模塊式移動機器人制造技術(shù)

用于與控制單元聯(lián)合使用的模塊式移動機器人，包括機架、一對驅(qū)動牽引模塊、一對驅(qū)動傳動模塊、獨立的頭部模塊、獨立的功率模塊、以及獨立的核心模塊。驅(qū)動牽引模塊可操作地附接至機架。驅(qū)動傳動模塊可操作地連接至驅(qū)動牽引模塊。獨立的頭部模塊包括功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)，并且可操作地連接至驅(qū)動傳動模塊。獨立的功率模塊可操作地連接至頭部模塊。獨立的核心模塊包括主處理器和通信系統(tǒng)。獨立的核心模塊可操作地連接至頭部模塊和功率模塊，從而核心模塊管理與控制單元進行的通信。獨立的模塊被設(shè)計成便于模塊式移動機器人中的模塊的修理和替換。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
模塊式移動機器人
本公開涉及移動機器人，尤其涉及具有模塊的模塊式移動機器人，該模塊易于拆卸與替換。
技術(shù)介紹
移動機器人為大家所熟知并且通常由軍隊、執(zhí)法機關(guān)以及保安部隊所使用。因而移動機器人經(jīng)常使用在危險情況和偏遠的(遙遠的)地點中。因此，將非常有用的是提供易于適應(yīng)不同用途的移動機器人。還將非常有用的是提供易于維護的移動機器人。因此，模塊式移動機器人將是有利的。同樣，有利的是至少一些模塊能夠在不同尺寸的移動機器人之間互換，以適合特殊的或獨特的任務(wù)。已經(jīng)提出了一些模塊式機器人。例如，2011年1月13日公開的專利申請US12/316,311。該申請示出了具有左右履帶模塊的移動機器人。然而，該機器人的其他部分并不是模塊式的，因此如果不是履帶模塊需要維修或更換，機器人將很可能會離開現(xiàn)場直到維修和更換工作完成。移動機器人經(jīng)常用于特殊的任務(wù)，并且具有用于這些任務(wù)的特殊重量和操作要求。例如移動機器人用于空間探索，這時機器人的重量可能對于任務(wù)是至關(guān)重要的。在遠程操作中，具有可拿起危險物體的臂可能對于這種任務(wù)是有用的。移動機器人經(jīng)常包括環(huán)形履帶，尤其使用在未知地形或用于攀登樓梯和斜坡，或穿越障礙的移動機器人。環(huán)形履帶通常由具有垂直于帶的縱向方向設(shè)置的多個防滑楔的帶而形成，并且是一些用于移動機器人的普通驅(qū)動系統(tǒng)的接觸地面的部分。由于與輪相比其具有高牽引力，環(huán)形履帶在許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如移動式機器系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、和建筑。此外，使用環(huán)形履帶的驅(qū)動系統(tǒng)可提供比輪式系統(tǒng)更多功能的性能，用于如穿越不平地形和攀登障礙。然而，現(xiàn)有的履帶具有很多缺點。例如，與輪相比其受到更多的摩擦，因此需要更大功率來驅(qū)動，并且當(dāng)移動和轉(zhuǎn)向時可導(dǎo)致振動。此外，其可從驅(qū)動它們的輪或鏈輪滑落，可能損壞履帶或驅(qū)動機構(gòu)。如果這發(fā)生在正在遠程操作機器人的危險情況中，可能會使得不能被操作。驅(qū)動履帶的輪還可能偶爾在履帶內(nèi)轉(zhuǎn)動地滑動，喪失牽引力。另外，移動機器人經(jīng)常部署在表面特征先前未知的環(huán)境中，并可能是不平的、不規(guī)則的或顛簸的。在這種情況中，機器人在失去平衡之后跌倒的概率可能非常高。對于正在危險情況中遠程操作機器人的情況，跌倒可使機器人不能被操作。此外，可能需要移動機器人具有攀登障礙的能力，而這通常是危險的任務(wù)，因為這樣會很容易導(dǎo)致機器人翻到。因此，有利的是提供克服上述困難的裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
移動機器人具有預(yù)定尺寸，即大型、中型、小型和可裝入背包型之一。移動機器人與控制單元一起使用。移動機器人包括機架、驅(qū)動系統(tǒng)部件、功率部件、主處理器、通信系統(tǒng)、功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)。機架具有預(yù)定尺寸，即大型、中型、小型和可背負型之一。驅(qū)動系統(tǒng)部件可操作地附接至機架并具有與機架的預(yù)定尺寸相容的預(yù)定尺寸。功率部件可操作地連接至功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)并可操作地連接至驅(qū)動系統(tǒng)部件，并且功率部件具有與驅(qū)動系統(tǒng)部件相容的預(yù)定尺寸。主處理器可操作地連接至驅(qū)動系統(tǒng)部件、功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)、以及功率部件。通信系統(tǒng)可操作地連接至驅(qū)動系統(tǒng)部件、功率部件和主處理器。通信系統(tǒng)用于與操作者控制單元進行通信。功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)可操作地連接至驅(qū)動系統(tǒng)部件、功率部件，主處理器和通信系統(tǒng)。主處理器、通信系統(tǒng)、和功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)都與機架的預(yù)定尺寸和至少一個其他尺寸相容。主處理器、通信系統(tǒng)和功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)可互換地使用在大型、中型、小型以及可背負型移動機器人中。驅(qū)動系統(tǒng)部件可包括可操作地連接至驅(qū)動傳動模塊的驅(qū)動牽引模塊。驅(qū)動系統(tǒng)部件還可包括可操作地連接至鰭式件傳動模塊的鰭式件模塊。驅(qū)動傳動模塊可以是長履帶牽引模塊、短履帶牽引模塊、或輪式牽引模塊之一。移動機器人還可包括核心模塊，并且主處理器和通信系統(tǒng)可以是核心模塊的一部分。移動機器人還可包括頭部模塊，并且功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)可以是頭部模塊的一部分。核心模塊和頭部模塊可以可互換地使用在大型、中型、小型以及可背負型移動機器人中。移動機器人可包括大型夾持臂模塊、小型夾持臂模塊以及工具臂之一。移動機器人還可包括PTZ臂模塊。移動機器人還可包括照相機，并且照相機可以可互換地附接至PTZ臂模塊、大型夾持臂模塊和小型夾持臂模塊。移動機器人可包括可附接至大型夾持臂和小型夾持臂之一的轉(zhuǎn)臺。此外，轉(zhuǎn)臺可附接至PTZ臂模塊。移動機器人可包括能夠互換地使用在大型、中型、小型以及可背負型移動機器人中的武器。控制單元可互換地使用在大型、中型、小型以及可背負型移動機器人中。控制單元可以是操作者控制單元和自主控制單元之一。功率部件可以可互換地與比相容功率部件的預(yù)定尺寸機架更小的預(yù)定尺寸機架一起使用。用于與控制單元結(jié)合使用的模塊式移動機器人，包括機架、驅(qū)動牽引模塊、驅(qū)動傳動模塊、獨立的頭部模塊、獨立的功率模塊、以及獨立的核心模塊。驅(qū)動牽引模塊可操作地附接至機架。驅(qū)動傳動模塊可操作地連接至驅(qū)動牽引模塊。獨立的頭部模塊包括功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)，并且可操作地連接至驅(qū)動傳動模塊。獨立的功率模塊可操作地連接至頭部模塊。獨立的核心模塊可操作地連接至頭部模塊。獨立的核心模塊包括主處理器和通信系統(tǒng)，因此，核心模塊管理與控制單元的通信。模塊式移動機器人還可包括可操作地連接至鰭式件傳動模塊的鰭式件模塊。驅(qū)動傳動模塊可以是長履帶牽引模塊、短履帶牽引模塊、和輪式牽引模塊之一。模塊式移動機器人還可包括大型夾持臂模塊和小型夾持臂模塊之一。模塊式機器人還可包括工具臂。模塊式移動機器人還可包括PTZ臂模塊。工具臂包括殼體、驅(qū)動系統(tǒng)、螺桿與螺母組件、以及鏟組件。螺桿與螺母組件可操作地連接至驅(qū)動系統(tǒng)，使得螺母的旋轉(zhuǎn)相對于殼體向上和向下驅(qū)動螺桿。鏟組件可操作地連接至螺桿。鏟組件具有打開位置和閉合位置，并且螺桿向下的移動相應(yīng)地使鏟組件從打開位置移動到閉合位置。鏟組件可作為四連桿機構(gòu)。鏟組件可包括一對鏟、一對聯(lián)接件、以及梭式件，每個鏟可樞轉(zhuǎn)地附接至梭式件，每個聯(lián)接件的一端可樞轉(zhuǎn)地附接至托架，而另一端可樞轉(zhuǎn)地附接至一對鏟中的一個。托架可附接至螺桿下端。梭式件可包括止動件，該止動件與連接至殼體的阻擋件相接合。驅(qū)動系統(tǒng)可包括電機與齒輪頭組件。殼體可包括上安裝板，并且電機和齒輪頭組件可附接至上安裝板。螺桿與螺母組件可包括其中具有槽的導(dǎo)管，并且螺桿可包括延伸穿過螺桿的螺旋銷，并且其運動由槽限定。殼體可包括上安裝板，并且電機和齒輪頭組件可附接至上安裝板。環(huán)形履帶包括帶、多個倒角防滑楔，多個孔以及雙v形引導(dǎo)件。帶具有內(nèi)表面和外表面。每個倒角防滑楔都具有接觸表面。倒角防滑楔附接至限定附接區(qū)域的外表面，并且接觸表面成形為使得當(dāng)履帶放置在平的堅固表面上時，每個倒角防滑楔以比附接區(qū)域更小的區(qū)域與平的堅固表面相接觸。帶中的多個孔設(shè)置在倒角防滑楔之間，并且成形為允許驅(qū)動鏈輪的齒穿過并且與帶相接合以將力從鏈輪傳遞至帶。雙v形引導(dǎo)件包括彼此側(cè)向地間隔且附接至內(nèi)表面的兩個平行的長型凸出。每個倒角防滑楔在垂直于履帶的側(cè)向方向的平面上可具有大體上矩形橫截面。每個倒角防滑楔可在嵌條處附接至外表面。每個倒角防滑楔可與帶一體形成。每個倒角防滑楔可具有橡膠覆層。孔可大體上呈矩形。兩個平行的長型凸起可在帶周圍延伸。雙v形引導(dǎo)件的兩個平行的長型凸起可以是第一雙平行的長型凸起，還可包括至少第二雙平行的長型凸起。第一和第二雙平行長型凸起可具有圓形邊緣。第一和至少第二雙平行長型凸起可縱向地間隔本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種與控制單元聯(lián)合使用的模塊式移動機器人，包括：機架；一對驅(qū)動牽引模塊，可操作地附接至所述機架；一對驅(qū)動傳動模塊，可操作地連接至所述一對驅(qū)動牽引模塊；獨立的頭部模塊，包括功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)，并且可操作地連接至所述一對驅(qū)動傳動模塊；獨立的功率模塊，可操作地連接至所述獨立的頭部模塊；以及獨立的核心模塊，包括主處理器和通信系統(tǒng)，所述獨立的核心模塊可操作地連接至所述獨立的頭部模塊和所述獨立的功率模塊，從而所述獨立的核心模塊管理與所述控制單元進行的通信。

【技術(shù)特征摘要】
2012.07.27 US 13/560,6921.一種與控制單元聯(lián)合使用的模塊式移動機器人，包括：機架；一對驅(qū)動牽引模塊，可操作地附接至所述機架；一對驅(qū)動傳動模塊，可操作地連接至所述一對驅(qū)動牽引模塊；獨立的頭部模塊，包括功率與數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)，并且可操作地連接至所述一對驅(qū)動傳動模塊；獨立的功率模塊，可操作地連接至所述獨立的頭部模塊；以及獨立的核心模塊，包括主處理器和通信系統(tǒng)，所述獨立的核心模塊可操作地連接至所述獨立的頭部模塊和所述獨立的功率模塊，從而所述獨立的核心模塊管理與...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安德魯·A·戈登伯格，林軍，
申請(專利權(quán))人：工程服務(wù)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：加拿大,CA