一种可重构模块机器人系统

摘要

本发明涉及的是一种机械控制系统，特别涉及一种可以自由组装的可重构模块机器人系统。可重构模块机器人模块系统，包括单自由度模块、多自由度模块和连接模块，单自由度模块包括回转模块、摇摆模块、移动模块、执行模块；连接模块包括固连连接模块和调整距离连接模块。本发明设计模块结构紧凑，便于模块间快速连接。连接模块分为固定连接模块和距离连接模块：固定连接模块提供标准的电气和机械连接接口，用于运动模块间连接，能够保证安装快速性，固定连接模块具有多种角度连接方式，保证连接的多样性。

主权项

一种可重构模块机器人模块系统，包括单自由度模块、多自由度模块和连接模块，单自由度模块包括回转模块、摇摆模块、移动模块、执行模块；连接模块包括固连连接模块和调整距离连接模块，其特征在于：回转模块包括伺服电机、电机端盖、紧固连接件、基座套筒、输出套筒、轴承定位套筒、电机套筒、深沟球轴承、锁紧螺母、连接板和电路板，伺服电机的安装法兰与电机套筒安装面用螺钉紧固；伺服电机输出轴与紧固连接件的楔形孔固连，紧固连接件与输出套筒通过紧固螺钉固连；电机套筒外圈配有成对深沟球轴承，成对的深沟球轴承的内环配有轴承定位套筒，电机套筒外圈具有阶梯，与电机端盖和内环配有轴承定位套筒实现成对的深沟球轴承的内环定位；成对的深沟球轴承的外圈与输出套筒内圈相配，通过圆周公差尺寸实现圆周定位，锁紧螺母的外螺纹与输出套筒内螺纹通过旋紧紧固，锁紧螺母螺纹端与输出套筒的内阶梯端实现成对的深沟球轴承的外环定位；基座套筒两侧具有相同安装尺寸的螺纹孔，一侧与电机套筒通过螺钉紧固，另一侧与连接板的安装法兰通过螺钉固连；控制电路板固定在连接板，伺服电机集成了直流电机、减速器和光电码盘电路；在电机端盖上安装三个霍尔传感器，在输出套筒的相应位置安装小磁铁，实现回转模块的绝对位置限位和零位标定；摇摆模块包括伺服电机、电机端盖、紧固连接件、基座套筒、输出套筒、输出端盖、轴承定位套筒、电机套筒、深沟球轴承、锁紧螺母、上连接板、下连接板、密封端盖和电路板，伺服电机的安装法兰与电机套筒安装面用螺钉紧固，伺服电机输出轴与紧固连接件的楔形孔固连，紧固连接件与输出端盖通过紧固螺钉固连；输出套筒的圆弧弦切端面与上连接板通过螺钉固连；输出端盖与输出套筒、上连接板的轴向端面通过螺钉固连；电机套筒外圈配有成对深沟球轴承，成对的深沟球轴承的内环配有轴承定位套筒，电机套筒外圈具有阶梯，与电机端盖和内环配有轴承定位套筒实现成对的深沟球轴承的内环定位；成对的深沟球轴承的外圈与输出套筒、上连接板组成的内圈相配，通过圆周公差尺寸实现圆周定位，锁紧螺母的外螺纹与输出套筒内螺纹通过旋紧紧固，锁紧螺母螺纹端与输出套筒的内阶梯端实现成对的深沟球轴承的外环定位；基座套筒两侧具有相同安装尺寸的螺纹孔，一侧与电机套筒通过螺钉紧固，另一侧与密封端盖的安装法兰通过螺钉固连，基座套筒的圆弧弦切端面与下连接板通过螺钉固连；控制电路板固定在密封端盖，伺服电机集成了直流电机、减速器和光电码盘电路；在电机端盖上安装三个霍尔传感器，在输出端盖的相应位置安装小磁铁，实现摇摆模块的绝对位置限位和零位标定；移动模块包括输出端盖、连接套筒、移动套筒、导向柱、导向件、丝杠、滑块、联轴器、连接板、伺服电机、电机端盖、密封端盖，伺服电机的安装法兰与电机套筒安装面用螺钉紧固，实现伺服电机与电机套筒相连；伺服电机轴通过联轴器与丝杠相连；滑块与移动套筒通过螺钉固连；移动套筒和导向块固连在输出端盖上；导向柱与电机端盖固连；连接套筒与电机端盖固连；电机端盖与密封端盖固连；电机端盖与连接板固连，选用的伺服电机集成了直流电机、减速器和光电码盘电路，在套筒的前后位置上安装两个霍尔传感器，在移动套筒的相应位置安装小磁铁，实现移动模块的绝对位置限位和零位标定；执行模块采用对向二指夹器，包括指端、辅助连接杆、主连接杆、联动杆、固定连接板、伸缩杆、角接触轴承、丝杆、联动模块、连接套筒、轴承定位板、轴承定位套筒、电机定位板、套筒、步进电机、电路板、密封端盖，步进电机的安装法兰与电机定位板通过螺钉相连；步进电机通过联轴器与丝杠固连；联动模块与伸缩杆通过螺钉固连；伸缩杆与联动杆通过铰链连接；联动杆与主连接杆通过铰链相连；主连接杆、辅助连接杆、指端和固定连接板组成四杆连动机构；丝杠带动联动模块实现连动，联动模块的移动通过伸缩杆、联动杆、主连接杆传递到指端，实现指端的开合和夹紧动作；固定连接板、连接套筒、轴承定位板、轴承定位套筒、电机定位板通过螺钉依次固连，实现了成对角接触轴承空间定位；套筒分别与电机定位板和密封端盖通过螺钉固连，电路板固连在密封端盖上，在联动模块上安装磁铁，与安装在连接套筒的两个霍尔器件组成电子限位装置，控制手抓的绝对位置；多自由度模块由横向的摇摆部分和纵向的回转部分组成，包括上连接端盖、回转电机端盖、回转轴承、回转电机套筒、回转电机旋紧螺母、回转电机、摇摆输出端盖、摇摆轴承、摇摆电机端盖、摇摆电机套筒、摇摆电机、固定端盖、密封端盖、下连接板，回转电机的安装法兰与回转电机端盖安装面用螺钉紧固，实现回转电机与回转电机端盖相连；回转电机输出轴通过旋紧螺钉与上连接端盖固连；回转轴承的内环通过回转电机套筒的阶梯轴和回转电机端盖进行定位，回转电机端盖固连在回转电机套筒安装回转电机的法兰面上；上连接端盖在电机输出轴的反侧端含有内螺纹，回转电机旋紧螺母含有外螺纹，回转电机旋紧螺母通过旋紧的方式连接到上连接端盖上，并实现回转轴承的外环定位；摇摆电机的安装法兰与摇摆电机端盖安装面用螺钉紧固，实现摇摆电机与摇摆电机端盖相连；摇摆输出端盖有楔形孔，通过紧固螺钉摇摆电机输出轴与摇摆输出端盖固连；摇摆电机端盖和固定端盖分别用螺钉固连在摇摆电机套筒两侧，摇摆电机端盖和固定端盖都具有阶梯轴，用于固定成对的摇摆轴承的内环，摇摆轴承采用对向安装方式；摇摆输出端盖和密封端盖的内环与轴承具有尺寸公差，保证同轴度，内环具有阶梯，用于定位成对摇摆轴承的外环；下连接板的两端分别于摇摆输出端盖和密封端盖的下侧端面固连；控制电路内置于摇摆电机套筒与摇摆电机之间的空腔内；连接模块有固连连接模块、调整距离连接模块，固连连接模块用于模块间的连接，上连接板、下连接板、锁紧钩、固定块、螺纹套管、电路板、弹片，固连连接模块内有两块电路板，分别固连在上连接板和下连接板；上连接板与固定块固连；锁紧钩与下连接板通过铰链相连；模块连接时，锁紧钩勾住固定块，通过螺纹套管的旋紧固定上连接板空间位置，实现锁紧，而弹片在连接过程中实现了电气连接，从而实现了模块间的机械和电气连接，在上连接板和下连接板采用不对称销钉进行安装定位；每个单自由度模块和多自由度模块之间通过连接模块相连。