CN112296991B - 一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，包括下球型包络体、上球型包络体、连接刻度环、转动对接口、可伸展传动轴、直流无刷电机、编码器、蓄电池、换向输出装置、光传感器、热传感器、视觉捕获装置和中心控制器，首先通过较小数目的细胞机器人组成根体，该根体可进行自我扩充与辅助搭建；之后计算机对接受的任务进行分析，根据基本拓扑功能结构生成完整的预设空间拓扑结构，并获得该结构所需细胞机器人数目并对其进行编号，通过预设根体有顺序性地拾取细胞机器人，并按照计算机运算结果完成相应对接口的连接，根据编号顺序，不断重复拾取对接过程，完成预设空间拓扑结构的搭建。

Description

一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人

技术领域

本发明属于智能机器人的技术领域，具体涉及一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人。

背景技术

随面对在地工作及对外探测工作的不断展开，其任务性质逐渐趋于复杂性、多样性及任务未知性。传统任务执行设备通常基于指定任务进行设计，面对未知任务自我更新能力较差且升级成本高。之后，基于模块化原理将设备各个机构离散并设计通用性接口，当某一模块出现问题时，可通过替换同种类型模块进行快速修复，模块化机器人极大地提高了设备更新能力。但由于模块化机器人各类模块功能固定，其本质仍然是基于固定组合以完成指定任务。

由于人体及动物均通过单一细胞组合构建功能组织，在功能组织破损时可通过替换相同细胞以完成自身修复。且每个独立细胞均具有“活性”，不但可自主运动且可对外界及内环境状态进行感应。基于人体及动物细胞的特点，将其迁移至机器人设计中，旨在设计一种自身具有感知与运动功能，并可通过群效应组成新功能组织的细胞机器人。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，能够通过编码器感知自身姿态，并利用计算机进行任务分析进而生成相应空间拓扑结构与最优接口分配决策，最终通过基体及中心处理器完成自适应空间拓扑策略生成，进而完成功能机器人的自重构搭建。

实现本发明的方案如下：

一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，包括下球型包络体、上球型包络体、连接刻度环、转动对接口、可伸展传动轴、直流无刷电机、编码器、蓄电池、换向输出装置、光传感器、热传感器、视觉捕获装置和中心控制器；所述下球型包络体与刻度连接环固连，两者仅能通过上一级细胞带动转动；所述上球型包络体的外部结构与下球型包络体相同，通过轴承与连接刻度环连接，并通过换向输出装置进行转动；所述转动对接口通过连杆与换向输出装置连接，且每一个转动对接口都可围绕赤道方向进行独立摆动；所述可伸展传动轴通过控制器对其进行控制，在非工作时收敛于细胞内部，在工作时伸出并与上球型包络体固连；所述换向输出装置通过连接刻度环支撑，并通过控制直流无刷电机输出轴与各个转动对接口及上球型包络体的配合来实现不同对接口的位姿转动；所述直流无刷电机的输出轴与换向输出装置连接，并通过编码器与中心控制器形成半闭环控制系统进行位置反馈；所述蓄电池固定于直流无刷电机下部，并向直流无刷电机、中心控制器、可伸展传动轴、光传感器、热传感器及视觉捕获装置提供电能，同时通过接口电流进行充电；所述光传感器与热传感器位内嵌于上球型包络体表面；所述视觉捕获装置固定于上球型包络体；所述中心控制器固定于直流无刷电机底部；

任意两个理念细胞机器人的对接口可实现定向连接，上球型包络体对接口、下球型包络体对接口及转动对接口具有互换性，其任意两者都能根据预先设定方向的连接；根据对接口轴线与细胞轴线空间位置关系定义：与细胞轴线平行的对接口为A类对接口，与细胞轴线成45°的对接口为B类对接口，与细胞轴线垂直的对接口为C类对接口。

进一步地，所述对接口仅能通过正方向及逆转90°方向进行对接，且对接方式为可重复性对接，从而使得完成搭建的拓扑结构具有自修复与更新能力。

进一步地，所述下球型包络体与连接刻度环固定连接，两者仅能跟随上一级细胞的上球型包络体的A类对接口进行定轴转动；同时为防止运动干涉，两个细胞之间的上球型包络体对接口不会发生连接，同理两个细胞之间的下球型包络体对接口也不会发生连接。

进一步地，所述上、下球型包络体及转动对接口具有信息传递功能，向中心控制器进行通讯，中心控制器根据视觉、温度、力和光传感器的反馈信号进行处理，以完成预设功能。

进一步地，所述可伸展传动轴根据工作需求从上球型包络体的A类对接口进行伸出与缩回，当其伸出时会先与自身的上球型包络体锁紧，之后与下一级细胞的下球型包络球内部啮合，进而将上一级力矩通过可伸展传动轴传递给下一级驱动源，从而实现细胞间的力矩群效应。

进一步地，所述换向输出装置通过改变直流无刷电机输出轴与四个转动对接口和上球型包络体转动机构的断连，从而将直流无刷电机输出转动传递给每一个转动部件，其每一次仅能驱动一个对接口转动使得运动不发生耦合；并通过与编码器及中心控制器配合，可感知每个转动对接口及上球型包络体当前的转动位姿。

进一步地，利用三类对接口能将所述理念细胞机器人相互连接后形成多种空间拓扑结构；为便于表述理念细胞机器人间的拓扑关系，在此通过D1,D2,D3表示三个细胞机器人；其基本空间拓扑结构可分为：1)D1的A对接口与D2的A对接口连接，实现空间桁架、杆件结构体的搭建，并通过可伸展传动轴实现群效应；2)D1的A对接口与D2的B对接口连接，实现结构侧斜方向的扩展与转动输出；3)D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线垂直相交，实现结构侧方向扩充并可向无动力方向输出转矩；4)D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线平行，可沿固定半径进行定轴转动并输出转矩；5)D1的C对接口与D2的A、B对接口连接，可增强D1细胞赤道方向输出能力；6)D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线平行，实现两平行方向的任意角度扭转；7)D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线异面垂直，实现两垂直方向的任意角度扭转；8)D1与D3的任意对接口与D2同侧的B对接口连接，实现同侧两个扩展单元的空间互换；D1与D3的任意对接口与D2异侧的B对接口连接，实现串联与并联的转换与空间90°～180°组装；9)D1与D3的任意对接口与D2的相邻两个C对接口连接，实现两细胞在赤道平面内完成60°～240°任意夹角的摆动。

有益效果：

本发明可通过预设基体分析工作任务并生成拓扑结构进行搭建，每个细胞机器人具有感知外部环境信息及自身姿态信息的能力，并可通过自身内运动完成姿态调节并与其他细胞耦合运动，同时可通过群效应来增大工作负载能力。该细胞机器人具有自适应、多样性、可靠性、高拓展性及经济型等优点，可充分适应未来任务的复杂性，并降低工作成本。

附图说明

图1实物结构概念示意图；

图2前视观测与俯视观测简图及对接口编号示意图；

图3A-A/B对接口连接情况示意图；

图4B-B对接口轴线垂直相交及平行连接情况示意图；

图5C-A/B对接口连接情况示意图；

图6C-C对接口轴线平行及异面垂直连接情况示意图；

图7A/B/C-B-A/B/C对接口同侧连接情况示意图；

图8A/B/C-B-A/B/C对接口异侧连接及串并联转换示意图；

图9A/B/C-C-A/B/C对接口连接情况示意图；

图10单细胞机器人工作框架示意图。

图11细胞机器人相互对接及群效应示意图。

图12基体结构即功能示意图。

图13细胞机器人静态结构件拓扑示意图。

图14细胞机器人蛇形拓扑结构示意图。

图15细胞机器人类型人拓扑结构。

图16细胞机器人四足型拓扑结构。

其中，1-下球型包络体，2-上球型包络体，3-连接刻度环，4-转动对接口，5-可伸展多传动轴，6-直流无刷电机，7-编码器，8-蓄电池，9-换向输出装置，10-光传感器，11-热传感器，12-视觉捕获装置，13-中心控制器，1-1-A类对接口，1-2-B类对接口，4-1-C类对接口。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，如图1所示，可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人包括下球型包络体(1)、上球型包络体(2)、连接刻度环(3)、转动对接口(4)、可伸展多传动轴(5)、直流无刷电机(6)、编码器(7)、蓄电池(8)、换向输出装置(9)、光传感器(10)、热传感器(11)、视觉捕获装置(12)，中心控制器(13)；任意两个细胞的对接口可实现定向连接，上球型包络体(2)对接口、下球型包络体(1)对接口及转动对接口(4)具有互换性，其任意两者都可以进行严格方向的连接；根据对接口轴线与细胞轴线空间位置关系可定义，与细胞轴线平行的对接口为A类对接口(1-1)，与细胞轴线成45°的对接口为B类对接口(1-2)，与细胞轴线垂直的对接口为C类对接口(4-1)；所述下球型包络体(1)与刻度连接环(3)固连，两者仅能通过上一级细胞带动转动；所述上球型包络体(2)的外部结构与下球型包络体(1)相同，通过轴承与连接刻度环(3)连接，并可通过换向输出装置(9)进行转动；所述转动对接口(4)通过连杆与换向输出装置(9)连接，且每一个转动对接口都可围绕赤道方向进行独立摆动；所述伸展传动轴(5)在非工作时收敛于细胞内部，当其工作时可通过特定机构展开并与上球型包络体(2)固连；所述换向输出装置(9)通过连接刻度环(3)支撑，并通过控制直流无刷电机(6)输出轴与各个转动对接口(4)及上球型包络体(2)的配合来实现不同对接口的位姿转动；所述直流无刷电机(6)的输出轴与换向输出装置(9)连接，并通过编码器(7)与中心控制器(13)形成半闭环控制系统进行位置反馈；所述编码器(7)固定于直流无刷电机(6)底部，可测量每次转动连接口(4)与上球型包络体(2)的运动角度，并将数据传递给中心控制器(13)以获得细胞姿态；所述蓄电池(8)固定于直流无刷电机(6)下部，并可向直流无刷电机(6)和中心控制器(13)等设备提供电能，同时可通过接口电流进行充电；所述光传感器(10)与热传感器(11)位内嵌于上球型包络体(2)表面；所述视觉捕获装置(12)固定于上球型包络体；所述中心控制器(13)固定于直流无刷电机底部。

任意两个理念细胞机器人的对接口可实现定向连接，上球型包络体对接口、下球型包络体对接口及转动对接口具有互换性，其任意两者都能根据预先设定方向的连接；如图2所示，根据对接口轴线与细胞轴线空间位置关系定义：与细胞轴线平行的对接口为A类对接口，与细胞轴线成45°的对接口为B类对接口，与细胞轴线垂直的对接口为C类对接口。

所述对接口仅能通过正方向及逆转90°方向进行对接，且对接方式为可重复性对接，从而使得完成搭建的拓扑结构具有自修复与更新能力。

所述下球型包络体与连接刻度环固定连接，两者仅能跟随上一级细胞的上球型包络体的A类对接口进行定轴转动；同时为防止运动干涉，两个细胞之间的上球型包络体对接口不会发生连接，同理两个细胞之间的下球型包络体对接口也不会发生连接。

所述上、下球型包络体及转动对接口具有信息传递功能，向中心控制器进行通讯，中心控制器根据视觉、温度、力和光传感器的反馈信号进行处理，以完成预设功能。

所述可伸展传动轴根据工作需求从上球型包络体的A类对接口进行伸出与缩回，当其伸出时会先与自身的上球型包络体锁紧，之后与下一级细胞的下球型包络球内部啮合，进而将上一级力矩通过可伸展传动轴传递给下一级驱动源，从而实现细胞间的力矩群效应。

所述换向输出装置通过改变直流无刷电机输出轴与四个转动对接口和上球型包络体转动机构的断连，从而将直流无刷电机输出转动传递给每一个转动部件，其每一次仅能驱动一个对接口转动使得运动不发生耦合；并通过与编码器及中心控制器配合，可感知每个转动对接口及上球型包络体当前的转动位姿。

利用三类对接口能将所述理念细胞机器人相互连接后形成多种空间拓扑结构；为便于表述理念细胞机器人间的拓扑关系，在此通过D1,D2,D3表示三个细胞机器人；其基本空间拓扑结构可分为：1)如图3所示，D1的A对接口与D2的A对接口连接，实现空间桁架、杆件结构体的搭建，并通过可伸展传动轴实现群效应；2)如图3所示，D1的A对接口与D2的B对接口连接，实现结构侧斜方向的扩展与转动输出；3)如图4所示，D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线垂直相交，实现结构侧方向扩充并可向无动力方向输出转矩；4)如图4所示，D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线平行，可沿固定半径进行定轴转动并输出转矩；5)如图5所示，D1的C对接口与D2的A、B对接口连接，可增强D1细胞赤道方向输出能力；6)如图6所示，D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线平行，实现两平行方向的任意角度扭转；7)如图6所示，D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线异面垂直，实现两垂直方向的任意角度扭转；8)如图7所示，D1与D3的任意对接口与D2同侧的B对接口连接，实现同侧两个扩展单元的空间互换；如图8所示，D1与D3的任意对接口与D2异侧的B对接口连接，实现串联与并联的转换与空间90°～180°组装；9)如图9所示，D1与D3的任意对接口与D2的相邻两个C对接口连接，实现两细胞在赤道平面内完成60°～240°任意夹角的摆动。

本实施方案中的下球型包络体与连接刻度环主要作用是支撑细胞结构，并通过与上级细胞配合来实现位姿转换；连接刻度环中刻度的作用是便于组合后观察每个转动对接口与上球型包络体的转动角度，以便于调试；可伸展传动轴的主要作用是通过实现多个细胞的啮合从而进行转矩传递，使得末级细胞获得更大工作转矩；直流无刷电机的主要作用是为各个转动部件提供动力；编码器的主要作用是控制直流无刷电机转角，从而感知转动对接口与上球型包络体的位置姿态从而达到预定的拓扑结构；蓄电池的主要作用是为整个细胞提供动力源；换向输出装置的主要作用是将直流无刷电机输出的转动分配给各个转动对接口与上球型包络体，其可根据中心控制器的指令选中需要转动的对接口，从而实现通过一个电机驱动五个不同的转动部件；光传感器、热传感器及视觉捕获装置的主要作用是适应之后特定的工作需要；中心控制器的主要作用是接受并分析任务要求，并通过编码器控制直流无刷电机转角，从而实现规定拓扑结构。

其工作过程如下：在进入空间环境前，预先通过较小数目的细胞机器人组成根体，该根体可进行自我扩充与辅助搭建；之后计算机对特定任务进行分析，根据基本拓扑功能结构生成完整的预设空间拓扑结构，并获得该结构所需细胞机器人数目并对其进行编号。进一步通过预设根体有顺序性地拾取细胞机器人，并按照计算机运算结果完成相应对接口的连接。根据编号顺序，不断重复拾取对接过程，可完成预设空间拓扑结构的搭建，之后计算机根据特定的运动要求分析所有编号细胞机器人对应的位姿变化函数，并将每个细胞对应的位姿变化函数传递给相应细胞机器人的中心控制器，通过控制每个细胞的精确位姿变换从而实现整体空间拓扑结构的运动。同理，当细胞需要通过可伸展传动轴实现群效应时，计算机会通过生成相应指令并通过预设根体进行搭建，之后将工作指令传递于对应细胞机器人的中心控制器，最终中心控制器控制可伸展传动轴伸出，上一级可伸展多传动轴将与下一级细胞的驱动源啮合，并将上一级动力传递给下一级细胞，从而使得下一级细胞机器人获得更大转矩，通过多个细胞组合可实现空间群效应获得更大力矩。

本发明中的细胞机器人自身具有独立运动能力，可通过自身内运动改变并感知自身姿态。其同时具有外界信息感知与运算能力，可通过不同嵌入式传感器对外界信息感应并通过内部处理器来分析未知任务从而生成自身内运动信息；且不同细胞之间具有信息及能源交流能力，可通过细胞间联系来完成任务信息分配及能源输入，单个细胞机器人工作框架如图10所示。

本发明中的细胞机器人外表面设置通用对接口，可与同类细胞机器人进行对接操作，如图11所示。其可根据所接收到的任务信息来激活相应的对接口，并通过预先组装的基体来辅助完成功能组织的搭建。同时根据人与动物运动的基本形式可知，各种复杂运动都可分解为转动与摆动两种动作的重复性组合。故本概念中的细胞机器人均可通过自身对接口及内运动实现转动及摆动操作，并可同时带动其他细胞进行转动与摆动，从而改变功能组织的结构与姿态。

本发明中的细胞机器人自身具有动力源，且多个细胞机器人之间可通过外表面对接口连接并进行动力传递，从而实现集群效应，如图11所示。所谓集群效应是通过多个细胞机器人的组合与动力传递来解决单个细胞机器人存在输出力矩不足的问题，从而增强细胞机器人所组成功能组织的运动能力。

在完成上述细胞机器人相应功能之前，应先通过少数细胞机器人组合构建基体。该基体包括基座与操作端两部分组成，在工作过程中，基座主要功能是为整个基体提供稳定的支撑作用；操作端的主要功能是处理未知任务信息并完成功能组织的搭建，其可通过自主感应外界环境或人为输入任务来生成功能组织的拓扑结构信息，并利用预先建立的类机械臂装置从细胞机器人库中激活并选用细胞机器人。同时该基体自身也具有自我扩充能力，可对自身进行二次搭建重构，以来完成更高要求的搭建任务。相反，当所搭建的功能组织已完成相应工作，所建立基体可辅助功能组织完成拆卸，并将所利用的细胞机器人放回库中，以便于之后其他搭建任务，其原理示意图如图12所示。

以静态结构件为例，细胞机器人可通过基体搭建出具有支撑及承载作用的结构体，并通过可靠对接口的设计及合理拓扑结构以来保证结构所需求的刚强度。以生活中常见的板凳为例，基体可根据性能需求生成各个细胞机器人搭建时的空间拓扑信息，并通过操作端进行搭建，搭建示意图如图13所示。

同时，细胞机器人可通过基体形成具有运动功能的拓扑结构。以细胞机器人自适应改变系统构型来辅助进行地震救援为例。由于发生地震后地区环境将遭到严重破坏，给灾区救援带来困难，使得灾区救援更具复杂性。故地震救援需要一种具有低能耗质、高拓展性、高自适应性和高可靠性的机器人来适应灾区环境。细胞机器人可在进行灾区救援时后，基体可根据传感设备所获取的灾区环境特点及救援人员身体条件，通过智能算法计算出当前环境中所需要的拓扑结构。如在地形狭小的灾区施行救援，为最快速发现被困人员位置，细胞机器人可组合成如图14所示的蛇形机器人，由于蛇形结构体型狭长，可灵活行动于狭小地形中。

同时为了满足灾后杂物搬运工作，基体可根据救援现场的实际情况生成如图15所示的类人机器人拓扑结构，以来搬运救援现场的碎石等杂物以便于被困人员的施救以及后续救援物资的快速到达，类人性机器人也可应用于灾后物资发放及其他服务用途。同时，基体也可根据物资搬运任务生成如图16所示的四足机器人拓扑结构，以来救援物资及其他物质。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，其特征在于，包括下球型包络体、上球型包络体、连接刻度环、转动对接口、可伸展传动轴、直流无刷电机、编码器、蓄电池、换向输出装置、光传感器、热传感器、视觉捕获装置和中心控制器；所述下球型包络体与刻度连接环固连，两者仅能通过上一级细胞带动转动；所述上球型包络体的外部结构与下球型包络体相同，通过轴承与连接刻度环连接，并通过换向输出装置进行转动；所述转动对接口通过连杆与换向输出装置连接，且每一个转动对接口都可围绕赤道方向进行独立摆动；所述可伸展传动轴通过控制器对其进行控制，在非工作时收敛于细胞内部，在工作时伸出并与上球型包络体固连；所述换向输出装置通过连接刻度环支撑，并通过控制直流无刷电机输出轴与各个转动对接口及上球型包络体的配合来实现不同对接口的位姿转动；所述直流无刷电机的输出轴与换向输出装置连接，并通过编码器与中心控制器形成半闭环控制系统进行位置反馈；所述蓄电池固定于直流无刷电机下部，并向直流无刷电机、中心控制器、可伸展传动轴、光传感器、热传感器及视觉捕获装置提供电能，同时通过接口电流进行充电；所述光传感器与热传感器位内嵌于上球型包络体表面；所述视觉捕获装置固定于上球型包络体；所述中心控制器固定于直流无刷电机底部；

任意两个理念细胞机器人的对接口可实现定向连接，下球型包络体与连接刻度环固定连接，两者仅能跟随上一级细胞的上球型包络体的A类对接口进行定轴转动；同时为防止运动干涉，两个细胞之间的上球型包络体对接口不会发生连接，同理两个细胞之间的下球型包络体对接口也不会发生连接；上球型包络体对接口、下球型包络体对接口及转动对接口具有互换性，其任意两者都能根据预先设定方向的连接；根据对接口轴线与细胞轴线空间位置关系定义：与细胞轴线平行的对接口为A类对接口，与细胞轴线成45°的对接口为B类对接口，与细胞轴线垂直的对接口为C类对接口。

2.如权利要求1所述的一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，其特征在于，所述对接口仅能通过正方向及逆转90°方向进行对接，且对接方式为可重复性对接，从而使得完成搭建的拓扑结构具有自修复与更新能力。

3.如权利要求1所述的一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，其特征在于，所述上、下球型包络体及转动对接口具有信息传递功能，向中心控制器进行通讯，中心控制器根据视觉、温度、力和光传感器的反馈信号进行处理，以完成预设功能。

4.如权利要求1所述的一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，其特征在于，所述可伸展传动轴根据工作需求从上球型包络体的A类对接口进行伸出与缩回，当其伸出时会先与自身的上球型包络体锁紧，之后与下一级细胞的下球型包络球内部啮合，进而将上一级力矩通过可伸展传动轴传递给下一级驱动源，从而实现细胞间的力矩群效应。

5.如权利要求1所述的一种可实现群效应及拓扑结构自适应的理念细胞机器人，其特征在于，利用三类对接口能将所述理念细胞机器人相互连接后形成多种空间拓扑结构；为便于表述理念细胞机器人间的拓扑关系，在此通过D1,D2,D3表示三个细胞机器人；其基本空间拓扑结构可分为：1)D1的A对接口与D2的A对接口连接，实现空间桁架、杆件结构体的搭建，并通过可伸展传动轴实现群效应；2)D1的A对接口与D2的B对接口连接，实现结构侧斜方向的扩展与转动输出；3)D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线垂直相交，实现结构侧方向扩充并可向无动力方向输出转矩；4)D1的B对接口与D2的B对接口连接，且两个细胞轴线平行，可沿固定半径进行定轴转动并输出转矩；5)D1的C对接口与D2的A、B对接口连接，可增强D1细胞赤道方向输出能力；6)D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线平行，实现两平行方向的任意角度扭转；7)D1的C对接口与D2的C对接口连接，且两个细胞轴线异面垂直，实现两垂直方向的任意角度扭转；8)D1与D3的任意对接口与D2同侧的B对接口连接，实现同侧两个扩展单元的空间互换；D1与D3的任意对接口与D2异侧的B对接口连接，实现串联与并联的转换与空间90°～180°组装；9)D1与D3的任意对接口与D2的相邻两个C对接口连接，实现两细胞在赤道平面内完成60°～240°任意夹角的摆动。

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