CN110561388A - 模块化网状机器人 - Google Patents
模块化网状机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110561388A CN110561388A CN201910812984.6A CN201910812984A CN110561388A CN 110561388 A CN110561388 A CN 110561388A CN 201910812984 A CN201910812984 A CN 201910812984A CN 110561388 A CN110561388 A CN 110561388A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- long side
- plates
- side plates
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 57
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 57
- 208000029154 Narrow face Diseases 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 125000003003 spiro group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 33
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 33
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 abstract description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 240000007651 Rubus glaucus Species 0.000 description 1
- 235000011034 Rubus glaucus Nutrition 0.000 description 1
- 235000009122 Rubus idaeus Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种模块化网状机器人，该机器人包括若干机体、若干伸缩组件、若干连杆组件、若干电机安装轴组件及若干连接短轴，每个机体上安装有两个伸缩组件和八个连杆组件，每个伸缩组件对应四个连杆组件，两个伸缩组件分别安装于机体的相互垂直设置的侧壁上，所述相邻机体通过伸缩组件和四个连杆组件连接。本发明提供的模块化网状机器人，通过连杆组件和伸缩组件使机体互相连接在相邻两机体间形成四连杆机构，通过电机驱动丝杆旋转改变伸缩组件长度进而改变四连杆机构使机体间出现高度差，通过改变多个机体的相对位置形成蠕动波形，进而进行蠕动运动，实现机器人的移动，本发明在通过在每个机体上设置独立供电电池及控制器，易于驱动控制。
Description
技术领域
本发明属于自动控制领域，具体涉及一种模块化网状机器人。
背景技术
网状机器人自身组成单元结构设计上需统一化；结构尺度与自身灵活性互相牵制，结构尺度小可提高结构灵活性，但会造成装配制造问题并提高成本，结构尺度大降低制造装配困难程度，节约成本，提高受力性能，但限制自身灵活性，所以要求基本单元的设计应尽量满足机器人的整体结构需求。同时要求机器人多单元控制更协调并具有一定的重构功能，运动参数在各个单元上的积累直接导致机器人自身运动控制的复杂性。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提出了一种模块化网状机器人，该机器人包括若干机体、若干伸缩组件、若干连杆组件、若干电机安装轴组件及若干连接短轴，每个机体上安装有两个伸缩组件和八个连杆组件，每个伸缩组件对应四个连杆组件，两个伸缩组件分别安装于机体的相互垂直设置的侧壁上，所述相邻机体通过伸缩组件和四个连杆组件连接。
所述机体包括两个端板、两个第一短侧板，两个第二短侧板，两个第一长侧板，两个第二长侧板；所述端板为正方体结构，在端板的四个窄面上均设置有向外凸起的第一插块，每个窄面上设置有两个第一插块；所述第一短侧板为长方体结构，在第一短侧板的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第一耳板，在第一短侧板宽面上分别开设有第一插孔和第二插孔；所述第一长侧板沿长度方向一端一体成型有向外凸起的第二耳板，第一长侧板沿长度方向中部一侧一体成型有向外凸起的第三耳板，另一侧一体成型有向外凸起的轴安装板Ⅰ，轴安装板Ⅰ用于通过电机安装轴与其中伸缩组件相连，在第一长侧板上依次开设有两个对称设置的第三插孔、两个对称设置的第二耳板孔、两个对称设置的第一耳板孔、两个对称设置的第四插孔及两个对称设置的第五插孔，所述第三插孔和第二耳板孔靠近第二耳板一端，且第三插孔较第二耳板孔靠近第一耳板设置，第一耳板孔、第四插孔及第五插孔远离第二耳板一端设置；所述第二长侧板沿长度方向依次一体成型有向外凸起的两个第二插块、第四耳板、轴安装板Ⅱ、两个第三插块及两个第五耳板，第四耳板与轴安装板Ⅱ对称设置，轴安装板Ⅱ用于通过电机安装轴组件与另一个伸缩组件相连，且第五耳板位于第二长侧板一端，第二长侧板另一端开设有第六插孔；所述第二短侧板为长方体结构，在第二短侧板的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第六耳板，另一端一体成型有向外凸起的第四插块，第二短侧板上开设有第七插孔，且第七插孔靠近第四插块设置；两个端板、两个第一短侧板、两个第二短侧板，两个第一长侧板及两个第二长侧板相互插接形成机体，顶部设置的端板上的八个第一插块分别与顶部设置的两个第一短侧板上的第一插孔及两个第二长侧板上的第六插孔插接安装，顶端设置的两个第一短侧板上的第二插孔与两个第二长侧板上的第二插块插接安装，两个第二长侧板上的第三插块与两个第一长侧板上的第三插孔插接安装，两个第二长侧板上的第五耳板插入两个第一长侧板上的第二耳板孔内，底部设置的两个第二短侧板的第四插块插入两个第一长侧板上的第四插孔内，底部设置的两个第二短侧板的第六耳板插入两个第一长侧板上的第一耳板孔内，底部设置的两个第二短侧板通过其上的第七插孔与底部设置的端板的其中四个第一插块插接安装，两个第一长侧板通过其上的第四插孔与底部设置的端板的另外四个第一插块插接安装，所述端板上开设有四个小孔，用于安装两块电池和控制芯片，且电池和控制芯片位于基体的内腔，且安装于底端设置的端板上。
所述伸缩组件包括电机、电机安装板、内螺纹盘、套筒及连接件，所述电机通过螺钉与电机安装板固定安装，所述电机的丝杠上螺纹连接有内螺纹盘，电机的丝杠上套装有套筒，且套筒法兰端与内螺纹盘法兰端通过螺钉连接，套筒末端与连接件通过螺纹连接，所述伸缩组件通过电机安装板、电机安装轴与机体的第二长侧板的轴安装板Ⅱ相连。
所述连接件为T形连接件，连接件的水平段内部同轴设置有转动轴，转动轴两端留有槽口与卡簧连接，连接件水平段上对称开设有销孔，连接件的竖直段圆柱部分设置有与套筒内螺纹配合的外螺纹。
所述电机安装轴组件包括电机安装轴，电机安装轴两端开设有螺纹通孔，电机安装轴外圆面通过销钉对称安装有圆环连接件，电机安装轴通过轴承安装于两个第一长侧板的轴安装板Ⅰ上或轴安装板Ⅱ上，轴承两端的电机安装轴上安装有垫片及挡片，且垫片较挡片靠近轴承设置，电机安装轴两端的螺纹通孔内螺接有紧固螺钉。
所述连杆组件包括连杆、两个Y形连接件，所述Y形连接件由圆柱部件、基板及耳板组成，圆柱连接杆一端一体成型有基板，基板两端一体成型有耳板，且两个耳板平行设置，所述圆柱部件另一端开设有螺纹通孔，所述连杆两端均通过其上的外螺纹与Y形连接件的圆柱部分的内螺纹通孔螺纹连接。
本发明的有益效果为：本发明提供的模块化网状机器人，通过连杆组件和伸缩组件使机体互相连接在相邻两机体间形成四连杆机构，通过电机驱动丝杆旋转改变伸缩组件长度进而改变四连杆机构使机体间出现高度差，通过改变多个机体的相对位置形成蠕动波形，进而进行蠕动运动，实现机器人的移动，本发明在通过在每个机体上设置独立供电电池及控制器，将重量均匀分布到机器人各部，结构合理，易于驱动控制。
附图说明
图1为本发明模块化网状机器人的整体结构三维示意图；
图2为本发明模块化网状机器人其中三个机体组装结构示意图；
图3为本发明模块化网状机器人机体与伸缩组件组装结构示意图；
图4为本发明模块化网状机器人的伸缩组件结构示意图；
图5为本发明模块化网状机器人的伸缩组件的连接件结构示意图；
图6为本发明模块化网状机器人的连杆组件示意图；
图7为本发明模块化网状机器人的端板结构示意图；
图8为本发明模块化网状机器人的第一短侧板结构示意图；
图9为本发明模块化网状机器人的第一长侧板结构示意图；
图10为本发明模块化网状机器人的第二长侧板结构示意图；
图11为本发明模块化网状机器人的第二短侧板结构示意图；
图12为本发明模块化网状机器人的机体结构示意图；
图13为本发明模块化网状机器人的电机安装轴结构示意图；
图14为图13电机安装轴A-A向示意图；
图15为图13电机安装轴B-B向示意图；
图16为本发明模块化机器人的转动轴结构示意图；
图17为图16转动轴A-A向示意图；
图18为图16转动轴C-C向示意图；
图19为图16转动轴D-D向示意图；
图20为本发明实施例模块化网状机器人运动状态一示意图；
图21为本发明实施例模块化网状机器人运动状态二示意图；
图22为本发明实施例模块化网状机器人运动状态三示意图；
1-机体，101-一号机体，102-二号机体，103-三号机体，2-伸缩组件，201-电机，202- 电机安装板，203-内螺纹盘，204-套筒，205-连接件，206-水平段，207-竖直段，208-转动轴，3-连杆组件，301-连杆，302-圆柱部件，303-基板，304-连接耳板，4-电机安装轴组件，401-电机安装轴，402-圆环连接件，403-垫片，404-挡片，405-紧固螺钉，5-连接短轴，6- 端板，601-第一插块，7-第一短侧板，701-第一耳板，702-第一插孔，703-第二插孔，8-第一长侧板，801-第二耳板，802-第三耳板，803-轴安装板Ⅰ，804-第三插孔，805-第二耳板孔，806-第一耳板孔，807-第四插孔，808-第五插孔，9-第二长侧板，901-第二插块，902- 第四耳板，903-轴安装板Ⅱ，904-第三插块，905-第五耳板，906-第六插孔，10-第二短侧板， 1001-第六耳板，1002-第四插块，1003-第七插孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图12所示，一种模块化网状机器人，包括25个机体1、40个伸缩组件2、160个连杆组件3、40个电机安装轴组件4及240个连接短轴5；
所述机体1包括两个端板6、两个第一短侧板7，两个第二短侧板10，两个第一长侧板8，两个第二长侧板9，端板6、第一短侧板7、第一长侧板8及第二长侧板9可由玻璃纤维板切制也可3D打印；所述端板6为正方体结构，在端板6的四个窄面上均设置有向外凸起的第一插块601，每个窄面上设置有两个第一插块601；所述第一短侧板7为长方体结构，在第一短侧板7的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第一耳板701，在第一短侧板7宽面上分别开设有对称设置的第一插孔702和对称设置的第二插孔703，第一插孔702位于第一短侧板7的长边边缘处，第二插孔703位于第一短侧板7的宽边边缘处；所述第一长侧板8沿长度方向一端一体成型有向外凸起的第二耳板801，第一长侧板8沿长度方向中部一侧一体成型有向外凸起的第三耳板802，另一侧一体成型有向外凸起的轴安装板Ⅰ803，轴安装板Ⅰ803用于通过电机安装轴401与其中伸缩组件2相连，在第一长侧板8上依次开设有两个对称设置的第三插孔804、两个对称设置的第二耳板孔805、两个对称设置的第一耳板孔806、两个对称设置的第四插孔807及两个对称设置的第五插孔808，所述第三插孔804和第二耳板孔805 靠近第二耳板801一端，且第三插孔804较第二耳板孔805靠近第一耳板801设置，第一耳板孔806、第四插孔807及第五插孔808远离第二耳板801一端设置；所述第二长侧板9沿长度方向依次一体成型有向外凸起的两个对称设置的第二插块901、第四耳板902、轴安装板Ⅱ903、两个对称设置的第三插块904及两个对称设置的第五耳板905，第四耳板902与轴安装板Ⅱ903对称设置，轴安装板Ⅱ903用于通过电机安装轴401与另一个伸缩组件2相连，且第五耳板905位于第二长侧板9一端，第二长侧板9另一端开设有第六插孔906，且第六插孔906靠近第二插块901设置，所述第三插块904位于轴安装板Ⅱ903与第五耳板905之间；所述第二短侧板10为长方体结构，在第二短侧板10的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第六耳板1001，另一端一体成型有向外凸起的第四插块1002，第二短侧板上开设有第七插孔 1003，且第七插孔1003靠近第四插块1002设置；两个端板6、两个第一短侧板7、两个第二短侧板10，两个第一长侧板8及两个第二长侧板9相互插接形成机体1，顶部设置的端板6 上的八个第一插块601分别与顶部设置的两个第一短侧板7上的第一插孔702及两个第二长侧板9上的第六插孔906插接安装，顶端设置的两个第一短侧板7上的第二插孔703与两个第二长侧板9上的第二插块901插接安装，两个第二长侧板9上的第三插块904与两个第一长侧板8上的第三插孔804插接安装，两个第二长侧板9上的第五耳板905插入两个第一长侧板8上的第二耳板孔805内，底部设置的两个第二短侧板10的第四插块1002插入两个第一长侧板8上的第四插孔807内，底部设置的两个第二短侧板10的第六耳板1001插入两个第一长侧板8上的第一耳板孔806内，底部设置的两个第二短侧板10通过其上的第七插孔 1003与底部设置的端板6的其中四个第一插块601插接安装，两个第一长侧板8通过其上的第四插孔807与底部设置的端板6的另外四个第一插块601插接安装，所述端板6上开设有四个小孔，用于安装两块电池和控制芯片，且电池和控制芯片位于基体的内腔，且安装于底端设置的端板6上，第一长侧板8和第二长侧板9上均开孔，用于减轻机体1结构本身的重量；
所述伸缩组件2包括型号为42BYGH4812的电机201、电机安装板202、内螺纹盘203、套筒204及连接件205，所述电机201通过螺钉与电机安装板202固定安装，所述电机201 的丝杠上螺纹连接有内螺纹盘203，电机201的丝杠上套装有套筒204，且套筒204法兰端与内螺纹盘203法兰端通过螺钉连接，套筒204末端与连接件205通过螺纹连接，所述伸缩组件2通过电机安装板202、电机安装轴401与机体1的第二长侧板9的轴安装板Ⅱ903相连；
所述连接件205为T形连接件，连接件205的水平段206内部同轴设置有转动轴208，转动轴208两端留有槽口与卡簧连接，转动轴208外圆面对称开设有销孔，连接件205的水平段206上对称开设有与转动轴208销孔同轴的孔，转动轴208与连接件205的水平段通过销钉固定限定径向串动，连接件205的竖直段207圆柱部分设置有与套筒204内螺纹配合的外螺纹，如图16至图19所示；
所述电机安装轴组件4包括电机安装轴401，电机安装轴401两端开设有螺纹通孔，电机安装轴401外圆面对称开设的盲孔内通过销钉安装有圆环连接件402，电机安装轴401通过轴承安装于两个第一长侧板8的轴安装板Ⅰ803上或轴安装板Ⅱ903上，轴承两端的电机安装轴401上安装有垫片403及挡片404，且垫片403较挡片404靠近轴承设置，电机安装轴401两端的螺纹通孔内螺接有紧固螺钉405，如图13至图15所示；
所述连杆组件3包括连杆301、两个Y形连接件，所述Y形连接件由圆柱部件302、基板 303及连接耳板304组成，圆柱连接杆一端一体成型有基板303，基板303两端一体成型有连接耳板304，且两个连接耳板304平行设置，所述圆柱部件302另一端开设有螺纹通孔，所述连杆301两端均通过其上的外螺纹与Y形连接件的圆柱部分的内螺纹通孔螺纹连接；
所述25个机体1呈五行五列矩阵式排布，每个机体1上安装有两个伸缩组件2和两组连杆组件3，每个伸缩组件2对应一组连杆组件3，一组连杆组件3为四个，分别为一号连杆组件，二号连杆组件，三号连杆组件及四号连杆组件，两个伸缩组件2所在平面垂直设置，相邻设置的机体1通过一个伸缩组件2和一组连杆组件3相连，且四个连杆组件3两两平行设置，以保证运动过程中机体1的平行与稳定，为了不使两电机201在同一机体1内相互干涉，应使两电机201上下交错布置，致使两正交方向上四个连杆组件3及电机201形成的动力机构应上下颠倒相反；以三个机体1为例说明连接关系，分别为一号机体101、二号机体102、三号机体103，一号机体101的两个第一长侧板8一端设置的两个第一耳板801分别与其中一组连杆组件的一号连杆组件及二号连杆组件一端的Y形连接件的连接耳板304相连，且连接耳板304之间安装有其中一个伸缩组件2的连接件205，两个连接耳板304、连接件205及第一耳板801内穿插有转动轴208，转动轴208两端螺接有螺钉，用于使转动轴208与第一耳板801轴向相对固定，转动轴208与第一耳板801之间安装有轴承，转动轴208与连接耳板304通过卡簧固定，位于第一长侧板8上的伸缩组件2的电机201端通过电机安装板202 及电机安装轴401与相邻的二号机体102平行设置的第一长侧板8的轴安装板Ⅰ803相连，且电机安装轴401与轴安装板Ⅰ803之间安装有轴承，电机安装轴401两端通过螺栓限位轴向串动，且在螺栓与轴安装板Ⅰ803之间设置有垫片403，一号连杆组件与二号连杆组件另一端的Y形连接件的连接耳板304通过连接短轴5和卡簧与相临的二号机体102的顶部第一短侧板7的第一耳板701相连，一号机体101的两个第一长侧板8上的两个第二耳板801分别通过连接短轴5和卡簧与三号连杆组件和四号连杆组件一端的Y形连接件的连接耳板304相连，三号连杆组件与四号连杆组件另一端的Y形连接件的连接耳板304通过连接短轴5和卡簧与相临二号机体102的平行设置的第一长侧板8一侧的第二耳板801相连，通过调整套筒 204在丝杠上的位置实现机体1相对位置的改变，四个连杆组件3组成平行四边形结构，保证机体间相互平行；一号机体101的两个第二长侧板9的第四耳板902通过连接短轴5及卡簧与另一组连杆组件的三号连杆组件和四号连杆组件一端的Y形连接件的连接耳板304相连，另一组连杆组件的三号连杆组件和四号连杆组件另一端的Y形连接件的连接耳板304通过连接短轴5及卡簧与三号机体103的第二长侧板9一侧的第五耳板905相连，一号机体101 的两个第二长侧板9的两个第五耳板905分别与另一组连杆组件的一号连杆组件及二号连杆组件一端Y形连接件的连接耳板304相连，且连接耳板304之间安装有另一组伸缩组件2的连接件205，两个连接耳板304、连接件205及第五耳板905内穿插有转动轴208，转动轴208 与第五耳板905连接件通过螺钉固定，转动轴208与第五耳板905之间安装有轴承，转动轴 208与连接耳板304通过卡簧固定，位于第二长侧板9上的伸缩组件2的电机201端通过电机安装板202及电机安装轴401与相邻的三号机体103平行设置的第二长侧板9的轴安装板Ⅱ903相连，且电机安装轴401与轴安装板Ⅱ903之间安装有轴承，电机安装轴401两端通过螺栓限位轴向串动，且在螺栓与轴安装板Ⅱ903之间设置有垫片403，一号机体101上的另一组连杆组件的一号连杆组件和二号连杆组件另一端Y形连接件的连接耳板304通过连接短轴5及卡簧与三号机体103底端设置的第一短侧板7的两个第二耳板801相连。
本发明的一次使用过程：
相邻机体间通过连杆组件3及伸缩组件2进行单自由度连接，连杆组件3仅能实现在一个平面内绕机体旋转，进而实现相邻机体间高度差的变换。通过一组伸缩组件2进行驱动，电机201运转时带动丝杠旋转，使内螺纹盘203处于丝杠不同位置处，改变伸缩组件2长度，当伸缩组件2长度最长时，机体处于最高位置，当伸缩组件2长度最短时，机体处于最低位置，连接构件的上下摆动范围为±60°。
取一列机体进行整体运动说明，从机构左端到右端依次进行编号，Ⅰ号机体，Ⅱ号机体，Ⅲ号机体，Ⅳ号机体，Ⅴ号机体。
将本发明模块化网状机器人放置于水平面，电机201不施加驱动力时，所述伸缩组件2 与连杆组件3均处于初始位置，内螺纹盘203处于丝杠的中间位置，各个机体高度相同，模块化网状机器人处于状态一位置，如图20所示。
模块化网状机器人运动时，首先Ⅱ号机体上的电机201正转，使Ⅰ号机体与Ⅱ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的左极限位置，Ⅰ号机体与Ⅱ号机体之间的连杆组件3向上逆时针摆动60°；同时Ⅳ号机体上的电机201反转，使Ⅲ号机体与Ⅳ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的右极限位置，Ⅲ号机体与Ⅳ号机体之间的连杆组件3向下顺时针摆动60°，将Ⅱ号机体和Ⅲ号机体抬升，使Ⅱ号机体和Ⅲ号机体与Ⅰ号机体、Ⅳ号机体、Ⅴ号机体出现高度差，模块化网状机器人处于状态二位置，在机体之间出现梯形波，模块化网状机器人向前前进一段距离，如图21所示；其次Ⅱ号机体电机201反转，Ⅰ号机体与Ⅱ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机201的驱动下到达丝杠的中间位置，Ⅰ号机体与Ⅱ号机体之间的连杆组件3向下顺时针摆动60°；同时Ⅲ号机体电机201正转，Ⅱ号机体与Ⅲ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的左极限位置，Ⅱ号机体与Ⅲ号机体之间的连杆组件3向上逆时针旋转60°；同时Ⅳ号机体电机201反转，使Ⅲ号机体与Ⅳ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的中间位置，Ⅲ号机体与Ⅳ号机体之间的连杆组件3向上逆时针摆动60°；同时Ⅴ号机体电机201反转，使Ⅳ号机体与Ⅴ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的右极限位置，Ⅳ号机体与Ⅴ号机体之间的连杆组件3向下顺时针摆动60°；使Ⅱ号机体下降至初始位置，Ⅲ号机体向前运动一段距离，Ⅳ号机体抬升至与Ⅲ号机体相同高度，实现梯形波在机体内向前传递，模块化网状机器人处于状态三位置，如图22所示；最后Ⅲ号机体上的电机201反转，使Ⅱ号机体与Ⅲ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的中间位置，使Ⅱ号机体与Ⅲ号机体之间的连杆组件3顺时针旋转60°；同时Ⅴ号机体上的电机201正转，使Ⅳ号机体与Ⅴ号机体之间的伸缩组件2的内螺纹盘203在电机驱动下到达丝杠的中间位置，Ⅳ号机体与Ⅴ号机体之间的连杆组件3逆时针旋转60°；使Ⅲ号机体、Ⅳ号机体下降至初始位置，整体机构处于状态一位置，模块化网状机器人向前移动一段距离；通过此循环，模块化网状机器人可实现单向运动。通过调整运动次序，使机器人先由状态一到达状态三、再到达状态二位置，最后回到状态一位置，即可实现机器人反向运动。通过行列四个方向的运动组合，可实现模块化网状机器人以规律性的类波浪形曲线蠕动。
机器人的总控制采用raspberry pi 3B+处理器实现，在每个机体上使用stc51控制芯片对电机201进行控制，控制芯片和电机201之间独立供电并使用L298N电机驱动板模块进行隔离。整体控制网络采用总线型拓扑结构，使用并行口进行通讯。为精确控制伸缩组件 2长度，可在电机201上安装编码器通过脉冲数准确反馈电机主轴转动圈数至stc51控制芯片，从而精确计算内螺纹盘203行程变化，实现精确控制。在供电方面，对电机201所在的运动电路使用12V锂电池独立供电。而对于stc51控制芯片采用5V锂电池进行供电。
Claims (6)
1.一种模块化网状机器人，其特征在于，包括若干机体、若干伸缩组件、若干连杆组件、若干电机安装轴组件及若干连接短轴，每个机体上安装有两个伸缩组件和八个连杆组件，每个伸缩组件对应四个连杆组件，两个伸缩组件分别安装于机体的相互垂直设置的侧壁上，所述相邻机体通过伸缩组件和四个连杆组件连接。
2.根据权利要求1所述的一种模块化网状机器人，其特征在于：所述机体包括两个端板、两个第一短侧板，两个第二短侧板，两个第一长侧板，两个第二长侧板；所述端板为正方体结构，在端板的四个窄面上均设置有向外凸起的第一插块，每个窄面上设置有两个第一插块；所述第一短侧板为长方体结构，在第一短侧板的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第一耳板，在第一短侧板宽面上分别开设有第一插孔和第二插孔；所述第一长侧板沿长度方向一端一体成型有向外凸起的第二耳板，第一长侧板沿长度方向中部一侧一体成型有向外凸起的第三耳板，另一侧一体成型有向外凸起的轴安装板Ⅰ，轴安装板Ⅰ用于通过电机安装轴与其中伸缩组件相连，在第一长侧板上依次开设有两个对称设置的第三插孔、两个对称设置的第二耳板孔、两个对称设置的第一耳板孔、两个对称设置的第四插孔及两个对称设置的第五插孔，所述第三插孔和第二耳板孔靠近第二耳板一端，且第三插孔较第二耳板孔靠近第一耳板设置，第一耳板孔、第四插孔及第五插孔远离第二耳板一端设置；所述第二长侧板沿长度方向依次一体成型有向外凸起的两个第二插块、第四耳板、轴安装板Ⅱ、两个第三插块及两个第五耳板，第四耳板与轴安装板Ⅱ对称设置，轴安装板Ⅱ用于通过电机安装轴组件与另一个伸缩组件相连，且第五耳板位于第二长侧板一端，第二长侧板另一端开设有第六插孔；所述第二短侧板为长方体结构，在第二短侧板的宽边侧壁一端一体成型有向外凸起的第六耳板，另一端一体成型有向外凸起的第四插块，第二短侧板上开设有第七插孔，且第七插孔靠近第四插块设置；两个端板、两个第一短侧板、两个第二短侧板，两个第一长侧板及两个第二长侧板相互插接形成机体，顶部设置的端板上的八个第一插块分别与顶部设置的两个第一短侧板上的第一插孔及两个第二长侧板上的第六插孔插接安装，顶端设置的两个第一短侧板上的第二插孔与两个第二长侧板上的第二插块插接安装，两个第二长侧板上的第三插块与两个第一长侧板上的第三插孔插接安装，两个第二长侧板上的第五耳板插入两个第一长侧板上的第二耳板孔内，底部设置的两个第二短侧板的第四插块插入两个第一长侧板上的第四插孔内，底部设置的两个第二短侧板的第六耳板插入两个第一长侧板上的第一耳板孔内，底部设置的两个第二短侧板通过其上的第七插孔与底部设置的端板的其中四个第一插块插接安装，两个第一长侧板通过其上的第四插孔与底部设置的端板的另外四个第一插块插接安装，所述端板上开设有四个小孔，用于安装两块电池和控制芯片，且电池和控制芯片位于基体的内腔，且安装于底端设置的端板上。
3.根据权利要求1所述的一种模块化网状机器人，其特征在于：所述伸缩组件包括电机、电机安装板、内螺纹盘、套筒及连接件，所述电机通过螺钉与电机安装板固定安装，所述电机的丝杠上螺纹连接有内螺纹盘，电机的丝杠上套装有套筒，且套筒法兰端与内螺纹盘法兰端通过螺钉连接，套筒末端与连接件通过螺纹连接，所述伸缩组件通过电机安装板、电机安装轴与机体的第二长侧板的轴安装板Ⅱ相连。
4.根据权利要求3所述的一种模块化网状机器人，其特征在于：所述连接件为T形连接件，连接件的水平段内部同轴设置有转动轴，转动轴两端留有槽口与卡簧连接，连接件水平段上对称开设有销孔，连接件的竖直段圆柱部分设置有与套筒内螺纹配合的外螺纹。
5.根据权利要求1所述的一种模块化网状机器人，其特征在于：所述电机安装轴组件包括电机安装轴，电机安装轴两端开设有螺纹通孔，电机安装轴外圆面通过销钉对称安装有圆环连接件，电机安装轴通过轴承安装于两个第一长侧板的轴安装板Ⅰ上或轴安装板Ⅱ上，轴承两端的电机安装轴上安装有垫片及挡片，且垫片较挡片靠近轴承设置，电机安装轴两端的螺纹通孔内螺接有紧固螺钉。
6.根据权利要求1所述的一种模块化网状机器人，其特征在于：所述连杆组件包括连杆、两个Y形连接件，所述Y形连接件由圆柱部件、基板及耳板组成，圆柱连接杆一端一体成型有基板，基板两端一体成型有耳板，且两个耳板平行设置，所述圆柱部件另一端开设有螺纹通孔，所述连杆两端均通过其上的外螺纹与Y形连接件的圆柱部分的内螺纹通孔螺纹连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910812984.6A CN110561388A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 模块化网状机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910812984.6A CN110561388A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 模块化网状机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110561388A true CN110561388A (zh) | 2019-12-13 |
Family
ID=68776909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910812984.6A Pending CN110561388A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 模块化网状机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110561388A (zh) |
Citations (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU768630A1 (ru) * | 1978-07-07 | 1980-10-07 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Манипул тор |
| AU7040887A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-22 | Tandem Computers Incorporated | Fault tolerant modular subsystems for computers |
| US4819496A (en) * | 1987-11-17 | 1989-04-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Six degrees of freedom micromanipulator |
| DE4303311A1 (de) * | 1993-02-05 | 1994-08-11 | Kernforschungsz Karlsruhe | Modularer, in einer Ebene symmetrisch schwenkbarer, miniaturisierter Gelenkmechanismus für die Anwendung in der Medizin |
| CN2309932Y (zh) * | 1997-10-08 | 1999-03-10 | 东北大学 | 一种三自由度并联机器人机构 |
| EP0996046A1 (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-26 | Xerox Corporation | Constant current power supply system for connectable modular elements |
| US20020053893A1 (en) * | 1997-04-01 | 2002-05-09 | Charles Khairallah | Modular articulated structure |
| US20020140392A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-03 | Johann Borenstein | Apparatus for obstacle traversion |
| JP2008055544A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Kyokko Denki Kk | 多関節構造体、それを用いた装着具、システムおよびヒューマンマシンインターフェース |
| KR100845655B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-07-10 | 양 원 김 | 인조근육 단위체 및 이를 이용한 인조근육 모듈 |
| WO2009079479A2 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Tufts University | Actuator powered deformable soft-bodied autonomous platforms |
| CN101537619A (zh) * | 2009-04-20 | 2009-09-23 | 北京航空航天大学 | 一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人 |
| KR20100076549A (ko) * | 2008-12-26 | 2010-07-06 | 한국과학기술원 | 모듈형 동력분산 시스템 |
| CN201597033U (zh) * | 2010-02-22 | 2010-10-06 | 侯宇 | 轮式蛇形机器人机构 |
| CA2788592A1 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Graham Ryland | Four degree of freedom (4-dof) single modular robot unit or joint |
| CN102530120A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-04 | 燕山大学 | 6-urs六足步行机器人 |
| CN102616295A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-08-01 | 北京理工大学 | 一种基于模块化的多关节链节式机器人 |
| WO2013007784A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Technische Universiteit Eindhoven | Microsurgical robot system |
| JP2013126489A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Ngk Insulators Ltd | 蠕動運動ロボット |
| US20140273730A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | A.Q.B. Venture Capital B.V. | Element comprising sensors for detecting grab motion or grab release motion for actuating inter-element holding or releasing |
| KR101469539B1 (ko) * | 2014-03-03 | 2014-12-05 | 김석환 | 관절장치 및 이를 적용한 수련구, 링형 관절구조물, 조립완구, 인공관절 |
| CN104440897A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-25 | 东北大学 | 一种鳞片可控式蛇形机器人 |
| CN105748150A (zh) * | 2011-02-14 | 2016-07-13 | 直观外科手术操作公司 | 呈现优选弯曲的关节式连杆结构和相关的方法 |
| US20160279388A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Mark D. Barrish | Articulation Systems, Devices, and Methods for Catheters and Other Uses |
| WO2016176340A2 (en) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | Regents Of The University Of Minnesota | Soft robots, soft actuators, and methods for making the same |
| CN106078717A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-11-09 | 深圳先进技术研究院 | 一种蛇形机器人 |
| CN106313028A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-01-11 | 天津理工大学 | 软体模块机器人单元模块 |
| CN106426117A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-02-22 | 山东大学 | 仿生海星运动的可折叠并联机构及其爬行、越障方法 |
| CN106671063A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-17 | 山东大学 | 一种移动并联机构 |
| CN106945028A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-14 | 青岛市辉机器人科技有限公司 | 可组装模块式分散控制机器人 |
| WO2017168413A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | B.G. Negev Technologies And Applications Ltd., At Ben-Gurion University | Minimally actuated serial robot |
| CN107416057A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-12-01 | 北京航空航天大学 | 模块化网状蠕虫机器人 |
| CN207120227U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-03-20 | 成都芯奇科技有限公司 | 一种具有分布式电源结构的蛇形机器人 |
| CN108544515A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-18 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 可控机构式机械手 |
| CN108705514A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-26 | 东华大学 | 多模式两足行走机构 |
| CN108942886A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-07 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人柔性抓取装置及其方法 |
| CN109866231A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-06-11 | 江苏大学 | 一种分段磁编程的磁控水凝胶软体机器人 |
| CN209095564U (zh) * | 2018-01-31 | 2019-07-12 | 常熟理工学院 | 一种多用途蛇形机器人 |
| CN110103212A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-09 | 嘉兴学院 | 一种基于小车的模块化多变型机器人 |
| CN210500259U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-05-12 | 东北大学 | 模块化网状机器人 |
-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910812984.6A patent/CN110561388A/zh active Pending
Patent Citations (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU768630A1 (ru) * | 1978-07-07 | 1980-10-07 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Манипул тор |
| AU7040887A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-22 | Tandem Computers Incorporated | Fault tolerant modular subsystems for computers |
| US4819496A (en) * | 1987-11-17 | 1989-04-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Six degrees of freedom micromanipulator |
| DE4303311A1 (de) * | 1993-02-05 | 1994-08-11 | Kernforschungsz Karlsruhe | Modularer, in einer Ebene symmetrisch schwenkbarer, miniaturisierter Gelenkmechanismus für die Anwendung in der Medizin |
| US20020053893A1 (en) * | 1997-04-01 | 2002-05-09 | Charles Khairallah | Modular articulated structure |
| CN2309932Y (zh) * | 1997-10-08 | 1999-03-10 | 东北大学 | 一种三自由度并联机器人机构 |
| EP0996046A1 (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-26 | Xerox Corporation | Constant current power supply system for connectable modular elements |
| US20020140392A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-03 | Johann Borenstein | Apparatus for obstacle traversion |
| JP2008055544A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Kyokko Denki Kk | 多関節構造体、それを用いた装着具、システムおよびヒューマンマシンインターフェース |
| KR100845655B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-07-10 | 양 원 김 | 인조근육 단위체 및 이를 이용한 인조근육 모듈 |
| WO2009079479A2 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Tufts University | Actuator powered deformable soft-bodied autonomous platforms |
| KR20100076549A (ko) * | 2008-12-26 | 2010-07-06 | 한국과학기술원 | 모듈형 동력분산 시스템 |
| CN101537619A (zh) * | 2009-04-20 | 2009-09-23 | 北京航空航天大学 | 一种模块化可重构蠕虫式爬壁机器人 |
| CA2788592A1 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Graham Ryland | Four degree of freedom (4-dof) single modular robot unit or joint |
| CN102791439A (zh) * | 2010-02-05 | 2012-11-21 | 加利福尼亚大学董事会 | 四自由度（4-dof）单个模块化机器人单元或关节 |
| CN201597033U (zh) * | 2010-02-22 | 2010-10-06 | 侯宇 | 轮式蛇形机器人机构 |
| CN105748150A (zh) * | 2011-02-14 | 2016-07-13 | 直观外科手术操作公司 | 呈现优选弯曲的关节式连杆结构和相关的方法 |
| WO2013007784A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Technische Universiteit Eindhoven | Microsurgical robot system |
| JP2013126489A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Ngk Insulators Ltd | 蠕動運動ロボット |
| CN102530120A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-04 | 燕山大学 | 6-urs六足步行机器人 |
| CN102616295A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-08-01 | 北京理工大学 | 一种基于模块化的多关节链节式机器人 |
| US20140273730A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | A.Q.B. Venture Capital B.V. | Element comprising sensors for detecting grab motion or grab release motion for actuating inter-element holding or releasing |
| KR101469539B1 (ko) * | 2014-03-03 | 2014-12-05 | 김석환 | 관절장치 및 이를 적용한 수련구, 링형 관절구조물, 조립완구, 인공관절 |
| CN104440897A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-25 | 东北大学 | 一种鳞片可控式蛇形机器人 |
| US20160279388A1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Mark D. Barrish | Articulation Systems, Devices, and Methods for Catheters and Other Uses |
| WO2016176340A2 (en) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | Regents Of The University Of Minnesota | Soft robots, soft actuators, and methods for making the same |
| WO2017168413A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | B.G. Negev Technologies And Applications Ltd., At Ben-Gurion University | Minimally actuated serial robot |
| CN106078717A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-11-09 | 深圳先进技术研究院 | 一种蛇形机器人 |
| CN106313028A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-01-11 | 天津理工大学 | 软体模块机器人单元模块 |
| CN106426117A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-02-22 | 山东大学 | 仿生海星运动的可折叠并联机构及其爬行、越障方法 |
| CN106671063A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-17 | 山东大学 | 一种移动并联机构 |
| CN107416057A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-12-01 | 北京航空航天大学 | 模块化网状蠕虫机器人 |
| CN106945028A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-14 | 青岛市辉机器人科技有限公司 | 可组装模块式分散控制机器人 |
| CN207120227U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-03-20 | 成都芯奇科技有限公司 | 一种具有分布式电源结构的蛇形机器人 |
| CN209095564U (zh) * | 2018-01-31 | 2019-07-12 | 常熟理工学院 | 一种多用途蛇形机器人 |
| CN108705514A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-26 | 东华大学 | 多模式两足行走机构 |
| CN108544515A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-18 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 可控机构式机械手 |
| CN108942886A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-07 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人柔性抓取装置及其方法 |
| CN109866231A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-06-11 | 江苏大学 | 一种分段磁编程的磁控水凝胶软体机器人 |
| CN110103212A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-09 | 嘉兴学院 | 一种基于小车的模块化多变型机器人 |
| CN210500259U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-05-12 | 东北大学 | 模块化网状机器人 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 费燕琼, 董庆雷, 赵锡芳: "自重构模块化机器人的结构", 上海交通大学学报, no. 06, 30 June 2005 (2005-06-30), pages 81 - 84 * |
| 费燕琼;夏振兴;夏平;: "自重构机器人的基本模块结构设计与分析", 中国机械工程, no. 09, 10 May 2007 (2007-05-10), pages 81 - 84 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210500259U (zh) | 模块化网状机器人 | |
| CN110561388A (zh) | 模块化网状机器人 | |
| CN109533367A (zh) | 一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机 | |
| CN206455377U (zh) | 一种装配机 | |
| CN214560891U (zh) | 一种并联一体化臂体模块及机械臂 | |
| CN108544909A (zh) | 一种基于剪叉结构的差速驱动模块 | |
| CN211465621U (zh) | 一种数控机床刀库支架结构 | |
| CN211983283U (zh) | 一种圆筒式气动大角度翻蛋蛋车 | |
| CN218557118U (zh) | 一种基于螺纹连接的机械手连接工具 | |
| CN215061034U (zh) | 一种新型北斗信息采集调节装置 | |
| CN221704192U (zh) | 一种交流同步电机用剖分滚珠轴承 | |
| CN206582225U (zh) | 一种自动打孔机的驱动电机轴芯 | |
| CN221210528U (zh) | 一种用于橡胶o型圈加工的模具拆装辅助装置 | |
| CN221263552U (zh) | 一种养殖车间功率提升装置 | |
| CN221723336U (zh) | 新能源汽车减速器用齿轮组 | |
| CN215707226U (zh) | 一种飞机机身尾段装配架 | |
| CN203046926U (zh) | 电动车电极连接机构 | |
| CN219452696U (zh) | 一种具有多重密封结构的轴承 | |
| CN219262828U (zh) | 一种带液压油缸驱动轴旋转的机构及提供动力的装置 | |
| CN219966204U (zh) | 一种冲床导套支撑装置 | |
| CN214146763U (zh) | 一种液动阀门用回转电动装置 | |
| CN217900792U (zh) | 一种多点位置指示传感器及润滑油分油器 | |
| CN220341368U (zh) | 一种用于圆柱电池模组的壳体结构 | |
| CN216112084U (zh) | 一种分动传动箱组件 | |
| CN220701226U (zh) | 一种行走机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |