[发明专利]用于模块化机器人的非接触式连接与关节驱动机构

说明书

用于模块化机器人的非接触式连接与关节驱动机构，它涉及一种模块化可重构软体机器人，以解决传统的刚性连接机构结构复杂，整体可靠度低，环境适应性差，成本较高，以及不适用于软体机器人模块驱动的问题，包括主动驱动模块、被动驱动模块和两个软体球壳；主动驱动模块和被动驱动模块分别布置在一个软体球壳内；主动驱动模块包括通讯及控制模块、电机驱动器、主动轮轴、壳体、电源、两个齿轮副、两个主动磁体轮和两个电机；被动驱动模块包括连接件和两个被动磁体轮；壳体上布置有通讯及控制模块、电机驱动器、电源和并排设置的两个电机，每个电机的输出端连接有一个齿轮副，每个齿轮副的两个齿轮相啮合。本发明用于制作模块化软体机器人。

技术领域

本发明涉及一种模块化可重构软体机器人，具体涉及用于模块化软体机器人的基于磁性实现的非接触式连接与关节驱动机构。

背景技术

目前，模块化自重构软体机器人以其灵活可变的整体构型和功能，具有良好的灵活性、环境适应性，在未知环境和任务各个方面都很有巨大应用前景，例如太空探索，军事行军，工业生产，医疗服务，地震救援中等，但是目前的已有的机器人关节模块设计大以刚性模块通过运动副连接构成，这种关节模块结构复杂、整体可靠性差，成本高，很难大批量，模块化制作，环境适应性较差，限制了在某些领域的实际应用研究。对于软体机器人，目前都没有出现模块化的设计，主要一个原因就在于传统的刚性连接机构不适用于软体结构，此外还受限于它的驱动机构和驱动方式。

发明内容

本发明是为解决传统的刚性连接机构结构复杂，整体可靠度低，环境适应性差，成本较高，以及不适用于软体机器人模块驱动的问题，进而提供用于模块化机器人的非接触式连接与关节驱动机构。

本发明用于模块化机器人的非接触式连接与关节驱动机构包括主动驱动模块、被动驱动模块和两个软体球壳；主动驱动模块和被动驱动模块分别布置在一个软体球壳内；

所述主动驱动模块包括通讯及控制模块、电机驱动器、主动轮轴、壳体、电源、两个齿轮副、两个主动磁体轮和两个电机；被动驱动模块包括连接件和两个被动磁体轮；

壳体上布置有通讯及控制模块、电机驱动器、电源和并排设置的两个电机，每个电机的输出端连接有一个齿轮副，每个齿轮副的两个齿轮相啮合，主动轮轴固装在壳体上，每个齿轮副的其中一个齿轮与一个主动磁体轮连接在一起，连接在一起的齿轮及主动磁体轮转动安装在主动轮轴上；连接件上布置有同轴设置的两个被动磁体轮，两个被动磁体轮能自转，被动磁体轮和主动磁体轮磁极性相反并吸合在一起；电机驱动器接收通讯及控制模块的信号用于驱动电机动作，电源给通讯及控制模块、电机驱动器和电机供电。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、以往都是采用人造肌肉致动，化学致动、SMA致动、电磁制动，微流致动。本发明为采用双轮驱动的方法，使得单个模块的复杂度和成本大大降低，成本降低了45％，提高了机器人模块可靠性。

2、本发明利用轴向磁体既作为驱动部分也作为被动连接机构，实现快速连接，提高了连接机构对相对方位的鲁棒性，降低了连接机构的复杂度，增加了整体的可靠性，同时提高关节连接与驱动机构抗破坏的能力。

3、模块兼具自重构特性和多种运动特性，通过内部模块间重构实现多种整体构型，利用主动驱动模块的运动控制可以实现多种形式的运动，便于大批量生产。

附图说明

图1为本发明的整体今结构示意图；

图2为本发明主动驱动模块的结构示意图；

图3为图2的局部剖视图；

图4为本发明被动驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步地说明