示意图；

图2是图1的A处放大示意图；

图3是本发明实施例中插块与插件弹针配合的结构示意图；

图4是本发明实施例中第一导电件的结构示意图；

图5是本发明实施例中的运动模块的结构示意图；

图6是图5中B处放大示意图；

图7是本发明实施例中导电薄片的结构示意图；

图8是本发明实施例中连接件与导电薄片连接的结构示意图。

图中：

100、控制模块；110、挡边；200、运动模块；

1、卡块；11、卡槽；12、倒角；2、卡孔；3、弹簧柱塞；4、插块；41、插槽；5、插孔；6、第一导电件；61、插件弹针；62、电路板；7、导电薄片；8、连接件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例公开一种连接结构，该连接结构可以应用于多种技术领域，以实现两个模块之间的连接，该连接结构连接时无需采用专门工具进行连接，拆卸时也无需采用专门工具进行拆装，安装方便，拆装方便。在此以连接结构应用于模块化的运动机器人底盘进行详细介绍。

如图1和5所示，模块化的运动机器人底盘包括控制模块100和运动模块200，控制模块100位于运动模块200的上方。本实施例中的连接结构主要用于连接控制模块100和运动模块200。该连接结构分为机械连接结构和电连接结构；为了方便描述，定义X方向、Y方向和Z方向为空间中两两相互垂直的方向。

参照图1、图2、图5和图6，其中机械连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，第一连接结构包括设置于控制模块100底面的卡块1，以及设置于运动模块200上表面的卡孔2，卡块1沿Z方向伸入卡孔2完成第一次配合，以限制卡块1沿X方向的移动；卡块1在卡孔2内沿Y方向移动完成第二次配合，以限制卡块1沿Z方向的移动。第二连接结构设置于运动模块200上，卡块1与孔完成卡接后，第二连接结构能抵接第一模块的一端，第二连接结构和卡孔2共同限制卡块1沿Y方向的移动。

具体的，卡孔2为腰形孔或矩形孔，卡孔2的宽度与卡块1的宽度大致相等，卡块1伸入卡孔2后，卡孔2能限制卡块1沿卡孔2宽度方向的移动，即限制卡块1沿X方向的移动；且卡块1上设置有卡槽11，运动模块200的上表面能伸入卡槽11内完成卡块1和卡孔2的第二次配合。

于本实施例中，参照图2，卡槽11的纵截面为C形，包括两个卡接壁和位于两个卡接壁之间的限位壁，且限位壁与两个卡接壁垂直连接，其中一个卡接壁位于运动模块200上表面的下方，另一个卡接壁位于运动模块200上表面的上方，运动模块200的部分上表面位于卡槽11内，以完成卡块1和卡孔2的第二次配合，达到限制卡块1沿Z方向远离卡孔2的目的，即防止控制模块100和运动模块200沿Z方向发生远离。限位壁用于限制卡块1在卡孔2内沿Y方向移动的极限，即限位壁与卡孔2的内壁抵接后无法继续移动。

于另一实施例中，卡槽11的纵截面为L形，包括相互垂直的卡接壁和限位壁，其中卡接壁位于运动模块200上表面的下方，控制模块100的底面可以充当位于运动模块200上表面上方的卡接壁，以完成卡块1和卡孔2的第二次配合，达到限制卡块1沿Z方向远离卡孔2的目的；限位壁的结构及作用同上，在此不再赘述。

当卡块1的限位壁与卡孔2的内壁抵接后，卡块1虽然不可以继续按Y正方向继续移动，但是卡块1可以朝Y反方向移动，为此，运动模块200设置有第二连接结构，第二连接结构抵接控制模块100用于限制卡块1朝相反方向移动。

具体的，参照图6，第二连接结构包括弹簧柱塞3，弹簧柱塞3垂直于卡孔2所在的平面。当控制模块100与运动模块200进行机械连接时，首先控制模块100沿Z方向向下移动将设置于其上的卡块1伸入运动模块200的卡孔2内，当下移到一定程度，控制模块100的底部压缩弹簧柱塞3，当卡块1沿Y方向移动一定距离后，控制模块100底面无法压缩弹簧柱塞3，此时弹簧柱塞3自动弹出恢复至自然状态，并抵接控制模块100的侧壁。优选控制模块100侧壁与限位壁侧壁之间的距离等于弹簧柱塞3与卡孔2远离弹簧柱塞3一端之间的距离，从而限制卡块1在卡孔2内沿Y方向运动。当需要拆卸控制模块100和运动模块200时，仅需按压弹簧柱塞3，并移动控制模块100朝设置弹簧柱塞3的方向移动，即可完成运动模块200和控制模块100的拆卸。另外，于其他实施例中，控制模块100底部可以设置用于容纳弹簧柱塞3的容纳槽，弹簧柱塞3处于自然状态时限制卡块1沿Y方向运动。

进一步地，参照图1、图3、图5和图7，连接结构还包括用于控制模块100和运动模块200进行电连接的第三连接结构。第三连接结构包括设置于控制模块100的插块4、以及设置于运动模块200的插孔5。插块4与卡块1均设置于控制模块100的底面，插孔5设置于运动模块200的上表面，且插块4设置有第一导电件6，插孔5内设置有第二导电件，插块4沿Z方向插入插孔5内使第一导电件6和第二导电件电连接。其中，第一导电件6包括插件弹针61，第二导电件为导电薄片7。于本实施例中，插件弹针61平行于Y方向设置，导电薄片7平行于Z方向设置，且导电薄片7设置于插孔5远离第二连接结构的一侧，插件弹针61能被压缩并与导电薄片7点接触。这样设计，插件弹针61具有压缩和回弹功能，其可以在Y方向被压缩，第三连接结构正常连接时，插件弹针61被压缩，这样控制即使控制模块100在Y方向与运动模块200发生相对移动，插件弹针61的压缩量减小，插件弹针61伸出依然能与导电薄片7接触形成电连接，本领域人员可以理解的是，运动模块200和控制模块100沿Y方向晃动的距离小于插件弹针61可压缩和回弹的距离。并且，第三连接结构包括多个插件弹针61，其均匀分布于插块4的侧面。进一步的，导电薄片7用于与插件弹针61的电连接的面积大于插件弹针61用于与导电薄片7的电连接的面积。导电薄片7用于与插件弹针61的电连接面为平面，插件弹针61用于刀片薄片7的电连接面为一凸点，当多个插件弹针61组成一几何图形，如矩形，与导电薄片7接触时，其用于与导电薄片7电连接的面积为多个凸点，则多个插件弹针61与导电薄片7正常电连接时，矩形的四条边与导电薄片7的边缘之间存在一定距离，可以预计的是，这样设计即使控制模块100带动插块4发生任何方向的晃动，插件弹针61均能与导电薄片7接触，当然沿任何方向的晃动，均在一定范围内。于本实施例中，第一导电件6还包括与插件弹针61连接的电路板62，插块4中设置有插槽41，且插块4的侧壁设置有通孔，电路板62插入插槽41中，电路板62上的插件弹针61通过通孔从插槽41内部伸出，安装方便。

进一步地，参照图3、图4和图8，第一导电件6和插块4可以进行模块化设计，第二导电件和插孔5进行模块化设计，即将插孔5设置于一连接件8上，然后将第二导电件先与连接件8完成安装，这样便于在运动模块200和控制模块100上快速设置第三连接结构。

进一步地，插块4和卡块1的底部均设置有倒角12，倒角12作为导向部，以便于插块4插入插孔5中，以及卡块1插入卡孔2中。

在此需要声明的是，第三连接结构并非必须设置的，可以根据相互连接的第一模块和第二模块的实际需求进行设置。

在此需要说明的是，卡块1和卡孔2的设置可以根据实际需要设置在第一模块和第二模块的侧面，本实施例中将卡块1设置于第一模块的底面，以及卡孔2设置于第二模块的上表面，仅作示例性说明，并不对此进行限制。

本实施例还公开一种模块化的运动机器人底盘，其包括运动模块200、控制模块100以及上述用于连接运动模块200和控制模块100的连接结构，连接结构在运动模块200和控制模块100上的设置方式如上，在此不再赘述。

在此需要说明的是，模块化的运动机器人底盘中的运动模块200沿前进方向可以将其分为前端和后端，第一连接结构中卡块1的卡槽11与卡孔2配合时，卡槽11朝向运动模块200的后端，第二连接结构设置于运动模块200的前端，第三连接结构中的插针弹件与导电薄片7连接时朝向运动模块200的后端。由于运动模块200在运动过程中，难免存在启动、急停等惯性引起的控制模块100相对于运动模块200进行Y方向的晃动，当运动模块200处于启动或加速时，控制模块100相对于运动模块200会向后运动，此时卡块1与卡孔2、插块4与插孔5会连接更紧密。当运动模块200处于急停或减速状态时，控制模块100会相对运动模块200发生向前移动，此时，第二连接结构可以保证控制模块100与运动模块200的相对移动在处于一定范围内；第三连接结构的插件弹针61可以确保其始终与导电薄片7接触，保证电连接的结构强度。

并且，模块化的运动机器人底盘包括多个第一连接结构，于本实施例中，第一连接结构有四个，且四个第一连接结构呈一定几何形状分布于运动模块200和控制模块100之间，以确保运动模块200和控制模块100连接的稳定性。

另外，控制模块100设置卡块1的平面还设置有挡边110，挡边110沿垂直于运动模块200底面的方向延伸，多个挡边110首尾相连形成一多边形，且挡边110与卡块1的距离小于控制模块100外壳侧壁与卡块1的距离，挡边110远离控制模块100的一端与运动模块200的上表面抵接，且弹簧柱塞3与靠近其的挡边110抵接。这样设置，一方面可以避免弹簧柱塞3与控制模块100外壳侧壁直接接触导致其变形的情况发生；另一方面可以避免外界误操作将弹簧柱塞3压缩使得控制模块100脱离运动模块200，导致模块化的运动机器人底盘无法动作的现象发生。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连接结构，其特征在于，包括：

第一连接结构，其包括设置于第一模块上的卡块(1)，以及设置于第二模块上的卡孔(2)，所述卡块(1)沿Z方向伸入所述卡孔(2)完成第一次配合，以限制所述卡块(1)沿X方向的移动；所述卡块(1)在所述卡孔(2)内沿Y方向移动完成第二次配合，以限制所述卡块(1)沿Z方向的移动；

第二连接结构，其设置于所述第二模块上，所述卡块(1)与所述孔完成第二次配合后，所述第二连接结构能抵接所述第一模块的一端，所述第二连接结构和所述卡孔(2)共同限制所述卡块(1)沿Y方向的移动。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述卡块(1)设置于所述第一模块的底面，所述卡孔(2)设置于所述第二模块的上表面；

其中所述卡块(1)设置有卡槽(11)，所述第二模块的上表面能伸入所述卡槽(11)内完成所述卡块(1)和所述卡孔(2)的第二次配合。

3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述第二连接结构包括弹簧柱塞(3)，所述弹簧柱塞(3)垂直于所述卡孔(2)所在的平面。

4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述卡孔(2)为矩形孔或腰形孔。

5.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述连接结构还包括第三连接结构，所述第三连接结构用于实现所述第一模块和所述第二模块的电连接。

6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述第三连接结构包括设置于所述第一模块的插块(4)、以及设置于所述第二模块的插孔(5)，所述插块(4)设置有第一导电件(6)，所述插孔(5)内设置有第二导电件，所述插块(4)沿Z方向插入所述插孔(5)内使所述第一导电件(6)和所述第二导电件电连接。

7.根据权利要求6所述的连接结构，其特征在于，所述第一导电件(6)包括插件弹针(61)，所述第二导电件包括导电薄片(7)，所述插件弹针(61)平行于Y方向设置，所述导电薄片(7)平行于所述Z方向设置，且所述导电薄片(7)设置于所述插孔(5)远离所述第二连接结构的一侧，所述插件弹针(61)与所述导电薄片(7)接触。

8.根据权利要求7所述的连接结构，其特征在于，所述导电薄片(7)用于与所述插件弹针(61)的电连接的面积大于所述插件弹针(61)用于与所述导电薄片(7)的电连接的面积。

9.一种模块化的运动机器人底盘，包括运动模块(200)和控制模块(100)，其特征在于，还包括权利要求1-8任意一项所述的连接结构，所述卡块(1)设置于所述控制模块(100)上，所述卡孔(2)设置于所述运动模块(200)上，且所述第二连接结构设置于所述运动模块(200)上。

10.根据权利要求9所述的模块化的运动机器人底盘，其特征在于，所述控制模块(100)设置所述卡块(1)的平面还设置有挡边(110)，所述第二连接结构与所述挡边(110)抵接。