专利名称：模块化组合式机器人及其移动平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人，特别涉及用于管道清扫的机器人。
背景技术：
管道清扫机器人一般包括一个可以行走的移动平台，移动平台上安装具有几个自由度的手 臂，手臂的端部可以连接采样、刷头或喷药等工具，用于执行清扫任务。移动平台也以采用 轮子驱动或履带驱动等形式。
如中国发明专利申请CN1907583A就公开了一种多功能管道清扫机器人，如
图1所示，它 包括一个车身1，车身1的两侧设有履带2、 3;升降臂5通过连接架4连接在车身1上，升 降臂的顶端设有输出轴6、 7、 8;车身1的顶部还通过一竖轴9连接一 U型支架14，摄像与 照明箱10安装在U型支架14内，摄像与照明箱10的正面装有照明灯11、 13和摄像头12。 用于驱动履带2、 3行走的电机及传动系统、用于驱动连接架4俯仰的电机及传动系统和用于 驱动U型支架14旋转的电机及传动系统均设置在车身1内，这样由车身1和履带2、 3构成 的移动平台就是一个有机的整体，为其它部件提供连接基础。
但这种结构存在如下缺陷1、拆装不便，更换部件比较麻烦；2、结构形式固定，对不同 管道的适应性差。
实用新型内容
本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种组装方便、适应性好的机器人移动平台。 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案 一种模块化组合式机器人移动平
台，包括基座板和可拆卸连接在基座板两侧的两个履带模块，每个履带模块包括一条环形的
履带及驱动系统，所述驱动系统布置在履带所围成的空间内。
本实用新型的有益效果是1、驱动系统的所有机械部件和电子部件均集成在履带模块内
部。外形规则简洁，便于和其他模块组合。2、基座板结构非常简单，便于按照要求快速灵活
改变/排布机器人的形式和功能。3、提供简捷的机械接口，方便拼接，从而具有更好的适应性。
优选地，所述驱动系统包括履带轮、减速器、电机和电器盒，所述履带轮与履带相啮合并 通过减速器与电机相连接，所述电器盒也与电机相连接。优选地，所述电器盒内包括嵌入式控制器以及与嵌入式控制器相连接的通讯模块、驱动器 和反馈处理器，所述驱动器和反馈处理器与电机相连接。这种高度集成的嵌入式控制系统， 自行负责本模块的稳定和控制，并负责和其他模块按主控机要求协调。用户只须提供电源和 高层控制指令/信息(如前进/后退距离，前进/后退速度等)。模块内自带的控制器将控制信 息翻译后指挥机械系统可靠稳定地完成指令。
优选地，每个履带模块内还设有两个悬挂座，每个悬挂座上铰接一根悬挂臂，所述悬挂臂 与基座板相连接。这种内点悬挂方式，可利用自身重量保持稳定，同时可适应不同路面状况。
优选地，所述基座板和履带模块之间还设有减震器。
本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种模块化组合式机器人，它包括移动平台、 工作模块和工具模块，所述移动平台包括基座板和可拆卸连接在基座板两侧的两个履带模块，
每个履带模块包括一条环形的履带及驱动系统，所述驱动系统布置在履带所围成的的空间内。 优选地，所述工作模块为四自由度机械臂。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是现有一种管道清扫机器人的结构示意图。
图2是本实用新型一种模块化组合式机器人移动平台的结构示意图。
图3是本实用新型一种模块化组合式机器人移动平台的主视图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3中A-A处的剖视图。
图6是履带模块的内部结构示意图。
图7是履带模块的内部组成框图。
图8是本实用新型一种模块化组合式机器人的结构示意图。
图9-
图12示出了本实用新型机器人移动平台的几种组合或变换形式。
具体实施方式
首先参照图2-图4，本实用新型的一种机器人移动平台100主要由基座板120和两个履带 模块110组成，基座板120是一块带有很多螺钉孔的平板。两个履带模块110布置在基座板 120的两侧，每个履带模块110内设有两个悬挂座lll，每个悬挂座111上铰接一根悬挂臂112，悬挂臂112的另一端通过螺钉连接在基座板120上。不同于一般履带式机器人的平行四边形 履带悬挂系统，该机器人直接使用简单的铰链式悬挂系统。该悬挂系统将铰接点设在履带系 统内部，以保证该履带具有天生的稳定性。采用这种内点悬挂方式，履带会根据路面状况自 动调整姿态角，保证更好的贴合地面，同时保证机器人重心稳定。借此可以实现从方形管到 圆管的平稳行走过渡，适应高低起伏路面等。机器人的辎重能将履带调整到最贴合地面的位 置。如果同时在铰接处增加阻尼，可以提高稳定性，防止履带过分晃动，该阻尼可以是阻尼 弹簧，或者在铰接处增加摩擦阻尼。为了进一步提高移定性，可以在基座板120和履带模块 110之间设置减震器130。
结合图5和图6，履带模块110包括一条环形的履带113、罩壳及驱动系统，其中罩壳又 包括侧护板114、上护板115及侧基板116;驱动系统又包括履带轮117、减速器118、电机 119和电器盒140等，驱动系统的这些部件全部布置在由履带113所围成的的环形空间内。
图7示出了履带模块内部驱动系统的组成及连接关系，其中电机经减速器减速后通过传动 链带动履带轮转动，履带轮与履带相啮合，从而使履带行走。电器盒内的电子控制系统包括 嵌入式控制器、通讯模块、驱动器和反馈处理器，通讯模块、驱动器和反馈处理器都与嵌入 式控制器相连接，驱动器和反馈处理器同时与电机相连接，可以实现对电机的闭环控制；通 讯模块则可以实现与其他模块、主控机的连接。这种高度集成的嵌入式控制系统，自行负责 本模块的稳定和控制，并负责和其他模块按主控机要求协调。用户只须提供电源和高层控制 指令/信息(如前进/后退距离，前进/后退速度等)。模块内自带的控制器将控制信息翻译后 指挥机械系统可靠稳定地完成指令。控制信息采用菊花链(Daisy-Chain)方式分配传递，减少 连接线和连接难度，新增模块只需就近与已连接的模块连接即可。
图8所示是本实用新型一种模块化组合式机器人的结构示意图，它包括一个上述的移动平 台100和工作模块200、工具模块300，工作模块200可以是一个机械臂，也是通过螺钉安装 在移动平台100的基座板上，优选地，该工作模块200为四自由度机械臂；工具模块300安 装在工作模块200的端部，根据执行的任务不同，可以是采样头、刷头或喷药、高温蒸汽装 置等。
由于本实用新型机器人实现了模块化，设计理念类似现有的个人计算机系统，维修保养非 常方便，若有器件损坏，无任何专业知识的用户也可卸装功能模块，损坏的功能模块可寄回 工厂维修，在保修期内的，工厂收到损坏模块后可马上寄出新的模块。有一定基础的用户也 可以购买各种功能模块对现有系统进行升级。功能模块之间的电气连结为工业接口，插接即可。由于模块之间的机械和电气连接都简单方便，因此可以方便地变换或组合其形态，比如， 更换不同宽度的基座板，就可以改变机器人的宽度，如图9、
图10所示，从而适应不同的管 道尺寸；也可以实现两个移动平台的前后挂接，如
图11所示，分别搭载不同的工作模块，进 行协同作业，比如前面的进行清扫，后面的进行吸尘作业；也可以改变基座板的长度，同时 搭载多个工作模块，如
图12所示。
权利要求1. 一种模块化组合式机器人移动平台，其特征是包括基座板和可拆卸连接在基座板两侧的两个履带模块，每个履带模块包括一条环形的履带及驱动系统，所述驱动系统布置在履带所围成的空间内。
2. 根据权利要求l所述的模块化组合式机器人移动平台，其特征是所述驱动系统包括履带 轮、减速器、电机和电器盒，所述履带轮与履带相啮合并通过减速器与电机相连接，所述 电器盒也与电机相连接。
3. 根据权利要求2所述的模块化组合式机器人移动平台，其特征是所述电器盒内包括嵌入 式控制器以及与嵌入式控制器相连接的通讯模块、驱动器和反馈处理器，所述驱动器和反 馈处理器与电机相连接。
4. 根据权利要求l所述的模块化组合式机器人移动平台，其特征是每个履带模块内还设有 两个悬挂座，每个悬挂座上铰接一根悬挂臂，所述悬挂臂与基座板相连接。
5. 根据权利要求l所述的模块化组合式机器人移动平台，其特征是所述基座板和履带模块 之间还设有减震器。
6. —种模块化组合式机器人，包括移动平台、工作模块和工具模块，其特征是所述移动平 台包括基座板和可拆卸连接在基座板两侧的两个履带模块，每个履带模块包括一条环形的 履带及驱动系统，所述驱动系统布置在履带所围成的的空间内。
7. 根据权利要求6所述的模块化组合式机器人，其特征是所述工作模块为四自由度机械臂。
专利摘要本实用新型公开了一种模块化组合式机器人及其移动平台，该移动平台包括基座板和可拆卸连接在基座板两侧的两个履带模块，每个履带模块包括一条环形的履带及驱动系统，所述驱动系统布置在履带的空间内。该机器人包括上述移动平台和工作模块、工具模块。由于履带模块驱动系统的所有机械部件和电子部件均集成在履带模块内部，外形规则简洁，便于和其他模块组合。基座板结构非常简单，便于按照要求快速灵活改变/排布机器人的形式和功能。模块化结构提供简捷的机械接口，方便拼接，从而具有更好的适应性。
文档编号F16L55/32GK201297476SQ200820153309
公开日2009年8月26日 申请日期2008年9月22日 优先权日2008年9月22日
发明者朱海鸿 申请人:朱海鸿