[发明专利]一种模块化的多稳态机器人单元结构

说明书

一种模块化的多稳态机器人单元结构，包括单元主体、限位转轴、限位转轴槽、限位块和限位槽；单元主体为凸多边形形状；单元主体上每两个相邻的侧面之间的棱边上设置有限位转轴或限位转轴槽，同一棱边上同为限位转轴或同为限位转轴槽，且限位转轴和限位转轴槽交错间隔设置；限位转轴和限位转轴槽大小相互匹配；本发明结构简单，大多都是块状结构，没有复杂的机构，与其他种类的多稳态机器人单元相比，无论是加工还是控制，都更容易实现，整体的造价较低；具有的稳态多且稳定，能适应多种复杂多变的环境和工况。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种模块化的多稳态机器人单元结构。

背景技术

在太空探测、水下作业、机械加工、农业生产、医疗康复等领域，通常要求机器人具有多稳态、可重构的能力，以适应复杂多变的环境、任务和操作对象。传统的模块化机器人，因其结构复杂和控制困难，导致制造及使用成本较高，无法大力推广和应用；又因其较少的稳态、较差的抗干扰能力和较低的可靠性，无法适应复杂多变的环境和工况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化的多稳态机器人单元结构，以解决上述问题。

为实现上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种模块化的多稳态机器人单元结构，包括单元主体、限位转轴、限位转轴槽、限位块和限位槽；单元主体为凸多边形形状；单元主体上每两个相邻的侧面之间的棱边上设置有限位转轴或限位转轴槽，同一棱边上均为限位转轴或均为限位转轴槽，且限位转轴和限位转轴槽交错间隔设置；限位转轴和限位转轴槽形状大小相互匹配；

单元主体每个侧面上均设置有限位块或限位槽；限位块和限位槽在单元主体上交错间隔设置；限位块和限位槽大小形状相互匹配。

进一步的，限位块或限位槽均位于所在侧面上；限位转轴或限位转轴槽沿棱边长度方向设置。

进一步的，限位块为多面体形或弧形，限位槽为多面体形凹槽或弧形凹槽，限位块与限位槽相互匹配。

进一步的，限位转轴为圆柱状或棱柱状，限位转轴槽为圆柱状槽，限位转轴与限位转轴槽相互匹配。

进一步的，单元主体上每两个相邻的侧面之间的棱边上设置有若干个限位转轴或限位转轴槽，在棱边长度方向等间距分布，限位转轴槽的个数及位置与限位转轴相匹配。

进一步的，侧面上设置有若干个限位块和限位槽，限位槽的个数及位置与限位块相匹配。

进一步的，任意两个相邻的单元结构能够互相配合相对转动，且对应侧面能相互贴合。

进一步的，单元主体为凸多边形形状。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明模块化的多稳态机器人单元调整各单元的空间位置，根据所需稳态，各相邻的单元相对转动，其中限位转轴与限位转轴槽能避免两单元转动时轴线错位与棱边滑脱。当变形为所需稳态时，限位块与限位槽能避免两单元侧面发生滑脱，使各单元模块维持在所需稳态。若工况再次改变，重复上述过程，使得模块化的多稳态机器人单元再次改变稳态来满足工作要求。

本发明结构简单，大多都是块状结构，没有复杂的机构，与其他种类的多稳态机器人单元相比，无论是加工还是控制，都更容易实现，整体的造价较低；

本发明稳态多，通过改变单个单元主体的形状及多种形状的单元的组合方式，理论上能有无穷多种构型，而每添加一个n变形单元，稳态数量再乘上n；添加了限位结构，确保稳态的稳定性。

附图说明

图1是模块化的多稳态机器人单元的外观示意图；

图2a是两单元啮合示意图；

图2b是限位转轴与限位转轴槽镜像分布的示意图。