CN102161205A - 可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机械结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构。它由对接头和对接座组成，所述对接头上有一个带凸缘的接触头；所述对接座上有一个锥碗型对接纳入口和两个相对开合的拉紧钩。所述对接头的接触头能在对接座的对接纳入口引导下插入对接座中而由拉紧钩钩扣住实现对接。本发明提高了可组合式移动机器人在非结构环境下对接的可行性，增加了两移动机器人间对接位姿变化的自适应对接能力，具有锁紧与释放方便、可靠的优点。

Description

可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机械结构
技术领域
本发明涉及的是一种机械技术领域的对接锁紧与释放机构，具体是一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构。
背景技术
两台或多台移动机器人组合成一个移动机器人整体，可以增加移动机器人的地形适应能力，以及完成单体所不能完成的任务，如救援、样品采集和探测等任务。而一套结构紧凑、对接与解锁操作灵活、可靠性高的对接机构是保证该类机器人完美对接的基础。特别是对于在非结构环境中执行探测任务的无人值守移动机器人进行多体组合时，需要克服环境的影响，正确对接。机械手爪在机械臂的带动下，具有较大的工作空间及多功能性，已被应用于一些可重构的机器人的对接操作中。但利用机械手爪作为对接机构，其操作控制较复杂，且对于无人值守的全地形移动机器人欲完成对接任务而言，该机构的使用可行性具有一定的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，以解决可组合移动机器人在工作过程中，特别是在非结构环境下对接难度大、锁紧不可靠及释放操作不灵活的问题。
本发明的构思是：一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，它由对接头和对接座组成，所述的对接头包括接触头、弹簧、球副、压盖和凹圆台座；所述的接触头与球副固连，所述球副通过压盖与凹圆台座配合，且所述接触头通过弹簧与凹圆台座相连接；所述的对接座包括对接纳入口、拉紧钩、滚动、滑槽、螺母、螺杆、轴承支座、轴承压盖、传动齿轮、电机组件和对接导向槽；所述电机组件与传动齿轮固连且与另一齿轮相啮合，且所述啮合齿轮与螺杆固连，所述螺杆与螺母以螺旋配合，且所述螺母与移动机器人底盘以移动副相连，且所述螺母与拉紧钩铰接，所述拉紧钩上安装有滚轮，且所述滚轮与滑槽相接触，所述螺杆的两端通过轴承分别与轴承支座和轴承压盖及对接导向槽配合，且所述对接导向槽同对接纳入口固连，所述对接纳入口处安装有传感器组件。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，由对接头和对接座组成，其特征在于：所述对接头上有一个带凸缘的接触头；所述对接座上有一个锥碗型对接纳入口和两个相对开合的拉紧钩。所述对接头的接触头能在对接座的对接纳入口引导下插入对接座中而由拉紧钩钩扣住实现对接。
所述对接头的结构是：所述接触头与球副固连，所述球副通过一个压盖与一个凹圆台座配合，且所述接触头通过弹簧与凹圆台座相连接。
所述对接座的结构是：一个电机组件与一个主动齿轮固连，所述主动齿轮与一个从动齿轮相啮合，且所述从动齿轮与螺杆固连，所述螺杆与一个螺母螺旋配合，且所述螺母与移动机器人底盘以移动副相连，且所述螺母与所述两个拉紧钩铰接，所述两个拉紧钩上各安装有一个滚轮，且所述两个滚轮与分别与两滑槽相滑动接触，所述螺杆的两端通过轴承分别与轴承支座和一个对接导向槽配合，且所述对接导向槽同对接纳入口固连，所述对接纳入口处安装有两个传感器组件。
本发明与现有的技术相比较，具有如下突出的显著优点：(1) 针对不同地形下的移动机器人间对接，本对接机构具有较好的地形自适应性。本发明的对接纳入口为锥面，有利于引导接触头伸入到对接导向槽中，且对接头上的接触头在弹簧的作用下，扩大了对接头的工作空间，进一步增强了本发明对接机构对移动机器人对接环境的适应性能；(2) 对接机构结构紧凑，操作灵活，对接可靠性高。本发明利用一套电机组件作为动力源，即可以实现对接头的拉紧与锁定，又可以顺利完成解锁动作，同时，对接座上的对接纳入口与对接头上的凹圆台座紧密配合，保证对接的可靠性，提高多台移动机器人组合后整体的稳定性。
附图说明
图1是本发明的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构对接前的结构示意图。
图2为图1的对接锁紧与释放机构对接后的结构示意图。
具体实施方式
本发明优先实施例结合附图说明如下：
实施例一：
结合图1和图2说明本实施例，本可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，由对接头01和对接座02组成，其特征在于：所述对接头01上有一个带凸缘的接触头14；所述对接座02上有一个锥碗型对接纳入口1和两个相对开合的拉紧钩2，所述对接头01的接触头14能在对接座02的对接纳入口1引导下插入对接座02中而由拉紧钩2钩扣住实现对接。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
结合图1和图2，所述对接头01的结构是：所述接触头14与球副16固连，所述球副16通过压盖17与凹圆台座18配合，且所述接触头14通过弹簧15与圆台座18相连接；所述对接座02的结构是：电机组件11与主动齿轮10固连，所述齿轮10与从动齿轮9相啮合，且所述齿轮9与螺杆6固连，所述螺杆6与螺母5螺旋配合，且所述螺母5与所述两个拉紧钩2铰接，所述拉紧钩2上各安装有一个滚轮3，且所述两个滚轮3与分别与两滑槽4滑动接触，所述螺杆6的两端通过轴承分别与一个轴承支座7和一个对接导向槽12配合，且所述对接导向槽12同对接纳入口1固连，所述对接纳入口1处安装有两个传感器组件13。所述的对接纳入口1、滑槽4、轴承支座7及电机组件11均与移动机器人的底盘相固连。对于两台移动机器人对接，对接头01和对接座02分别安装于两台移动机器人；对于多台移动机器人对接，每台移动机器人的均安装对接头01和对接座02。
实施例三：结合图1和2说明本实施例，本实施例的螺杆6与螺母5通过自锁螺纹配合，确保对接的紧密性与可靠性。其它组成和连接关系与实施例一相同。
实施例四：结合图1说明本实施例，本实施例的对接导向槽12为圆柱形，且在面向拉紧钩2一侧的表面开有长方形的空口，以保证对接头14顺利进入对接导向槽12内，且确保拉紧钩2与对接头14接触。
实施例五：结合图1和图2说明本实施例，本实施例的滑槽4相对于对接纳入口1的轴线对称排列，且滑槽4的外形的轴线由相对于对接纳入口1的轴线倾斜一定角度向与其平行过度，使得滚轮3与配合顺畅，且带动拉紧钩2在一个动力源的作用下完成收纳对接头并拉紧对接头的动作，确保对接过程的平顺性。同时，释放对接头时，保证释放的平稳性。其它组成和连接关系与实施例一相同。
实施例六：结合图1和图2说明本实施例，本实施例的凹圆台座18的侧面同对接纳入口1的内侧面在完成对接后可完全贴合，确保两移动机器人对接的可靠性与紧密性，以形成稳定的工作平台。其它组成和连接关系与实施例一相同。
实施例七：结合图1和图2说明本实施例，本实施例的传感器组件13的轴线与对接纳入口1圆锥面垂直，以实现为电机组件提供启停的电信号的功能，且保证圆台座18在进入对接纳入口1时不会出现卡死的现象。
工作原理(参见图1和图2)，本可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构主要由对接头01和对接座02组成。对于两台移动机器人对接，对接头01和对接座02分别安装于两台移动机器人；对于多台移动机器人对接，每台移动机器人的均安装有对接头01和对接座02。在移动机器人的带动下，对接头01中的接触头14与对接纳入口1的圆锥面接触，对接纳入口1的圆锥面降低了对机器人位姿的严格要求，确保了在非结构环境下对接方式的自适应性。当凹圆台座18与传感器组件13接触时，对接头14已伸入对接导向槽12中，且此时传感器13向电机组件11传递信号，启动电机组件11，并带动啮合主动齿轮10和从动齿轮9，使螺杆6旋转，带动螺母5向下移动，同时使滚轮3在滑槽4内移动，使拉紧钩2的钩头首先向中心靠拢，然后以竖直向下的方向运动，以确保拉紧伸入到对接导向槽12中的接触头，并以此带动凹圆台座18继续向对接纳入口1接近，当凹圆台座18与对接导向槽完全接触时，传感器组件13向电机组件11发现停止的信号，以完成对接过程。此对接过程可克服非结构环境的影响，具有较好的对接自适应性，并确保了对接的可靠性与整体工作的稳定性。
当需要释放移动机器人时，由移动机器人向电机组件11发出与上述过程反向转动的信号，以带动啮合主动齿轮10和从动齿轮9、螺杆6的转动，并带动螺母5向上运动，以此带动拉紧钩2释放对接触头1的拉紧，当拉紧钩2张开至预先计算出的最大位置时，移动机器人向电机组件11发出停止的信号，以此完成移动机器人的释放功能。

Claims (8)

1.一种可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，由对接头(01)和对接座(02)组成，其特征在于：所述对接头(01)上有一个带凸缘的接触头(14)；所述对接座(02)上有一个锥碗型对接纳入口(1)和两个相对开合的拉紧钩(2)；
所述对接头(01)的接触头(14)能在对接座(02)的对接纳入口(1)引导下插入对接座(02)中而由拉紧钩(2)钩扣住实现对接。
2.如权利要求1所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于所述对接头(01)的结构是：所述接触头(14)与球副(16)固连，所述球副(16)通过一个压盖(17)与一个凹圆台座(18)配合，且所述接触头(14)通过弹簧(15)与凹圆台座(16)相连接。
3.如权利要求1所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于所述对接座(02)的结构是：一个电机组件(11)与一个主动齿轮(10)固连，所述主动齿轮(10)与一个从动齿轮(9)相啮合，且所述从动齿轮(9)与螺杆(6)固连，所述螺杆(6)与一个螺母(5)螺旋配合，且所述螺母(5)与移动机器人底盘以移动副相连，且所述螺母(5)与所述两个拉紧钩(2)铰接，所述两个拉紧钩(2)上各安装有一个滚轮(3)，且所述两个滚轮(3)与分别与两滑槽(4)相滑动接触，所述螺杆(6)的两端通过轴承分别与轴承支座(7)和一个对接导向槽(12)配合，且所述对接导向槽(12)同对接纳入口(1)固连，所述对接纳入口(1)处安装有两个传感器组件(13)。
4.如权利要求3所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于：所述螺杆(6)与螺母(5)通过自锁螺纹配合。
5.如权利要求3所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于：所述对接导向槽(12)为圆柱形，且在面向拉紧钩(2)一侧的表面开有长方形的空口。
6.如权利要求3所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于：所述两滑槽(4)相对于对接纳入口(1)的轴线对称排列，且滑槽(4)的外形的轴线由相对于对接纳入口(1)的轴线倾斜一定角度向与其平行过度，保证拉紧钩(2)可有效拉紧与释放接触头(14)。
7.如权利要求3所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于：所述传感器组件(13)的轴线与对接纳入口(1)圆锥面垂直。
8.如权利要求2和3所述的可组合移动机器人的自适应对接锁紧与释放机构，其特征在于：所述凹圆台座(18)的侧面同对接纳入口(1)的内侧面在完成对接后可完全贴合。
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