位置处。所述电磁铁1-4移动轴端部开有凹槽1-4-1和通孔1-4-2，连接块1-19后部插入上述凹槽1-4-1内，并用螺栓1_7依次穿过通孔1-4-2和通孔1-19-3后，用螺母1-18拧紧，从而实现连接块1_19与电磁铁1_4的连接。所述柔绳1-9穿过凹槽1-19-2后，用螺栓1-8经通孔1-19-1后，用螺母1_17拧紧，柔绳1_9两端分别捆在卡爪1-13尾部的柔绳固定孔1-13-4内，这样，通过柔绳1-9实现了连接块1-19与卡爪1-13的连接。所述扭簧1-10两端分别插入卡爪1-13后端的扭簧过孔1_13_1内。
[0021]所述卡爪1-13为两只，两只卡爪通过对接转轴1-15安装到卡爪固定座1-16上，呈交叉布置状态，对接转轴1-15前部的两只卡爪形成前叉，对接转轴1-15后部的两只卡爪形成后叉。所述卡爪1-13前端为卡钩1-13-3，前端卡钩1_13_3可钩住环形卡槽1-2-2的外边，其尾部插入卡爪固定座1-16的方形孔1-16-2后，对接转轴1-15依次穿过垫圈1_12、通孔1_16_1、通孔1_13_2后，用挡圈1_11卡在其后端凹槽内，从而将卡爪1-13连接到卡爪固定座1-16内。所述卡爪固定座1-16的四个通孔1-16-3与环形卡盘1_2的上凹边1_2_5和下凹边1-2-4的螺纹孔配合，从而将卡爪固定座1-16安装到环形卡盘1-2上。当电磁铁1-4向后拉连接块1-19时，柔绳1-9中部会随之向后移动，其张开角度变小，致使两只卡爪
1-13相互靠拢，在移动单元2带动下，当卡爪1-13的卡钩1-13-3移动到另一机器人模块的环形卡槽1-2-2内后，电磁铁1-4回复，在扭簧1-10回复力作用下，卡爪1-13打开，此时，卡钩1-13-3将卡紧在环形卡槽1-2-2内，从而实现机器人模块的对接。
[0022]如图4所示，本发明所述移动单元2主要由同步带2-1、同步带轮2-2、底盘壳2-3、从动轴2-4及从动轴承座2-5、直流电机2-6、蜗杆2-7、涡轮2-8、主动轴2-10及主动轴承座
2-11构成。所述蜗杆2-7固定在直流电机2-6轴端，直流电机2-6轴穿过通孔2_11_2后，用螺钉固定在主动轴承座2-11上；主动轴2-10—端穿过主动轴承座2-11内的轴承后与涡轮固定，另一端穿过通孔2-3-2后与同步带轮2-2固定；主动轴承座2-11上的螺纹孔与底盘壳2-3上的通孔2-3-3对齐后，用螺钉拧紧。同理，从动轴2-3 —端穿过从动轴承座2_5内的轴承，另一端穿过通孔2-3-4后与同步带轮2-2固连，从动轴承座2-5的螺纹孔2_5_1与底盘壳2-3的通孔2-3-5对齐，并用螺钉拧紧。所述同步带2-1套在两个同步带轮2-2上。当两套上述机构对接在一起，并用固定片2-8经螺纹孔2-3-1固定后，便得到了本发明所述的移动单元2。当移动单元2的两套同步带2-1在各自直流电机2-6带动下运动时，便可实现对机器人运动的控制。两侧同步带在各自直流电机驱动下以一定的速度移动时，便可控制机器人前进、后退、转弯等动作。此外，所述移动单元位于对接单元下部，其横截面积小于对接单元的横截面积，这避免了在多机器人对接过程中同步带相互碰撞。
[0023]本发明所述定位单元3采用红外定位和全景成像的复合定位方式，可准确判断待对接机器人模块的位置。所述定位单元的多套红外发射器和红外接收器均布在圆形支架周向；所述凸镜固定在圆形支架下端面中部；所述玻璃管上端套住凸镜并与圆形支架固连，下部通过固定座安装在对接单元上端面上；所述摄像头置于玻璃管下部。具体如图5所示，所述定位单元3由圆形支架3-1、红外接收器3-2、红外发射器3-3、凸镜3-4、玻璃管3_5、玻璃管固定座3-6和摄像头3-7构成。所述红外接收器3-2共8套，均布在圆形支架3_1上端面边缘处。所述红外发送器3-3共16套，均布在圆形支架3-1周向侧面上。这样，当红外接收器3-3接受到其它机器人模块发出的红外信号后，便可确定对方机器人模块的位置。所述凸镜3-4固定在圆形支架3-1下端中部。所述玻璃管3-5上端套住凸镜3-4并于圆形支架3-1固连，下端卡在玻璃管固定座3-6的通孔3-6-2内。所述摄像头3-7置于通孔3-6-2内。玻璃管用于支撑和调整光距。这样，当外部光经凸镜3-4反射到摄像头3-7上后，定位单元3便可获取外景图像。
[0024]如图2、图4、图5所示，用螺钉经通孔1-3-1和螺纹孔2_3_6拧紧，可将移动单元2固定到对接单元I的下面；用螺钉经通孔3-6-1和螺纹孔1-1-1后拧紧，可将定位单元3固定到对接单元2的上部；通孔1-1-2、通孔1-3-4和通孔2-3-7为导线过孔。这样最终得到的机器人如图1所示。
[0025]如图6所示，在对接过程中，某一机器人模块的卡爪1-13可伸入待对接机器人模块环形卡槽1-2-2的任一位置并锁紧，这极大地增加了可重构形状，提高了对接效率，也降低了对接过程对对物理空间的要求。
【主权项】
1.一种移动式自重构微小型机器人，其包括有对接单元、移动单元和定位单元，其特征是:所述对接单元包括有环形卡盘、电磁铁、柔绳、扭簧、卡爪、卡爪固定座，所述环形卡盘周向开有一圈内凹的环形卡槽；所述卡爪为两只，两只卡爪通过对接转轴安装到卡爪固定座上，呈交叉布置状态，卡爪前端的卡钩位于环形卡盘外部；所述卡爪固定座通过螺钉安装在环形卡盘上；所述电磁铁安装在环形卡盘内部，其移动轴与柔绳中部相连；所述柔绳两端分别与两只卡爪的尾部连接固定；所述扭簧安装在两只卡爪的后叉之间；电磁铁通过移动轴向后拉动柔绳，两只卡爪的前端相互靠拢，主动对接机器人的卡爪以前叉闭合状态插入到被动对接机器人的环形卡槽内；电磁铁松开柔绳，在扭簧作用下，两只卡爪的前端相互远离，沿环形卡盘纵切方向张开，卡钩钩住环形卡槽的外边，实现两机器人的对接锁紧；所述移动单元含有两套由直流电机、涡轮蜗杆、主动轴、从动轴、固定座、底盘壳、带轮和同步带构成的移动机构；所述蜗杆固定在直流电机轴上，涡轮固定在主动轴前部，所述主动轴依次穿过固定座、底盘壳对应孔后与主动带轮相连，所述从动轴依次穿过固定座、底盘壳对应孔后与从动带轮相连，所述固定座固连在底盘壳上，所述同步带套在主动带轮和从动带轮上；所述定位单元位于对接单元上面，含有均布在圆形支架周向上的若干套红外发射器和红外接收器，以及一套由凸镜反射、摄像头成像的全景摄像装置。2.根据权利要求1所述的移动式自重构微小型机器人，其特征是:所述电磁铁的移动轴通过连接块与柔绳中部相连，所述移动轴端部开有凹槽和通孔，连接块后部插入所述凹槽内，并用螺栓与螺母配合拧紧，实现连接块与电磁铁的连接；所述连接块前端设有柔绳插入槽和挡销，所述柔绳穿过插入槽，两端分别固定在卡爪尾部的柔绳固定孔内。3.根据权利要求1所述的移动式自重构微小型机器人，其特征是:所述卡爪前端的卡钩朝向外侧，卡爪的后部穿过卡爪固定座的方形孔；所述对接转轴穿过卡爪固定座和两只卡爪上的通孔，通过挡圈卡住对接转轴端部，将卡爪固定到卡爪固定座上。4.根据权利要求1所述的移动式自重构微小型机器人，其特征是:所述移动单元位于对接单元下部，其横截面积小于对接单元的横截面积。5.根据权利要求1所述的移动式自重构微小型机器人，其特征是:所述定位单元由圆形支架、红外接收器、红外发射器、凸镜、玻璃管、玻璃管固定座和摄像头构成；所述红外接收器共八套，均布在圆形支架上端面边缘处；所述红外发送器共十六套，均布在圆形支架周向侧面上；所述凸镜固定在圆形支架下端中部；所述玻璃管上端套住凸镜并于圆形支架固连，下端卡在玻璃管固定座的通孔内，所述摄像头置于玻璃管固定座通孔内。
【专利摘要】本发明涉及一种移动式自重构微小型机器人，其包括有对接单元、移动单元和定位单元。所述对接单元的环形卡盘周向侧面开有一圈内凹的环形卡槽，置于环形卡盘内部的电磁铁通过一柔绳与交错布置的卡爪相连。所述移动单元位于对接单元下部，在其底盘壳内装有两套包括直流电机、涡轮蜗杆、同步带的移动机构。所述定位单元位于对接单元上部，包含有沿圆形支架周向均布的红外发射器和红外接收器，以及一套由凸镜反射、摄像头成像的全景摄像装置。机器人的卡爪可在待对接机器人环形卡盘周向任一位置与之对接锁紧，对接效率高，重构形状多，对接过程占用空间小。
【IPC分类】B60D1/04
【公开号】CN105015287
【申请号】CN201510392847
【发明人】钟鸣, 姚玉峰
【申请人】哈尔滨工业大学（威海）
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月7日