[发明专利]快速组装机器人的功能模块及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人的功能模块，特别是公开一种能够不用任何工具就可以快速将多个功能模块组装成机器人系统的功能模块及其使用方法，属于机器人技术领域。 

背景技术

近年来随着模块化技术的发展，机器人的设计也逐步实现了模块化，不断满足结构化、易开发性、易配置性、易扩展性、易交互性、易移植性、易裁剪性和易复用性的要求。通过模块化技术，使机器人不同组件采用统一的硬件和软件接口，解除机器人各个部件之间的紧密耦合性，可以轻而易举地重复使用具有不同硬件和软件的功能模块。模块化可以保证机器人的性能，便于系统维护与功能模块更换和扩展，并可以提高机器人对复杂工作情况的适应能力。 

目前，有许多专利公布了应用于机器人上的模块化机构。专利CN101009054 公布了一种简易模块化机器人，是由类似积木的拼装件组成机器人，属于机械上的一种简易模块化，是当前拼装机器人经常采用的方式，没有实现电子和软件的模块化和标准化。专利 CN101053954公布一种基于CAN总线的模块化机器人控制系统，使用CAN总线使机器人节点与上位机通讯，仅在机器人模块与PC机之间采用了标准的通信协议。专利201020226876.5公布了一种基于开放式架构的模块化教学机器人，采用具有相同电气接口的功能模块组装成一个教学试验机器人，但其中的功能模块机械连接上需要采用螺柱螺钉方式，必须使用工具，拆装不方便，外观也不美观。 

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，公开一种快速组装机器人的功能模块及其使用方法，功能模块具有统一的电气和机械接口，相互之间通过连接件和微型插销连接，不需要使用任何工具就能够快速将功能模块进行组合或拆卸，并且在电气上和机械上都得到可靠牢固的连接。 

本发明是这样实现的：一种快速组装机器人的功能模块，其特征在于：包括模块盒、控制电路板和特定功能部件，所述的模块盒是功能模块的外壳，外部设置标准电气接口和机械接口，内部装有所需的控制电路板；所述的模块盒的顶部设有标准电气接口母头，底部设有标准电气接口公头；模块盒的顶部设有两个方形连接件插孔，底部设有两个连接件；模块盒的左右两侧内部设有两个微型插销。 

本发明功能模块的使用方法，其特征在于：两个模块盒相互连接时，将上方的模块盒对准下方的模块盒垂直按下，上方模块盒底部的标准电器接口的公头与下方模块盒顶部的母头相结合，实现两个模块盒之间的电气连接；上方模块盒底部的两个连接件插入下方模块盒顶部的连接件插孔中；用手指将下方模块盒左右两侧的微型插销往前推动，插销插入上方模块盒的连接件中，上下模块盒便牢固地连接在一起；需要拆卸时，将下方模块盒的微型插销向后推动，插销从上方模块盒的连接件中抽出，往上拔起上方模块盒，使两个模块盒之间的标准电气接口相分离，两个模块盒实现分离。所述连接件采用折弯件，其末端形成弧形，将插销卡住，限制模块之间上下移动的自由度。所述连接件通过螺钉安装于所述模块盒的底部左右两侧，其位置和尺寸与所述连接件插孔上下对应。 

所述功能模块可以是具有多种功能的机器人模块，比如电源控制模块、运动控制模块、主控模块、传感器模块、无线通信模块等。每个功能模块都采用同样的模块盒。 

控制电路板是功能模块实现所需功能的主要部件，不同功能模块的控制电路板可以相同，也可以不同，电路板上大多含有一片或多片CPU，CPU内下载有控制程序，控制模块实现特定功能，比如运动控制模块能够控制电机的旋转，传感器模块能够采集外部信息，无线通信模块能够实现无线传输，电源控制模块能够实现电源的管理等。 

所述的特定功能部件可以是功能模块所需要的传感器、执行器或其他特殊器件等，比如传感器功能模块中可以安装有红外传感器、超声传感器、数字罗盘等，无线通信模块中可以安装数传模块、天线等，这些部件是否安装及安装于模块盒的哪个位置是由每个模块的功能所决定的。 

本发明的有益效果是：本发明的功能模块具有统一的电气和机械接口，不用螺钉螺母，不需要使用任何工具，不需要电气连线，就能够快速将功能模块组合起来，且电气上和机械上都得到可靠牢固的连接。拆开时也不需要使用任何工具，就能够快速将模块分开。每个功能模块具有完全相同的电气和机械结构，其功能由安装于其内部的电路板和特定功能部件决定，多个功能模块可以灵活地组成各种不同功能的机器人，应用于不同的场合。在新产品设计中可以简便地重复使用已有的功能模块，大大简化了设计过程，节约了设计成本。 

附图说明

图1  是本发明功能模块外壳示意图。 

图2  是本发明微型插销爆破图。