CN217345477U - 模块化自重构机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了模块化自重构机器人，涉及自重构机器人技术领域，包括立方体模块，立方体模块内转动设置有惯性制动器，立方体模块内部转角位置倾斜固定有限位圆盘，惯性制动器上设置有限位销，限位销与限位圆盘适配，限位销的轴线与惯性制动器的旋转轴线呈夹角设置，立方体模块的六个面上均设置有定位磁铁。实现各个模块的快速重构拼接以自重新配置更大的晶格结构，采用惯性制动器在立方体模块的质量中心施加受控扭矩，利用其惯性制动器突然制动产生的惯性使立方体模块运动，由于各个模块相互独立，通过各个模块受控扭矩方向的不同以实现重构机器人不同方向的移动，具有较强的运动灵活性。

Description

模块化自重构机器人

技术领域

本实用新型涉及自重构机器人技术领域，具体为模块化自重构机器人。

背景技术

模块化可重构机器人是当前移动机器人领域的研究热点。可重构使机器人有了自主变形的能力，相对于传统结构的机器人具有显著的功能和经济优势，受到了国内外学者的广泛关注。可重构机器人最重要的特点就是具有可重构功能和自修复功能，具有更加强大的灵活性和极强的环境适应能力，使其在空间探测、救灾搜索、海洋开发、医疗救助等众多非结构性环境具有广阔的应用前景。现有的单个模块之间的重构复杂，难以根据所需进行快速重构，其次，现有的重构后机器人的运动方向与单个模块的运动方向一致，不具有多方向运动能力，其灵活性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供模块化自重构机器人，实现各个模块的快速重构拼接，以自重新配置更大的晶格结构，采用惯性制动器在立方体模块的质量中心施加受控扭矩，利用其惯性制动器突然制动产生的惯性使立方体模块运动，由于各个模块相互独立，通过各个模块受控扭矩方向的不同以实现重构机器人不同方向的移动，具有较强的运动灵活性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：模块化自重构机器人，包括立方体模块，所述立方体模块内转动设置有惯性制动器，所述立方体模块内部转角位置倾斜固定有限位圆盘，所述惯性制动器上设置有限位销，所述限位销与所述限位圆盘适配，所述限位销的轴线与所述惯性制动器的旋转轴线呈夹角设置，所述立方体模块的六个面上均设置有定位磁铁。

进一步地，所述惯性制动器由内之外依次包括无框电机、飞轮和环形橡胶带，所述无框电机的主轴上设置有安装底盘，所述飞轮与所述安装底盘固定连接，所述环形橡胶带与所述飞轮间隔设置，所述环形橡胶带连接有两组制动机构，两组所述制动机构用于带动所述环形橡胶带收紧与所述飞轮接触。

进一步地，所述主轴上转动套设有安装板，所述限位销固定设置在所述安装板的侧壁上。

进一步地，两组所述制动机构的运动方向相反，所述制动机构包括橡胶带固定座和磁铁座，所述橡胶带固定座的一端与所述环形橡胶带连接，另一端与所述磁铁座固定连接，所述磁铁座靠近所述安装板的一端设置有磁铁，所述安装板靠近所述磁铁座的一端设置有线圈，所述磁铁与线圈沿着所述主轴的径向相对设置。

进一步地，所述安装板上固定有导向块，所述导向块上固定有导向杆，所述橡胶带固定座活动套设在所述导向杆上。

进一步地，所述主轴上转动连接有固定座，所述固定座与所述立方体模块固定连接。

进一步地，所述立方体模块的棱上均固定有齿轮。

本实用新型的有益效果是：

模块化自重构机器人，通过定位磁铁将立方体模块之间快速连接，实现各个模块的快速重构拼接，以自重新配置更大的晶格结构，采用惯性制动器在立方体模块的质量中心施加受控扭矩，通过惯性制动器的突然制动产生惯性，其惯性作用力作用在限位销与限位圆盘的连接处，从而驱动立方体模块运动，由于各个模块相互独立，通过各个模块受控扭矩方向的不同以实现重构机器人不同方向的移动，具有较强的运动灵活性。

附图说明

图1为本实用新型模块化自重构机器人的立体图；

图2为本实用新型模块化自重构机器人的内部结构示意图；

图3为本实用新型模块化自重构机器人中惯性制动器的立体图；

图中，1-立方体模块，2-限位圆盘，3-限位销，4-无框电机，5-飞轮，6-环形橡胶带，7-安装底盘，8-主轴，9-安装板，10-橡胶带固定座，11-电磁座，12-磁铁，13-线圈，14-导向块，15-导向杆，16-固定座，17-齿轮，18-定位磁铁。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图3所示，模块化自重构机器人，包括立方体模块1，立方体模块1内转动设置有惯性制动器，立方体模块1内部转角位置倾斜固定有限位圆盘2，惯性制动器上设置有限位销3，限位销3与限位圆盘2适配，限位销3的轴线与惯性制动器的旋转轴线呈夹角设置，立方体模块1的六个面上均设置有定位磁铁18；通过定位磁铁18将立方体模块1之间快速连接，实现各个模块的快速重构拼接，以自重新配置更大的晶格结构，采用惯性制动器在立方体模块1的质量中心施加受控扭矩，通过惯性制动器的突然制动产生惯性，其惯性作用力作用在限位销3与限位圆盘2的连接处，从而驱动立方体模块1运动，由于各个模块相互独立，在拼接时需使部分立方体模块1的运动方向不一致，从而可控制运动方向相同的立方体模块1运行，从而使重构后的机器人按运行立方体模块1的运动方向进行移动，控制立方体模块1的运行数量控制机器人的运动强度，同时可部分运行方向不同的立方体模块1组合运行，通过力的合成使机器人具有更多的运动方向，从而使重构后的机器人具有较强的运动灵活性。

进一步地，如图3所示，惯性制动器由内之外依次包括无框电机4、飞轮5和环形橡胶带6，无框电机4的主轴8上设置有安装底盘7，飞轮5与安装底盘7固定连接，环形橡胶带6与飞轮5间隔设置，环形橡胶带6连接有两组制动机构，两组制动机构用于带动环形橡胶带6收紧与飞轮5接触，主轴8上转动套设有安装板9，限位销3固定设置在安装板9的侧壁上，立方体模块1的棱上均固定有齿轮17；无框电机4带动飞轮5高速旋转，然后制动机构带动环形橡胶带6靠近飞轮5移动，当环形橡胶带6与飞轮5接触时，两个表面之间的摩擦导致环形橡胶带6自紧，并在几毫秒内完全停止飞轮5，此时立方体模块1将产生惯性，通过限位销3将立方体模块1产生的惯性进行定点释放，在此惯性作用下使立方体模块1沿着齿轮17继续前进，当速度足够大时，产生的惯性也就越大，从而使立方体模块产生跳跃效果以跨越障碍物。

进一步地，两组制动机构的运动方向相反，制动机构包括橡胶带固定座10和磁铁座11，橡胶带固定座10的一端与环形橡胶带6连接，另一端与磁铁座11固定连接，磁铁座11靠近安装板9的一端设置有磁铁12，安装板9靠近磁铁座11的一端设置有线圈13，磁铁12与线圈13沿着主轴8的径向相对设置，安装板9上固定有导向块14，导向块14上固定有导向杆15，磁铁座11和橡胶带固定座10均活动套设在导向杆15上；制动机构的运行过程为：当制动时线圈13会供电，产生磁场，这个磁场会让磁铁12产生横向的力，此横向力通过磁铁座11带动橡胶带固定座10绕着导向杆15转动，由于两组制动机构的运动方向相反，从而使两组制动机构上的磁铁12带动两个橡胶带固定座10反向转动，从而将环形橡胶带6收紧使之与飞轮5接触。

进一步地，主轴8上转动连接有固定座16，固定座16与立方体模块1固定连接，固定座16和安装底盘7分别分布在无框电机4的两端，固定座16通过轴承与主轴8转动连接，同时将惯性制动器安装在立方体模块1内，橡胶带固定座10的一端转动连接在固定座16上，从而使制动机构的设置更加稳定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.模块化自重构机器人，其特征在于，包括立方体模块（1），所述立方体模块（1）内转动设置有惯性制动器，所述立方体模块（1）内部转角位置倾斜固定有限位圆盘（2），所述惯性制动器上设置有限位销（3），所述限位销（3）与所述限位圆盘（2）适配，所述限位销（3）的轴线与所述惯性制动器的旋转轴线呈夹角设置，所述立方体模块（1）的六个面上均设置有定位磁铁（18）。

2.根据权利要求1所述的模块化自重构机器人，其特征在于，所述惯性制动器由内之外依次包括无框电机（4）、飞轮（5）和环形橡胶带（6），所述无框电机（4）的主轴（8）上设置有安装底盘（7），所述飞轮（5）与所述安装底盘（7）固定连接，所述环形橡胶带（6）与所述飞轮（5）间隔设置，所述环形橡胶带（6）连接有两组制动机构，两组所述制动机构用于带动所述环形橡胶带（6）收紧与所述飞轮（5）接触。

3.根据权利要求2所述的模块化自重构机器人，其特征在于，所述主轴（8）上转动套设有安装板（9），所述限位销（3）固定设置在所述安装板（9）的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的模块化自重构机器人，其特征在于，两组所述制动机构的运动方向相反，所述制动机构包括橡胶带固定座（10）和磁铁座（11），所述橡胶带固定座（10）的一端与所述环形橡胶带（6）连接，另一端与所述磁铁座（11）固定连接，所述磁铁座（11）靠近所述安装板（9）的一端设置有磁铁（12），所述安装板（9）靠近所述磁铁座（11）的一端设置有线圈（13），所述磁铁（12）与线圈（13）沿着所述主轴（8）的径向相对设置。

5.根据权利要求4所述的模块化自重构机器人，其特征在于，所述安装板（9）上固定有导向块（14），所述导向块（14）上固定有导向杆（15），所述橡胶带固定座（10）活动套设在所述导向杆（15）上。

6.根据权利要求2所述的模块化自重构机器人，其特征在于，所述主轴（8）上转动连接有固定座（16），所述固定座（16）与所述立方体模块（1）固定连接。

7.根据权利要求1所述的模块化自重构机器人，其特征在于，所述立方体模块（1）的棱上均固定有齿轮（17）。

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