JP2023509089A

JP2023509089A - モジュラーユニット位置の自動制御装置、制御方法及びモジュラーロボット

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Publication number: JP2023509089A
Application number: JP2022542099A
Authority: JP
Inventors: 健勃楊
Original assignee: Beijing Keyi Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Keyi Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2023-03-06
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: JP7507509B2; WO2021139143A1; US20220410405A1; EP4088879A1; EP4088879A4

Abstract

【課題】本発明は、電子装置の技術分野に属し、特に、モジュラーユニット位置の自動制御装置に関するものである。【解決手段】前記モジュラーユニット位置の自動制御装置はモジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられる。前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含む。前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御する。本発明はモジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法とモジュラーロボットを更に提供する。本発明のモジュラーユニット位置の自動制御装置、制御方法及びモジュラーロボットは、小型化を実現でき、測定の速度が速く、角度の制御精度が高いという利点等を有している。

Description

本発明は、電子装置の技術分野に属し、特に、モジュラーユニット位置の自動制御装置、制御方法及びモジュラーロボットに関するものである。

機械構造の相対的移動は通常、伝動構造により実施される。例えば、機械構造は球形構造の２つの半球構造の間の連結構造により相対的移動をすることができる。従来のモジュラーユニットは１つのマグネチックエンコーダー（Magnetic Encoder）を２つの半球構造に挿入することにより２つの半球構造の回転角度を測定する。しかしながら、マグネチックエンコーダーが取り付けられることによりモジュラーユニットの体積が大きくなる問題をもたらす。

従来のモジュラーユニットを接続させることができるが、従来のモジュラーユニットは体積が大きい欠点を有している。その問題を解決するため、本発明は、下記モジュラーユニット位置の自動制御装置、モジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法及びモジュラーロボットを提供する。

前記技術的問題を解決するため本発明は下記技術的事項を提供する。本発明のモジュラーユニット位置の自動制御装置はモジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられる。前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含む。前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御する。

従来の技術と比較してみると、本発明のモジュラーユニット位置の自動制御装置、モジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法及びモジュラーロボットにより下記発明の効果を奏することができる。

１、本発明のモジュラーユニット位置の自動制御装置はモジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられる。前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含む。前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御する。いずれかの回転部内に取り付けられる位置センサーにより運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ２つの前記回転部の間の角度（位置）情報を獲得することができ、それにより回転部の位置を正確に制御することができる。位置センサーと運動対の協力により、モジュラーユニットの体積を低減し、モジュラーユニットの小型化を実現することができる。

本発明の第一実施例に係るモジュラーロボットの構造を示す斜視図である。本発明の第一実施例に係るモジュラーユニットを示す正面図である。本発明の第一実施例に係る２つのモジュラーユニットの連結状態を示す図である。本発明の第一実施例に係る２つのモジュラーユニットの連結状態を示す他の図である。本発明の第一実施例に係るモジュラーユニットの構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る第一回転部品の構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る連結部品の構造を示す斜視図である。本発明の第一実施例に係る平面型結合部品の構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る結合連結部品の構造を示す斜視図である。本発明の第一実施例に係る結合連結部品の構造を示す他の斜視図である。本発明の第一実施例に係る結合連結部品を示す正面図である。本発明の第一実施例に係る２つの結合連結部品の連結状態を示す背面図である。図９―ＡのＡ―Ａ方向に沿う断面図である。本発明の第一実施例に係る２つの結合連結部品の連結状態を示す背面図である。図９―ＡのＣ―Ｃ方向に沿う断面図である。本発明の第一実施例に係る伝動モジュールの構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る伝動モジュールの構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る磁性部品の構造を示す斜視図である。本発明の第一実施例に係る接続モジュールの構造を示す分解図である。本発明の第一実施例に係る接続モジュールを示す平面図である。図１５のＢ―Ｂ方向に沿う断面図である。本発明の第二実施例に係るモジュラーロボットの構造を示す斜視図である。本発明の第二実施例に係る結合モジュールの構造を示す分解図である。本発明の第二実施例に係る回転連結部の構造を示す斜視図である。本発明の第二実施例に係る第一結合部の構造を示す斜視図である。本発明の第二実施例に係る第一結合部の構造を示す他の斜視図である。本発明の第二実施例に係るモジュラーユニットと結合モジュールの連結構造を示す斜視図である。本発明の第三実施例に係るモジュラーユニット位置の自動制御装置の構造を示す分解図である。本発明の第四実施例に係るモジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法を示す流れ図である。

本発明の目的、技術的事項及び発明の効果をより詳細に理解してもらうため、以下、本発明の図面と実施例により本発明の事項をより詳細に説明する。注意すべきことは、本発明の下記具体的な実施例は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものでない。

注意すべきことは、部品が他の部品に「固定される」ということは、部品が他の部品に直接に固定されるか或いは部品が中間の部品により他の部品に間接的に固定されることを意味する。部品が他の部品に「連結される」ということは、部品が他の部品に直接に連結されるか或いは部品が中間の部品により他の部品に間接的に連結されることを意味する。この明細書において、「垂直」、「水平」、「左」、「左」等の用語は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものでない。

図１と図２－Ａを参照すると、本発明の実施例においてモジュラーロボット（modular robot）０１を提供する。前記モジュラーロボット０１は少なくとも１つのモジュラーユニット（modular unit）１０を含む。任意の２つの前記モジュラーユニット１０が直接に連結されるか或いは間接的に連結されることにより移動構造が形成される。モジュラーユニット１０とモジュラーユニット１０をいろいろな連結方法で連結させることによりいろいろな構造を具備するモジュラーロボット０１を構成することができる。前記モジュラーユニット１０は、第一回転部２０と、第一回転部２０に回転可能に連結される第二回転部３０と、回転部が回転するように駆動する自動制御装置（図示せず）とを含む。第一回転部２０と第二回転部３０が相手に相対して回転することによりモジュラーロボット０１のいろいろな動作状態を獲得することができる。前記モジュラーユニット１０は球形に形成され、第一回転部２０と第二回転部３０は半球形に形成されている。前記回転部は第一回転部２０と第二回転部３０のうちいずれか一種であることができ、前記自動制御装置は制御装置と少なくとも２つのセンサーを含む。前記センサーは第一回転部２０と第二回転部３０の相対的位置、速度及びモーメント（moment）を測定し、前記制御装置は、前記相対的位置、速度及びモーメントを制御する。

図３を参照すると、前記第一回転部２０は第一回転部品４０と当該第一回転部品４０内に収納される伝動モジュール２２とを含む。前記第一回転部品４０は半球形の構造である。前記第二回転部３０は第二回転部品５０と当該第二回転部品５０内に収納される接続モジュール３２とを含む。前記第一回転部品４０と前記第二回転部品５０は同じ構造を有している。前記伝動モジュール２２は前記接続モジュール３２に連結され、前記第一回転部品４０と前記第二回転部品５０が連結されることにより前記伝動モジュール２２と前記接続モジュール３２を収納させる収納空間が形成される。

図４と図５を参照すると、前記第一回転部品４０は、中空のケース４１と、当該ケース４１内に収納される連結部品４３と、連結部品４３に連結される少なくとも１つの平面型結合部品４２とを含む。前記ケース４１は半球形の構造を有し、前記ケース４１上には前記平面型結合部品４２を挿入させる第一装着孔４１１が形成されている。前記第一装着孔４１１の数量は前記平面型結合部品４２の数量に対応する。前記平面型結合部品４２は前記第一装着孔４１１に挿入されるとともに前記連結部品４３に連結される。前記連結部品４３は前記ケース４１内に収納される。

前記連結部品４３の形状は前記ケース４１の形状に対応し、前記連結部品４３の前記第一装着孔４１１と対応する位置には第二装着孔４３１が形成されている。前記平面型結合部品４２は前記第一装着孔４１１と前記第二装着孔４３１に順に挿入される。前記第二装着孔４３１の内壁には環状収納部４３２が形成され、前記環状収納部４３２上には複数の収納凹部４３２１が形成されている。前記複数の収納凹部４３２１は環状に配置されかつ前記平面型結合部品４２に結合される。

２つの前記第二装着孔４３１の間には当接部４３３が形成され、前記当接部４３３は前記接続モジュール３２側に突出している。接続モジュール３２を前記連結部品４３内に取り付けるとき、前記当接部４３３は前記接続モジュール３２に当接する。

図６を参照すると、前記平面型結合部品４２は、結合連結面４２６と、結合連結面４２６と対向するように形成される結合装着面４２７とを含む。前記平面型結合部品４２は、前記収納凹部４３２１に連結される第一ＰＣＢ基板４２１と、第一ＰＣＢ基板４２１に連結される結合連結部品４２２と、前記結合連結部品４２２と第一ＰＣＢ基板４２１との間に取り付けられるシールディングシート（Shielding sheet）４２３とを更に含み、前記結合連結部品４２２は他の前記結合連結部品４２２に連結される。前記第一ＰＣＢ基板４２１の一端は前記結合連結部品４２２に着脱可能に連結され、他端は前記接続モジュール３２に電気接続される。前記結合連結部品４２２に向いている前記第一ＰＣＢ基板４２１の一側には複数のＬＥＤ光源４２１１が環状に配置されている。前記平面型結合部品４２を前記連結部品４３に取り付けるとき、複数のＬＥＤ光源４２１１は複数の前記収納凹部４３２１内にそれぞれ収納される。複数のＬＥＤ光源４２１１が光線をモジュラーユニット１０に射出することにより使用者はモジュラーユニット１０の作動状態を直接に把握することができる。前記シールディングシート４２３の中央は中空の構造に形成されるので、前記結合連結部品４２２と第一ＰＣＢ基板４２１を挿入することができ、前記シールディングシート４２３が前記ＬＥＤ光源４２１１上に取り付けられることによりＬＥＤ光源４２１１の光の漏れを防止することができる。

前記結合装着面４２７の辺縁部には少なくとも２つの辺縁部孔４２９が形成されている。ボルト等の結合部品を辺縁部孔４２９を結合させることにより、前記第一ＰＣＢ基板４２１を結合装着面４２７に取り付けることができる。前記第一ＰＣＢ基板４２１の中央位置には少なくとも１つの第一電気接続部品４２１２が取り付けられ、前記第一電気接続部品４２１２の一端は前記第一ＰＣＢ基板４２１と前記シールディングシート４２３を貫通するとともに結合連結部品４２２に連結され、前記第一電気接続部品４２１２の他端は前記接続モジュール３２に電気接続される。前記第一電気接続部品４２１２は連結されている複数のモジュラーユニット１０の間の信号の送発信を担当する。即ち、前記第一電気接続部品４２１２が外部装置の電気接続部品に電気接続されることにより信号の送発信をすることができる。前記第一電気接続部品４２１２は銅製の柱体でありかつ導電をする部品である。本実施例において、前記第一電気接続部品４２１２は電気接続部品である。前記第一電気接続部品４２１２上には少なくとも２つの中央貫通孔４２１３が形成され、前記中央貫通孔４２１３は前記結合連結部品４２２と対応するように形成される。ボルト等の結合部品（図示せず）が中央貫通孔４２１３を貫通した後所定の構造に結合されることにより、第一ＰＣＢ基板４２１を前記結合連結部品４２２に連結させることができる。前記結合部品の緩みを調節することにより、第一ＰＣＢ基板４２１と結合連結部品４２２との間の結合強度を調節し、かつ２つの結合連結部品４２２の間の結合強度を調節することができる。本実施例において、前記第一電気接続部品４２１２の数量は３つである。

図６、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、前記第一ＰＣＢ基板４２１から離れている前記結合連結部品４２２の中心の一側には円柱型の第一連結部４２２１が形成され、前記第一連結部４２２１上には少なくとも２つの第一収納孔４２２２が形成されている。前記第一収納孔４２２２の数量は第一電気接続部品４２１２の数量と対応し、前記第一電気接続部品４２１２は前記第一収納孔４２２２に収納される。前記第一収納孔４２２２に挿入される前記第一電気接続部品４２１２は前記結合連結面４２６から露出する。前記第一連結部４２２１の外壁には「十」字の四方向に延伸している４つの第一突出部４２２３がそれぞれ形成されている。前記第一突出部４２２３と前記結合連結部品４２２との間に隙間が空いていることにより所定の空間が形成される。好ましくは、前記第一収納孔４２２２の数量は３つである。

図７Ａ、図７Ｂ及び図８を参照すると、前記結合連結部品４２２の両側には延伸方向が前記第一突出部４２２３の延伸方向と対応する第一結合構造４２４と第二結合構造４２５が形成されている。前記第一結合構造４２４、第二結合構造４２５及び第一連結部４２２１は前記結合連結面４２６上に形成され、前記第一結合構造４２４と第二結合構造４２５は前記第一連結部４２２１を包囲するように形成される。前記第一結合構造４２４と第二結合構造４２５は外力を受けるとき一定の変形をすることができ、前記中央貫通孔４２１３は第一結合構造４２４と対応するように形成され、前記第一結合構造４２４は前記中央貫通孔４２１３内に収納される。前記第一結合構造４２４と第二結合構造４２５は前記第一ＰＣＢ基板４２１から離れる方向にそれぞれ延伸し、前記第一結合構造４２４及び第二結合構造４２５と前記第一突出部４２２３との間には隙間が形成され、前記第一結合構造４２４と第二結合構造４２５は前記第一連結部４２２１を包囲するように配置される。前記第一連結部４２２１から離れている前記第一結合構造４２４の一側には結合突出部４２４１が突出状態に形成され、前記第一連結部４２２１に近づいている前記第二結合構造４２５の一側には凹型槽４２５１が凹入状態に形成されている。前記結合突出部４２４１は凹型槽４２５１と対向するように配置され、前記結合突出部４２４１と凹型槽４２５１はいずれも円弧型に形成されている。対向している２つの結合突出部４２４１の連結線と対向している２つの凹型槽４２５１の連結線は「十」型に配置される。２つのモジュラーユニット１０を連結させるとき、１つのモジュラーユニット１０の第一結合構造４２４は他の１つのモジュラーユニット１０の第二結合構造４２５に結合され、１つのモジュラーユニット１０の結合突出部４２４１は他の１つのモジュラーユニット１０の凹型槽４２５１に当接し、前記第一連結部４２２１及び前記第一結合構造４２４と前記第二結合構造４２５との間には１つの平面が形成される。前記第一突出部４２２３と平面との間に形成される隙間に外部の結合モジュール（図示せず）を挿入することができる。

前記結合装着面４２７には２つの結合連結孔４３０が形成され、前記結合連結孔４３０の数量は前記第一結合構造４２４の数量に対応する。結合連結孔４３０は前記結合突出部４２４１の付近に形成され、前記結合連結孔４３０付近の構造は前記第一結合構造４２４に送入される。前記結合連結孔４３０に結合部品を結合させることができる。前記結合連結孔４３０に結合される結合部品の結合深さを調節することにより２つの平面型結合部品４２の間の結合強度を調節することができる。

図７－Ａを参照すると、前記第一連結部４２２１から離れている前記第一結合構造４２４の一側には第一結合塊４２４２が突出状態に形成され、前記第一連結部４２２１に近づいている前記第二結合構造４２５の一側には第二結合塊４２５２が凹入状態に形成されている。前記第一結合塊４２４２と結合突出部４２４１により「Ｔ」型構造が形成され、第二結合塊４２５２と凹型槽４２５１により「Ｔ」型構造が形成され、前記第一結合塊４２４２と第二結合塊４２５２は円弧型に形成される。図８、図９－Ａ及び図９－Ｂを参照すると、２つの結合連結部品が連結されることを例として説明する。前記結合突出部４２４１が所定の凹型槽４２５１に結合されるとき、前記第一結合塊４２４２は第二結合塊４２５２に弾性状態に当接する。それにより２つのモジュラーユニット１０を連結させることができる。

図１０－Ａ、図１０－Ｂ、図７－Ａ及び図７－Ｂを参照すると、結合部品４２８は中央貫通孔４２１３と結合連結孔４３０に挿入されることにより第一ＰＣＢ基板４２１と結合連結部品４２２との間の連結を確保することができる。前記結合部品４２８は中央貫通孔４２１３に挿入されるとともに結合連結孔４３０内に収納される。前記平面型結合部品４２を結合させるとき、結合部品４２８を結合させた第一結合構造４２４は第一連結部４２２１側に変形する。それにより前記第一結合塊４２４２と前記第二結合塊４２５２を一体に結合させることができる。２つの前記平面型結合部品４２を解体するとき、前記第一結合塊４２４２と第二結合塊４２５２との間の結合面が円弧面であることにより、結合部品４２８の第一結合構造４２４は第一連結部４２２１から離れる方向に変形することができる。結合部品４２８を強く結合させるとき、第一結合構造４２４は容易に変形することができないので、２つの前記平面型結合部品４２を容易に解体することができない。結合部品４２８を弱く結合させるとき、第一結合構造４２４は容易に変形することができるので、２つの前記平面型結合部品４２を容易に解体することができる。その構造により、２つの前記平面型結合部品４２を容易に連結させることができるが、連結されている２つの前記平面型結合部品４２を容易に解体することができない。即ち、平面型結合部品４２を容易に組み立てることができ、容易に解体することができない効果を獲得することができる。２つのモジュラーユニット１０を一体に連結させるとき、各モジュラーユニット１０の第一電気接続部品４２１２が互いに電気接続されることにより信号の送発信を実施することができる。

図１１を参照すると、前記伝動モジュール２２は、伝動部品２４と、回転モジュール２５と、前記回転モジュール２５に連結される保護カバー２３とを含む。前記保護カバー２３は前記第一回転部品４０の連結部品４３に連結され、前記回転モジュール２５を保護カバー２３に取り付けるとき、回転モジュール２５と保護カバー２３との間には前記伝動部品２４を収納させる収納空間が形成される。前記保護カバー２３は前記伝動部品２４と対向し、前記保護カバー２３を前記伝動部品２４に取り付けるとき前記伝動部品２４は前記保護カバー２３内に収納される。

図１１を参照すると、前記伝動部品２４は、駆動電機２４１と、駆動電機２４１の一端に同軸に連結される円錐型歯車２４２と、駆動電機２４１の他端に同軸に連結される円柱型の磁性部品２４３とを含む。前記円錐型歯車２４２は前記回転モジュール２５に回転可能に連結され、円錐型歯車２４２は回転モジュール２５が回転するように駆動する。即ち、前記自動制御装置は駆動電機２４１を更に含み、前記駆動電機２４１はいずれか１つの回転部品の間に取り付けられる。

前記伝動部品２４は装着板２４５と装着板２４５に連結される少なくとも１つの速度センサー２４４とを更に含む。図１１に示すとおり、前記装着板２４５は前記駆動電機２４の一端に固定連結され、前記速度センサー２４４は前記磁性部品２４３の円周に取り付けられ、前記速度センサー２４４は接続モジュール３２（図３を参照）に電気接続される。本発明の具体的な実施例において、前記速度センサー２４４はホールセンサー（hall sensor）であり、速度センサー２４４の数量は２つである。２つの前記速度センサー２４４は磁性部品２４３と対向するように配置され、２つの前記速度センサー２４４の間には一定の夾角が形成され、２つの前記速度センサー２４４の間の夾角は１００°～１２０°である。前記速度センサー２４４と前記磁性部品２４３との間の距離は１～２ｍｍである。前記速度センサー２４４は前記磁性部品２４３の極性の変化を検出することにより、前記駆動電機２４１の回転速度を判断し、かつ前記駆動電機２４１が正方向に回転するか或いは逆方向に回転するかを判断する。２つの前記速度センサー２４４の間の夾角は１００°～１２０°であり、具体的な夾角は１００°、１１０°、１１５°等であることができる。その場合、磁性部品２４３上に投影される２つの速度センサー２４４の投影面積が最大になり、磁性部品２４３の極性の変化を正確に検出することができる。

図１２を参照すると、前記円錐型歯車２４２で前記回転モジュール２５が回転するように駆動する効率を向上させるため、具体的な実施例の前記回転モジュール２５は中空の連結板２５１と連結板２５１に連結される環状歯車２５２とを含むことができる。環状歯車２５２は前記伝動部品２４に近づいている連結板２５１の一側に形成され、歯車が形成されていない前記環状歯車２５２の一面は前記連結板２５１に連結され、歯車が形成されている前記環状歯車２５２の一面は前記円錐型歯車２４２に回転可能に連結される。前記環状歯車２５２が前記円錐型歯車２４２に結合されることにより駆動電機２４１は前記回転モジュール２５が回転するように駆動することができる。前記連結板２５１は前記第二回転部品５０上の連結部品４３に連結される。

図１２と図１１を参照すると、前記回転モジュール２５は駆動電機２４１に固定連結される装着フレーム２５３と装着フレーム２５３に回転可能に連結される回転フレーム２５４とを更に含む。前記装着フレーム２５３は接続モジュール３２に連結され、前記装着フレーム２５３と回転フレーム２５４は前記連結板２５１内に収納される。前記回転フレーム２５４は環状の構造を有している。具体的に、前記回転フレーム２５４上には複数のボール２５５が取り付けられ、複数のボール２５５は回転フレーム２５４の円周方向に配置される。前記回転フレーム２５４は前記装着フレーム２５３上に取り付けられ、前記装着フレーム２５３は前記複数のボール２５５により前記連結板２５１上に回転可能に取り付けられる。前記保護カバー２３は、前記駆動電機２４１、速度センサー２４４、磁性部品２４３及び装着フレーム２５３上に取り付けられ、前記駆動電機２４１、速度センサー２４４、磁性部品２４３及び装着フレーム２５３は前記保護カバー２３内に収納される。その構造により、伝動モジュール２２の体積を低減し、かつモジュラーユニット１０の体積を低減するとともにモジュラーユニット１０の小型化を実現することができる。

円錐型歯車２４２が環状歯車２５２に相対して回転するとき、前記装着フレーム２５３、駆動電機２４１及び保護カバー２３は環状歯車２５２と連結板２５１に相対して回転し、前記装着フレーム２５３は前記接続モジュール３２が回転するように駆動し、前記保護カバー２３は第一回転部品４０が回転するように駆動する。それにより第一回転部品４０と第二回転部品５０は相手に相対して回転することができる。

図１３を参照すると、前記磁性部品２４３は複数の極性を含み、前記極性はＮ極とＳ極を含み、Ｎ極とＳ極は間隔を空けて配置されている。前記駆動電機２４１が回転することにより前記磁性部品２４３と円錐型歯車２４２が回転するように駆動し、前記円錐型歯車２４２は前記環状歯車２５２が回転するように駆動する。そのとき、前記速度センサー２４４は、前記磁性部品２４３の極性の変化を検出することにより前記駆動電機２４１の回転速度を検出し、かつ前記駆動電機２４１が正方向に回転するか或いは逆方向に回転するかを判断する。

図１４、図１５及び図１６を参照すると、前記接続モジュール３２は、装着フレーム（図示せず）が接続される第二ＰＣＢ基板３２１と、前記第二ＰＣＢ基板３２１に連結される導電ベース３２２と、一部分が前記導電ベース３２２内に収納される滑動環（slip ring）３２３と、前記滑動環３２３に収納される磁石３２４とを含む。前記滑動環３２３は前記磁石３２４の外周に配置され、前記磁石３２４は前記当接部４３３に当接し、前記第二ＰＣＢ基板３２１は制御装置である。前記第二ＰＣＢ基板３２１は前記速度センサー２４４と駆動電機２４１に電気接続される。前記第二ＰＣＢ基板３２１の磁石３２４と対応する位置には位置センサー３２５が取り付けられ、前記位置センサー３２５は前記滑動環３２３と一緒に回転する。前記磁石３２４と前記位置センサー３２５の間の距離は１ｍｍ～２ｍｍである。前記第一回転部品４０は前記滑動環３２３と位置センサー３２５が前記磁石３２４に相対して回転するように駆動する。前記位置センサー３２５は、前記磁石３２４の位置変化信号を検出することにより前記磁石３２４の回転角度を獲得し、かつ前記磁石３２４と前記位置センサー３２５との間の回転角度を検出することにより２つの回転部品の間の回転角度情報を検出して第二ＰＣＢ基板３２１に送信する。前記制御装置は前記第二ＰＣＢ基板３２１上に取り付けられ、前記制御装置は位置センサー３２５が検出した前記回転角度情報と目標角度指令により前記駆動電機２４１の回転速度を制御する。

前記第一回転部品４０と前記第二回転部品５０が相手に相対して回転するとき、前記駆動電機２４１は前記連結板２５１が回転するように駆動し、回転中の連結板２５１はその連結板２５１に連結される前記第二ＰＣＢ基板３２１が回転するように駆動する。前記導電ベース３２２と滑動環３２３は前記第二ＰＣＢ基板３２１上に固定されているので、前記第二ＰＣＢ基板３２１が回転することにより前記導電ベース３２２と滑動環３２３は前記第二ＰＣＢ基板３２１と一緒に回転することができる。駆動電機２４１は第一回転部品４０が回転するように駆動し、前記導電ベース３２２は前記滑動環３２３が前記磁石３２４に相対して回転するように駆動する。

前記磁石３２４は前記第二回転部品５０に連結され、前記磁石３２４は前記当接部４３３に当接する。前記磁石３２４と前記第二回転部品５０は前記第二ＰＣＢ基板３２１と一緒に回転しない。

前記連結構造と連動関係により前記第一回転部品４０と前記第二回転部品５０は相手に相対して回転することができる。位置センサー３２５と磁石３２４との間の相対的な回転により位置センサー３２５は前記第一回転部品４０と第二回転部品５０との間の相対的回転角度を獲得することができる。

図２―Ａを参照すると、前記モジュラーユニット１０は相手に相対して回転できる第一回転部２０と第二回転部３０を含み、前記第一回転部２０と第二回転部３０はいずれも半球形である。前記第一回転部２０と第二回転部３０はいずれも、半球の断面の中心垂直軸ｆを回転軸として回転する。１つの回転部上には少なくとも１つの結合連結部品４２２が取り付けられ、２つの回転部上の結合連結部品４２２の位置は半球の断面を基準面として鏡像のような対照状態に配置される。即ち、２つの回転部の結合連結部品４２２の位置は２つの回転部の間の連結面を基準面として鏡像のような対照状態に配置される。モジュラーユニット１０とモジュラーユニット１０は一組の結合連結部品４２２により着脱可能に連結されることができる。

前記結合連結部品４２２は円形に形成され、前記結合連結部品４２２の延伸を貫通しかつ前記結合連結部品４２２が位置している平面の垂直線ｅと前記中心垂直軸ｆは交差し、前記垂直線ｅと中心垂直軸ｆとの間の夾角Ｄは３０°～６０°である。前記モジュラーユニット１０に取り付けられる前記結合連結部品４２２の数量は偶数である。具体的な実施例において、前記夾角Ｄは４５°である。図２―Ｂと図２－Ｃを参照すると、２つのモジュラーユニット１０の回転軸が平衡に配置されるか或いは垂直に配置されても２つのモジュラーユニット１０を一体に連結させることでき、かつ連結されるモジュラーユニット１０の間の自由度（free degree）の連結を低減することができる。

図１７を参照すると、本発明の第二実施例においてモジュラーロボット０１を提供する。前記モジュラーロボット０１は、少なくとも２つのモジュラーユニット１０と、任意の２つのモジュラーユニット１０を連結させる結合モジュール１００とを含む。結合モジュール１００で任意の２つのモジュラーユニット１０を連結させることにより移動構造を構成し、結合モジュール１００でモジュラーユニット１０とモジュラーユニット１０をいろいろな方式に連結させることによりいろいろな構造を具備するモジュラーロボット０１を構成することができる。

前記結合モジュール１００は、回転連結部１０３と、回転連結部１０３の両側に着脱可能に取り付けられる第一結合部１０１及び第二結合部１０２と、第一結合部１０１、第二結合部１０２及び回転連結部１０３にそれぞれ挿入される少なくとも２つの第二電気接続部品１１１とを含む。前記第二電気接続部品１１１は銅製柱体、合金製柱体等のような導電性を有している電気接続部品のうちいずれか一種であることができる。本実施例において、前記第二電気接続部品１１１は電気接続部品である。第一結合部１０１と第二結合部１０２は鏡像のような対照構造を有している。２つの前記モジュラーユニット１０のいずれか１つの結合連結部品４２２は前記第一結合部１０１と前記第二結合部１０２にそれぞれ結合される。

２つの前記モジュラーユニット１０は結合モジュール１００により一体に連結され、１つのモジュラーユニット１０は前記第一結合部１０１に結合され、他の１つのモジュラーユニット１０は前記第二結合部１０２に結合されることができる。

図１８と図１９を参照すると、前記回転連結部１０３は連結ケース１０４と当該連結ケース１０４内に形成されている固定核心部１０５とを含み、前記固定核心部１０５は前記連結ケース１０４内に形成されている円盤型構造である。前記第一結合部１０１と前記第二結合部１０２に向いている固定核心部１０５の両側の端面が窪むことにより前記第一結合部１０１と第二結合部１０２を収納させる空間が形成される。前記第一結合部１０１と第二結合部１０２の外周面はそれぞれ、前記連結ケース１０４の内壁に当接する。

前記固定核心部１０５の垂直である任意の２つの直径方向には回転孔１０６がそれぞれ形成されている。前記回転孔１０６は腰型の孔であり、前記回転孔１０６は前記固定核心部１０５と連結ケース１０４が接続されている内壁に形成される。前記固定核心部１０５の中心には第二収納孔１０７が形成され、前記第一結合部１０１と第二結合部１０２は前記第二収納孔１０７内に収納され、前記第二電気接続部品１１１は前記第二収納孔１０７を貫通する。本実施例において、前記第二電気接続部品１１１の数量は３つである。

図１９を参照すると、前記固定核心部１０５には少なくとも１つのロック部品１１２が更に形成され、前記ロック部品１１２は前記回転孔１０６と前記第二収納孔１０７との間に形成されている。前記ロック部品１１２は前記第一結合部１０１と前記第二結合部１０２に向く方向に延伸し、第一結合部１０１と第二結合部１０２に近づいている前記ロック部品１１２の一端は前記第二収納孔１０７の中心軸に突出することにより湾曲部が形成される。ロック部品１１２は弾性の構造を有している。前記ロック部品１１２が前記第一結合部１０１と第二結合部１０２に回転可能に結合されることにより、第一結合部１０１と第二結合部１０２は回転連結部１０３に着脱可能に結合される。本実施例において、前記ロック部品１１２の数量は４つであり、ロック部品１１２は垂直の２つの直径方向上にそれぞれ形成される。第一結合部１０１と第二結合部１０２に向いている前記連結ケース１０４の内壁には結合槽１０８が更に形成され、結合槽１０８上には位置決め突起１０９が形成されている。前記位置決め突起１０９は前記第一結合部１０１と第二結合部１０２に結合される。

図２０を参照すると、前記第一結合部１０１の中央には前記回転連結部１０３から離れる方向に延伸するか或いは前記回転連結部１０３に近づく方向に延伸する円柱型の第二連結部１１０が形成されている。前記第二連結部１１０上には前記第二電気接続部品１１１を収納させる収納孔１１３が形成され、前記収納孔１１３の数量は前記第二電気接続部品１１１の数量に対応する。挿入される前記第二電気接続部品１１１は前記収納孔１１３から露出する。前記第一結合部１０１の前記ロック部品１１２と対応する位置には回転位置制限孔１１４が形成され、前記回転位置制限孔１１４は連結されている収納端１１４１と結合端１１４２を含む。前記収納端１１４１のサイズが前記ロック部品１１２のサイズより大きいことにより前記ロック部品１１２を前記収納端１１４１に挿入することができ、前記結合端１１４２のサイズが前記ロック部品１１２のサイズとほぼ一致することにより前記ロック部品１１２を前記結合端１１４２に結合させることができる。前記ロック部品１１２は前記結合端１１４２にインターフェアランス（Interference fit）状態に結合され、挿入される前記ロック部品１１２は前記回転位置制限孔１１４により外部に露出する。前記回転位置制限孔１１４は円弧型に形成されている。図１８を参照すると、第一結合部１０１と第二結合部１０２の第二連結部１１０は前記回転孔１０６に挿入される。

図２０を参照すると、前記第一結合部１０１の直径方向には結合板部１１５が更に形成され、前記結合板部１１５は前記第二連結部１１０を包囲するように形成され、結合板部１１５は回転連結部１０３から離れる方向に延伸している。前記結合板部１１５は回転位置制限孔１１４の結合端１１４２に接近するように形成され、第二連結部１１０に向いている結合板部１１５の一側には第三結合塊１１６が形成され、前記第三結合塊１１６は前記結合端１１４２まで突出している。第一結合部１０１と回転連結部１０３が連結されるとき、ロック部品１１２は回転位置制限孔１１４の収納端１１４１内に収納される。第一結合部１０１または回転連結部１０３を回転させることによりロック部品１１２を回転位置制限孔１１４の結合端１１４２まで移動させる。そのとき、ロック部品１１２が前記第三結合塊１１６に結合されることにより第一結合部１０１と回転連結部１０３の間の連結を確保することができる。

図２０を参照すると、前記第一結合部１０１の直径方向には結合手段１１７が更に形成され、前記結合手段１１７は前記回転連結部１０３から離れる方向に突出している。２つの結合手段１１７を連結させる方向と２つの結合板部１１５を連結させる方向は垂直である。前記結合手段１１７は弾性の構造を有しており、前記結合手段１１７と前記モジュラーユニット１０の第二結合構造４２５の構造は同一である。即ち、前記結合手段１１７の構造は前記モジュラーユニット１０の第一結合構造４２４の構造に対応する。前記第二連結部１１０に近づいている前記結合手段１１７の一側には凹入穴１１９が形成され、前記凹入穴１１９は円弧型に形成されている。

図２１を参照すると、前記回転連結部１０３に向いている前記第一結合部１０１の一側には結合部位１１８が形成され、前記結合部位１１８は位置決め突起１０９と対応するように形成されている。前記結合部位１１８は結合槽１０８内でスライドすることができ、前記結合部位１１８が位置決め突起１０９に当接すると、第一結合部１０１は回転連結部１０３に結合される。

前記回転連結部１０３に向いている前記第一結合部１０１の一側には第一連結軸１４１と第二連結軸１４２が突出状態に形成され、前記第一結合部１０１の第一連結軸１４１と第二連結軸１４２は、前記第二結合部１０２の第二連結軸１４２と第一連結軸１４１にそれぞれ当接し、かつ前記回転孔１０６内に挿入される。前記回転孔１０６は第一結合部１０１と第二結合部１０２の回転を案内する役割をする。

前記第一結合部１０１を組み立てるとき、第二電気接続部品１１１を第二収納孔１０７に挿入するとともに第一結合部１０１と第二結合部１０２に結合させ、前記ロック部品１１２を第一結合部１０１と第二結合部１０２の回転位置制限孔１１４の結合端１１４２内に結合させる。つぎに、前記回転連結部１０３または第一結合部１０１と第二結合部１０２を回転させることにより、第一結合部１０１と第二結合部１０２が回転連結部１０３に相対して回転するようにする。そのとき、前記ロック部品１１２は収納端１１４１から結合端１１４２まで回転し、ロック部品１１２の結合板部１１５は第三結合塊１１６に当接し、前記結合部位１１８は結合槽１０８内でスライドするとともに位置決め突起１０９に当接する。それにより、回転連結部１０３、第一結合部１０１及び第二結合部１０２の間の結合構造が形成される。

前記第一結合部１０１を組み立てる順番を変化させることもできる。例えば、第一結合部１０１を回転連結部１０３に結合させ、第二結合部１０２を回転連結部１０３に結合させた後、第一結合部１０１と第二結合部１０２のロック部品１１２を前記収納端１１４１内にそれぞれ収納させることができる。そのとき、前記回転連結部１０３を回転させることによりロック部品１１２を結合端１１４２まで移動させる。それにより前記結合部位１１８は結合槽１０８内でスライドするとともに位置決め突起１０９に当接する。

結合モジュール１００が設けられることにより、連結の利便性を向上させ、低い費用で結合連結の安定性を向上させ、結合モジュール１００による連結の剛性を向上させ、大きい外力に耐えることができ、かつ従来の結合連結構造をそのまま使用することができる。

図２２を参照すると、本発明は結合固定モジュール（図示せず）を提供する。前記結合固定モジュールは前記平面型結合部品４２と当該平面型結合部品４２に結合される結合モジュール１００とを含む。前記平面型結合部品４２の第一突出部４２２３と前記結合連結部品４２２との間には収納空間１２０が形成され、前記ロック部品１１２は前記収納空間１２０内に収納される。前記第一結合構造４２４が前記第一突出部４２２３側に突出することにより結合構造１３０が形成される。前記結合構造１３０はロック部品１１２に当接することにより、ロック部品１１２の移動を制限し、かつ結合モジュール１００とモジュラーユニット１０との間の結合を確保することができる。

前記結合モジュール１００とモジュラーユニット１０を連結させるとき、前記ロック部品１１２は前記第一連結部４２２１に挿入され、結合モジュール１００はロック部品１１２と／或いは結合モジュール１００によりモジュラーユニット１０に相対して回転することができる。ロック部品１１２が収納空間１２０まで回転すると、ロック部品１１２は前記第一突出部４２２３と結合構造１３０にそれぞれ当接し、前記結合手段１１７上の凹入穴１１９は結合突出部４２４１に当接することにより結合モジュール１００とモジュラーユニット１０との間の連結をロックさせることができる。そのとき、前記第一連結部４２２１と第二連結部１１０が接続され、第一電気接続部品４２１２と第二電気接続部品１１１が接続されることにより信号の送発信を実施することができる。

本発明はモジュラーロボットを更に提供する。前記モジュラーロボットは前記少なくとも２つのモジュラーユニット１０で構成される。前記モジュラーロボットは前記結合固定モジュールを含む。前記結合固定モジュールの構造は前記説明を参照することができるので、ここで再び説明しない。前記結合固定モジュールによりモジュラーユニット１０、車輪、メカニカルアーム（mechanical arm）及びベースのうちいずれか２つまたは複数を連結させることができる。

本発明はモジュラーロボットを更に提供する。前記モジュラーロボットは複数の機能モジュールと少なくとも１つの前記結合固定モジュールを含む。前記機能モジュールは少なくとも１つの前記平面型結合部品４２を含み、前記結合固定モジュールは結合モジュール１００を含む。前記結合固定モジュールは任意の２つの機能モジュールを連結させることに用いられる。２つの機能モジュールは結合固定モジュールにより間接的に連結される。即ち、平面型結合部品４２と結合モジュール１００が連結されることにより２つの機能モジュールは間接的に連結されることができる。

前記モジュラーロボット０１は、位置の自動制御装置（servomechanism、サーボ機構ともいう）、速度の自動制御装置及びモーメント自動制御装置のうちいずれか１つまたは複数の組合せを含むことができる。

図２３を参照すると、本発明の第三実施例においてモジュラーユニット位置の自動制御装置２００を提供する。本発明の第一実施例に係るモジュラーユニット１０は前記モジュラーユニット位置の自動制御装置２００を含み、前記モジュラーユニット位置の自動制御装置２００はモジュラーユニット１０の２つの回転部２０１の位置の変化を検出することに用いられる。前記回転部２０１は他の回転部２０１に相対して回転することができる。前記モジュラーユニット位置の自動制御装置２００はいずれか１つの回転部２０１内に取り付けられる位置センサー２０２と円周方向に回転できる運動対（kinematic pair）２１０とを含む。前記モジュラーユニット位置の自動制御装置２００は２つの回転部２０１を連結させる伝動モジュール２１１と接続モジュール２１２を更に含む。前記伝動モジュール２１１と前記接続モジュール２１２は前記運動対２１０を構成する。前記位置センサー２０２は、運動対２１０の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により伝動モジュール２１１の回転を制御する。

前記接続モジュール２１２は前記位置センサー２０２と対応する磁石２０３を更に含む。回転部２０１が他の回転部２０１に相対して回転するとき、前記磁石２０３は前記位置センサー２０２に相対して回転することができる。前記磁石２０３と前記位置センサー２０２との間の回転角度を検出することにより２つの回転部２０１の間の回転角度情報を検出することができる。

前記接続モジュール２１２は制御装置２０４を更に含み、前記制御装置２０４は前記位置センサー２０２に電気接続される。前記位置センサー２０２は回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置２０４に送信し、制御装置２０４は所定の制御情報を前記伝動モジュール２１１に送信する。

前記伝動モジュール２１１は駆動電機２４１を含み、前記駆動電機２４１はいずれか１つの回転部２０１内に取り付けられる。前記制御装置２０４は位置センサー２０２が検出した回転角度情報と目標角度指令により駆動電機２４１の回転速度を制御する。

図１１と図１３を参照すると、前記伝動モジュール２１１は少なくとも２つの速度センサー２４４と前記駆動電機２４１に同軸に連結される磁性部品２４３とを更に含む。前記速度センサー２４４は前記磁性部品２４３の円周方向に取り付けられる。前記速度センサー２４４は、前記磁性部品２４３の極性の変化を検出することにより前記駆動電機２４１の回転速度を検出し、かつ前記駆動電機２４１が正方向に回転するか或いは逆方向に回転するかを判断する。

図２４を参照すると、本発明の第四実施例においてモジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法３００を提供する。その制御方法は下記ステップを含む。

Ｓ１において、駆動電機を提供する。その駆動電機は円周方向に回転できる運動対と位置センサーを含む。

Ｓ２において、前記位置センサーが検出した前記運動対の回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置に送信する。

Ｓ３において、前記制御装置は回転角度情報と目標角度指令で前記駆動電機を制御することにより駆動電機の回転速度を設定する。

１、本発明のモジュラーユニット位置の自動制御装置はモジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられる。前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含む。前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御する。いずれかの回転部内に取り付けられる位置センサーにより運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ２つの前記回転部の間の角度（位置）情報を獲得することができ、それにより回転部の位置を正確に制御することができる。また、位置センサーと運動対はいずれも回転部と協力することにより、モジュラーユニットの体積を低減し、モジュラーユニットの小型化を実現することができる。

２、前記運動対は２つの回転部を連結させる伝動モジュールと接続モジュールを更に含み、前記接続モジュールは前記位置センサーと対応する磁石を更に含む。２つの回転部が回転するとき、前記磁石は前記位置センサーに相対して回転することができる。前記磁石と前記位置センサーとの間の回転角度を検出することにより２つの回転部の間の回転角度情報を検出することができる。前記接続モジュールは制御装置を更に含み、前記位置センサーは回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置に送信し、制御装置は所定の制御情報を前記伝動モジュールに送信する。それにより、操作の利便性を向上させ、測定の精度を向上させ、２つの回転部を正確に制御することができる。

３、前記伝動モジュールは駆動電機を含み、前記駆動電機はいずれか１つの回転部内に取り付けられる。前記制御装置は位置センサーが検出した回転角度情報と目標角度指令により駆動電機の回転速度を制御する。制御装置は回転角度情報により駆動電機の回転を制御することができるので、操作の利便性を向上させ、コストを低減することができる。

４、前記磁性部品から離れている前記駆動電機の他端には円錐型歯車が取り付けられ、前記円錐型歯車は前記駆動電機の一端に同軸に連結される。前記伝動モジュールは連結板と環状歯車とを更に含む。歯車が形成されていない前記環状歯車の一面は前記連結板に連結され、歯車が形成されている前記環状歯車の一面は前記円錐型歯車に回転可能に連結される。歯車の伝動により速度伝達比（transmission ratio）を向上させ、回転速度の加減を実施し、伝動の効率を向上させることができる。

５、前記接続モジュールは第二ＰＣＢ基板を更に含み、前記制御装置と前記位置センサーはいずれも前記第二ＰＣＢ基板上に取り付けられ、前記環状歯車から離れている前記連結板は第二ＰＣＢ基板に連結される。第二ＰＣＢ基板上に位置センサーと制御装置が集積されていることによりモジュラーユニットの歯車のサイズを低減し、装置の小型化を実現することができる。

６、本発明は、駆動電機、円周方向に回転できる運動対及び位置センサーを提供する。前記位置センサーが検出した前記運動対の回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置に送信する。前記制御装置は回転角度情報と目標角度指令で前記駆動電機を制御することにより駆動電機の回転速度を設定する。その方法により、構造を簡単にし、簡単な方法で回転角度情報を獲得することができ、それにより駆動電機の回転速度を制御することができる。

７、本発明はモジュラーユニットを提供する。前記モジュラーユニットは球体であり、前記モジュラーユニットは２つの半球型の回転部を含み、前記回転部上には少なくとも１つの結合連結部品が取り付けられる。前記結合連結部品の中心に位置しかつ前記連結面に垂直に連結される垂直線と前記回転部の回転軸は交差し、前記垂直線と回転軸との間の夾角は４５°である。２つのモジュラーユニットの回転軸が平衡に配置されるか或いは垂直に配置されることにより、連結されるモジュラーユニットの間の自由度の連結を低減することができる。

８、前記結合連結部品の数量は偶数であり、２つの前記回転部の結合連結部品の位置は２つの回転部の間の連結面を基準面として鏡像のような対照状態に配置される。前記結合連結部品上には第一接続点（電気接続部品）が設けられ、前記第一接続点が外部装置の電気接続部品に電気接続されることにより通信をし、それによりモジュラーユニットの間の信号の送発信をすることができる。

以上、本発明の好適な実施例を説明してきたが、本発明は前記実施例にのみ限定されるものでない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意の変更、代替及び改良をすることができ、それらがあっても本発明に含まれることは勿論である。

０１モジュラーロボット
１０モジュラーユニット
２０第一回転部
２２伝動モジュール
２３保護カバー
２４伝動部品
２４１駆動電機
２４２円錐型歯車
２４３磁性部品
２４４速度センサー
２４５装着板
２５回転モジュール
２５１連結板
２５２環状歯車
２５３装着フレーム
２５４回転フレーム
２５５ボール
３０第二回転部
３２接続モジュール
３２１第二ＰＣＢ基板
３２２導電ベース
３２３滑動環
３２４磁石
３２５位置センサー
４０第一回転部品
４１ケース
４１１第一装着孔
４２平面型結合部品
４２１第一ＰＣＢ基板
４２１１ＬＥＤ光源
４２１２第一電気接続部品
４２１３中央貫通孔
４２２結合連結部品
４２２１第一連結部
４２２２第一収納孔
４２２３第一突出部
４２３シールディングシート
４２４第一結合構造
４２４１結合突出部
４２４２第一結合塊
４２５第二結合構造
４２５１凹型槽
４２５２第二結合塊
４２６結合連結面
４２７結合装着面
４２８結合部品
４２９辺縁部孔
４３０結合連結孔
４３連結部品
４３１第二装着孔
４３２環状収納部
４３２１収納凹部
４３３当接部
５０第二回転部品
１００前記結合モジュール
１０１第一結合部
１０２第二結合部
１０３回転連結部
１０４連結ケース
１０５固定核心部
１０６回転孔
１０７第二収納孔
１０８結合槽
１０９位置決め突起
１１０第二連結部
１１１第二電気接続部品
１１２ロック部品
１１３収納孔
１１４回転位置制限孔
１１４１収納端
１１４２結合端
１１５結合板部
１１６第三結合塊
１１７結合手段
１１８結合部位
１１９凹入穴
１２０収納空間
１３０結合構造
１４１第一連結軸
１４２第二連結軸
２００モジュラーユニット位置の自動制御装置
２０１回転部
２０２位置センサー
２０３磁石
２０４制御装置
２１０運動対
２１１伝動モジュール
２１２接続モジュール

Claims

モジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられるモジュラーユニット位置の自動制御装置であって、前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含み、前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御することを特徴とするモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記運動対は２つの回転部を連結させる伝動モジュールと接続モジュールを含み、前記接続モジュールは前記位置センサーと対応する磁石を更に含み、２つの回転部が回転するとき、前記磁石は前記位置センサーに相対して回転し、前記磁石と前記位置センサーとの間の回転角度を検出することにより２つの回転部の間の回転角度情報を検出することを特徴とする請求項１に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記接続モジュールは制御装置を更に含み、前記位置センサーは回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置に送信し、制御装置は所定の制御情報を前記伝動モジュールに送信することを特徴とする請求項２に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記伝動モジュールは駆動電機を含み、前記駆動電機はいずれか１つの回転部内に取り付けられ、前記制御装置は位置センサーが検出した回転角度情報と目標角度指令により駆動電機の回転速度を制御することを特徴とする請求項３に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記伝動モジュールは少なくとも２つの速度センサーと前記駆動電機に同軸に連結される磁性部品とを更に含み、前記速度センサーは前記磁性部品の円周方向に取り付けられ、前記速度センサーは、前記磁性部品の極性の変化を検出することにより前記駆動電機の回転速度を検出し、かつ前記駆動電機が正方向に回転するか或いは逆方向に回転するかを判断することを特徴とする請求項４に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記磁性部品から離れている前記駆動電機の他端には円錐型歯車が取り付けられ、前記円錐型歯車は前記駆動電機の一端に同軸に連結され、前記伝動モジュールは連結板と環状歯車とを更に含み、歯車が形成されていない前記環状歯車の一面は前記連結板に連結され、歯車が形成されている前記環状歯車の一面は前記円錐型歯車に回転可能に連結されることを特徴とする請求項５に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記接続モジュールは第二ＰＣＢ基板を更に含み、前記制御装置と前記位置センサーはいずれも前記第二ＰＣＢ基板上に取り付けられ、前記環状歯車から離れている前記連結板は第二ＰＣＢ基板に連結されることを特徴とする請求項６に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
前記接続モジュールは滑動環を更に含み、前記滑動環は前記磁石の外周に配置され、前記滑動環は前記位置センサーと一緒に回転し、前記第二ＰＣＢ基板上には導電ベースが取り付けられ、前記滑動環の一部分は前記導電ベース内に収納され、前記導電ベースは前記滑動環が前記磁石に相対して回転するように駆動することを特徴とする請求項７に記載のモジュラーユニット位置の自動制御装置。
モジュラーロボットであって、前記モジュラーロボットは連結される少なくとも２つのモジュラーユニットを含み、前記モジュラーユニットはモジュラーユニット位置の自動制御装置を含み、前記モジュラーユニット位置の自動制御装置はモジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられ、前記モジュラーユニットはいずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含み、前記位置センサーは、運動対の間の回転角度情報を検出し、かつ回転角度情報と目標角度指令により少なくとも１つの回転部の回転を制御することを特徴とするモジュラーロボット。
前記回転部は半球型であり、前記回転部上には少なくとも１つの結合連結部品が取り付けられ、前記結合連結部品の中心に位置しかつ連結面に垂直に連結される垂直線と前記回転部の回転軸は交差し、前記垂直線と回転軸との間の夾角は４５°であることを特徴とする請求項９に記載のモジュラーロボット。
前記結合連結部品の数量は偶数であり、２つの前記回転部の結合連結部品の位置は２つの回転部の間の連結面を基準面として鏡像のような対照状態に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のモジュラーロボット。
モジュラーロボットのモジュラーユニットの２つの回転部の位置の変化を検出することに用いられるモジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法であって、
前記モジュラーユニット位置の自動制御装置は、いずれか１つの回転部内に取り付けられる位置センサーと、駆動電機、制御装置、１つの前記回転部を連結させかつ円周方向に回転できる運動対とを含み、
前記モジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法は、前記位置センサーが検出した前記運動対の回転角度情報を検出するとともにその回転角度情報を制御装置に送信するステップと、前記制御装置は回転角度情報と目標角度指令で前記駆動電機を制御することにより駆動電機の回転速度を設定するステップと、駆動電機の回転速度を設定することにより少なくとも１つの回転部の回転を制御するステップとを含むことを特徴とする前記モジュラーユニット位置の自動制御装置の制御方法。