[发明专利]一种内外抓式自重构机器人及其单元模块

说明书

本发明提供一种内外抓式自重构机器人单元模块，包括主模块、从模块，所述主模块、从模块的外形均为正三棱柱，主模块、从模块分别有两个连接面；其中：所述主模块包括内抓结构、外抓结构和主从连接结构，所述从模块包括内抓结构和外抓结构，所述主模块的内抓结构、外抓结构分别设置于所述主模块的两个连接面上，所述从模块的内抓机构、外抓结构分别设置于所述从模块的两个连接面上；所述主模块与从模块通过主从连接结构连接，所述主模块通过驱动主从连接结构使得与主模块相连的从模块做360°旋转。本发明根据不同的工作环境和任务进行自我组织变形，从而可以更好的解决未知而复杂的问题，同时也便于维修和更换。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及到一种机械电子技术领域的装置，具体地，涉及一种内外抓式自重构机器人单元模块。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，尤其是计算机、微电子、人工智能等技术的飞速发展，各种不同用途的机器人相继诞生，机器人的应用领域和范围也不断扩大，如空间机器人、水下机器人、微机器人等。机器人的发展和广泛应用不仅带来了生产效率的大幅提高，而且使得传统的生产发生变革，对人类社会的生产活动产生了深远的影响。然而随着人类探索范围的逐渐加大，人们对机器人的性能提出了更高的要求，希望机器人能够进入更多的领域，比如核电站检修、深海探测、火星探索等。这些领域的工作环境往往是复杂未知的，常常伴随着危险，若研制开发一种具有多功能且可靠性强的单一结构的机器人是非常困难的，而且成本高昂，因此需要开发一种具有高度灵活性和适应性、功能多样性的机器人。

自重构模块化机器人是由多个基本模块单元组成的复杂系统，这些基本模块单元能够重新排列构成不同的结构从而适应不同的工作任务。它可以灵活地改变自身的形状，具有系统结构多样性、可扩展性、对环境的自适应性、容错性和自修复等突出优点。特别适合于环境未知、执行任务变化的场合，在解决复杂问题上具有广阔的应用前景和重大的研究意义。

阅读相关文献可知，近年来关于自重构机器人单元模块的设计有很多，例如丹麦南丹麦大学研制的ATRON模块机器人、美国的康奈尔大学研制的Molecubes模块机器人以及瑞士的洛桑理工学院研制的Roombots模块机器人等，但这些结构或存在对对接位置精度要求高，或存在不能灵活变形等不足，不能更好的发挥自重构机器人的优势。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种内外抓式自重构机器人单元模块，采用内外抓式对接结构以及模块化的思想，使得自重构机器人能根据不同的工作环境和任务进行自我组织变形，从而可以更好的解决未知而复杂的问题，同时也便于维修和更换。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术路线：

根据本发明第一方面，提供一种内外抓式自重构机器人单元模块，包括主模块、从模块，所述主模块、从模块的外形均为正三棱柱，主模块、从模块分别有两个连接面；其中：

所述主模块包括内抓结构、外抓结构和主从连接结构，所述从模块包括内抓结构和外抓结构，所述主模块的内抓结构、外抓结构分别设置于所述主模块的两个连接面上，所述从模块的内抓机构、外抓结构分别设置于所述从模块的两个连接面上；所述主模块与从模块通过主从连接结构连接，所述主模块通过驱动主从连接结构使得与主模块相连的从模块做360°旋转。

优选地，所述主模块的内抓结构与从模块的内抓结构的结构完全相同，主模块的外抓结构与从模块的外抓结构的结构完全相同。

优选地，所述内抓结构包括：内抓转动结构和内抓退回结构，所述内抓转动结构用于将内抓结构的转动传递给与之连接的下一个单元模块；所述内抓退回结构用于在外抓结构出现故障时将内抓结构收回，从而达到内抓结构与外抓结构的脱开实现内抓结构与外抓结构脱离的目的。