專(zhuān)利名稱(chēng)：快速組裝機(jī)器人的功能模塊及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的功能模塊，特別是公開(kāi)一種能夠不用任何工具就可以快速將多個(gè)功能模塊組裝成機(jī)器人系統(tǒng)的功能模塊及其使用方法，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著模塊化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的設(shè)計(jì)也逐步實(shí)現(xiàn)了模塊化，不斷滿足結(jié)構(gòu)化、易開(kāi)發(fā)性、易配置性、易擴(kuò)展性、易交互性、易移植性、易裁剪性和易復(fù)用性的要求。通過(guò)模塊化技術(shù)，使機(jī)器人不同組件采用統(tǒng)一的硬件和軟件接口，解除機(jī)器人各個(gè)部件之間的緊密耦合性，可以輕而易舉地重復(fù)使用具有不同硬件和軟件的功能模塊。模塊化可以保證機(jī)器人的性能，便于系統(tǒng)維護(hù)與功能模塊更換和擴(kuò)展，并可以提高機(jī)器人對(duì)復(fù)雜工作情況的適應(yīng)能力。目前，有許多專(zhuān)利公布了應(yīng)用于機(jī)器人上的模塊化機(jī)構(gòu)。專(zhuān)利CN101009054公布了一種簡(jiǎn)易模塊化機(jī)器人，是由類(lèi)似積木的拼裝件組成機(jī)器人，屬于機(jī)械上的一種簡(jiǎn)易模塊化，是當(dāng)前拼裝機(jī)器人經(jīng)常采用的方式，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)電子和軟件的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。專(zhuān)利 CN101053%4公布一種基于CAN總線的模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)，使用CAN總線使機(jī)器人節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)通訊，僅在機(jī)器人模塊與PC機(jī)之間采用了標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。專(zhuān)利201020226876. 5 公布了一種基于開(kāi)放式架構(gòu)的模塊化教學(xué)機(jī)器人，采用具有相同電氣接口的功能模塊組裝成一個(gè)教學(xué)試驗(yàn)機(jī)器人，但其中的功能模塊機(jī)械連接上需要采用螺柱螺釘方式，必須使用工具，拆裝不方便，外觀也不美觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，公開(kāi)一種快速組裝機(jī)器人的功能模塊及其使用方法，功能模塊具有統(tǒng)一的電氣和機(jī)械接口，相互之間通過(guò)連接件和微型插銷(xiāo)連接，不需要使用任何工具就能夠快速將功能模塊進(jìn)行組合或拆卸，并且在電氣上和機(jī)械上都得到可靠牢固的連接。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種快速組裝機(jī)器人的功能模塊，其特征在于包括模塊盒、控制電路板和特定功能部件，所述的模塊盒是功能模塊的外殼，外部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)電氣接口和機(jī)械接口，內(nèi)部裝有所需的控制電路板；所述的模塊盒的頂部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口母頭，底部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口公頭；模塊盒的頂部設(shè)有兩個(gè)方形連接件插孔，底部設(shè)有兩個(gè)連接件； 模塊盒的左右兩側(cè)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)微型插銷(xiāo)。本發(fā)明功能模塊的使用方法，其特征在于兩個(gè)模塊盒相互連接時(shí)，將上方的模塊盒對(duì)準(zhǔn)下方的模塊盒垂直按下，上方模塊盒底部的標(biāo)準(zhǔn)電器接口的公頭與下方模塊盒頂部的母頭相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模塊盒之間的電氣連接；上方模塊盒底部的兩個(gè)連接件插入下方模塊盒頂部的連接件插孔中；用手指將下方模塊盒左右兩側(cè)的微型插銷(xiāo)往前推動(dòng)，插銷(xiāo)插入上方模塊盒的連接件中，上下模塊盒便牢固地連接在一起；需要拆卸時(shí)，將下方模塊盒的微型插銷(xiāo)向后推動(dòng)，插銷(xiāo)從上方模塊盒的連接件中抽出，往上拔起上方模塊盒，使兩個(gè)模塊盒之間的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口相分離，兩個(gè)模塊盒實(shí)現(xiàn)分離。所述連接件采用折彎件，其末端形成弧形，將插銷(xiāo)卡住，限制模塊之間上下移動(dòng)的自由度。所述連接件通過(guò)螺釘安裝于所述模塊盒的底部左右兩側(cè)，其位置和尺寸與所述連接件插孔上下對(duì)應(yīng)。所述功能模塊可以是具有多種功能的機(jī)器人模塊，比如電源控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、主控模塊、傳感器模塊、無(wú)線通信模塊等。每個(gè)功能模塊都采用同樣的模塊盒?？刂齐娐钒迨枪δ苣K實(shí)現(xiàn)所需功能的主要部件，不同功能模塊的控制電路板可以相同，也可以不同，電路板上大多含有一片或多片CPU，CPU內(nèi)下載有控制程序，控制模塊實(shí)現(xiàn)特定功能，比如運(yùn)動(dòng)控制模塊能夠控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，傳感器模塊能夠采集外部信息，無(wú)線通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線傳輸，電源控制模塊能夠?qū)崿F(xiàn)電源的管理等。所述的特定功能部件可以是功能模塊所需要的傳感器、執(zhí)行器或其他特殊器件等，比如傳感器功能模塊中可以安裝有紅外傳感器、超聲傳感器、數(shù)字羅盤(pán)等，無(wú)線通信模塊中可以安裝數(shù)傳模塊、天線等，這些部件是否安裝及安裝于模塊盒的哪個(gè)位置是由每個(gè)模塊的功能所決定的。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的功能模塊具有統(tǒng)一的電氣和機(jī)械接口，不用螺釘螺母，不需要使用任何工具，不需要電氣連線，就能夠快速將功能模塊組合起來(lái)，且電氣上和機(jī)械上都得到可靠牢固的連接。拆開(kāi)時(shí)也不需要使用任何工具，就能夠快速將模塊分開(kāi)。 每個(gè)功能模塊具有完全相同的電氣和機(jī)械結(jié)構(gòu)，其功能由安裝于其內(nèi)部的電路板和特定功能部件決定，多個(gè)功能模塊可以靈活地組成各種不同功能的機(jī)器人，應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中可以簡(jiǎn)便地重復(fù)使用已有的功能模塊，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。


圖1是本發(fā)明功能模塊外殼示意圖。圖2是本發(fā)明微型插銷(xiāo)爆破圖。圖3是本發(fā)明微型插銷(xiāo)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明微型插銷(xiāo)安裝于功能模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明兩個(gè)功能模塊連接過(guò)程一示意圖。圖6是本發(fā)明兩個(gè)功能模塊連接過(guò)程二示意圖。圖7是本發(fā)明兩個(gè)功能模塊連接過(guò)程三示意圖。圖8是本發(fā)明組成的機(jī)器人系統(tǒng)示意圖。圖中1、第一功能模塊；2、第二功能模塊；3、第三功能模塊；4、第四功能模塊；5、無(wú)線攝像頭；6、步進(jìn)電機(jī)；11、模塊盒；12、標(biāo)準(zhǔn)電氣接口； 13、連接件插孔； 14、微型插銷(xiāo)；141、銷(xiāo)座；142、微型銷(xiāo)；143、微型彈簧；15、插銷(xiāo)滑槽；16、連接件； 22、標(biāo)準(zhǔn)電氣接口； 23、連接件插孔；24、微型插銷(xiāo)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)附圖1，本發(fā)明的功能模塊的模塊盒11上設(shè)有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電氣接口 12、2個(gè)連接件插孔13、2個(gè)微型插銷(xiāo)14、2個(gè)連接件插銷(xiāo)滑槽15和2個(gè)連接件16。標(biāo)準(zhǔn)電氣接口 12設(shè)于功能模塊盒11的頂部和底部的后面中間位置，頂部安裝母頭，底部安裝公頭。連接件插孔13位于功能模塊盒11的頂部的前面左邊和右邊，是一對(duì)方形的孔。微型插銷(xiāo)14通過(guò)螺釘安裝于功能模塊盒11內(nèi)部的左右兩側(cè)，其撥動(dòng)部分從插銷(xiāo)滑槽15中露出來(lái)，插銷(xiāo)滑槽 5是位于功能模塊盒11的左右兩側(cè)的長(zhǎng)方形槽。連接件16為折彎件，其末端形成弧形，通過(guò)螺釘安裝于功能模塊盒11的底部左右兩側(cè)，其尺寸和位置與連接件插孔13上下對(duì)應(yīng)。根據(jù)附圖2、3和4，微型插銷(xiāo)14由銷(xiāo)座141，微型銷(xiāo)142和微型彈簧143組成。模塊盒11的左右兩側(cè)板上開(kāi)有長(zhǎng)方形的插銷(xiāo)滑槽15，裝配時(shí)使用螺釘將所述銷(xiāo)座141安裝在模塊盒11的左右兩側(cè)板上，微型銷(xiāo)142的頭部從插銷(xiāo)滑槽15中露出，可以用手指撥動(dòng)左右滑動(dòng)。根據(jù)附圖5和6，功能模塊1與功能模塊2連接時(shí)，將功能模塊1對(duì)準(zhǔn)功能模塊2 垂直按下，功能模塊1底部的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口 12與功能模塊2頂部的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口 22相結(jié)合；功能模塊1底部的兩個(gè)連接件16插入功能模塊2頂部的兩個(gè)連接件插孔23。根據(jù)附圖7，撥動(dòng)功能模塊2左右兩側(cè)的微型插銷(xiāo)M，將其插入功能模塊1的兩個(gè)連接件16中，兩個(gè)模塊便緊緊相連了。當(dāng)微型插銷(xiāo)M端部卡入連接件16中時(shí)，連接件16抱緊插銷(xiāo)，使插銷(xiāo)卡住不能上下移動(dòng)，限制了模塊之間上下移動(dòng)的自由度，連接件16采用折彎件，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，加工成本低廉。拆裝時(shí)采取相反的動(dòng)作，先撥動(dòng)微型插銷(xiāo)24，使之離開(kāi)連接件 16，將功能模塊1垂直往上拔，即能將兩個(gè)功能模塊分開(kāi)。根據(jù)附圖8，由多個(gè)功能模塊，如無(wú)線通信模塊1、主控模塊2、電源模塊3、底盤(pán)模塊4按照上面所述的連接方式連接，無(wú)線攝像頭5安裝于步進(jìn)電機(jī)6上，組成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的攝像頭組件，一起固定于底盤(pán)模塊4上，組成一個(gè)完整的無(wú)線視頻機(jī)器人系統(tǒng)。本實(shí)施例僅是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施技術(shù)方案而非限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所述為準(zhǔn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，但不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種快速組裝機(jī)器人的功能模塊，其特征在于包括模塊盒、控制電路板和特定功能部件，所述的模塊盒是功能模塊的外殼，外部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)電氣接口和機(jī)械接口，內(nèi)部裝有所需的控制電路板，特定功能部件為傳感器、執(zhí)行器；所述的模塊盒的頂部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口母頭，底部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口公頭；模塊盒的頂部設(shè)有兩個(gè)方形連接件插孔，底部設(shè)有兩個(gè)連接件；模塊盒的左右兩側(cè)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)微型插銷(xiāo)。
2.—種權(quán)利要求1所述快速組裝機(jī)器人的功能模塊的使用方法，其特征在于兩個(gè)模塊盒相互連接時(shí)，將上方的模塊盒對(duì)準(zhǔn)下方的模塊盒垂直按下，上方模塊盒底部的標(biāo)準(zhǔn)電器接口的公頭與下方模塊盒頂部的母頭相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模塊盒之間的電氣連接；上方模塊盒底部的兩個(gè)連接件插入下方模塊盒頂部的連接件插孔中；用手指將下方模塊盒左右兩側(cè)的微型插銷(xiāo)往前推動(dòng)，插銷(xiāo)插入上方模塊盒的連接件中，上下模塊盒便牢固地連接在一起；需要拆卸時(shí)，將下方模塊盒的微型插銷(xiāo)向后推動(dòng)，插銷(xiāo)從上方模塊盒的連接件中抽出，往上拔起上方模塊盒，使兩個(gè)模塊盒之間的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口相分離，兩個(gè)模塊盒實(shí)現(xiàn)分1 O
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述快速組裝機(jī)器人的功能模塊的使用方法，其特征在于所述連接件采用折彎件，其末端形成弧形，將插銷(xiāo)卡住，限制模塊之間上下移動(dòng)的自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述快速組裝機(jī)器人的功能模塊的使用方法，其特征在于所述連接件通過(guò)螺釘安裝于所述模塊盒的底部左右兩側(cè)，其位置和尺寸與所述連接件插孔上下對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明為一種快速組裝機(jī)器人的功能模塊及其使用方法，其特征在于包括模塊盒、控制電路板和特定功能部件，所述的模塊盒是功能模塊的外殼，外部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)電氣接口和機(jī)械接口，內(nèi)部裝有所需的控制電路板；所述的模塊盒的頂部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口母頭，底部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電氣接口公頭；模塊盒的頂部設(shè)有兩個(gè)方形連接件插孔，底部設(shè)有兩個(gè)連接件；模塊盒的左右兩側(cè)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)微型插銷(xiāo)。連接時(shí)，將上方的模塊盒對(duì)準(zhǔn)下方的模塊盒垂直按下，用手指將下方模塊盒左右兩側(cè)的微型插銷(xiāo)往前推動(dòng)，插銷(xiāo)插入上方模塊盒的連接件中；拆卸時(shí)，將下方模塊盒的微型插銷(xiāo)向后推動(dòng)，插銷(xiāo)從上方模塊盒的連接件中抽出，往上拔起上方模塊盒。本發(fā)明能快速組合功能模塊，連接可靠。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102510471SQ20111029624
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉紅陽(yáng), 盧秋紅, 盧飛宏, 張國(guó)偉, 王義保 申請(qǐng)人:上海合時(shí)智能科技有限公司