[发明专利]类烷烃模块化可重构机器人

说明书

本发明涉及模块化可重构机器人，具体地说是一种类烷烃模块化可重构机器人，模块单元呈球形结构，分为两个对称半球形，折展机构用以调整两个半球形之间的间距，折叠状态，模块单元呈球形；展开状态，模块单元呈两轮结构。每个半球形内置一套驱动机构，模块单元在两个驱动机构差速作用下，实现独立、自由运动。在接收到可重构指令时，模块单元相互靠近至待对接位置。对接接口采用电磁式主动接口，给绕组供电，在磁轭内产生磁感线，与被对接接口的对应磁轭形成磁回路，实现接口对接；断开绕组电流，主动磁场消失，可将接口由对接状态切换为断开状态。本发明模块独特、构型灵活，多模块可重构成满足任务需求的作业构型。

技术领域

本发明涉及模块化可重构机器人，具体地说是一种类烷烃模块化可重构机器人。

背景技术

传统机器人通常结构固定化、功能单一化，难以满足多任务和灵活作业需求。在引入模块化可重构理念后，基于结构“化整为零”、功能“一对多式”的设计思想，系统由多个同质模块或非同质模块组成，根据任务请求，映射出满足任务需求的构型；通过改变模块之间的连接关系，实现构型转变。标准化设计和批量化生产，降低了研发周期和成本，提高了任务部署和快速响应能力。

模块化可重构机器人是由多个模块单元重构成的复杂系统，既有秩序性，又不失灵活性。重构出的系统涌现出模块单元不具有的运动特性和作业能力，但模块单元的特性也应加以兼顾，以增强模块局部相互作用关系，催生有效构型的高效重构。已有的链式和晶格式模块化可重构机器人大多关注系统构型，因而考虑模块单元个体特性的新型模块化可重构机器人具有一定的研究价值。

发明内容

针对现有模块化可重构机器人存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种新型的类烷烃模块化可重构机器人。烷烃分子可视为由甲烷模块单元，在化学反应条件下，形成新的化学键，产生的模块化可重构有机分子。结合化学反应中，分子可能的振荡方式，旋转运动和键长改变，基于相似性原理，设计了具有同样运动方式的类甲烷分子模块单元。模块单元既具有灵活的独立运动能力，又可以相互对接，涌现出满足任务需求的构型，扩展了作业任务的多样性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括多个结构相同、呈球形的模块单元，所述模块单元分为结构相同、对称设置的上半球形及下半球形，所述上半球形包括上接口机构及安装于上接口机构内的上驱动机构，所述下半球形包括下接口机构及安装于下接口机构内的下驱动机构，所述上驱动机构与下驱动机构之间通过折展机构相连；所述上接口机构与下接口机构结构相同，均包括外壳、对接接口及磁力组件，所述外壳上可拆卸地连接有对接接口，所述对接接口上安装有通过产生磁力与相邻模块单元连接的磁力组件；所述上驱动机构与下驱动机构结构相同，均包括电源、驱动机构电机、齿轮轮系、内齿轮及依次连接的固定台、电路板、电机支架、上行星架、下行星架，所述固定台与外壳连接，所述电源容置于固定台与电路板之间，所述驱动机构电机安装于电机支架上，所述驱动机构电机通过齿轮轮系驱动内齿轮旋转；所述折展机构的中间为多根转杆，所述折展机构的上部与下部的结构相同，均包括轴套、中心轮、隔板、折展机构齿轮、折叠机构齿轮、折展机构电机及折叠转轴，所述隔板上转动安装有数量与转杆相同、一一对应的折叠转轴，所述转杆的两端分别与两个隔板上对应的折叠转轴的一端铰接，各所述折叠转轴的另一端均连动有折展机构齿轮，且各所述折叠转轴的另一端均与内齿轮转动连接；所述隔板上分别设有用于与上驱动机构或下驱动机构连接的轴套及中心轮，所述轴套安装于隔板上，所述中心轮与轴套转动连接，且与各所述折展机构齿轮外啮合；所述折展机构电机安装于隔板上，输出轴连接有折叠机构齿轮，所述折叠机构齿轮与中心轮外啮合。

其中：所述对接接口包括接口面、外壳安装耳及接口安装位置，所述外壳上开设有两个接口安装位置，每个接口安装位置的边缘均沿圆周方向均匀设有多个外壳安装耳，所述接口面通过接口螺钉与外壳安装耳可拆卸地连接；所述磁力组件包括绕组及磁轭，所述磁轭安装于接口面的内表面，所述磁轭上缠绕有与电源连接的绕组。