可重构模块机器人的关节模块结构及其运动方法与流程

本发明涉及一种可重构模块机器人的关节模块结构及其运动方法,属于工程结构节点疲劳试验研究领域。

背景技术：

以往的机器人设计中，大部分是通用的设计，具有固定的结构与自由度。这类机器人一般只能用于固定的工作条件和工作目标，对于新的工作条件和工作目标则很难实现。然而市场全球化的竞争，所要求的机器人运用范围越来越广，为了解决这种情况，模块化机器人的研发得到了空前的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种可重构模块机器人的关节模块结构及其运动方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种可重构模块机器人的关节模块结构，包括球型外壳，所述球型外壳包括上半球外壳、下半球外壳，上半球外壳、下半球外壳的半球面周侧分别均布三个斜面，斜面上设置有孔部，所述孔部内设置有连接面板，相邻的球型外壳通过连接面板进行连接，上半球外壳底部设置有上半球底盘，下半球外壳底部设置有下半球底盘，所述上半球底盘底面中心向上凸起形成第一凸台，第一凸台内侧面形成沉孔，第一凸台上表面中部设置有第二凸台，第二凸台中部设置有轴孔a，第二凸台顶面盖设有齿轮定位盖，所述下半球底盘中部设置有向上凸起的下凸台，下凸台位于沉孔内，下凸台外周套设有周侧，下半球底盘与轴承内圈配合，上半球底盘与轴承外圈配合，所述下半球底盘上设置有安装槽，安装槽外盖设有底盘盖板，安装槽内设置有相互啮合的大齿轮、小齿轮，底盘盖板上安装有电机，电机的输出轴伸入安装槽内，小齿轮设置在电机的输出轴上，下凸台中部设置有与轴孔a同轴心的轴孔b，所述大齿轮包括齿轮本体、轴部，所述轴部下端与齿轮本体相连接，齿轮本体位于安装槽内，轴部穿过轴孔b伸入轴孔a，轴部上部外周设置有连接键，轴孔a上设置有与连接键配合的键槽。

进一步的，所述孔部外周均布有设置有螺孔，连接面板经螺栓安装在上半球外壳、下半球外壳上的各个孔部处。

进一步的，所述上半球外壳通过螺钉与上半球底盘连接，下半球外壳通过螺钉与下半球底盘连接，底盘盖板通过螺钉与下半球底盘连接。

进一步的，所述齿轮定位盖上表面中部设置有滑环，所述轴部轴部竖直设置有贯穿轴部、齿轮本体的通孔a，齿轮定位盖中部设置有通孔b，底盘盖板上设置有通孔c，通孔a、通孔b、通孔c直径相同且同轴心。

一种可重构模块机器人的关节模块结构的运动方法：通过控制电机转动，带动小齿轮转动，小齿轮通过齿轮传动带动大齿轮转动，大齿轮通过键配合带动上半球底盘转动，从而带动上半球外壳转动，使得上下半球外壳相对转动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，体积小，质量轻，结构新颖。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为关节模块外形图；

图2为关节模块外形俯视图；

图3为关节模块外形仰视图；

图4为关节模块内部结构图；

图5为不带外壳的模块内部结构图。

图中：

1-上半球的连接面板，2-上半球外壳，3-滑环，4-齿轮定位盖，5-大齿轮，501-轴部，502-齿轮本体，503-连接键，6-轴承，7-上半球底盘，8-下半球底盘，9-下半球外壳，10-小齿轮，11-底盘盖板，12-电机，13-下半球的连接面板，14-通孔a，15-通孔b，16-通孔c，17-安装槽，18-第一凸台，19-第二凸台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-5所示，一种可重构模块机器人的关节模块结构，包括球型外壳，所述球型外壳包括上半球外壳、下半球外壳，上半球外壳、下半球外壳的半球面周侧分别均布三个斜面，斜面上设置有孔部，所述孔部内设置有连接面板，相邻的球型外壳通过连接面板进行连接，上半球外壳底部设置有上半球底盘，下半球外壳底部设置有下半球底盘，所述上半球底盘底面中心向上凸起形成第一凸台，第一凸台内侧面形成沉孔，第一凸台上表面中部设置有第二凸台，第二凸台中部设置有轴孔a，第二凸台顶面盖设有齿轮定位盖，所述下半球底盘中部设置有向上凸起的下凸台，下凸台位于沉孔内，下凸台外周套设有周侧，下半球底盘与轴承内圈配合，上半球底盘与轴承外圈配合，所述下半球底盘上设置有安装槽，安装槽外盖设有底盘盖板，安装槽内设置有相互啮合的大齿轮、小齿轮，底盘盖板上安装有电机，电机通过螺钉与底盘盖板连接，电机的输出轴伸入安装槽内，小齿轮设置在电机的输出轴上，下凸台中部设置有与轴孔a同轴心的轴孔b，所述大齿轮包括齿轮本体、轴部，所述轴部下端与齿轮本体相连接，齿轮本体位于安装槽内，轴部穿过轴孔b伸入轴孔a，轴部上部外周设置有连接键，轴孔a上设置有与连接键配合的键槽。

在本实施例中，所述孔部外周均布有设置有螺孔，连接面板经螺栓安装在上半球外壳、下半球外壳上的各个孔部处。

在本实施例中，所述上半球外壳通过螺钉与上半球底盘连接，下半球外壳通过螺钉与下半球底盘连接，底盘盖板通过螺钉与下半球底盘连接。

在本实施例中，所述齿轮定位盖上表面中部设置有滑环，滑环通过螺钉与齿轮定位盖连接，所述轴部轴部竖直设置有贯穿轴部、齿轮本体的通孔a，齿轮定位盖中部设置有通孔b，底盘盖板上设置有通孔c，通孔a、通孔b、通孔c直径相同且同轴心，可以在通孔a内通导线。

一种可重构模块机器人的关节模块结构的运动方法：通过控制电机转动，带动小齿轮转动，小齿轮通过齿轮传动带动大齿轮转动，大齿轮通过键配合带动上半球底盘转动，从而带动上半球外壳转动，使得上下半球外壳相对转动。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及可重构模块机器人的关节模块结构及其运动方法，上半球外壳、下半球外壳的半球面周侧设置连接面板，相邻的球型外壳通过连接面板进行连接，下半球底盘与轴承内圈配合，上半球底盘与轴承外圈配合，下半球底盘上设置有安装槽，安装槽外盖设有底盘盖板，安装槽内设置有相互啮合的大齿轮、小齿轮，底盘盖板上安装有电机，电机的输出轴伸入安装槽内，小齿轮设置在电机的输出轴上，所述大齿轮包括齿轮本体、轴部，轴部下端与齿轮本体相连接，齿轮本体位于安装槽内，轴部上部外周设置有连接键，通过连接键，上半球底盘上设置有与连接键配合的键槽，本发明体积小，质量轻，结构新颖。

技术研发人员：东辉;林蔚韡;姚立纲;孙浩;吴文滔
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2017.09.15
技术公布日：2017.11.17