一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人的制作方法

本发明涉及可重构机器人领域，更具体地，涉及一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人。

背景技术：

可重构机器人是一种可以根据任务或环境的变化而改变构形的机器人，通过对模块进行组合，可重构机器人能够简单快速的装配成适合不同任务的几何构形。目前市面上所使用的机器人，大多数针对特定任务为目标而生产的，缺乏对其他任务的适用性。相比之下，可重构机器人更具备柔性，能通过不同的组合方式拼装成具有相应功能的机器人。而在机器人移动技术上，大多数移动机器人的车轮都是设计成固定的排布方式，在需要变换工作环境或操作，需要改变机器人的车轮排布方式时，常常需要更换另一种车轮排布形式的机器人以适应需求。现有市场中也有具备车轮排布方式变换功能的机器人，但是其车轮拆换过程比较麻烦，不利于提高操作效率。因此，实现机器人车轮排布方式可快速方便地切换，是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，可实现车轮排布方式的切换，操作简单方便，适应不同的工作需求、环境需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，包括座板和多个车轮模块，所述座板与各车轮模块可拆卸连接，所述座板设有若干安装位，安装位与车轮模块相配合；所述座板设有两个车轮模块，或三个车轮模块，或四个车轮模块。根据使用需求，车轮排布方式分三种，分别是两个车轮模块、三个车轮模块和四个车轮模块，可切换车轮排布方式，安装指定数量的车轮模块于座板的安装位上。

进一步地，所述安装位包括机械接口和电气接口，所述机械接口包括用于定位的定位点和用于固定的磁吸点。各组安装位相互独立，根据各车轮排布方式设置。其中，机械接口主要起连接固定作用，电气接口主要起电力驱动作用，电气接口连接机器人内部的电源部分，为机器人车轮模块行使提供能量。另外，定位点具体为凹槽与凸台，通过凹槽和凸配合定位。磁吸点主要分布于四个端点位置，起连接固定作用。

进一步地，所述车轮模块包括安装座、驱动件和驱动轮，所述驱动件设于安装座并与驱动轮转动连接；所述安装座装于座板的安装位，且对应设有机械接口和电气接口。安装座与安装位之间安装配合，为了匹配安装位上的机械接口和电气接口，安装座上相应设置与之匹配的机械接口和电气接口。

进一步地，所述座板设有两个车轮模块，两个车轮模块位于同一直线上且关于座板中心呈对称设置；所述驱动轮为普通轮；所述座板还设有两个用于维持平衡惰轮模块，惰轮模块位于同一直线上并关于座板中心呈对称设置；惰轮模块所在直线与车轮模块所在直线相互垂直。设置两个车轮模块于座板为其中一种车轮排布方式，该方式主要满足机器人直线运输的需求，为了使机器人在运动中保持平衡，在无轮两侧安装惰轮模块，起支撑作用，辅助运动。

进一步地，所述座板设有三个车轮模块，所述车轮模块环绕座板中心均匀设置，两两夹角为120度；所述驱动轮为全向轮。设置三个车轮模块于座板为其中一种车轮排布方式，采用全向轮作为驱动轮，方便机器人实现转向。

进一步地，所述座板设有四个车轮模块，所述车轮模块环绕座板中心均匀设置，两两夹角为90度；所述驱动轮为全向轮。设置四个车轮模块于座板为其中一种车轮排布方式，车轮模块环绕设置，分布均衡，可很好地实现机器人直线行使和转向行使。

进一步地，所述惰轮模块包括万向珠和固定座，所述万向珠设于固定座底部，并与固定座螺纹连接；所述固定座与安装位相配合，且对应设有机械接口。其中，固定座的与安装位配合安装，所以固定座设有与之配合的机械接口，从而实现连接固定。为了保证驱动轮不打滑，万向珠底面略低于驱动轮。

一般地，驱动件包括驱动马达、传动件和机壳，传动件与驱动轮相接，所述驱动马达与安装座有电气连接。驱动马达设于机壳中，通过传动件与驱动轮相接，传动件主要包括传动轴、传动齿轮等部件。驱动马达与安装座有电气连接，由于安装座与座板安装位有通过电器接口相连，因此，驱动马达可连接到机器人内部的电源部分，通过传动件使驱动轮转动，进行作业。

进一步地，所述磁吸点设有磁铁。

进一步地，所述座板的形状为圆形，所述驱动轮位于座板的圆周外侧。一般地，座板设为圆形，驱动轮设于座板外侧，可适当降低机器人高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，通过机械接口和电气接口，可快速变换车轮的排布方式，满足更多的用户需求，更具适用性。

附图说明

图1是两个车轮模块的排列方式图。

图2是座板的结构示意图。

图3是三个车轮模块的排列方式图。

图4是四个车轮模块的排列方式图。

图5是车轮模块的结构示意图。

其中，1座板，2车轮模块，3安装位，4惰轮模块，21安装座，22驱动件，23驱动轮，31定位点，32磁吸点，33电气接口，41万向珠，42固定座。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供了一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，包括圆形座板1和两个车轮模块2，座板1与各车轮模块2可拆卸连接，座板1设有若干安装位3，安装位3与车轮模块2相配合。

其中，如图2所示，安装位3包括机械接口和电气接口33，机械接口主要起连接固定作用，电气接口33主要起电力驱动作用，电气接口33连接机器人内部的电源部分，为机器人车轮模块2行使提供能量。机械接口包括用于定位的定位点31和用于固定的磁吸点32，具体地，定位点31为凹槽与凸台，通过凹槽和凸配合定位，本实施例中定位点31的凹槽、凸台形状为“+”号。磁吸点32主要分布于四个端点位置，起连接固定作用，磁吸点32位置设有磁铁。

另外，如图5所示，车轮模块2包括安装座21、驱动件22和驱动轮23，驱动件22设于安装座21并与驱动轮23转动连接。安装座21装于座板1的安装位3，为了匹配安装位3上的机械接口和电气接口33，安装座21上相应设置有与之匹配的机械接口和电气接口33。其中，驱动件22包括驱动马达、传动件和机壳，驱动马达设于机壳中，通过传动件与驱动轮23相接。传动件主要包括传动轴、传动齿轮等部件。同时，驱动马达与安装座21有电气连接，由于安装座21与座板1安装位3有通过电器接口33相连，因此，驱动马达可连接到机器人内部的电源部分，启动之后通过传动件使驱动轮23转动，进行作业。

本实施例采用两个车轮模块2，作为其中一种车轮排布方式，该方式主要满足机器人直线运输的需求。两个车轮模块2位于同一直线上且关于座板1中心呈对称设置，驱动轮23则设于座板1的圆周外侧，具体地，驱动轮23为普通轮，如图1所示。

其中，为了使机器人在运动中保持平衡，座板1还设有两个用于维持平衡的惰轮模块4，惰轮模块4位于同一直线上并关于座板1中心呈对称设置，惰轮模块4所在直线与车轮模块2所在直线相互垂直。具体地，惰轮模块4包括万向珠41和固定座42，万向珠41设于固定座42底部，并与固定座42螺纹连接。固定座42与安装位3相配合安装，所以固定座42也设有与安装位3配合的机械接口。为了保证驱动轮23不打滑，万向珠41底面略低于驱动轮23。

在安装过程中，将车轮模块2安装座21上的定位点31与底座安装位3上的定位点31对应嵌入装配，使得两者的磁吸点32中的磁铁相互吸附，同时，电气接口33也完成对接，进而完成车轮模块2的安装。

实施例2

如图3所示，本实施例也提供了一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，安装原理与实施例1相似，不同之处在于，本实施例采用三个车轮模块2，且不设有惰轮模块4。

作为其中一种车轮排布方式，本实施例中座板1设有三个车轮模块2，车轮模块2环绕座板1中心均匀设置，与座板1上的安装位3连接固定，两两夹角为120度，具体地，为方便机器人实现转向，驱动轮23为全向轮。

实施例3

如图4所示，本实施例也提供了一种车轮布局可快速重构的小型模块化移动机器人，安装原理与实施例2相似，不同之处在于，本实施例采用四个车轮模块2。

作为其中一种车轮排布方式，本实施例中座板1设有四个车轮模块2，座板1设有四个车轮模块2，车轮模块2环绕座板1中心均匀设置，与座板1上的安装位3连接固定，两两夹角为90度。本实施例可很好地实现机器人直线行使和转向行使，能满足重载需求。

本发明的车轮模块2拆装切换方便，可快速变换车轮的排布方式，满足更多的用户需求，更具适用性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。