CN114800470B - 类烷烃模块化可重构机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模块化可重构机器人，具体地说是一种类烷烃模块化可重构机器人，模块单元呈球形结构，分为两个对称半球形，折展机构用以调整两个半球形之间的间距，折叠状态，模块单元呈球形；展开状态，模块单元呈两轮结构。每个半球形内置一套驱动机构，模块单元在两个驱动机构差速作用下，实现独立、自由运动。在接收到可重构指令时，模块单元相互靠近至待对接位置。对接接口采用电磁式主动接口，给绕组供电，在磁轭内产生磁感线，与被对接接口的对应磁轭形成磁回路，实现接口对接；断开绕组电流，主动磁场消失，可将接口由对接状态切换为断开状态。本发明模块独特、构型灵活，多模块可重构成满足任务需求的作业构型。

Description

类烷烃模块化可重构机器人

技术领域

本发明涉及模块化可重构机器人，具体地说是一种类烷烃模块化可重构机器人。

背景技术

传统机器人通常结构固定化、功能单一化，难以满足多任务和灵活作业需求。在引入模块化可重构理念后，基于结构“化整为零”、功能“一对多式”的设计思想，系统由多个同质模块或非同质模块组成，根据任务请求，映射出满足任务需求的构型；通过改变模块之间的连接关系，实现构型转变。标准化设计和批量化生产，降低了研发周期和成本，提高了任务部署和快速响应能力。

模块化可重构机器人是由多个模块单元重构成的复杂系统，既有秩序性，又不失灵活性。重构出的系统涌现出模块单元不具有的运动特性和作业能力，但模块单元的特性也应加以兼顾，以增强模块局部相互作用关系，催生有效构型的高效重构。已有的链式和晶格式模块化可重构机器人大多关注系统构型，因而考虑模块单元个体特性的新型模块化可重构机器人具有一定的研究价值。

发明内容

针对现有模块化可重构机器人存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种新型的类烷烃模块化可重构机器人。烷烃分子可视为由甲烷模块单元，在化学反应条件下，形成新的化学键，产生的模块化可重构有机分子。结合化学反应中，分子可能的振荡方式，旋转运动和键长改变，基于相似性原理，设计了具有同样运动方式的类甲烷分子模块单元。模块单元既具有灵活的独立运动能力，又可以相互对接，涌现出满足任务需求的构型，扩展了作业任务的多样性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括多个结构相同、呈球形的模块单元，所述模块单元分为结构相同、对称设置的上半球形及下半球形，所述上半球形包括上接口机构及安装于上接口机构内的上驱动机构，所述下半球形包括下接口机构及安装于下接口机构内的下驱动机构，所述上驱动机构与下驱动机构之间通过折展机构相连；所述上接口机构与下接口机构结构相同，均包括外壳、对接接口及磁力组件，所述外壳上可拆卸地连接有对接接口，所述对接接口上安装有通过产生磁力与相邻模块单元连接的磁力组件；所述上驱动机构与下驱动机构结构相同，均包括电源、驱动机构电机、齿轮轮系、内齿轮及依次连接的固定台、电路板、电机支架、上行星架、下行星架，所述固定台与外壳连接，所述电源容置于固定台与电路板之间，所述驱动机构电机安装于电机支架上，所述驱动机构电机通过齿轮轮系驱动内齿轮旋转；所述折展机构的中间为多根转杆，所述折展机构的上部与下部的结构相同，均包括轴套、中心轮、隔板、折展机构齿轮、折叠机构齿轮、折展机构电机及折叠转轴，所述隔板上转动安装有数量与转杆相同、一一对应的折叠转轴，所述转杆的两端分别与两个隔板上对应的折叠转轴的一端铰接，各所述折叠转轴的另一端均连动有折展机构齿轮，且各所述折叠转轴的另一端均与内齿轮转动连接；所述隔板上分别设有用于与上驱动机构或下驱动机构连接的轴套及中心轮，所述轴套安装于隔板上，所述中心轮与轴套转动连接，且与各所述折展机构齿轮外啮合；所述折展机构电机安装于隔板上，输出轴连接有折叠机构齿轮，所述折叠机构齿轮与中心轮外啮合。

其中：所述对接接口包括接口面、外壳安装耳及接口安装位置，所述外壳上开设有两个接口安装位置，每个接口安装位置的边缘均沿圆周方向均匀设有多个外壳安装耳，所述接口面通过接口螺钉与外壳安装耳可拆卸地连接；所述磁力组件包括绕组及磁轭，所述磁轭安装于接口面的内表面，所述磁轭上缠绕有与电源连接的绕组。

所述外壳为半球形壳体，两个所述接口安装位置相对设置，所述上半球形的外壳上两个接口安装位置旋转90°即为下半球形的外壳上两个接口安装位置，所述模块单元处于初始状态时，任意两个接口安装位置的中心和球心的夹角为接口键角，所述接口键角与甲烷分子H—C—H键角相等。

所述外壳的顶部设有用于与固定台连接的外壳固定面，所述外壳的底面设有外壳凹台，所述外壳凹台内容置有挡环，所述挡环内环设有挡环凹面，所述外壳凹台的内边缘设有外壳凹面，所述隔板可相对转动地容置于挡环凹面与外壳凹面之间，通过所述挡环凹面与外壳凹面轴向限位。

所述固定台的一端通过与外壳固接，所述固定台的另一端设有多个固定台螺钉；所述电路板上设有与固定台螺钉数量相同、一一对应的电路板铜柱，每个所述电路板铜柱的一端均安装于电路板上、另一端与对应的固定台螺钉连接；所述电机支架通过多个电机支架铜柱与电路板固接，每个所述电机支架铜柱的一端与电路板连接、另一端与电机支架相连；所述上行星架通过多个上行星架铜柱与电机支架固接，每个所述上行星架铜柱的一端与电机支架连接，所述上行星架上设有与上行星架铜柱数量相同、一一对应的上行星架螺钉，每个所述上行星架铜柱的另一端分别与对应的上行星架螺钉相连。

所述齿轮轮系包括驱动机构齿轮、太阳轮及行星轮，所述驱动机构齿轮安装于驱动机构电机的输出轴上，并位于电机支架与上行星架之间，所述太阳轮转动安装于轴套上，通过所述轴套及中心轮轴向限位，所述太阳轮分为直径大小的两层，直径大的一层与所述驱动机构齿轮啮合传动，直径小的一层外围沿周向均匀设有多个行星轮，各所述行星轮均位于上行星架与下行星架之间，每个所述行星轮均固接在一根行星轮转轴上，所述行星轮转轴的两端分别与上行星架及下行星架转动连接；在各所述行星轮的外围设有内齿轮，各所述行星轮位于太阳轮直径小的一层与内齿轮之间，各所述行星轮分别与太阳轮直径小的一层外啮合，且同时与所述内齿轮内啮合。

所述上行星架与下行星架相对一面沿周向均匀开设有与行星轮转轴数量相同、一一对应的上行星架转轴孔，所述上行星架转轴孔为盲孔；所述下行星架上沿周向均匀开设有与行星轮转轴数量相同、一一对应的下行星架转轴孔，所述下行星架转轴孔为通孔，每根所述行星轮转轴的一端插入对应的上行星架转轴孔中、另一端插入对应的下行星架转轴孔中，所述行星轮转轴相对上行星架、下行星架转动。

所述轴套的轴向截面呈“T”形，“T”形的竖边开有中心通孔，所述中心通孔的内部安装有电子滑环；所述电子滑环的轴向截面也呈“T”形，所述电子滑环的“T”形竖边的外径与中心通孔的内径过渡配合，所述电子滑环的“T”形横边通过电子滑环螺钉与轴套的“T”形横边固接。

所述折叠转轴通过轴承与隔板转动连接，所述折展机构齿轮的一侧端面与轴承及隔板抵接，所述折展机构齿轮的另一侧端面通过下卡簧轴向限位，所述下卡簧卡接于折叠转轴另一端开设的下卡簧槽中；所述折叠转轴的另一端还开设有上卡簧槽，所述上卡簧槽中卡接有上卡簧，所述内齿轮上开设有内齿轮折叠转轴孔，所述上卡簧槽与下卡簧槽之间的折叠转轴部分穿入内齿轮折叠转轴孔，所述内齿轮通过上卡簧及下卡簧限位。

所述内齿轮上分别开设有内齿轮螺钉孔及内齿轮电机孔，所述内齿轮螺钉孔内安装有内齿轮螺钉；所述隔板与内齿轮之间设有隔板铜柱，所述隔板铜柱的一端与隔板上安装的隔板螺钉相连，另一端与所述内齿轮螺钉连接；所述折展机构电机的输出轴可相对转动地插设于内齿轮电机孔中。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明模块单元由两个结构和功能对称的半球体组成，两个半球各内置一组驱动机构，能执行360°连续旋转运动；在差速作用下，模块单元具有独立运动能力。

2．本发明模块单元的两个半球体由一套折展机构连接，其驱动与两个半球的驱动机构独立，允许调整两个半球体之间的间距，来适应一定宽度范围的障碍。

3．本发明对接接口采用电磁对接方式，模块处于待对接状态时，给绕组供电，可在磁轭内产生电磁场，与相邻模块对接接口的磁轭形成磁回路，进而实现模块间对接；对接接口也可替换为其他方式的接口，并不会影响模块单元特性。

4．本发明模块单元对接形成类烷烃模块化可重构机器人后，由于模块单元的灵活性，局部故障并不会引起整体机器人失能；此外，对接接口允许外接其他辅助设备，拓展机器人的任务边界。

附图说明

图1为本发明模块单元的结构示意图；

图2为本发明模块单元的爆炸图；

图3为本发明接口机构的爆炸图；

图4为图3中外壳的结构示意图；

图5为本发明驱动机构的爆炸图；

图6为图5中内齿轮的结构示意图；

图7为图5中上行星架的结构示意图；

图8为本发明上驱动机构、下驱动机构的结构示意图；

图9为本发明折展机构的爆炸图；

图10为本发明折展机构折叠状态的结构示意图；

图11为本发明折展机构展开状态的结构示意图；

图12为本发明正构烷烃链式构型图；

图13为本发明支链烷烃式构型图；

其中：1为上半球形，2为下半球形，3为上接口机构，4为上驱动机构，5为折展机构，6为下驱动机构，7为下接口机构；

301为绕组，302为接口螺钉，303为磁轭，304为外壳，305挡环凹面，306为外壳安装孔，307为接口方孔，308为接口面，309为外壳安装耳，310为接口安装位置，311为挡环，312为挡环螺钉，313为外壳凹面，314为外壳凹台，315为外壳固定面，316为接口键角；

401为固定台，402为电源，403为电路板，404为电机座，405为电机支架铜柱，406为太阳轮，407为上行星架铜柱，408为上行星架，409为行星轮转轴，410为内齿轮，411为下行星架转轴孔，412为外壳螺钉，413为固定台螺钉，414为电路板铜柱，415为驱动机构电机，416为驱动电机螺钉，417为电机支架，418为驱动机构齿轮，419为上行星架螺钉，420为行星轮，421为内齿轮螺钉，422为下行星架，423为内齿轮折叠转轴孔，424为内齿轮螺钉孔，425为内齿轮电机孔，426为上行星架转轴孔，427为上行星架螺钉孔；

501为电子滑环，502为折展机构齿轮，503为折展机构电机螺钉，504为折叠机构齿轮，505为隔板，506为折展机构电机，507为折叠转轴，508为轴承，509为电子滑环螺钉，510为轴套，511为中心轮，512为隔板铜柱，513为轴套螺钉，514为折叠转轴孔，515为隔板螺钉，516为上卡簧，517为下卡簧，518为上卡簧槽，519为下卡簧槽，520为销轴，521为转杆；

M1～M6为模块单元编号。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～11所示，本发明包括多个结构相同、呈球形的模块单元，模块单元分为结构相同、对称设置的上半球形1及下半球形2，上半球形1包括上接口机构3及安装于上接口机构3内的上驱动机构4，下半球形2包括下接口机构7及安装于下接口机构7内的下驱动机构6，上驱动机构4与下驱动机构6之间通过折展机构5相连。上接口机构3与下接口机构7结构相同，均包括外壳304、对接接口及磁力组件，外壳304上可拆卸地连接有对接接口，对接接口上安装有通过产生磁力与相邻模块单元连接的磁力组件；上驱动机构4与下驱动机构6结构相同，均包括电源402、驱动机构电机415、齿轮轮系、内齿轮410及依次连接的固定台401、电路板403、电机支架417、上行星架408、下行星架422，固定台401与外壳304连接，电源402容置于固定台401与电路板403之间，驱动机构电机415安装于电机支架417上，驱动机构电机415通过齿轮轮系驱动内齿轮410旋转；折展机构5的中间为多根转杆521，折展机构5的上部与下部的结构相同，均包括轴套510、中心轮511、隔板505、折展机构齿轮502、折叠机构齿轮504、折展机构电机506及折叠转轴507，隔板505上转动安装有数量与转杆521相同、一一对应的折叠转轴507，转杆521的两端分别与两个隔板505上对应的折叠转轴507的一端铰接，各折叠转轴507的另一端均连动有折展机构齿轮502，且各折叠转轴507的另一端均与内齿轮410转动连接；隔板505上分别设有用于与上驱动机构4或下驱动机构6连接的轴套510及中心轮511，轴套510安装于隔板505上，中心轮511与轴套510转动连接，且与各折展机构齿轮502外啮合；折展机构电机506安装于隔板505上，输出轴连接有折叠机构齿轮504，折叠机构齿轮504与中心轮511外啮合。

如图1～4所示，本实施例的对接接口包括接口面308、外壳安装耳309及接口安装位置310，本实施例的外壳304为半球形壳体，球面上开设有两个接口安装位置310（即开设两个圆孔），两个接口安装位置310相对设置，上半球形1的外壳304上两个接口安装位置310旋转90°即为下半球形2的外壳304上两个接口安装位置310。模块单元处于初始状态时，任意两个接口安装位置310的中心和球心的夹角为接口键角316，接口键角316与甲烷分子H—C—H键角相等，为109°28′。每个接口安装位置310的边缘均沿圆周方向均匀设有多个（本实施例为四个）外壳安装耳309，接口面308为圆盘状，外径与接口安装位置310孔径尺寸一致，接口面308通过接口螺钉302与外壳安装耳309可拆卸地连接。

本实施例的磁力组件包括绕组301及磁轭303，每个接口面308的内表面均设有两组绕组301和磁轭303，磁轭303呈半个“口”字形，接口面308上沿圆周方向均匀开设有四个接口方孔307，每组中的磁轭303的两个开口端固定在两个接口方孔307处，接口方孔307的尺寸与磁轭303开口端的端面尺寸相同。磁轭303上缠绕有与电源402连接的绕组301，磁轭303在缠绕绕组301后，应保证磁轭303两个开口端与接口面308平齐。两组磁轭303共四个开口端位于方形的四个角，方形一条对角线两端的磁极为N极，方形另一条对角线两端的磁极为S极。

本实施例的外壳304的顶部设有用于与固定台401连接的外壳固定面315，外壳304的底面设有外壳凹台314，外壳凹台314内容置有挡环311，挡环311通过挡环螺钉312安装在外壳凹台314上，挡环311的外径与外壳凹台314的外径相同，与外壳凹台314安装后，挡环311的底面不超出外壳304的半球截面。挡环311内环设有挡环凹面305，外壳凹台314的内边缘设有外壳凹面313，隔板505可相对转动地容置于挡环凹面305与外壳凹面313之间，通过挡环凹面305与外壳凹面313轴向限位；隔板505的外径与挡环凹面305和外壳凹面313处的直径一致，厚度方向（即轴向）被挡环凹面305和外壳凹面313限位，允许旋转运动。外壳304远离挡环311的端部设有外壳固定面315，外壳固定面315上开设有多个外壳安装孔306。

如图1～8所示，本实施例的固定台401的一端通过与外壳安装孔306数量相同、一一对应的外壳螺钉412与外壳固定面315固接，固定台401的另一端设有多个（本实施例为三个）支撑，每个支撑上均设有固定台螺钉413。电路板403上设有与固定台螺钉413数量相同、一一对应的电路板铜柱414，每个电路板铜柱414的一端均安装于电路板403上、另一端与对应的固定台螺钉413连接，电源402被固定在固定台401与电路板403之间的空间内。电机支架417通过多个电机支架铜柱405与电路板403固接，每个电机支架铜柱405的一端与电路板403连接、另一端与电机支架417相连；本实施例的电机支架417呈环状，在电机支架417上沿径向向外设有凸出位置，驱动机构电机415通过电机座404及驱动电机螺钉416固定在电机支架417的凸出位置。

本实施例的上行星架408及下行星架422均为环形。上行星架408通过多个上行星架铜柱407与电机支架417固接，每个上行星架铜柱407的一端与电机支架417连接，上行星架408上设有与上行星架铜柱407数量相同、一一对应的上行星架螺钉419，每个上行星架铜柱407的另一端分别与对应的上行星架螺钉419相连；上行星架408上开设有与上行星架螺钉419数量相同、一一对应的上行星架螺钉孔427，每个上行得架螺钉孔427内均安装一个上行星架螺钉419。电机支架417与上行星架408之间设有驱动机构齿轮418，驱动机构电机415的输出轴穿过电机支架417后与驱动机构齿轮418相连。本实施例的太阳轮406中心为通孔，太阳轮406分为直径大小的两层，直径大的一层与驱动机构齿轮418外啮合，直径小的一层外围沿周向均匀设有多个（本实施例为四个）行星轮420，各行星轮402均位于上行星架408与下行星架422之间，行星轮402的中心钻有光孔，光孔、上行星架转轴孔426及下行星架转轴孔411的孔径与行星轮转轴409的外径相配合，每个行星轮420均固接在一根行星轮转轴409上。上行星架408与下行星架422相对一面沿周向均匀开设有与行星轮转轴409数量相同、一一对应的上行星架转轴孔426，本实施例的上行星架转轴孔426为盲孔；下行星架422上沿周向均匀开设有与行星轮转轴409数量相同、一一对应的下行星架转轴孔411，本实施例的下行星架转轴孔411为通孔。每根行星轮转轴409的一端插入对应的上行星架转轴孔426中、另一端插入对应的下行星架转轴孔411中，行星轮转轴409的另一端端面与下行星架422朝向折展机构5的端面共面，行星轮转轴409相对上行星架408、下行星架422可以转动。在各行星轮420的外围设有内齿轮410，各行星轮420位于太阳轮406直径小的一层与内齿轮410之间，各行星轮420与太阳轮406直径小的一层外啮合，与内齿轮410内啮合。装配后的上驱动机构4、下驱动机构6由驱动机构电机415工作，输出运动带动驱动机构齿轮418旋转，并将运动传递至与驱动机构齿轮418啮合的太阳轮406，后经行星轮420，将运动传至作为输出端的内齿轮410。由于上驱动机构4、下驱动机构6采用直齿传动，因而可以执行正向和反向旋转运动。

如图1、图2、图5及图9～11所示，本实施例的隔板505为圆形板，本实施例的轴套510的轴向截面呈“T”形，“T”形的横边位于太阳轮406上方，并与太阳轮406直径大的一层端面抵接限位，“T”形的竖边开有中心通孔，“T”形的竖边依次穿过太阳轮406、中心轮511，竖边端部与隔板505上的轴套螺钉513连接。中心轮511位于轴套510的“T”形横边与隔板505之间，实现上驱动机构4与折展机构5、下驱动机构6与折展机构5的连接。中心轮511的一端端面与隔板505抵接，中心轮511的内孔径与轴套510外径及太阳轮406的通孔孔径配合，彼此之间可以旋转。中心轮511的另一端端面与太阳轮406直径小的一层端面和下行星架422的端面抵接。轴套510的中心通孔内安装有电子滑环501，电子滑环501保证上驱动机构4、下驱动机构6在连续360°旋转过程中电路，不会出现内部导线混乱铰接。电子滑环501的轴向截面也呈“T”形，电子滑环501的“T”形竖边的外径与中心通孔的内径过渡配合，电子滑环501的“T”形横边通过电子滑环螺钉509与轴套510的“T”形横边固接。

本实施例的隔板505上开设有与折叠转轴507数量相同、一一对应的折叠转轴孔514，每根折叠转轴507均垂直穿过对应的折叠转轴孔514，并通过轴承508与隔板505转动连接，保证折叠转轴507的转动灵活性；折叠转轴孔514均布在隔板505周向的位置需要保证在转杆521折展过程中，与折展机构电机506不存在干涉。折展机构齿轮502内孔径与折叠转轴507外径配合、二者同步旋转，折叠转轴507的一端为方形端，转杆521通过销轴520与折叠转轴507的方形端铰接，形成旋转运动副，沿销轴520轴线方向没有窜动量。折展机构齿轮502的一侧端面与轴承508及隔板505抵接，折展机构齿轮502的另一侧端面通过下卡簧517轴向限位，避免折展机构齿轮502沿轴向窜动，下卡簧517卡接于折叠转轴507另一端开设的下卡簧槽519中。折叠转轴507的另一端还开设有上卡簧槽518，上卡簧槽518中卡接有上卡簧516，内齿轮410上开设有内齿轮折叠转轴孔423，上卡簧槽518与下卡簧槽519之间的折叠转轴507部分穿入内齿轮折叠转轴孔423，折叠转轴507穿入内齿轮折叠转轴孔423的部分外径小于内齿轮折叠转轴孔423的孔径，内齿轮410通过上卡簧516及下卡簧517限位。内齿轮410上分别开设有内齿轮螺钉孔424及内齿轮电机孔425，内齿轮螺钉孔424内安装有内齿轮螺钉421；隔板505与内齿轮410之间设有隔板铜柱512，隔板铜柱512的一端与隔板505上安装的隔板螺钉515相连，另一端与内齿轮螺钉421连接，实现内齿轮410与隔板505的一起运动。折展机构电机506通过折展机构电机螺钉503固定在隔板505上，折展机构电机506的输出轴可相对转动地插设于内齿轮电机孔425中。折展机构电机506带动折叠机构齿轮504，驱动中心轮511，传递运动至折展机构齿轮502，转杆521、折叠转轴507和销轴520组合成旋转运动副，最终将运动转变为轴向折展运动，表面为两个隔板505之间的折叠和展开过程，即两个隔板505之间的间距可调；图9为折展机构5的完全折叠状态，图10为折展机构5的完全展开状态。

本实施例的绕组301、电路板403、驱动机构电机415、折展机构电机506分别与电源402连接，由电源402供电，在电子滑环501内走线。

本实施例的对接接口可以替换为其他类型的接口，仍属于类烷烃模块化可重构机器人。改变模块单元之间的接口连接状态，可重构成正构烷烃链式构型、支链烷烃式构型等其他类有机分子构型。

如图12所示，首尾两个模块单元M1和M6仅有一个对接接口对接，中间模块单元M2、M3、M4和M5分别与相邻两个模块单元的对接接口对接，形成正构烷烃链式类有机分子构型。

如图13所示，每个模块单元多个对接接口与相邻模块单元对接，可以形成支链烷烃式类有机分子构型。模块单元在局部位置既能旋转，又能实现折展，增强了系统的运动特性，拓展了系统的作业能力。

本发明的工作原理为：

烷烃可视为由最简单的甲烷形成的可重构模块化有机分子，受此启发，设计了类甲烷分子模块。

在折叠状态时，模块单元呈球形结构；展开时，折展机构电机506工作，两个半球形间距发生改变，形成两轮式结构。分别控制上驱动机构4、下驱动机构6中的驱动机构电机415，模块单元在两个半球形的差速作用下，实现个体的独立自由灵活运动。面对复杂未知环境时，模块单元之间相互协作，在接收到可重构指令时，模块单元相互靠近至待对接位置；对接接口采用电磁式主动接口，给绕组供电，在磁轭内产生磁感线，与被对接接口的对应磁轭形成磁回路，实现接口对接；断开绕组电流，主动磁场消失，可将接口由对接状态切换为断开状态。多个模块单元之间相互对接，涌现出适应当前任务的有效构型。模块单元具有类甲烷分子结构特性，不仅构型丰富，允许可重构为正构烷烃链式构型、支链烷烃式构型等其他类有机分子构型；而且在接口处可安装其他辅助设备，拓展模块化可重构机器人的作业任务边界。

Claims (10)

1.一种类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：包括多个结构相同、呈球形的模块单元，所述模块单元分为结构相同、对称设置的上半球形（1）及下半球形（2），所述上半球形（1）包括上接口机构（3）及安装于上接口机构（3）内的上驱动机构（4），所述下半球形（2）包括下接口机构（7）及安装于下接口机构（7）内的下驱动机构（6），所述上驱动机构（4）与下驱动机构（6）之间通过折展机构（5）相连；所述上接口机构（3）与下接口机构（7）结构相同，均包括外壳（304）、对接接口及磁力组件，所述外壳（304）上可拆卸地连接有对接接口，所述对接接口上安装有通过产生磁力与相邻模块单元连接的磁力组件；所述上驱动机构（4）与下驱动机构（6）结构相同，均包括电源（402）、驱动机构电机（415）、齿轮轮系、内齿轮（410）及依次连接的固定台（401）、电路板（403）、电机支架（417）、上行星架（408）、下行星架（422），所述固定台（401）与外壳（304）连接，所述电源（402）容置于固定台（401）与电路板（403）之间，所述驱动机构电机（415）安装于电机支架（417）上，所述驱动机构电机（415）通过齿轮轮系驱动内齿轮（410）旋转；所述折展机构（5）的中间为多根转杆（521），所述折展机构（5）的上部与下部的结构相同，均包括轴套（510）、中心轮（511）、隔板（505）、折展机构齿轮（502）、折叠机构齿轮（504）、折展机构电机（506）及折叠转轴（507），所述隔板（505）上转动安装有数量与转杆（521）相同、一一对应的折叠转轴（507），所述转杆（521）的两端分别与两个隔板（505）上对应的折叠转轴（507）的一端铰接，各所述折叠转轴（507）的另一端均连动有折展机构齿轮（502），且各所述折叠转轴（507）的另一端均与内齿轮（410）转动连接；所述隔板（505）上分别设有用于与上驱动机构（4）或下驱动机构（6）连接的轴套（510）及中心轮（511），所述轴套（510）安装于隔板（505）上，所述中心轮（511）与轴套（510）转动连接，且与各所述折展机构齿轮（502）外啮合；所述折展机构电机（506）安装于隔板（505）上，输出轴连接有折叠机构齿轮（504），所述折叠机构齿轮（504）与中心轮（511）外啮合。

2.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述对接接口包括接口面（308）、外壳安装耳（309）及接口安装位置（310），所述外壳（304）上开设有两个接口安装位置（310），每个接口安装位置（310）的边缘均沿圆周方向均匀设有多个外壳安装耳（309），所述接口面（308）通过接口螺钉（302）与外壳安装耳（309）可拆卸地连接；所述磁力组件包括绕组（301）及磁轭（303），所述磁轭（303）安装于接口面（308）的内表面，所述磁轭（303）上缠绕有与电源（402）连接的绕组（301）。

3.根据权利要求2所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述外壳（304）为半球形壳体，两个所述接口安装位置（310）相对设置，所述上半球形（1）的外壳（304）上两个接口安装位置（310）旋转90°即为下半球形（2）的外壳（304）上两个接口安装位置（310），所述模块单元处于初始状态时，任意两个接口安装位置（310）的中心和球心的夹角为接口键角（316），所述接口键角（316）与甲烷分子H—C—H键角相等。

4.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述外壳（304）的顶部设有用于与固定台（401）连接的外壳固定面（315），所述外壳（304）的底面设有外壳凹台（314），所述外壳凹台（314）内容置有挡环（311），所述挡环（311）内环设有挡环凹面（305），所述外壳凹台（314）的内边缘设有外壳凹面（313），所述隔板（505）可相对转动地容置于挡环凹面（305）与外壳凹面（313）之间，通过所述挡环凹面（305）与外壳凹面（313）轴向限位。

5.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述固定台（401）的一端通过与外壳（304）固接，所述固定台（401）的另一端设有多个固定台螺钉（413）；所述电路板（403）上设有与固定台螺钉（413）数量相同、一一对应的电路板铜柱（414），每个所述电路板铜柱（414）的一端均安装于电路板（403）上、另一端与对应的固定台螺钉（413）连接；所述电机支架（417）通过多个电机支架铜柱（405）与电路板（403）固接，每个所述电机支架铜柱（405）的一端与电路板（403）连接、另一端与电机支架（417）相连；所述上行星架（408）通过多个上行星架铜柱（407）与电机支架（417）固接，每个所述上行星架铜柱（407）的一端与电机支架（417）连接，所述上行星架（408）上设有与上行星架铜柱（407）数量相同、一一对应的上行星架螺钉（419），每个所述上行星架铜柱（407）的另一端分别与对应的上行星架螺钉（419）相连。

6.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述齿轮轮系包括驱动机构齿轮（418）、太阳轮（406）及行星轮（420），所述驱动机构齿轮（418）安装于驱动机构电机（415）的输出轴上，并位于电机支架（417）与上行星架（408）之间，所述太阳轮（406）转动安装于轴套（510）上，通过所述轴套（510）及中心轮（511）轴向限位，所述太阳轮（406）分为直径大小的两层，直径大的一层与所述驱动机构齿轮（418）啮合传动，直径小的一层外围沿周向均匀设有多个行星轮（420），各所述行星轮（420）均位于上行星架（408）与下行星架（422）之间，每个所述行星轮（420）均固接在一根行星轮转轴（409）上，所述行星轮转轴（409）的两端分别与上行星架（408）及下行星架（422）转动连接；在各所述行星轮（420）的外围设有内齿轮（410），各所述行星轮（420）位于太阳轮（406）直径小的一层与内齿轮（410）之间，各所述行星轮（420）分别与太阳轮（406）直径小的一层外啮合，且同时与所述内齿轮（410）内啮合。

7.根据权利要求6所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述上行星架（408）与下行星架（422）相对一面沿周向均匀开设有与行星轮转轴（409）数量相同、一一对应的上行星架转轴孔（426），所述上行星架转轴孔（426）为盲孔；所述下行星架（422）上沿周向均匀开设有与行星轮转轴（409）数量相同、一一对应的下行星架转轴孔（411），所述下行星架转轴孔（411）为通孔，每根所述行星轮转轴（409）的一端插入对应的上行星架转轴孔（426）中、另一端插入对应的下行星架转轴孔（411）中，所述行星轮转轴（409）相对上行星架（408）、下行星架（422）转动。

8.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述轴套（510）的轴向截面呈“T”形，“T”形的竖边开有中心通孔，所述中心通孔的内部安装有电子滑环（501）；所述电子滑环（501）的轴向截面也呈“T”形，所述电子滑环（501）的“T”形竖边的外径与中心通孔的内径过渡配合，所述电子滑环（501）的“T”形横边通过电子滑环螺钉（509）与轴套（510）的“T”形横边固接。

9.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述折叠转轴（507）通过轴承（508）与隔板（505）转动连接，所述折展机构齿轮（502）的一侧端面与轴承（508）及隔板（505）抵接，所述折展机构齿轮（502）的另一侧端面通过下卡簧（517）轴向限位，所述下卡簧（517）卡接于折叠转轴（507）另一端开设的下卡簧槽（519）中；所述折叠转轴（507）的另一端还开设有上卡簧槽（518），所述上卡簧槽（518）中卡接有上卡簧（516），所述内齿轮（410）上开设有内齿轮折叠转轴孔（423），所述上卡簧槽（518）与下卡簧槽（519）之间的折叠转轴（507）部分穿入内齿轮折叠转轴孔（423），所述内齿轮（410）通过上卡簧（516）及下卡簧（517）限位。

10.根据权利要求1所述的类烷烃模块化可重构机器人，其特征在于：所述内齿轮（410）上分别开设有内齿轮螺钉孔（424）及内齿轮电机孔（425），所述内齿轮螺钉孔（424）内安装有内齿轮螺钉（421）；所述隔板（505）与内齿轮（410）之间设有隔板铜柱（512），所述隔板铜柱（512）的一端与隔板（505）上安装的隔板螺钉（515）相连，另一端与所述内齿轮螺钉（421）连接；所述折展机构电机（506）的输出轴可相对转动地插设于内齿轮电机孔（425）中。

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