[发明专利]自组装模块化机器人单元对接系统及对接方法

说明书

本发明涉及一种自组装模块化机器人单元对接系统及对接方法，设置主动对接模块和被动对接模块，模块化机器人单元安装对接系统后具备自动连接、自组装能力，进行自动级联。级联方式多样，对接后形成的组合体不仅具备整体移动能力还具备关节运动与操作能力，实现从轮式/履带到关节式的复合运动特性。从而可以克服群体机器人之间无连接或者连接弱的特点，实现跨模式的运动，也增加了组合体机器人的结构多样性，如构建成蛇形、多足等机器人形态，组装方式灵活多样，让单个机器人通过组合完成越障、搬运等高于自身能力的任务。

技术领域

本发明涉及模块化机器人技术领域，尤其涉及一种自组装模块化机器人单元对接系统及对接方法。

背景技术

在工业等传统应用领域中，机器人的任务及环境相对固定，多采用构型结构相对固定的移动机器人、关节式机器人，这些机器人在特定工作场景和已知结构信息中可完成特定任务。而在深空探测、灾难救援和家用服务等新兴领域中通常存在多样化、非结构化的任务。例如在星球深空探测、应急救援中，存在表面地形复杂，如高度障碍、楼梯、洞穴等，作业地域广泛，需要完成多种任务，适应不同的工作环境，因此，需要机器人完全自主构建具备强通过能力、多任务适应能力的平台，并在必要时进行结构变换，满足不同需求。以往固定结构机器人受到其单一形态的限制，很难满足多样化和变结构的任务需求。而模块化机器人系统能够利用自组装、自重构等特性在离散或者连接的情况下改变自身构型以适应多种任务，对解决特殊环境下的复杂任务具有重要意义。

模块化机器人主要是通过个体与个体之间、个体与环境之间的局部交互，进行结构重组，产生系统行为，从而具有自重构、自组装等特性。目前，的自重构机器人，如MetaMorphic、Catoms、Crystalline、Fraca和M-BLOCK 等机器人，模块的自主移动主要依赖组合后模块的运动能力，不具备独立自主移动能力或者连接后不具备关节运动能力；关节式自重构机器人，如 PolyBot、CKBot、YaMoR、M-TRAN、Superbot、UBot、Sporiwutz和Roombot等机器人，每个模块一般具有旋转自由度，具有多关节机器人的优势，可形成如机械臂、抓手或者腿等结构，但模块不具备独立自主移动能力。所采用的对接系统和方法均是基于连接后的机器人，不具备较远距离的自动导引对接能力。这其中，对接系统和对接方法至关重要。

发明内容

针对群体模块化机器人形成的可变结构少、自动对接能力弱以及连接后不具备关节运动能力的问题，本发明提供一种自组装模块化机器人单元对接系统及对接方法，利用夹持的方法提高对接的成功率以及连接后的结构强度，并实现机器人从较远距离开始自主对接，对接过程可动态调整主被动对接模块，提高地形适应性，并通过机器人单元局部简单行为组装成组合体系统结构，将自组装与自重构有效结合，使模块化机器人具有目标构形自组装、自重构且具有关节运动和作业的能力，从而通过结构变化提升任务自适应性。

为达到上述目的，本发明提供了一种自组装模块化机器人单元对接系统，包括主动对接模块和被动对接模块；

所述主动对接模块具有间距可调节的夹持部；所述被动对接模块具有突出部；

根据机器人单元级联的拓扑结构，将所述主动对接模块和被动对接模块分别安装至车架四周以使得机器人单元能够横向和/或者纵向级联；

所述主动对接模块所在机器人单元移动使得所述主动对接模块的夹持部对准并包络目标机器人单元拟对接被动对接模块的突出部，调整夹持部间距，固定突出部，使机器人单元级联。

进一步地，所述夹持部内部设置若干对接锥，与所述突出部的对接槽匹配，固定所述突出部。

进一步地，所述夹持部和所述突出部分别设置一组触点，实现级联机器人单元之间的电源及信号传输。

进一步地，所述夹持部包括第一对接板、第二对接板、第一螺母、第二螺母、螺杆、夹持电机、传动组件；