及破损的路面稳定前行，具有一定的全地形适应能力。
[0024]该模块的两个自由度，可以实现二维平面的全方位快速移动。通过控制一个自由度的正反转，机器人可以实现前进或后退的直线运动。配合不同的位姿，控制转向面板的电机执行顺时针或逆时针旋转，机器人可以实现绕外被动架顺时针或逆时针旋转或者绕转向面板的电机输出轴原地转动。
[0025]当模块的转向面板的方形面整体与地面接触时，通过同时控制驱动自转内立方体的电机及驱动转向面板的电机执行指定命令，可以将外被动架的底面指向任何方位，实现一个全方位的云台。同时结合单个模块的移动功能，在多模块系统中每个模块可以作为一个移动的传感器，可以高效地执行环境侦察任务。
[0026]对于多模块系统中，单元模块可以作为任何一个单方向的旋转自由度关节，也可以作为具有垂直旋转轴的两自由度旋转关节。提高复杂构型的灵活度。
【附图说明】
[0027]下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
[0028]图1是自重构模块化可移动式机器人系统模块单元示意图；
[0029]图2是自重构模块化可移动式机器人系统模块单元装配示意图；
[0030]图3是模块单元前进实现方法示意图；
[0031]图4是模块单元反向运动实现方法示意图；
[0032]图5是模块单元小角度转向实现方法示意图；
[0033]图6是模块单元直角转向实现方法示意图；
[0034]图7是模块单元作为云台实现方法示意图；
[0035]图8是两个模块单元组合构型示意图。
【具体实施方式】
[0036]实施例1:自重构模块化可移动式机器人系统模块单元构成
[0037]结合图1和图2，一种自重构模块化可移动式机器人系统模块单元主要由三部分组成，包括外被动架(1)、自转内立方体(2)、转向面板(3)及磁铁机械复合主动连接机构
(4)。外被动架为U型结构，由外架被动侧架(5)、被动架底面(6)、外架传动侧架(7)及电机连轴件(8)组成，自转内立方体外形为长方体结构，主要由连接机构(4/9)、内立方侧架(10 )、内立方被动连接面(11)、内立方驱动侧架(12 )、转向面板驱动电机(13 )、内立方主动连接面(14)及连接机构(4/15)。外被动架与自转内立方体为相邻构件且具有相对转动关系，外被动架为自转内立方体的旋转提供所需空间，运动通过电机由内立方驱动侧架(12)传递给电机连轴件(8)以驱动外被动架(1)运动，该自由度为连续旋转自由度。转向面板(3/16)可为带倒圆角的正方形，转向面板与连接机构面板(18)通过M2螺栓固连，连接机构面板与转向面板驱动电机输出轴通过螺栓M2连接，通过尺寸设计保证转向面板构成自转内立方体的一个平面。转向面板与自转内立方体为相邻构件且具有相对转动关系，该自由度为连续旋转自由度，由转向面板驱动电机驱动。磁铁机械复合主动连接机构(4)主要由四个永磁铁(17)及四个紧钩(19)构成，通过永磁铁增加连接的容差能力，通过机械紧钩增加连接的可靠性。
[0038]本模块的控制系统包括四部分，主控单元及三套传感单元。在外被动架、自转内立方体、转向面板上各有一套传感单元，外被动架携带视频采集及红外测距传感系统，自转内立方体携带码盘、陀螺仪、加速计及在连接面上的红外测距传感系统，在转向面板上具有码盘，红外测距传感系统，主控芯片、主电池及电机均在自转内立方体内部，主控芯片对传感器传来的信息进行处理并作出决策，向电机发出控制命令，执行运动。
[0039]实施例2:自重构模块化可移动式机器人单模块直线运动
[0040]如图3所示，当模块出于初始位置图3-a时，给机器人模块发出信号控制自转内立方顺时针旋转，机器人可以实现前进运动，如图3-b，图3-c，图3-d。自转内立方每旋转90°，机器人可以前进自转内立方的一个边长距离。当需要机器人后退时，只需要自转内立方反转，如图4-b所示，此时机器人会先将外被动架转至机器人打算运动方向的后侧，如图4-c所示，然后继续驱动自转内立方反转，将驱动机器以向图3运动方向反向运动。
[0041 ] 实施例3:自重构模块化可移动式机器人转向运动
[0042]依据机器人目标转角及当前位置，机器人可以选择两种转向方式，如图5和图6所示。机器人可以控制转向面板驱动电机旋转，使转向面板的四条边与地面相互作用，达到转向目的，如图5所示，此时转向角大小与机器人位姿、地面环境及电机输出角有关。当机器人的转向面板整面与地面接触时，驱动转向面板驱动电机旋转实现转向，此时转向角即为电机输出角度，如图6所不。
[0043]实施例4:自重构模块化可移动式机器人云台功能
[0044]机器人外被动架携带摄像机，如图7所示，此时转向面板的自由度及自转内立方的自由度便可以构成云台的两个旋转自由度，由于两个自由度均为连续旋转，所以该摄像机为全方位摄像机。
[0045]实施例5:自重构模块化可移动式机器人重构功能
[0046]自重构模块化可移动式的机器人模块可以通过自己的移动及连接完成重构，本模块具备移动及连接的功能，如图8所示为重构的双模块构型，每个模块的连续旋转自由度仍然可以用于构型改变与重构。多个模块可以重构成链式及网式构型
[0047]可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自重构模块化可移动式机器人系统模块单元，其特征在于:该模块单元包括，外被动架(1)、自转内立方体(2)、转向面板(3)及磁铁机械复合主动连接机构(4)，外被动架(1)为U型结构，自转内立方体(2)外形为长方体，外被动架与自转内立方体为相邻构件且具有相对转动关系，外被动架为自转内立方体的旋转提供所需空间，外被动架与自转内立方体的自由度为连续旋转自由度，转向面板(3)为带倒圆角的正方形，转向面板位于自转内立方体的一个平面，转向面板与自转内立方体为相邻构件且具有相对转动关系，转向面板与自转内立方体的自由度为连续旋转自由度，旋转轴贯穿转向面板中心以及自转内立方体的中心，并与自转内立方体的自转轴垂直，外被动架、自转内立方体和转向面板三部分构成了本模块的运动载体。2.根据权利要求1所述的自重构模块化可移动式机器人系统模块单元，其特征在于:模块单元具有两个相互垂直的连续旋转的自由度，分别驱动自转内立方体相对于外被动架旋转及驱动转向面板相对于自转内立方体旋转，两个自由度独立驱动，实现直行、转向功會泛。3.根据权利要求1所述的自重构模块化可移动式机器人系统模块单元，其特征在于:外被动架携带摄像头，作为可移动全方位摄像头。
【专利摘要】一种自重构模块化可移动式机器人系统模块单元，包括，外被动架、自转内立方体、转向面板、磁铁机械复合主动连接机构；外被动架为U型结构，自转内立方体外形为带倒圆角的长方体，转向面板为带倒圆角的正方形，每个模块包含两个连续旋转的自由度分别驱动自转内立方体相对于外被动架的连续旋转及驱动转向面板相对于自转内立方体的连续旋转。该设计实现了单个模块在多种地面环境下的独立运动功能，具有运动速度快，对地面环境的适应能力强的特点。同时单个模块可以作为可自主移动的两自由度全方位云台，使得模块具有传感器移动载体的功能。连接机构嵌入在模块各个表面，使得多个模块可以重构成自由扩展的链式及网式机器人构型。
【IPC分类】B25J13/08, B25J9/00
【公开号】CN205085966
【申请号】CN201520453821
【发明人】曹燕军
【申请人】曹燕军
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年6月29日