JP2021506605A

JP2021506605A - モジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール

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Publication number: JP2021506605A
Application number: JP2020533725A
Authority: JP
Inventors: 健勃楊
Original assignee: Beijing Keyi Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Keyi Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2021-02-22
Also published as: EP3827933A4; EP3827933B1; JP2022123048A; WO2019120153A1; CN108274458A; US20210039249A1; EP3827933A1; CN108274458B; US11654548B2

Abstract

モジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール（１０）であって、当該サブユニットモジュール（１０）は対向するように配置された第一ケース（１１）と第二ケース（１２）を含み、第一ケース（１１）と第二ケース（１２）は相対的回転でき、２つのケースには当接部（１４）がそれぞれ形成され、当接部（１４）は当該当接部（１４）に隣接している他のロボットモジュールを機械的連結させるとともに電気的接続させることに用いられ、サブユニットモジュール（１０）は制御回路を更に含み、制御回路は他のロボットモジュールと通信するために用いられ、サブユニットモジュール（１０）は他のロボットモジュールの制御信号を受信することによりサブユニットモジュール（１０）の第一ケース（１１）と第二ケース（１２）の相対的回転および／またはサブユニットモジュール（１０）が外力を受けることによる第一ケース（１１）と第二ケース（１２）同士の相対的回転を制御する。本発明のサブユニットモジュール（１０）は構造が簡単であるという利点を有する。

Description

本発明は、インテリジェントロボットの技術分野に属し、特に、モジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュールに関するものである。

科学技術の発展に伴い、ロボットはいろいろな分野に用いられている。モジュラリゼーションロボットはモジュールユニットで構成されることによりその形状を変化させかつその機能を変化させることができるため、近年その技術分野の注目を集めている。しかしながら、従来のモジュラリゼーションロボットは、構造が複雑で、製造が面倒である。

そのため、構造が簡単なモジュラリゼーションロボットを提供することはロボット分野の需要となっている。

従来のモジュラリゼーションロボットの構造が複雑である技術的課題を解決するため、本発明においてモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュールを提供する。

本発明において技術的課題を解決する方法としてモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュールを提供する。前記サブユニットモジュールは対向するように配置された第一ケースと第二ケースを含み、前記第一ケースと第二ケースは相対的回転することができ、前記２つのケースには当接部がそれぞれ形成され、前記当接部は当該当接部に隣接している他のロボットモジュールを機械的連結させるとともに電気的接続させることに用いられ、前記サブユニットモジュールは制御回路を更に含み、前記制御回路は他のロボットモジュールと通信するために用いられ、前記サブユニットモジュールは他のロボットモジュールの制御信号を受信することによりサブユニットモジュールの第一ケースと第二ケースの相対的回転および／またはサブユニットモジュールが外力を受けることによる第一ケースと第二ケース同士の相対的回転を制御する。

好ましくは、前記サブユニットモジュールはモーターを更に含み、前記モーターと当接部はいずれも制御回路に電気的接続され、前記制御回路は当接部により制御信号を受信するか、或いは制御回路は無線制御信号を受信することによりモーターが第一ケースと第二ケースの相対的回転を駆動することを制御する。

好ましくは、前記サブユニットモジュールは多段軸受アセンブリを更に含み、前記第一ケースと第二ケースはいずれも多段軸受アセンブリに連結され、前記第一ケースと第二ケースは多段軸受アセンブリにより回転可能に連結される。

好ましくは、前記多段軸受アセンブリは、多段軸受内部リング、多段軸受外部リングおよび中央リングアセンブリを含み、前記中央リングアセンブリは多段軸受内部リングと多段軸受外部リングに相対的回転することができ、前記中央リングアセンブリは駆動アセンブリに連結され、前記第一ケースは多段軸受外部リングに連結され、前記第二ケースは中央リングアセンブリに連結され、前記駆動アセンブリは中央リングアセンブリを駆動することにより第二ケースが回転するように駆動する。

好ましくは、前記サブユニットモジュールは装着フレームを更に含み、前記装着フレームは多段軸受アセンブリの多段軸受アセンブリから離れている一側に配置され、前記装着フレームは多段軸受アセンブリに連結され、前記装着フレームは当接部、および多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結される。

好ましくは、前記サブユニットモジュールは回転導電アセンブリを更に含み、回転導電アセンブリは対向するように設けられた固定端と回転端を含み、前記回転端は固定端に対して回転することができ、前記回転導電アセンブリは多段軸受アセンブリの第一ケースから離れている一側に配置され、前記固定端は多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結され、前記回転端は第二ケースに連結される。

好ましくは、前記回転端は当接部に連結され、前記当接部は多段軸受アセンブリにより第二ケースに連結される。

好ましくは、前記サブユニットモジュールは角度測定装置を更に含み、前記角度測定装置は多段軸受アセンブリの第一ケースから離れている一側に配置され、前記角度測定装置の一端は多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結され、前記角度測定装置の他端は回転導電アセンブリを貫通し、かつ回転導電アセンブリの回転端に連結される。

好ましくは、前記第一ケースと第二ケースが回転するとき、回転軸が位置している平面は回転面であり、前記当接部は回転面に対して傾斜している。

好ましくは、前記サブユニットモジュールは提示部品と電源を更に含み、前記提示部品は第一ケースおよび／または第二ケースに配置さ、前記電源は第一ケースに連結される。

従来の技術と比較してみると、本発明のサブユニットモジュールは対向するように配置された第一ケースと第二ケースを含み、前記第一ケースと第二ケースは相対的回転することができる。前記２つのケースには当接部がそれぞれ形成され、前記当接部は当該当接部に隣接している他のロボットモジュールを機械的連結させるとともに電気的接続させることに用いられ、前記サブユニットモジュールは制御回路を更に含み、前記制御回路は他のロボットモジュールと通信するために用いられる。前記サブユニットモジュールは他のロボットモジュールの制御信号を受信することによりサブユニットモジュールの第一ケースと第二ケースが相対的回転することおよび／またはサブユニットモジュールが外力を受けることによる第一ケースと第二ケース同士の相対的回転を制御する。サブユニットモジュールは、構造が簡単で、２つのケース同士の相対的回転を制御することにより他のユニットモジュールの位置を制御でき、位置を調節する構造が簡単であり、かつ容易に実施される。

本発明のサブユニットモジュールは多段軸受アセンブリを更に含み、前記第一ケースと第二ケースはいずれも多段軸受アセンブリに連結され、前記第一ケースと第二ケースは多段軸受アセンブリにより回転可能に連結されるので、摩擦力が小さく、かつ第一ケースと第二ケースを回転可能に連結させる。

本発明の多段軸受アセンブリは、多段軸受内部リング、多段軸受外部リングおよび中央リングアセンブリを含み、前記中央リングアセンブリは多段軸受内部リングと多段軸受外部リングに対して回転することができ、前記中央リングアセンブリは駆動アセンブリに連結され、前記第一ケースは多段軸受外部リングに連結され、前記第二ケースは中央リングアセンブリに連結され、前記駆動アセンブリは中央リングアセンブリを駆動することにより第二ケースが回転するように駆動する。多段軸受アセンブリは、構造が簡単であり、摩擦力が小さく、サブユニットモジュールの寿命を増加させ、モーターのパワーを低減する。

本発明のサブユニットモジュールは回転導電アセンブリを更に含み、回転導電アセンブリは対向するように設けられた固定端と回転端を含み、前記回転端は固定端に対して回転することができる。前記回転導電アセンブリは第一ケースから離れている多段軸受アセンブリの一側に配置され、前記固定端は多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結され、前記回転端は第二ケースに連結される。第一ケースと第二ケースが相対的回転するとき、回転により導線が巻き取られて断線することはない。

本発明の第一ケースと第二ケースが回転するとき、回転軸が位置している平面は回転面であり、前記当接部は回転面に対して傾斜している。したがって、サブユニットモジュールが回転するとき、サブユニットモジュールに連結されるユニットモジュールを二方向に移動させる。

本発明のモジュラリゼーションロボットの各モジュールを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのサブユニットモジュールを示す平面構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのサブユニットモジュールを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの多段軸受アセンブリを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの中央リングアセンブリを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの多段軸受アセンブリと連結リングを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの駆動アセンブリを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの第一ケースを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのサブユニットモジュールを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの連結部品を示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの連結部品を示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの位置決めケースを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの位置決めケースを他の角度で観察することを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの弾性導電アセンブリを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの保護ケースを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの角度測定装置を示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの回転軸を示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのセンサーを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのセンサーの測定原理を示す図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの回転軸と回転導電アセンブリが結合されることを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの回転導電アセンブリを示す分解構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの導電環状部の内部構造を示す図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのブラシワイヤアセンブリを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのブラシワイヤを示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットのスリップリング本体を示す斜視構造図である。本発明のモジュラリゼーションロボットの提示モジュールの回路モジュールを示す構造図である。

本発明の目的、技術手段および発明の効果をより明確にするため、以下、図面と実施例により本発明をより詳細に説明する。注意されたいことは、下記の具体的な実施例は、本発明を説明するものであるが、本発明を限定するものでない。

図１を参照すると、本発明においてモジュラリゼーションロボット（図示せず）を提供する。モジュラリゼーションロボットは標準部品でありかつ互いに独立する複数個のモジュールで構成され、各モジュールは駆動部、動力部等を含む。異なる複数個のロボットモジュールを一体に組み立て、１個の制御システムで制御することにより本発明の前記モジュラリゼーションロボットを構成する。モジュラリゼーションロボットは、同一のロボットモジュールで構成されることができ、異なる多種のロボットモジュールで構成されることもできる。本発明の実施例において、モジュラリゼーションロボットは２種のロボットモジュールを含み、２種のロボットモジュールはモジュラリゼーションロボットのユニットモジュール（以下、ユニットモジュールと略称）１とホイール２をそれぞれ構成する。ユニットモジュール１とホイール２はいずれも当接部１４を含み、ユニットモジュール１とホイール２は当接部１４により着脱可能に連結される。ユニットモジュール１とホイール２を連結させるとき、当接部１４同士の機械的連結、電気的接続および信号の伝送を同時に実現することができる。好ましくは、ユニットモジュール１は、ホイール２の回転を制御するための制御信号を送ることができる。また、モジュラリゼーションロボットは、他のモジュールを更に含むことができ、本発明の２種のモジュールにのみ限定されるものでなく、本発明の保護する技術手段を採用するものであればいずれも本発明の特許請求の範囲に含まれることは勿論である。さらに、本発明は制御端末を更に含み、制御端末はユニットモジュール１および／またはホイール２に無線で接続されることによりユニットモジュール１および／またはホイール２を制御することができる。制御端末はモジュラリゼーションロボットに信号を送信することができる。制御端末、ユニットモジュール１およびホイール２はモジュラリゼーションロボットの制御システムを構成する。なお、制御端末をロボットモジュールの一部としてもよい。

ホイール２内にはモーターが設けられ、モーターとホイール２の当接部１４は電気的接続される。ホイール２の当接部１４とユニットモジュール１の当接部１４の構造は同一である。下記では当接部１４の構造を詳細に説明し、ここでは再び説明しない。

ユニットモジュール１はモジュラリゼーションロボットを構成するメインユニットモジュール（以下、メインユニットモジュールと略称）３０とモジュラリゼーションロボットを構成するサブユニットモジュール（以下、サブユニットモジュールと略称）１０を含み、メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０はいずれも、１個または複数個の当接部１４を含む。メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０同士の当接部１４が着脱可能に連結されるとき、対応する２つの当接部１４は同時に電気的接続を実現する。メインユニットモジュール３０、サブユニットモジュール１０およびホイール２は着脱可能に連結され、複数個のホイール２、サブユニットモジュール１０およびメインユニットモジュール３０を異なる方式に構成させることにより異なる機能を有するモジュラリゼーションロボットを構成することができる。制御端末はサブユニットモジュール１０に信号を送信することができる。制御端末がサブユニットモジュールに信号を送信するとき、制御端末はまずメインユニットモジュール３０に信号を送信し、メインユニットモジュール３０がその信号をサブユニットモジュール１０に再び送信するか、或いは制御端末はサブユニットモジュール１０に信号を直接に送信する。

メインユニットモジュール３０は通信メインモジュール（図示せず）、電源（図示せず）および当接部１４を含み、電源は当接部１４、通信メインモジュールに電気的接続され、メインユニットモジュール３０は当接部１４によりサブユニットモジュール１０および／またはホイール２に連結される。メインユニットモジュール３０は充電ポートとインジケータランプを更に含み、充電ポートとインジケータランプはいずれも電源に電気的接続される。充電ポートにより電源を充電させ、インジケータランプによりいろいろな状況を表示することができる。例えば、電源を充電させるときインジケータランプは緑色になり、電源の電力がすぐになくなるときインジケータランプは赤色になり、メインユニットモジュール３０がインターネットに接続されるときインジケータランプは点滅すること等である。インジケータランプは１個でもあってもよく、複数個であってもよい。本発明の複数個は「少なくとも２個である」ことを意味する。

図２と図３を一緒に参照すると、サブユニットモジュール１０の対向するように配置された２個のサブモジュールにおいて、２個のサブモジュールは相対的回転することができ、各サブモジュールには少なくとも１個または２個の当接部１４が設けられている。ここで２個のサブモジュールの回転軸が位置している平面を回転面に定義すると、サブユニットモジュール１０の当接部１４は回転面に対して傾斜している。２個のサブモジュールはいろいろな形状に形成でき、２個のサブモジュールの形状は一致してもよく、一致しなくてもよい。例えば１つの形状は円台形であり、他の１つの形状は半球形であることができる。異なるサブユニットモジュール１０同士が当接部１４により連結された後、サブユニットモジュール１０の２個のサブモジュールが回転するとき、サブユニットモジュール１０がそのサブユニットモジュールに連結される他のサブユニットモジュール１０に干渉を与えない構造であればよい。サブユニットモジュール１０の対向するように配置された２個のサブモジュールが相対的回転すると、サブユニットモジュール１０に連結される他のロボットモジュールを回転させることにより空間の位置を変換させることができる。サブユニットモジュール１０の構造をより詳細に説明するため、以下、サブユニットモジュール１０の形状が球形であることを例として説明する。球形は本発明の好適な実施例であり、本発明を限定されるためのものではない。

サブユニットモジュール１０は対向するように配置された第一ケース１１と第二ケース１２を含み、第一ケース１１と第二ケース１２は回転可能に連結される。サブユニットモジュール１０は、提示部品１３、多段軸受アセンブリ１５、駆動アセンブリ１６、連結リング１７、装着フレーム１８、回転導電アセンブリ１９および角度測定装置１０１を更に含む。第一ケース１１と第二ケース１２が回転可能に連結されることにより収納空間が形成され、多段軸受アセンブリ１５、駆動アセンブリ１６、連結リング１７、装着フレーム１８、回転導電アセンブリ１９および角度測定装置１０１はいずれも収納空間内に配置される。当接部１４は少なくとも２個であり、第一ケース１１と第二ケース１２には少なくとも１個の当接部１４がそれぞれ配置されている。好ましくは、第一ケース１１と第二ケース１２には少なくとも２個の当接部１４がそれぞれ配置される。多段軸受アセンブリ１５は収納空間内に配置され、かつ第一ケース１１と第二ケース１２が回転可能に連結される接触面に位置し、駆動アセンブリ１６は多段軸受アセンブリ１５に連結され、第一ケース１１は多段軸受アセンブリ１５に連結され、装着フレーム１８は多段軸受アセンブリ１５に連結され、かつ第二ケース１２から離れている多段軸受アセンブリ１５の一側に位置し、装着フレーム１８は第一ケース１１に連結される。連結リング１７は多段軸受アセンブリ１５に連結され、第二ケース１２は連結リング１７に連結され、角度測定装置１０１と回転導電アセンブリ１９はいずれも多段軸受アセンブリ１５に連結され、かつ第一ケース１１から離れている多段軸受アセンブリ１５の一側に配置され、角度測定装置１０１と回転導電アセンブリ１９はいずれも駆動アセンブリ１６に電気的接続され、角度測定装置１０１は回転導電アセンブリ１９を貫通し、角度測定装置１０１は第一ケース１１から離れている回転導電アセンブリ１９の一端に連結され、回転導電アセンブリ１９は第二ケース１２に連結される。提示部品１３は第一ケース１１の第二ケース１２と接触する辺縁に設けられるか、或いは提示部品１３は第二ケース１２の第一ケース１１と接触する辺縁に設けられることができる。また、提示部品１３を第一ケースおよび／または第二ケースの他の位置に設けることもできる。さらに、サブユニットモジュール１０の数が複数個である場合、サブユニットモジュール１０の第一ケース１１と第二ケース１２を１つずつ相対的に回転させるか、或いはサブユニットモジュール１０の第一ケース１１と第二ケース１２を同時に相対的回転させることができる。また、サブユニットモジュール１０は電源を含むことができる。電源は収納空間内に配置され、電源とメイン回路基板１６１は電気的接続される。

図４と図５を一緒に参照すると、多段軸受アセンブリ１５は、多段軸受内部リング１５１、多段軸受外部リング１５３および中央リングアセンブリ１５５を含み、中央リングアセンブリ１５５は多段軸受内部リング１５１に被装され、中央リングアセンブリ１５５は多段軸受内部リング１５１と多段軸受外部リング１５３との間に挟まれ、中央リングアセンブリ１５５は多段軸受内部リング１５１と多段軸受外部リング１５３に対して回転することができる。好ましくは、多段軸受内部リング１５１は多段軸受外部リング１５３に連結され、中央リングアセンブリ１５５は多段軸受外部リング１５３と多段軸受内部リング１５１に対して回転することができる。多段軸受内部リング１５１は、駆動アセンブリ１６、回転導電アセンブリ１９および角度測定装置１０１に連結され、多段軸受内部リング１５１は装着フレーム１８と当接部１４を順番に通過して多段軸受外部リング１５３に連結され、多段軸受外部リング１５３は第一ケース１１にも連結される。駆動アセンブリ１６は中央リングアセンブリ１５５に噛み合わせることにより中央リングアセンブリ１５５が回転するように駆動する。中央リングアセンブリ１５５は連結リング１７に連結され、連結リング１７は第二ケース１２に連結され、連結リング１７は当接部１４により第一ケース１１から離れている回転導電アセンブリ１９の一端に連結される。また、サブユニットモジュール１０は外力を受けることができ、外力により第一ケース１１と第二ケース１２同士は相対的回転し、その場合、第二ケース１２の駆動により中央リングアセンブリ１５５は多段軸受内部リング１５１と多段軸受外部リング１５３に対して回転することが理解できる。多段軸受アセンブリ１５の材料はポリホルムアルデヒド（polyformaldehyde、ＰＯＭ）であることが好ましい。その材料は、耐熱性、曲げ強度、耐疲労性および耐摩耗性がよく、自己潤滑性を有する。

多段軸受内部リング１５１は略円環形に形成され、多段軸受内部リング１５１の外側には突出部１５１１が形成され、第一ケース１１から離れている前記多段軸受内部リング１５１の一端には多段軸受内部リング１５１の中心から離れる方向に延伸する突出延伸部１５１３が形成され、第一ケース１１に近い多段軸受内部リング１５１の一端にはモーター装着部１５１５が配置されている。突出部１５１１の幅Ｄは１〜３ｍｍであり、好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。すべての突出部１５１１が円周方向に均等に配置されている。突出部１５１１の間の隙間は０．２〜１．５ｍｍであり、好ましくは０．３〜１ｍｍである。突出部１５１１が配置されることにより中央リングアセンブリ１５５と多段軸受内部リング１５１との間の摩擦力がより低減される。好ましくは、突出延伸部１５１３は第一ケース１１から離れる方向に傾斜することにより、突出延伸部１５１３と中央リングアセンブリ１５５をよりよく接触させ、かつ突出延伸部１５１３により中央リングアセンブリ１５５が多段軸受内部リング１５１の軸方向に移動することを防止する。多段軸受内部リング１５１に所定の隔離板または連結板等を設けることによりサブユニットモジュール１０の他の部品を容易に連結させることができる。例えば多段軸受外部リング１５３と容易に連結させることができる。好ましくは、多段軸受内部リング１５１の材料はポリホルムアルデヒドであることにより多段軸受内部リング１５１の寿命を延長させ、かつ中央リングアセンブリ１５５と多段軸受内部リング１５１の回転を順調にし、中央リングアセンブリ１５５と多段軸受内部リング１５１との間の摩擦力を低減することができる。

図５を参照すると、中央リングアセンブリ１５５は回転リング１５５１と複数個の軸受１５５５を含み、軸受１５５５は前記多段軸受内部リング１５１の突出延伸部１５１３および多段軸受外部リング１５３と転がり接触する。回転リング１５５１は複数個の軸受１５５５を一体に連結させ、軸受１５５５は回転リング１５５１に対して回転することができ、同時に、回転リング１５５１は多段軸受内部リング１５１に被装される。また、軸受１５５５の外部リングは前記多段軸受内部リング１５１の突出延伸部１５１３と多段軸受外部リング１５３のうち少なくとも１つと転がり接触する。

回転リング１５５１は円環形であることが好ましい。回転リング１５５１の側面には複数個の凹型溝１５５３が形成され、凹型溝１５５３の数は軸受１５５５の数に対応し、軸受１５５５は凹型溝１５５３内に取り付けられる。凹型溝１５５３が回転リング１５５１の両端面を貫通することにより、軸受１５５５は多段軸受内部リング１５１の突出延伸部１５１３および多段軸受外部リング１５３と接触することができる。好ましくは、回転リング１５５１の側面を傾斜にすることにより回転リング１５５１の側面に取り付けられた軸受１５５５を傾斜にする。それにより軸受１５５５の外部リングと多段軸受内部リング１５１の突出延伸部１５１３をよく接触させ、かつ連結リング１７と中央リングアセンブリ１５５の回転リング１５５１をよく連結させる。第二ケース１２から離れている回転リング１５５１の端面において、回転リング１５５１の中心に近づいている辺縁部には回転ギア１５５７が環状に形成されている。回転ギア１５５７は駆動アセンブリ１６に噛み合わせる。好ましくは、回転リング１５５１の材料はポリホルムアルデヒドである。

本発明は軸受１５５５の種類を限定しない。好ましくは、軸受１５５５は回転リング１５５１の側面に均等に配置される。軸受１５５５の外部リングの直径は３〜１２ｍｍであり、好ましくは４〜８ｍｍである。

多段軸受外部リング１５３は略円環形に形成され、多段軸受外部リング１５３には軸方向に環状収納溝１５３１が形成され、その環状収納溝１５３１は他の部品を取り付けるための位置になる。例えばその環状収納溝１５３１により装着フレーム１８と多段軸受外部リング１５３を容易に連結させることができる。多段軸受外部リング１５３の軸方向にはモーター保護部１５３５が更に配置される。多段軸受外部リング１５３と多段軸受内部リング１５１を連結させるとき、モーター保護部１５３５はモーター装着部１５１５の位置に対応する。多段軸受外部リング１５３の側壁には少なくとも２個の係合開口１５３３が更に形成され、係合開口１５３３は第一ケース１１を係合させることに用いられる。好ましくは、係合開口１５３３は多段軸受外部リング１５３の側面に均等に配置される。好ましくは、多段軸受外部リング１５３の材料はポリホルムアルデヒドである。

図６を参照すると、連結リング１７は第一ケース１１から離れている多段軸受アセンブリ１５の一側に配置され、連結リング１７は中央リングアセンブリ１５５に連結される。連結リング１７は略円環形に形成され、連結リング１７の側壁には複数個の係合開口が形成されている。連結リング１７の係合開口と多段軸受外部リング１５３の係合開口１５３３は一致する。好ましくは、連結リング１７上の係合開口は連結リング１７の側壁上に均等に配置される。他の実施例において連結リング１７を省略することができる。連結リング１７が省略されるとき、第二ケース１２は中央リングアセンブリ１５５の回転リング１５５１に直接に連結される。

図７を参照すると、駆動アセンブリ１６は、メイン回路基板１６１、モーター１６３およびベベルギア１６３１を含む。メイン回路基板１６１とモーター１６３はいずれも回転リング１５５１に連結され、モーター１６３は第一ケース１１に近づいているメイン回路基板１６１の一側に位置する。すなわちモーター１６３は回転リング１５５１のモーター装着部１５１５に配置され、多段軸受外部リング１５３のモーター保護部１５３５はモーター１６３の回転軸を保護する。モーター１６３はメイン回路基板１６１にも電気的接続され、ベベルギア１６３１はモーター１６３の回転軸に連結され、ベベルギア１６３１は中央リングアセンブリ１５５の回転リング１５５１上の回転ギア１５５７に噛み合わせる。モーター１６３が回転することによりベベルギア１６３１が回転するように駆動され、ベベルギア１６３１により回転リング１５５１が回転するように駆動される。回転リング１５５１上の軸受１５５５と多段軸受内部リング１５１の突出延伸部１５１３は転がり接触し、回転リング１５５１上の軸受１５５５と多段軸受外部リング１５３は転がり接触する。回転リング１５５１は回転リング１５５１に連結される連結リング１７、第二ケース１２等が回転するように駆動する。なお、使用者が外力により第一ケース１１と第二ケース１２を相対的に回転させるとき、中央リングアセンブリ１５５はモーター１６３の回転軸が回転するように駆動することが理解できる。

メイン回路基板１６１にはサブユニットモジュール１０の機能に必要な部品が集積されている。例えば、メイン回路基板１６１は信号受信モジュールを含むことにより他のサブユニットモジュール１０またはメインユニットモジュール３０の通信メインモジュールが送信する信号を受信する。メイン回路基板１６１は制御回路、例えば中央処理装置を更に含むことにより他のモジュールまたは部品の作動を制御する。メイン回路基板１６１の制御回路は他のロボットモジュールの制御信号を受信することによりサブユニットモジュール１０の第一ケース１１と第二ケース１２の相対的回転を制御することができる。制御回路は当接部１４により制御信号を受信するか、或いは制御回路により無線制御信号を受信することによりモーター１６３が多段軸受アセンブリ１５の回転を駆動することを制御する。他の部品がメイン回路基板１６１に電気的接続されるとき、その他の部品は制御回路に電気的接続される。

図８と図９を一緒に参照すると、装着フレーム１８は第二ケース１２から離れているモーター１６３の一側に配置され、装着フレーム１８は多段軸受内部リング１５１に連結される。装着フレーム１８の材料はプラスチックであることが好ましい。

第一ケース１１は略半球形に形成され、その上には当接孔１１５が形成されている。当接孔１１５の孔壁は傾斜に形成され、サブユニットモジュール１０の中心に近づいている当接孔１１５の一端からサブユニットモジュール１０の中心から離れる当接孔１１５の一端に向かって当接孔１１５の直径が漸次に増加することが好ましい。より好ましくは、当接孔１１５の孔壁は円弧型の傾斜面に形成される。第一ケース１１と多段軸受外部リング１５３が連結される個所にはウエッジ凸部１１３が形成され、ウエッジ凸部１１３の数と位置は多段軸受外部リング１５３の係合開口１５３３の数と位置に対応する。第一ケース１１と多段軸受外部リング１５３が連結されるとき、ウエッジ凸部１１３が係合開口１５３３に係合されることにより第一ケース１１を係合開口１５３３に係合連結させる。第一ケース１１が係合開口１５３３に係合連結されると、ウエッジ凸部１１３と係合開口１５３３はいずれもサブユニットモジュール１０の内部に位置するので、サブユニットモジュール１０が容易に分解されることを防止し、サブユニットモジュール１０の内部の構造を保護するとともに密閉させることができる。注意されたいことは、ウエッジ凸部１１３と係合開口１５３３の位置を交換しても係合の効果に影響を与えない。第一ケース１１と第二ケース１２が接触する接触面には位置譲与領域１１１が形成され、位置譲与領域１１１は提示部品１３を取り付けることに用いられる。それにより提示部品１３は他の部品に干渉されない。提示部品１３を第一ケース１１の他の位置に配置してもよいことが理解でき、当接部１４に近づいている個所に配置することが好ましい。提示部品１３を第一ケース１１の当接部１４上に配置してもよい。サブユニットモジュール１０を当接部１４により他のサブユニットモジュール１０、メインユニットモジュール３０またはホイール２に連結させる必要がある場合、当接部１４に近づいている提示部品または当接部１４上の提示部品１３は発光する。提示部品１３はライトストリップであることが好ましく、１個または複数個のインジケータランプ、例えばＬＥＤランプであってもよい。従って、提示部品１３は発光することができる。

第二ケース１２の構造と第一ケース１１の構造は一致している。第二ケース１２にも当接孔１１５が配置され、第一ケース１１と連結リング１７が連結される個所にはウエッジ凸部１１３が配置され、第二ケース１２と第一ケース１１が接触する接触面には位置譲与領域１１１が形成されているので、提示部品１３を取り付けることができる。本発明はそれを再び説明しない。提示部品１３を第二ケース１２の他の位置に配置してもよいことが理解でき、好ましは、当接部１４に近づいている個所に配置する。提示部品１３を第二ケース１２の当接部１４に配置してもよい。サブユニットモジュール１０を当接部１４により他のサブユニットモジュール１０、メインユニットモジュール３０またはホイール２に連結させる必要がある場合、当接部１４に近づいている提示部品または当接部１４上の提示部品１３は発光する。

当接部１４は隣接している２つのロボットモジュールを機械的連結させることと電気的接続させることに用いられる。１つの当接部１４は２個の当接部品１４１と１個の連結部品１４２を含む。ここで第一ケース１１上の当接部１４の構造と連結位置を説明する。当接部品１４１は第一ケース１１上に配置され、連結部品１４２は第一ケース１１に間接的に連結される。具体的に、２つの当接部品１４１は１つの当接孔１１５の辺縁部に配置され、１つの連結部品１４２は１つの当接孔１１５から露出する。連結部品１４２の辺縁部は装着フレーム１８、多段軸受外部リング１５３にそれぞれ連結される。提示部品１３は当接部品および／または連結部品１４２上に配置してもよいことが理解できる。好ましくは、第一ケース１１には４個の当接部１４、すなわち８個の当接部品１４１と４個の連結部品１４２が設けられる。４個の当接部１４は第一ケース１１に均等に配置される。

当接部品１４１の厚さは、当接孔１１５の孔壁に連結される端部から当接孔１１５の孔壁から離れる方向に向かって薄くなる。好ましくは、サブユニットモジュール１０の中心に向く当接部品１４１の一側には凹型点１４１１が形成される。具体的に、当接孔１１５の孔壁から離れる当接部品１４１の端部において、サブユニットモジュール１０の中心に向かうことにより厚さが薄くなる当接部品１４１の一側には凹型点１４１１が形成されている。凹型点１４１１は連結部品１４２と係合することに用いられる。

図１０と図１１を一緒に参照すると、連結部品１４２は、内部ケース１４３、位置決めケース１４４および弾性導電アセンブリ１４５を含む。内部ケース１４３の辺縁部は装着フレーム１８、多段軸受外部リング１５３にそれぞれ連結され、位置決めケース１４４は内部ケース１４３に連結され、弾性導電アセンブリ１４５は位置決めケース１４４と内部ケース１４３との間に挟まれる。弾性導電アセンブリ１４５は内部ケース１４３に連結され、弾性導電アセンブリ１４５の一部は位置決めケース１４４を貫通し、前記弾性導電アセンブリ１４５は当接孔１１５から露出する。サブユニットモジュール１０と他のサブユニットモジュール１０が連結されるとき、１つのサブユニットモジュール１０の当接部品１４１は他の１つのサブユニットモジュール１０の連結部品１４２の位置決めケース１４４に係合されて機械的連結を達成し、１つのサブユニットモジュール１０の弾性導電アセンブリ１４５が他の１つのサブユニットモジュール１０の弾性導電アセンブリ１４５に接触することにより電気的接続を実現する。

内部ケース１４３は略円形に形成されている。当接孔１１５から露出している内部ケース１４３の端面はサブユニットモジュール１０の中心に向く方向に窪んでいるので、当接部１４同士の係合を容易にする。内部ケース１４３には係合溝１４３１が形成されているので、内部ケース１４３を位置決めケース１４４に係合連結させる。係合溝１４３１は少なくとも２個である。好ましくは係合溝１４３１を３個または４個形成することにより位置決めケース１４４と内部ケース１４３の係合をより安定にする。係合溝１４３１の位置が非対称的であることが好ましい。これにより、位置決めケース１４４を内部ケース１４３に連結させるとき、位置決めケース１４４は所定の位置からしか内部ケース１４３に連結できず、ポカヨケ（Fool-proofing）の効果を奏する。また、内部ケース１４３上に他の孔または溝等の構造を更に形成することにより弾性導電アセンブリ１４５を内部ケース１４３に取り付け固定してもよいことが理解できる。

図１２と図１３を一緒に参照すると、内部ケース１４３に向く位置決めケース１４４の一端には係合爪部１４４１が形成され、係合爪部１４４１の位置と数は係合溝１４３１の位置と数に対応する。位置決めケース１４４には位置決めケース１４４を軸方向に貫通する貫通孔１４４２が形成され、貫通孔１４４２の側壁には位置決め溝１４４８が形成され、位置決め溝１４４８は内部ケース１４３に近づいている端面と連通する。位置決めケース１４４の側面には円弧型位置制限部１４４３と切欠口１４４４が形成され、前記円弧型位置制限部１４４３と前記切欠口１４４４は連通している。１つのサブユニットモジュール１０の当接部品１４１が他の１つのサブユニットモジュール１０の連結部品１４２に係合されるとき、当接部品１４１は前記切欠口１４４４から前記円弧型位置制限部１４４３に挿入され、当接部品１４１の位置は円弧型位置制限部１４４３により制限される。

貫通孔１４４２は弾性導電アセンブリ１４５を通過させることに用いられ、位置決め溝１４４８は弾性導電アセンブリ１４５と協働することに用いられる。

位置決め溝１４４８が弾性導電アセンブリ１４５と協働することにより弾性導電アセンブリ１４５が貫通孔１４４２から過度に突出することを防止する。位置決め溝１４４８は複数個であることが好ましい。複数個の位置決め溝１４４８は非対称的に形成されることが好ましい。これにより弾性導電アセンブリ１４５が位置決め溝１４４８と協働するとき、ポカヨケの効果を奏する。好ましくは、位置決め溝１４４８は対称的に設けられてもよいが、すべての位置決め溝１４４８は１個の対称軸しか有しない。そのため、弾性導電アセンブリ１４５を２つの方向からしか位置決め溝１４４８と協働できない。

円弧型位置制限部１４４３は位置制限溝１４４５と止動部１４４６を含み、止動部１４４６は位置制限溝１４４５と切欠口１４４４との間に形成され、内部ケース１４３から離れている位置制限溝１４４５の側壁には凸点１４４７が形成されている。好ましくは、切欠口１４４４の位置から位置制限溝１４４５に向かう方向において止動部１４４６の厚さは漸次に厚くなる。従って、切欠口１４４４から当接部品１４１を位置制限溝１４４５に送入するとき、当接部品１４１を位置制限溝１４４５に容易に送入させ、かつ当接部品１４１の端部が位置制限溝１４４５に完全に送入された後、止動部１４４６の厚さが比較的厚いことにより当接部品１４１が位置制限溝１４４５から容易に離脱できない。凸点１４４７の位置は当接部品１４１上の凹型点１４１１の位置に対応するので、当接部品１４１を位置制限溝１４４５内に係合させるとき、凸点１４４７は凹型点１４１１内に係合される。また、凸点１４４７の位置と凹型点１４１１の位置は交換できることが理解できる。つまり、凸点１４４７が形成される位置に凸点１４４７を形成せず、凹型点１４１１を形成し、凹型点１４１１が形成される位置に凹型点１４１１を形成せず、凸点１４４７を形成することができる。

図１４を参照すると、弾性導電アセンブリ１４５は、保護ケース１４５１、当接回路基板１４５３および弾性部品１４５５を含む。保護ケース１４５１は位置決め溝１４４８に止められ、保護ケース１４５１が位置決めケース１４４の貫通孔１４４２を通過し、その一部を露出させる。弾性部品１４５５は保護ケース１４５１と内部ケース１４３との間に配置され、当接回路基板１４５３は内部ケース１４３に連結される。当接回路基板１４５３には弾性プローブ１４５４と挿入ポート１４５６が更に設けられ、挿入ポート１４５６はメイン回路基板１６１に電気的接続される。保護ケース１４５１が圧力を受けると、弾性部品１４５５が圧縮されることにより、保護ケース１４５１は内部ケース１４３側に移動し、弾性プローブ１４５４は保護ケース１４５１を通過して露出される。

当接回路基板１４５３は保護ケース１４５１に向く内部ケース１４３の一側に配置される。挿入ポート１４５６は保護ケース１４５１から離れている回路基板の一側に形成され、挿入ポート１４５６は内部ケース１４３を貫通する。弾性プローブ１４５４は保護ケース１４５１に近づいている回路基板の一側に配置される。好ましくは、弾性プローブ１４５４は３個である。また、好ましくは、弾性プローブ１４５４の底部には３個の弾性プローブ１４５４を一体に固定させる固定部品（図示せず）が設けられている。ことにより、弾性プローブ１４５４と当接回路基板１４５３との接続効果がより向上させる。他の実施例において、挿入ポート１４５６を設けず、当接回路基板１４５３をメイン回路基板１６１に直接に電気的接続させることができる。他の実施例において、当接回路基板１４５３を設けず、弾性プローブ１４５４をメイン回路基板１６１に直接に電気的接続させることもできる。

弾性部品１４５５はスプリングであり、弾性部品１４５５は固定部品上に結合されることが好ましい。弾性部品１４５５の一端は保護ケース１４５１と接触し、他端は当接回路基板１４５３または内部ケース１４３と接触する。

図１５を参照すると、保護ケース１４５１は略「ボトルキャップ形状」に形成され、保護ケース１４５１の底部には小型孔１４５２が形成され、保護ケース１４５１の頂部に近づいている側面には保護ケース１４５１の中心から離れている位置制限辺縁部１４５７が形成されている。小型孔１４５２の位置と数は弾性プローブ１４５４の位置と数に対応し、保護ケース１４５１が圧力を受けると、弾性プローブ１４５４は小型孔１４５２から露出される。本実施例において、小型孔１４５２の数は３個である。位置制限辺縁部１４５７の位置と数は位置制限溝１４４５の位置と数に対応し、弾性導電アセンブリ１４５が内部ケース１４３と位置決めケース１４４との間に挟まれるとき、保護ケース１４５１の位置制限辺縁部１４５７は位置決めケース１４４の位置制限溝１４４５内においてスライドする。保護ケース１４５１が圧力を受けると、保護ケース１４５１が内部ケース１４３側に移動することにより弾性プローブ１４５４は小型孔１４５２から露出し、弾性プローブ１４５４は圧縮され、弾性プローブ１４５４の長さは短くなる。

当接部１４により連結する場合、例えばメインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０を連結する場合、サブユニットモジュール１０の当接部品１４１はメインユニットモジュール３０の切欠口１４４４に挿入され、メインユニットモジュール３０の当接部品１４１はサブユニットモジュール１０の切欠口１４４４に挿入され、力によりメインユニットモジュール３０および／またはサブユニットモジュール１０を回転させると、当接部品１４１は切欠口１４４４から円弧型位置制限部１４４３の位置制限溝１４４５に滑り込み、当接部品１４１が止動部１４４６に止動され、当接部品１４１の凹型点１４１１は位置制限溝１４４５の側壁上の凸点１４４７に係合されることにより、メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０は機械的に係合連結される。また、メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０が連結されるとき、メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０の連結部品１４２の弾性プローブ１４５４はいずれも圧縮され、メインユニットモジュール３０の弾性プローブ１４５４とサブユニットモジュール１０の弾性プローブ１４５４は接触することにより、メインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０との電気的接続および／または信号伝送を実現する。また、サブユニットモジュール１０と他のモジュラリゼーションロボットのモジュールを連結させるときも、その構造により電気的接続および／または信号伝送を実現することが理解できる。例えば２個のサブユニットモジュール１０の間は上記と同じ構成により機械的連結、電気的接続および／または信号伝送を実現する。

図１６を参照すると、角度測定装置１０１は第二ケース１２が第一ケース１１に対して回転することを直接に検出する。具体的に、角度測定装置１０１は回転軸１０４とセンサー１０３を含み、センサー１０３は多段軸受内部リング１５１により第一ケース１１に連結される。回転軸１０４は対向する第一端１０４１と第二端１０４３を含み、回転軸１０４の第一端１０４１はセンサー１０３に連結され、回転軸１０４の第二端１０４３は第二ケース１２に連結される。第二ケース１２が第一ケース１１に対して回転するとき回転軸１０４が回転するように駆動し、センサー１０３は第二ケース１２の回転を検出する。また、角度測定装置１０１は第二ケース１２が第一ケース１１に対して回転することを間接的に検出することが理解できる。具体的に、角度測定装置１０１はエンコーダーまたはコードディスクであり、角度測定装置１０１がモーター１６３の回転軸に配置されることによりモーター１６３の回転を検出し、それを第一ケース１１と第二ケース１２との間の相対的回転角度に換算することができる。また、角度測定装置１０１は前記構造にのみ限定されるものでなく、第二ケース１２が第一ケース１１に対して回転する角度を検出できる構造であればよいことが理解できる。

図１７を参照すると、回転軸１０４の第一端１０４１の横断面の形状は略「Ｄ字型」であることが好ましい。その場合、回転軸１０４とセンサー１０３を連結させるため回転軸１０４をセンサー１０３に挿入すると、ポカヨケの効果を奏することができ、回転軸１０４を取り外した後、回転軸１０４を再び取り付けるとき同一の角度から取り付ける必要がある。回転軸１０４の第二端１０４３は針形状に形成されることが好ましい。その場合、回転軸１０４と第二ケース１２を連結させても、ポカヨケの効果を奏することができ、回転軸１０４を取り外した後、回転軸１０４を再び取り付けるときも同一の角度から取り付ける必要がある。したがって、第二ケース１２とセンサー１０３が適当な同じ角度を維持するようにし、サブユニットモジュール１０を取り外した後、再び組み立てるとき、そのサブユニットモジュール１０を再び調節する必要がない。また、回転軸１０４の第一端１０４１と第二端１０４３の形状は、本発明の実施例の形状にのみ限定されるものでなく、他のポカヨケ構造に形成することもでき、ポカヨケの効果を奏することができる構造であればよい。サブユニットモジュール１０の他の部位をポカヨケの効果を奏することができる構造にする必要があるが、本発明ではその構造を限定せず、ポカヨケの効果を奏することができる構造であればよい。ポカヨケ構造は本発明の技術分野の技術者が容易に想到できる構造であるので、本発明では例をあげて更に説明しない。

図１８Ａを参照すると、センサー１０３は、角度測定回路基板１０３１、第一ポテンシオメーター１０３２および第二ポテンシオメーター１０３３を含む。第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３は電気的並列され、２つのポテンシオメーターのデッドバンド（deadband）領域は互いに覆わない。角度測定回路基板１０３１は第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３との間に配置され、第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３はいずれも角度測定回路基板１０３１に接続され、かつ第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３はいずれも角度測定回路基板１０３１に電気的接続される。

図１８Ｂを参照すると、第一ポテンシオメーター１０３２は第一抵抗器１０３４と第一スライドレオスタット１０３５を含み、第二ポテンシオメーター１０３３は第二抵抗器１０３６と第二スライドレオスタット１０３７を含む。

第一スライドレオスタット１０３５の端部は第一抵抗器１０３４上においてスライドし、第二スライドレオスタット１０３７の端部は第二抵抗器１０３６上においてスライドし、第一スライドレオスタット１０３５と第二スライドレオスタット１０３７は絶縁材料により固定接続される。第一スライドレオスタット１０３５と第二スライドレオスタット１０３７は同一の回転軸を共用する。すなわち第一スライドレオスタット１０３５と第二スライドレオスタット１０３７はいずれも回転軸１０４の第一端１０４１に連結され、かつ回転軸１０４を中心として回転する。第一抵抗器１０３４のデッドバンド領域の一部は第二抵抗器１０３６の非デッドバンド領域に覆われ、第二抵抗器１０３６のデッドバンド領域の一部は第一抵抗器１０３４１１の非デッドバンド領域に覆われる。

角度測定回路基板１０３１には第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３の入出力ポートが集積されている。入出力ポートは、抵抗器の接続電圧Ｖｃｃのポート、接地ポートおよびスライドレオスタットの出力ポートを含む。他の実施例において、角度測定回路基板１０３１を設けず、第一ポテンシオメーター１０３２と第二ポテンシオメーター１０３３をメイン回路基板１６１に直接に電気的接続させ、メイン回路基板１６１に角度測定回路基板１０３１の機能モジュールを集積させることができる。

測定をより正確にするため、本発明の実施例においてポテンシオメーターのデッドバンド領域が２つの領域を含むようにする。１つは、単一ポテンシオメーターが直接に測定することができない領域、すなわち抵抗器の両端の間に位置する領域である。例えば図１８Ｂ中のマイナーアーク（Minor arc）ＡＯＤである。もう１つは、単一ポテンシオメーターの端部に近づいておりかつ測定の精度が高くない領域、例えば図１８Ｂ中のマイナーアークＡＯＢとマイナーアークＣＯＤである。測定の精度が高くない領域の２個の臨界端部ＢとＣはスライドレオスタットの出力の最小電圧と最大電圧に対応する。図１８Ｂの第一ポテンシオメーター１０３２１０のデッドバンド領域をマイナーアークＢＯＣの領域に定義する。

本発明において、ダブルポテンシオメーターに基づくデッドバンド領域のない角度測定装置１０１により３６０度の角度で測定する原理は次のとおりである。
２個のスライドレオスタットが共用する回転軸の中心をＯと表記し、電圧Ｖｃｃに接続される第一抵抗器１０３４の一端をＤと表記し、接地する第一抵抗器１０３４の一端をＡと表記し、接地する第二抵抗器１０３６の一端をＧと表記する。第一ポテンシオメーター１０３２が出力する最小電圧と最大電圧はそれぞれＶｍｉｎとＶｍａｘであり、Ｖｍｉｎ〜Ｖｍａｘは第一ポテンシオメーター１０３２で第一スライドレオスタット１０３５の回転角度を測定するとき測定の精度が高い出力電圧の範囲である。第一スライドレオスタット１０３５の直流電圧出力がＶｍｉｎであるとき、第一スライドレオスタット１０３５は第一抵抗器１０３４上のＢ点に位置し、第二スライドレオスタット１０３７は第二抵抗器１０３６上のＦ点に位置する。第一スライドレオスタット１０３５の直流電圧出力がＶｍａｘであるとき、第一スライドレオスタット１０３５は第一抵抗器１０３４上のＣ点に位置し、第二スライドレオスタット１０３７は第二抵抗器１０３６上のＥ点に位置する。

∠AOB＝φ₀であり、Ｃ点に対応する第一スライドレオスタット１０３５の直流電圧出力がＶｍａｘであるとき、
φ₀＝Ｖｍｉｎ/ｋ_１（２）
ただし、ｋ_１は第一抵抗器１０３４１１の角度分圧係数である。

半直線ＯＢＦが角度測定のゼロ初期線であると規定するとき、すなわち第一スライドレオスタット１０３５と第二スライドレオスタット１０３７がＯＢＦと重畳するとき、そのときに測定した角度φがＯであると規定する。第一スライドレオスタット１０３５により測定された電圧値Ｖ_１が下記式（３）を満たすとき、
Ｖｍｉｎ≦Ｖ_１≦Ｖｍａｘ（３）
すなわち第一スライドレオスタット１０３５がメージャーアーク（major arc）ＢＯＣ上にスライドするとき、第一抵抗器１０３４の抵抗分圧原理により測定された角度φは下記式（４）のとおりである。
第一スライドレオスタット１０３５により測定された電圧値Ｖ_１が前記式（３）を満たさないとき、すなわち第一スライドレオスタット１０３５がメージャーアークＢＯＣ上をスライドしないとき、第二スライドレオスタット１０３７は第二抵抗器１０３６のマイナーアークＥＯＦ上においてスライドする。測定された第二スライドレオスタット１０３７の直流出力電圧はＶ_２であり、第二抵抗器１０３６の抵抗分圧原理により測定された角度φは下記式（５）のとおりである。
ただし、ｋ_２は第一抵抗器１０３６２１の角度分圧係数である。

前記第二スライドレオスタット１０３７がＥ点において出力する電圧がＶ_ＥＯＧにより下記式を獲得することができる。
第一ポテンシオメーター１０３２が出力する最小電圧と最大電圧により第一ポテンシオメーター１０３２のデッドバンド領域はマイナーアークＢＯＣ領域になり、第二ポテンシオメーター１０３３の非デッドバンド領域がマイナーアークＢＯＣ領域を覆うように設定する。

前記デッドバンド領域のない角度測定装置１０１に基づいて、本発明によるデッドバンド領域のない角度測定方法は具体的に下記とおりである。
（１）測定により∠AOBと∠EOGを獲得する。
（２）第一スライドレオスタット１０３５の出力電圧Ｖ_１を獲得した後、その出力電圧Ｖ_１が式（３）を満たすかどうかを判断する。満たすとき、式（４）により角度φを確定し、満たしていないとき、第二スライドレオスタット１０３７の出力電圧Ｖ_２を獲得した後、式（５）により角度φを確定する。

角度測定装置１０１を使用するとき、角度測定装置１０１は第二ケース１２が第一ケース１１に対して回転することを直接または間接的に検出し、それにより角度測定装置１０１は検出信号を生成するとともにその検出信号をメイン回路基板１６１の制御回路に送信する。制御回路は前記検出信号により第一ケースと第二ケースの相対的回転を制御する。例えば、回転の進行、回転の停止、回転過程中の回転速度等を制御する。

制御をするとき、制御端末は制御信号を制御回路に送信し、制御回路は制御信号により第二ケース１２と第一ケース１１が回転すべき相対角度を確定し、第一ケース１１と第二ケース１２の相対的回転を制御する。制御回路が検出信号を受信すると、制御回路は検出信号により第一ケース１１と第二ケース１２の相対的に所定の角度に回転したことを判断すると、第一ケース１１に対する第二ケース１２の回転を停止させるように制御する。

他の制御方法において、第一ケース１１と第二ケース１２が外力により回転するとき、角度測定装置１０１は回転の角度を検出し、それにより角度測定装置１０１は検出信号を制御回路に送信する。制御回路は前記検出信号により第一ケース１１と第二ケース１２の相対的回転する角度を判断し、かつ前記検出信号を制御端末に送信し、前記制御端末は検出信号により１個または複数個の動作フレームを生成する。前記制御端末は１個または複数個の動作フレームにより事前設定動作を生成し、事前設定動作として記憶する。制御端末は各サブユニットモジュール１０の第一ケース１１と第二ケース１２の相対的な回転角度により各サブユニットモジュールの空間位置を確定することができる。制御端末は事前設定動作により制御回路に事前設定動作信号を送信し、制御回路は事前設定動作信号により第二ケース１２と第一ケース１１の回転すべき相対角度を確定し、制御回路は第一ケース１１と第二ケース１２の相対的回転を制御する。制御回路が検出信号を受信すると、制御回路は検出信号により第一ケース１１と第二ケース１２が相対的に所定の角度まで回転したことを判断すると、第一ケース１１に対する第二ケース１２の回転を停止させるように制御する。

サブユニットモジュール１０同士は当接部１４により連結されるか、或いはサブユニットモジュール１０は他のモジュラリゼーションロボットのモジュールと連結される。サブユニットモジュール１０と他のモジュラリゼーションロボットのモジュールがフェースアイデンティフィケーションをすることにより当接部１４が第一ケース１１上に位置するか或いは第二ケース１２上に位置するかを確定し、サブユニットモジュール１０と他のモジュラリゼーションロボットのモジュールが連結されている当接部１４の位置を確定することができる。サブユニットモジュール１０はフェースアイデンティフィケーション情報を制御端末に送信し、制御端末はフェースアイデンティフィケーション情報によりサブユニットモジュール１０の到達すべき目標位置を確定し、各サブユニットモジュール１０の第一ケース１１と第二ケース１２の回転すべき角度を確定する。

図１９と図２０を一緒に参照すると、回転導電アセンブリ１９は対向するように設けられる固定端と回転端を含み、回転端は固定端に対して回転することができる。固定端は多段軸受内部リング１５１により第一ケース１１に連結され、回転端は第二ケース１２に連結される。回転軸１０４の第二端１０４３は回転導電アセンブリ１９を通過して前記回転端に連結される。具体的に、回転導電アセンブリ１９は、導電環状部１９１、導電環状ベース１９３および連結フレーム１９５を含み、導電環状ベース１９３は導電環状部１９１上に被装され、かつ導電環状部１９１を第一ケース１１上に固定させ、第一ケース１１から離れている前記導電環状部１９１の一端は連結フレーム１９５により第二ケース１２に連結される。導電環状部１９１には軸方向に導電環状部１９１の両端を貫通する中空孔１９１１が形成されていることにより、回転軸１０４の第二端１０４３はその中空孔１９１１を通過することができる。導電環状ベース１９３は固定端に位置し、前記連結フレーム１９５は回転端に位置する。

導電環状ベース１９３は略円筒状に形成され、その両端は底面のない貫通状態になっている。多段軸受内部リング１５１に近づいている導電環状ベース１９３の一端には固定足部（図示せず）が形成されていることにより、導電環状ベース１９３を固定する。導電環状部１９１と導電環状ベース１９３との間の摩擦力を増加させるため、導電環状ベース１９３内に筋部等を形成することができる。

図２１を参照すると、導電環状部１９１は、導電環状部外部ケース（図示せず）、スリップリング本体１９１３およびブラシワイヤアセンブリ１９１２を含み、導電環状部外部ケースはスリップリング本体１９１３上に同軸に被装され、ブラシワイヤアセンブリ１９１２は導電環状部外部ケースとスリップリング本体１９１３との間に位置する。第一ケース１１から離れているスリップリング本体１９１３の一端は連結フレーム１９５により第二ケース１２に連結され、第一ケース１１に近づいているスリップリング本体１９１３の一端は導電環状ベース１９３により第一ケース１１に連結される。

図２２を参照すると、ブラシワイヤアセンブリ１９１２は導電環状部回路基板１９１５とブラシワイヤ１９１６を含む。ブラシワイヤ１９１６の一端は前記導電環状部回路基板１９１５に連結され、ブラシワイヤ１９１６は前記導電環状部回路基板１９１５に電気的接続され、ブラシワイヤ１９１６の他端は前記スリップリング本体１９１３と接触し、スリップリング本体１９１３が回転するときブラシワイヤ１９１６はスリップリング本体１９１３と連続的に接触するとともにスリップリング本体１９１３に電気的接続される。回転時に、ブラシワイヤアセンブリ１９１２はスリップリング本体１９１３の軸線の周りを回転し、ブラシワイヤ１９１６を介してスリップリング本体１９１３と接触すればよい。これは構造が簡単であるという利点を有する。また、スリップリング本体の線路が変化するとき、導電環状部回路基板１９１５のみを変化させることにより線路を変化させることができる。すなわちスリップリング本体全体を変化させる必要がないので、コストを節約することができる。また、ブラシワイヤアセンブリ１９１２が導電環状部外部ケースに連結され、かつスリップリング本体１９１３が回転可能であってもよく、スリップリング本体１９１３が導電環状部外部ケースに連結され、かつブラシワイヤアセンブリ１９１２が回転可能であってもよいことが理解できる。好ましくは、ブラシワイヤアセンブリ１９１２は導電環状部外部ケースに連結され、スリップリング本体１９１３はブラシワイヤアセンブリ１９１２と導電環状部外部ケースに対して回転することができ、スリップリング本体１９１３は連結端にも連結される。

図２３を参照すると、ブラシワイヤ１９１６は、ブラシワイヤ本体１９１７、ブラシワイヤ本体１９１７の両端に位置するブラシワイヤ摺動端１９１９およびブラシワイヤ固定端１９１８を含む。ブラシワイヤ摺動端１９１９はスリップリング本体１９１３と接触するブラシワイヤ１９１６の一端であり、ブラシワイヤ固定端１９１８は導電環状部回路基板１９１５に固定されるブラシワイヤ１９１６の一端である。ブラシワイヤ本体１９１７とブラシワイヤ摺動端１９１９との間には鈍角が形成されることによりブラシワイヤ摺動端１９１９の回転を確保することができる。ブラシワイヤ本体１９１７とブラシワイヤ固定端１９１８との間には直角が形成されることにより、ブラシワイヤ１９１６を導電環状部回路基板１９１５上に容易に溶接させることができる。好ましくは、ブラシワイヤ１９１６間は平行に配置される。

導電環状部回路基板１９１５が位置している平面とスリップリング本体１９１３の軸線は平行に配置され、スリップリング本体が回転するとき、導電環状部回路基板１９１５とスリップリング本体１９１３との間の距離がいかなる状態でも等しくなるようにしてブラシワイヤ１９１６の長さを一定に確保する。導電環状部回路基板１９１５はメイン回路基板１６１にも電気的接続される。

図２４を参照すると、スリップリング本体１９１３は円筒状に形成され、スリップリング本体１９１３の側面には環状凹部１９２が形成され、多段軸受内部リング１５１から離れているスリップリング本体１９１３の端面にはスリップリング接線柱体１９４が形成され、スリップリング接線柱体１９４は環状凹部１９２に電気的接続される。

環状凹部１９２は導電でき、環状凹部１９２はブラシワイヤ１９１６と接触し、スリップリング本体１９１３が回転するとき、ブラシワイヤ摺動端１９１９はスリップリング本体１９１３の軸線に対して回転する。ブラシワイヤ１９１６はスリップリング本体１９１３の環状凹部１９２と接触することにより自由に回転し、導線を使用することで巻き取りや断線が容易に発生することはない。ブラシワイヤ１９１６と環状凹部１９２が接触することにより導電回路を形成することもできる。好ましくは、各環状凹部１９２は少なくとも２本のブラシワイヤ１９１６に対応する。それによりいかなる場合でもブラシワイヤ１９１６がスリップリング本体１９１３と接触することを確保し、回路の導電状態を確保することができる。環状凹部１９２の数を限定されず、必要に応じて環状凹部１９２の数を設定することができる。

スリップリング接線柱体１９４の数と環状凹部１９２の数は一致している。他の実施例において、スリップリング接線柱体１９４は設けなくてもよく、スリップリング接線柱体１９４の代わりに導電が可能な導線を直接使用してもよい。

図３を再び参照すると、第二ケース１２上に設けられた当接部１４の構造は前述した当接部１４の構造と同じであり、同様に、当接部品１４１と連結部品１４２を含むので、ここでは、第二ケース１２上に設けられる当接部１４の構造を再び説明せず、当接部１４の当接部品１４１と連結部品１４２の連結位置のみを説明する。

当接部品１４１は第二ケース１２上に形成される当接孔１１５の辺縁部に設けられ、連結部品１４２は前記当接孔１１５から露出し、連結部品１４２の辺縁部は連結フレーム１９５に連結され、連結部品１４２の辺縁部は連結リング１７により第二ケース１２と中央リングアセンブリ１５５の回転リング１５５１にそれぞれ連結される。連結部品１４２の当接回路基板の挿入ポート１４５６は回転導電アセンブリ１９のスリップリング接線柱体１９４に電気的接続され、かつ導電環状部回路基板１９１５によりメイン回路基板１６１に電気的接続される。第二ケース１２が回転するとき、当接部品１４１の電気的接続に用いられる導線は回転することにより巻かれることがなく、回転の回数が多いことにより断線されることもない。２つのサブユニットモジュール１０を連結させるとき、１つのサブユニットモジュール１０の当接部品１４１を他の１つのサブユニットモジュール１０の連結部品１４２に係合連結させることにより２つのサブユニットモジュール１０の連結部品１４２間の電気的接続を実現する。好ましくは、第二ケース１２には４個の当接部１４、すなわち８個の当接部品１４１と４個の連結部品１４２が設けられる。４個の当接部１４は第二ケース１２に均等に配置される。

図２５を参照することにより、本実施例では前記提示部品１３をより詳細に説明する。提示部品１３はメイン回路基板１６１に電気的接続される。メイン回路基板１６１が異なる状況になっているとき、提示部品１３が所定の提示をするように制御する。提示部品１３がインジケータランプであるとき、メイン回路基板１６１が異なる状況になることにより提示部品１３が発光するように制御する。

メイン回路基板１６１は制御回路１６１１、オンライン検出モジュール１６１３およびフェースアイデンティフィケーションモジュール１６１５を含む。提示部品１３、オンライン検出モジュール１６１３およびフェースアイデンティフィケーションモジュール１６１５はいずれも制御回路１６１１に電気的接続される。提示部品１３はいろいろな発光モードを有し、前記制御回路１６１１は下記の３つのモードにより提示部品１３が発光するように制御する。第一モードにおいて、制御回路１６１１と外部の部品が電気的接続されるとき、例えばメイン回路基板１６１に電気的接続される当接部によりサブユニットモジュール１０と他のサブユニットモジュール１０、メインユニットモジュール３０またはホイール２が連結されるとき、サブユニットモジュール１０は導電状態になるか、或いはサブユニットモジュール１０はロボットモジュールが送信するデータ信号を受信し、制御回路１６１１は提示部品１３が提示を送信するように制御する。第二モードにおいて、制御回路１６１１はオンライン検出モジュール１６１３によりサブユニットモジュール１０のオンライン状態を検出し、制御回路１６１１は提示部品１３が提示を送信するように制御する。第三モードにおいて、制御回路１６１１はフェースアイデンティフィケーションモジュール１６１５により他のサブユニットモジュール１０、メインユニットモジュール３０またはホイール２に連結されるサブユニットモジュール１０がフェースアイデンティフィケーションをするかを検出し、制御回路１６１１は提示部品１３が提示を送信するように制御する。提示部品１３が提示を出力するとき、いろいろな色の光線を出射するか或いは発光の時間（例えば０．５〜６秒）が異なるか或いは点滅の周波数が異なることにより提示を出力することができる。提示部品１３は複数個であり、複数個の提示部品が協力することにより発光することができる。例えば、複数個の提示部品が協力することにより点滅をすることができる。提示部品１３を他の方式に制御することもできる。

本発明のモジュラリゼーションロボットを使用するとき、ホイール２とメインユニットモジュール３０を一体に連結させるか、或いはサブユニットモジュール１０によりホイール２とメインユニットモジュール３０を一体に連結させるか、或いはメインユニットモジュール３０とサブユニットモジュール１０を一体に連結させ、かつその上に他の実行構造を設けることができる。ホイール２、メインユニットモジュール３０およびサブユニットモジュール１０の間は当接部１４により連結される。

以上、本発明の好適な実施例を説明してきたが、前記実施例は本発明の例示に過ぎないものであり、本発明は前記実施例に限定されるものでない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、設計の変更、取り換えおよび改良等をすることができ、いずれも本発明の保護範囲に含まれることは勿論である。

Claims

モジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュールであって、前記サブユニットモジュールは他のロボットモジュールに連結されることができ、前記サブユニットモジュールは対向するように配置された第一ケースと第二ケースを含み、前記第一ケースと第二ケースは相対的回転することができ、前記２つのケースには当接部がそれぞれ形成され、前記当接部は当該当接部に隣接している他のロボットモジュールを機械的連結させるとともに電気的接続させることに用いられ、前記サブユニットモジュールは制御回路を更に含み、前記制御回路は他のロボットモジュールと通信するために用いられ、前記サブユニットモジュールは他のロボットモジュールの制御信号を受信することによりサブユニットモジュールの第一ケースと第二ケースの相対的回転および／またはサブユニットモジュールが外力を受けることによる第一ケースと第二ケース同士の相対的回転を制御することを特徴とするモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールはモーターを更に含み、前記モーターと当接部はいずれも制御回路に電気的接続され、前記制御回路は当接部により制御信号を受信するか、或いは制御回路は無線制御信号を受信することによりモーターが第一ケースと第二ケースの相対的回転を駆動することを制御することを特徴とする請求項１に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールは多段軸受アセンブリを更に含み、前記第一ケースと第二ケースはいずれも多段軸受アセンブリに連結され、前記第一ケースと第二ケースは多段軸受アセンブリにより回転可能に連結されることを特徴とする請求項２に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記多段軸受アセンブリは、多段軸受内部リング、多段軸受外部リングおよび中央リングアセンブリを含み、前記中央リングアセンブリは多段軸受内部リングと多段軸受外部リングに相対的回転することができ、前記中央リングアセンブリは駆動アセンブリに連結され、前記第一ケースは多段軸受外部リングに連結され、前記第二ケースは中央リングアセンブリに連結され、前記駆動アセンブリは中央リングアセンブリを駆動することにより第二ケースが回転するように駆動することを特徴とする請求項３に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールは装着フレームを更に含み、前記装着フレームは多段軸受アセンブリの多段軸受アセンブリから離れている一側に配置され、前記装着フレームは多段軸受アセンブリに連結され、前記装着フレームは当接部、および多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結されることを特徴とする請求項３に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールは回転導電アセンブリを更に含み、回転導電アセンブリは対向するように設けられた固定端と回転端を含み、前記回転端は固定端に対して回転することができ、前記回転導電アセンブリは多段軸受アセンブリの第一ケースから離れている一側に配置され、前記固定端は多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結され、前記回転端は第二ケースに連結されることを特徴とする請求項３に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記回転端は当接部に連結され、前記当接部は多段軸受アセンブリにより第二ケースに連結されることを特徴とする請求項６に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールは角度測定装置を更に含み、前記角度測定装置は多段軸受アセンブリの第一ケースから離れている一側に配置され、前記角度測定装置の一端は多段軸受アセンブリにより第一ケースに連結され、前記角度測定装置の他端は回転導電アセンブリを貫通し、かつ回転導電アセンブリの回転端に連結されることを特徴とする請求項６に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記第一ケースと第二ケースが回転するとき、回転軸が位置している平面は回転面であり、前記当接部は回転面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。
前記サブユニットモジュールは提示部品と電源を更に含み、前記提示部品は第一ケースおよび／または第二ケースに配置され、前記電源は第一ケースに連結されることを特徴とする請求項１に記載のモジュラリゼーションロボットの構成に用いられるサブユニットモジュール。