技术领域
[0001] 本
发明涉及一种模块化机器人套件，特别涉及一种无螺钉快速连接的模块化机器人套件。
背景技术
[0002] 现在机器人已进入家喻户晓的时代，机器人不仅在工业，服务，军事等各行业发挥重要的作用，其在教育，研究以及玩具方面也发挥着越来越重要的作用；机器人是一个集成了机械，
电子，
软件，传感，控制等技术的综合性很强的产品；其很适合用于教学以激发学生对这些技术的兴趣和提高学生各方面的能
力；机器人本身对于研究机器人所用的各种技术也是很好的一个载体，特别是一些仿生机器人还有助于仿生行为的研究；机器人的趣味性使其在玩具领域也将占领越来越重要的
位置。
[0003]
现有技术中的机器人套件，都是采用大量螺钉连接的结构，为此还需要大量的结构部件，拆装非常繁琐费时，在很大程度上限制了其使用的实用性。这大大影响了人们对机器人的兴趣，不利于机器人的应用和推广，特别是应用机器人进行教学，繁琐冗长的机器人搭建过程过于耗费时间而缺乏实用性。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中，利用机器人套件搭建机器人需要用到大量螺钉连接的结构并需要大量结构部件，导致拆装机器人都非常繁琐费时的
缺陷，提供一种新型模块化机器人套件，以简化利用模块化机器人套件搭建机器人的工序，方便
舵机的固定连接和输出连接，减少搭建机器人所耗费的工时，从而使得运用模块化机器人套件较多的机器人搭建过程大大简化，以便施工人员高效便捷的完成机器人的搭建。
[0005] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0006] 一种模块化机器人套件，其特点在于，包括至少一舵机，至少一外形结构件，至少一连接件，至少一
控制器和至少一控制器底座，所述舵机和所述外形结构件分别有至少一个表面设置有用于将所述舵机与所述连接件插接固定的插接槽，所述控制器和所述控制器底座的数量相同，且所述控制器的底面和所述控制器底座顶面的结构相对应能够相互卡接固定，所述控制器底座的至少一个侧面设置有用于将所述控制器与所述连接件插接固定的插接槽。至少一舵机，所述舵机的至少一个表面设置有用于将所述舵机与所述连接件插接固定的插接槽。
[0007] 较佳地，所述模块化机器人套件还包括至少一集成
传感器模块，所述集成传感器模块的至少一个表面设置有用于将所述集成传感器模块与所述连接件插接固定的插接槽。
[0008] 较佳地，所述控制器底座的顶面设置有至少一卡接槽，所述控制器底面上相应位置设置有数量、形状、结构均与所述卡接槽对应的至少一卡接块。。
[0009] 较佳地，所述连接件为工字块，所述插接槽为半工字型，具有一底面和两“L”形卡边，所述插接槽的形状、大小均相同。
[0010] 较佳地，所述舵机还包括一舵机输出盘，该舵机输出盘上开有若干插接孔和若干扣接槽。
[0011] 较佳地，所述模块化机器人套件还包括至少一扣盖，所述扣盖具有底面和侧面，所述底面设有若干用于和所述插接孔插接且数量、位置、形状都与所述插接孔相对应的插接销，所述底面还开有一倒钩槽，该倒钩槽中设有两个可滑动的、用于与所述扣接槽扣接的倒钩，所述倒钩中间设有弹性件，所述倒钩的外侧连接有按钮，所述侧面设有按钮槽，所述按钮伸出于所述按钮槽。
[0012] 较佳地，所述扣盖上表面设置有一用于和外形结构件连接的半工字型块。所述舵机的输出盘能直接通过所述扣盖上的半工字型块与外形结构件连接输出转动力矩，这不但简化了连接同时由于只用了一个连接部件还大大减少了对空间的占用。
[0013] 较佳地，所述插接槽的底面上具有至少一公卡扣端，所述半工字型块的上表面具有至少一与所述公卡扣端相配合连接的母卡扣端。
[0014] 较佳地，所述舵机与舵机输出盘相对的表面上设置有圆柱形凸台，所述凸台内嵌一
轴承。
[0015] 较佳地，所述舵机具有6个面，6个面中与所述舵机输出盘前后相邻的2个侧面上也设置有圆柱形凸台，所述凸台内嵌一轴承。
[0016] 较佳地，所述模块化机器人套件还包括至少一从动盘，该从动盘中心设有一和所述轴承相配合的圆柱销，所述从动盘上开有和所述舵机输出盘上位置、形状和大小都一样的若干插接孔和若干扣接槽。
[0017] 较佳地，所述工字块的上下表面分别设置有至少一与所述公卡扣端相配合连接的母卡扣端。
[0018] 较佳地，所述公卡扣端为若干凹点或弹性凸点，所述母卡扣端为与所述公卡扣端数量、形状、位置相对应的弹性凸点或凹点。
[0019] 较佳地，所述工字块包括上下两个半工字型块，所述上下两个半工字型块之间形成一预设
角度，该角度为0-180度。根据不同的外形结构件，可以选择上下两个半工字型块间的预设角度适当的工字块，来固定连接所述舵机和外形结构件，使得利用工字块的连接能够普适于各种不同的外形结构件。
[0020] 较佳地，所述模块化机器人套件还包括至少一用于输出所述舵机的转动力矩的U型件，所述U型件包括两个互相对应的侧面和一连接两个侧面的横梁。
[0021] 较佳地，所述U型件上的两个侧面都开有和所述舵机输出盘相对应的若干插接孔以及和所述若干扣接槽相对应的若干扣接孔。
[0022] 较佳地，所述横梁上还设置有用于将所述舵机与所述连接件插接固定的插接槽。
[0023] 较佳地，所述横梁上的插接槽为半工字型，具有一底面和两“L”形卡边，该底面上具有至少一公卡扣端。
[0024] 本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的
基础上可任意组合，即得本发明各较佳
实施例。
[0025] 本发明的积极进步效果在于：本发明提出了一种新型的模块化机器人套件，该模块化机器人套件通过设置插接结构取代了利用固定孔的
螺母连接，使得自身的固定和与外形结构件的连接都更加便捷高效，在省去了大量螺母联接的同时使得模块化机器人套件的搭建连接耗费的工时大大缩短。
附图说明
[0026] 图1为本发明的模块化机器人套件的组件示意图
[0027] 图2为本发明实施例1中的舵机的示意图。
[0028] 图3为本发明实施例1中的外形结构件的示意图
[0029] 图4为本发明实施例1中的控制器的示意图。
[0030] 图5为本发明实施例1中的控制器底座的示意图。
[0031] 图6为本发明实施例1中的集成传感器模块的示意图。
[0032] 图7为本发明实施例1中的工字块的示意图。
[0033] 图7a、7b、7c、7d均为本发明实施例1中的预设角度的工字型块的示意图，分别示出了几种不同预设角度的工字型块。
[0034] 图8为本发明实施例1中的从动盘的示意图。
[0035] 图9为本发明实施例1中的扣盖的示意图。
[0036] 图10为本发明实施例1中的半工字型扣盖的示意图。
[0037] 图11为本发明实施例1中的U型件的示意图。
[0038] 图12为本发明实施例2的单端输出方式的示意图。
[0039] 图13为本发明实施例3的双端输出方式的的示意图。
[0040] 图14为本发明实施例4的2
自由度的双舵机模块的示意图。
[0041] 图15为本发明实施例4中的长U型件的示意图。
[0042] 图16为本发明实施例4中的宽U型件的示意图。
[0043] 图17为本发明实施例5中的包括控制器、控制器底座及舵机的装配体的示意图。
[0044] 图18为本发明实施例5中的U型件和舵机连接的示意图。
[0045] 图19为本发明实施例5中的U型件和外形结构件连接的示意图。
[0046] 图20-26均为搭建完成的仿生机器人示例的示意图。
具体实施方式
[0047] 本发明的实施例将参照附图进行说明。附图只是为了便于说明本发明的各个实施例，并不是要对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0048] 实施例1
[0049] 如图1所示为本发明的一个较佳实施例。在该实施例中，所述模块化机器人套件至少一舵机1，至少一外形结构件8，至少一连接件5，至少一控制器71和至少一控制器底座72。如图2和图3所示，所述舵机1和所述外形结构件8分别有至少一个表面设置有插接槽11和81，能够将所述舵机1或所述连接件8与所述连接件固定。可以理解地，如图3所示的外形结构件的结构形状只是举例说明，也可以有其他的设计，只需包括一可用来插接的插接槽，都可适用。所述控制器71如图4所示，所述控制器底座如图5所示，所述控制器71的底面和所述控制器底座顶面的结构相对应从而能够相互卡接固定。为了方便且牢固的将所述控制器71卡接到所述控制器底座72上，可在控制器底座72的顶面设置至少一卡接槽722，所述控制器71底面上相应位置设置有数量、形状、结构均与所述卡接槽722对应的至少一卡接块。
[0050] 所述控制器底座72的至少一个侧面设置有用于将所述控制器71与所述连接件5插接固定的插接槽721。所述模块化机器人套件中所有的插接槽，包括所述舵机1的插接槽11、所述外形结构件的插接槽81和所述控制器底座的插接槽721的形状、大小均相同，用同一规格的连接件5可与套件中任意一个插接槽固定连接。
[0051] 在一个优选实施例中，所述模块化机器人套件还包括一集成传感器模块，所述集成传感器模块的至少一个表面设置有用于将所述集成传感器模块与所述连接件插接固定的插接槽。可以理解地，所述集成传感器模块上的插接槽设置成和所述舵机1及其他组件上的插接槽的规格相同，可以使所述连接件5能够固定插接于本发明中任意组件的插接槽。
[0052] 如图2所示为本实施例中的舵机1，为了更加灵活方便的固定插接舵机1，可在舵机1的每个表面均设置插接槽11，从而能任意方向的将舵机1插接固定。插接槽11的形状可以为半工字型，相应的所述连接件5可以为工字块5(如图7所示)，插接槽11具有一底面和两“L”形卡边。为了使插接槽11和工字块5能更稳固的固定连接，插接槽底面上具有至少一公卡扣端111，工字块上下表面设有与之相对应的母卡扣端，利用公母卡扣端的配合连接来进一步固定模块化机器人套件之间的插接。本领域的技术人员可以理解，用于插接固定的插接槽也可以是弧形、燕尾形等其他形状，只需连接件的形状、大小与插接槽相对应，从而能够实现插接固定功能，都可适用。通过工字块5连接舵机1和外形结构件8，工字块的上表面插入半工字型插接槽11，同时工字块上表面的母卡扣端51与插接槽11底面上的公卡扣端111配合连接加固了插接连接。工字块5的下表面以同样的方式与外形结构件连接，从而固定连接舵机1和外形结构件8。对于工字块5更加灵活的设置可以如图7所示，所述工字块5可以包括上下两个半工字型块，所述上下两个半工字型块之间形成一预设角度，该角度可以被预设为0-180度范围内的任意角度(如图7a、7b、7c、7d所示)，从而能适用于各种不同的外部结构。优选地，公、母卡扣端分别设置成数量、形状、位置都对应的凹点和弹性凸点，当弹性凸点移动到与凹点位置重合时，弹性形变最小，通过形状相配加固组件之间的连接。本领域的技术人员可以理解，采用凹点和弹性凸点作为公、母卡扣端是一种较简单的连接加固结构，也可采用其他结构的公、母卡扣端，只要能达到加固插接的作用，都可适用。
[0053] 舵机1的舵机输出盘12上可开有若干插接孔121和若干扣接槽122以更方便、更牢固地将所述舵机输出盘12与其他组件连接。舵机1的6个面中，与所述舵机输出盘相对的面和前后相邻的2个侧面上均设置有圆柱形凸台13，所述凸台13内嵌一轴承131。可以理解地，在一些情况下舵机不需要使用某几个表面上的凸台及轴承，该些表面上可不必设置凸台及轴承。另外，所述模块化机器人套件还可以包括至少一从动盘4(如图8所示)，从动盘4中心设有一和轴承131相配合的圆柱销43，从动盘4上还开有和舵机输出盘12上位置、形状和大小都一样的若干插接孔41和若干扣接槽42。从动盘4通过圆柱销43插入轴承131连接到舵机1上，而从动盘4上设置的与舵机输出盘12上位置、形状和大小都一样的若干插接孔41和若干扣接槽42，使得任何用来与舵机输出盘12固定连接的组件可以完全等同地与从动盘4固定连接，大大方便了模块化机器人套件的连接。
[0054] 所述模块化机器人套件还可以包括一扣盖2。如图9所示，扣盖2具有底面和侧面，所述底面设有若干用于和从动盘4上的插接孔41或舵机输出盘12上的插接孔121插接且数量、位置、形状都与插接孔41及插接孔121相对应的插接销21，通过将插接销21插入插接孔41或插接孔121就能将扣盖插接在从动盘4或舵机输出盘12上，所述底面还开有一倒钩槽，该倒钩槽中设有两个可滑动的、用于和所述扣接槽扣接的倒钩22，倒钩22中间设有弹性件23，倒钩22的外侧连接有按钮25，所述侧面设有按钮槽24，按钮25伸出于按钮槽24。按下按钮25压缩弹性件23后，倒钩22移动到和从动盘4上的扣接槽42或舵机输出盘12上的扣接槽122相对应的位置，使得倒钩22能放入扣接槽42或者扣接槽122，释放按钮25后倒钩22被弹性件23复位到外侧从而勾住扣接槽42或者扣接槽122，将扣盖2与从动盘4或舵机输出盘12固定连接。为了使连接更方便更节省空间，所述模块化机器人套件中的扣盖可以为半工字型扣盖3(如图10所示)，半工字型扣盖3的底面及侧面结构与扣盖2完全相同，且半工字型扣盖3的上表面设置有一用于和外形结构件连接的半工字型块31，半工字型块31的上表面具有至少一与所述公卡扣端相配合连接的母卡扣端。半工字型扣盖3和从动盘或舵机输出盘12的固定连接同扣盖2完全相同，同时通过半工字型块31能够固定连接外形结构件，从而舵机输出盘的转动力矩通过半工字型扣盖3输出到外形结构件如
机械臂上。
[0055] 所述模块化机器人套件还可以包括至少一用于输出舵机1的转动力矩的U型件6，如图11所示的，U型件6包括两个互相对应的侧面和一连接两个侧面的横梁，两个侧面上都开有和舵机输出盘12上的扣接槽122相对应的扣接孔62以及和插接孔121相对应的插接孔61。将U型件6放置在两个侧面分别与舵机输出盘12和从动盘4都完全重合的位置，两个侧面外分别用扣盖2固定连接U型件6和舵机1及从动盘4，扣盖2上的插接销21穿过U型件6侧面的插接孔61，分别与从动盘4的插接孔41和舵机输出盘12的插接孔121插接固定，倒钩22穿过U型件6两个侧面的扣接孔62分别勾住从动盘4的扣接槽42和舵机输出盘12的扣接槽122，从而通过U型件6就能输出舵机1的转动力矩。U型件6的横梁上设置有用于将舵机1与所述连接件插接固定的插接槽63。优选地，插接槽63为半工字型，具有一底面和两“L”形卡边，该底面上具有至少一公卡扣端。通过插接槽63可固定连接外形结构件，从而将舵机1的转动力矩输出到该外形结构件8。
[0056] 实施例2
[0057] 下面结合图12说明本发明的另一优选实施例。本实施例中的模块化机器人套件的不同之处在于其通过使用一半工字型扣盖3连接舵机1和外形结构件8，能够应用单端输出方式的快速连接，套件中的其余组件在实施例1中已有描述，在此不再赘述。如前所述的，半工字型扣盖3的底面及侧面结构与扣盖2完全相同，所以能以与扣盖2完全相同的方式与舵机输出盘12固定连接。半工字型扣盖3上表面的半工字型块31能与外形结构件8固定连接。通过单端输出方式的快速连接，舵机1输出的转动力矩可通过舵机输出盘12与半工字型块3的固定连接输出到外形结构件8，同时这种输出方式的搭建最为简单，只使用一个半工字型扣盖3作为连接件，能够适用于空间狭小的情况。
[0058] 实施例3
[0059] 下面结合图13说明本发明的另一优选实施例。本实施例中的模块化机器人套件的不同之处在于其还包括一U型件6、一从动盘4和两个扣盖2，能够实现双端输出方式的快速连接，套件中的其余组件在实施例1中已有描述，在此不再赘述。本实施例中，从动盘4通过中心一圆柱销43和舵机1的圆柱凸台13内的轴承131相配合，如前所述的，U型件
6的两个侧面的形状结构与从动盘4及舵机输出盘12对应，将U型件6的两个侧面分别对准从动盘4和舵机输出盘12，使扣盖2的插接销21穿入U型件6的插接孔61，并分别穿入从动盘4的插接孔41和舵机输出盘的插接孔121，扣盖2的倒钩22穿过U型件6的扣接孔
62，分别勾住从动盘4的扣接槽42和舵机输出盘的扣接槽122，这就将U型件6、舵机输出盘12和从动盘4固定连接。当舵机1输出一转动力矩，舵机输出盘12的转动会带动U型件的转动，从动盘4与U型件6固定连接而与轴承131的配合只限制了从动盘4的移动而不会限制其转动。在U型件上再固定连接一外形结构件，即可将转动力矩输出。
[0060] 实施例4
[0061] 下面结合图14-16说明本发明的另一优选实施例。本实施例中的模块化机器人套件的不同之处在于其包括了两个舵机91、92、一长U型件94(如图15所示)、一宽U型件95(如图16所示)、一工字块93、两个从动盘和4个扣盖从而能实现2自由度双舵机输出模块。长U型件94的一个侧面通过扣盖96连接舵机91的输出盘，另一个侧面也通过一扣盖连接插在背部圆柱凸台轴承上的从动盘，从而实现舵机91的双端输出。(具体连接方式前文已说明，在此不再赘述)舵机91的一个侧面和舵机92的相对于输出盘的一面，通过一工字块93分别插接这两个表面上设置的半工字型槽将舵机91和舵机92固定连接。宽U型件95的一个侧面通过一扣盖98与舵机92的输出盘固定连接，另一个侧面通过一扣盖97与一和舵机91侧面的圆柱凸台轴承相连的从动盘固定连接，从而实现了舵机92的双端输出(如图14所示)。舵机92的双端输出方向与舵机91的双端输出方向不同，且这两种双端输出相互独立，同时结构紧凑连接方便。
[0062] 实施例5
[0063] 下面结合图17-19说明本发明一优选实施例的搭建方法。本实施例中的模块化机器人套件包括一控制器71，一控制器底座72，两个舵机1，若干工字块5，一工字型扣盖3，若干从动盘4、若干扣盖2、若干U型件6及若干外形结构件8。上述部件的结构、形状等特征前文已有说明，在此不再赘述。如图17所示，所述机器人套件的搭建可以如下述步骤进行。首先，将所述控制器71固定连接在所述控制器底座72上，所述控制器底座的侧面设置有插接槽721，两个舵机1中的一个通过一工字块5固定插接于所述插接槽721，另一个的舵机输出盘12和一工字型扣盖3插接固定，通过该工字型扣盖3插接于所述插接槽721上。如图17所示的，通过所述从动盘4和所述扣盖2将所述U型件6与所述舵机1相连接。如前所述，所述舵机1和所述U型件6的横梁上均设置有插接槽，故利用工字块5可以将所述外形结构件8固定连接到所述舵机1或所述U型件6的横梁上(如图18、19所示)，也可利用所述工字块5与其他的舵机或其他组件相固定连接。本领域技术人员可以理解，通过利用工字块固定连接所述模块化机器人套件中各个设有插接槽的组件，能够根据需要将新的组件固定连接到已搭建的组件上，从而能够搭建出各种不同结构、功能的机器人。搭建完成的仿生机器人示例如图20、21所示。
[0064] 从上述实施例可以看出，本发明连接固定便捷高效，简化了模块化机器人套件搭建的工序，能显著降低人力成本。
[0065] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附
权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或
修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
