CN103317519A - 一种合作目标捕获锁紧装置 - Google Patents
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Abstract
一种合作目标捕获锁紧装置,它涉及一种三指捕获锁紧装置,以解决现有的空间机械臂末端执行器在捕获过程中存在捕获容差小、捕获可靠性差以及在捕获过程中存在较大的撞击力的问题,它包括盖板、支撑壳体、底板、丝杠、圆盘和三组捕获锁紧手指;盖板连接在支撑壳体的上端,底板安装在支撑外壳的下端,丝杠沿支撑壳体轴线设置,每组捕获锁紧手指包括捕获爪、联动轴、导向柱、两个锁紧爪、两个锁紧轮、两个连杆和两个弹簧,圆盘的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指,连接段与圆盘转动连接,导向柱的两端与支撑壳体连接,每个锁紧爪的短边上安装有锁紧轮。本发明用于空间机械臂末端执行器上合作目标捕获锁紧用。
Description
技术领域
本发明涉及一种三指捕获锁紧装置,具体涉及一种用于空间机械臂末端执行器的合作目标捕获锁紧装置,属于机器人技术领域。
背景技术
目前较为成功的空间机械臂末端执行器设计方案主要有美国的轨道快车以及欧空局机械臂ERA。两种末端执行器的捕获锁紧装置都采用了三指结构,都属于包络捕获的技术方案。其中美国轨道快车方案中缺少锁紧机构,并且由于其使用了四连杆机构,可靠性差,并且在捕获过程中存在较大的撞击力。而欧空局机械臂ERA的捕获装置的捕获容差小。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的空间机械臂末端执行器在捕获过程中存在捕获容差小、捕获可靠性差以及在捕获过程中存在较大的撞击力的问题,进而提供一种合作目标捕获锁紧装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是:本发明的一种合作目标捕获锁紧装置包括盖板、支撑壳体、底板、丝杠、圆盘和三组捕获锁紧手指;所述支撑壳体为筒状壳体,盖板连接在支撑壳体的上端,底板安装在支撑外壳的下端,丝杠沿支撑壳体轴线设置,且丝杠的上端与盖板转动连接,丝杠的下端与底板转动连接,每组捕获锁紧手指包括捕获爪、联动轴、导向柱、两个锁紧爪、两个锁紧轮、两个连杆和两个弹簧,圆盘的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指,捕获爪包括L形爪段和连接段,L形爪段的长边与连接段连接且二者一体制成,L形爪段和连接段上开设有连通的导向孔,连接段与圆盘转动连接,L形爪段的短边穿出盖板,L形爪段的短边的端面上设置有导向槽,导向柱水平穿过导向孔,且导向柱能在导向孔内滑动,导向柱的两端与支撑壳体连接,每个捕获爪的两侧各设置有一个锁紧爪,锁紧爪为L形锁紧爪,锁紧爪的短边伸出支撑壳体外并指向L形爪段的短边,每个锁紧爪的长边与相应的导向柱转动连接,每个锁紧爪的短边上安装有锁紧轮,每个锁紧爪的长边的下端与一个连杆转动连接,每个捕获爪相对应的两个连杆通过联动轴连接,每个锁紧爪的长边的下端与盖板之间连接有一个弹簧,L形爪段的长边上设置有一个卡槽,卡槽用于卡合压紧联动轴。
本发明的有益效果是:一、本发明具有手指结构简单,设计合理,采用三组捕获锁紧手指(捕获爪和锁紧爪)以及连杆原理,还兼容了LEE将捕获与锁紧的功能与机构分离带了大的捕获容差,具有捕获容差大(位置容差(三轴):±15mm;姿态容差(三轴):±5°)、捕获预载大(预载可达12000N)的特点;二、本发明捕获分为预紧和锁紧两步,对接捕获过程更安全,可靠性大,可实现大力矩捕获锁紧;三、本发明中手指张合速度可控,可减小捕获过程中的碰撞,实现较小撞击力的捕获,即实现软捕获;四、本发明具有将捕获目标对中的功能。
附图说明
图1是本发明的捕获锁紧装置的整体结构主剖视结构示意图,图2是捕获锁紧手指的立体机构示意图(其中一组捕获锁紧手指未画出),图3是捕获爪的主视结构示意图,图4是本发明应用于一种空间机械臂自爬行与载荷操作的末端执行器的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1-图3说明本实施方式,本实施方式的一种合作目标捕获锁紧装置包括盖板A1、支撑壳体A2、底板A4、丝杠C3、圆盘D7和三组捕获锁紧手指;
所述支撑壳体A2为圆筒状壳体,盖板A1连接在支撑壳体A2的上端,底板A4安装在支撑外壳A2的下端,丝杠C3沿支撑壳体A2轴线设置,且丝杠C3的上端与盖板A1转动连接,丝杠C3的下端与底板A4转动连接,每组捕获锁紧手指包括捕获爪D5、联动轴D4、导向柱D6、两个锁紧爪D1、两个锁紧轮D2、两个连杆D3和两个弹簧D8,圆盘D7的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指,捕获爪D5包括L形爪段D5-4和连接段D5-5,L形爪段D5-4的长边与连接段D5-5连接且二者一体制成,L形爪段D5-4和连接段D5-5上开设有连通的导向孔D5-1,连接段D5-5与圆盘D7转动连接,L形爪段D5-4的短边穿出盖板A1,L形爪段D5-4的短边的端面上设置有导向槽D5-3,导向柱D6水平穿过导向孔D5-1,且导向柱D6能在导向孔D5-1内滑动,导向柱D6的两端与支撑壳体A2连接,每个捕获爪D5的两侧各设置有一个锁紧爪D1,锁紧爪D1为L形锁紧爪,锁紧爪D1的短边伸出支撑壳体A2外并指向L形爪段D5-4的短边,每个锁紧爪D1的长边与相应的导向柱D6转动连接,每个锁紧爪D1的短边上安装有锁紧轮D2,每个锁紧爪D1的长边的下端与一个连杆D3转动连接,每个捕获爪D5相对应的两个连杆D3通过联动轴D4连接,每个锁紧爪D1的长边的下端与盖板A1之间连接有一个弹簧D8,L形爪段D5-4的长边上设置有一个卡槽D5-2,卡槽D5-2用于卡合压紧联动轴D4。
具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式所述的丝杠C3为滚珠丝杠。如此设置,性能可靠稳定。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图2和图3说明本实施方式,本实施方式所述导向孔D5-1呈拱形。如此设置,能使捕获爪和锁紧爪很好的张合,很好地实现了预紧和锁紧。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:结合图3说明本实施方式,本实施方式的L形爪段D5-4的内侧面和连接段D5-5的内侧面之间的夹角β为150°。如此设置,能使捕获爪和锁紧爪很好的张合,张合度大,可减小捕获过程中的碰撞,即实现软捕获,很好地实现了预紧和锁紧。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五:结合图3说明本实施方式,本实施方式所述的卡槽D5-2为半圆形卡槽。如此设置,卡槽D5-2卡合压紧联动轴D4,进而带动锁紧爪D1转动,锁紧爪D1上的锁紧轮D2在转动的作用下对捕获接口的弹性原件施加压力,形成弹性元件的形变载荷,完成末端执行器与捕获接口的锁紧预载、刚性连接,完成锁紧运动。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式六:结合图3说明本实施方式,本实施方式所述导向槽D5-3为圆弧形导向槽。如此设置,卡槽D5-2能有力地卡合压紧联动轴D4,进而带动锁紧爪D1转动,锁紧爪D1上的锁紧轮D2在转动的作用下对捕获接口的弹性原件施加压力,形成弹性元件的形变载荷,完成末端执行器与捕获接口的锁紧预载、刚性连接,完成锁紧运动,锁紧的作用是解放捕获拉爪,减少丝杠的受力。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式七:结合图3说明本实施方式,本实施方式的每个锁紧爪D1的长边的下端与一个连杆D3通过铰链转动连接。如此设置,连接可靠,使用操作方便。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式八:结合图2说明本实施方式,本实施方式所述圆盘D7为螺母。如此设置,连接可靠,使用操作方便。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式九:结合图1说明本实施方式,本实施方式所述丝杠C3为空心丝杠。如此设置,便于使用时和其它动力传动件传动,满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式十:结合图1说明本实施方式,本实施方式所述支撑壳体A2为圆筒状壳体。如此设置,满足实际需要。其它与具体实施方式一或二相同。
工作过程
结合图1-图4说明,本发明用于实现空间机械臂自爬行和载荷操作的末端执行器上进行目标捕获与锁紧时,圆盘D7的位置保证捕获爪D5完全展开,此时导向柱D6处在捕获爪D5的连接段初始位置D5-1处,准备开始捕获;当丝杠C3转动带动圆盘D7向下运动,由于导向柱D6的限制,捕获爪D5沿连接段D5-5上的D5-1运动,捕获爪完成捕获运动,并在完成捕获运动过程中由导向槽D5-3与捕获目标接触实现将捕获目标对中功能;圆盘D7继续向下运动,由于导向柱D6的限制,捕获爪D5沿L形爪段D5-4上的D5-1运动,捕获爪完成拖动对接运动;同时捕获爪上的卡槽D5-2压紧联动轴D4,带动锁紧爪D1完成锁紧运动,实现三指型合作对捕获目标的完全锁紧。
Claims (10)
1.一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述装置包括盖板(A1)、支撑壳体(A2)、底板(A4)、丝杠(C3)、圆盘(D7)和三组捕获锁紧手指;所述支撑壳体(A2)为圆筒状壳体,盖板(A1)连接在支撑壳体(A2)的上端,底板(A4)安装在支撑外壳(A2)的下端,丝杠(C3)沿支撑壳体(A2)轴线设置,且丝杠(C3)的上端与盖板(A1)转动连接,丝杠(C3)的下端与底板(A4)转动连接,每组捕获锁紧手指包括捕获爪(D5)、联动轴(D4)、导向柱(D6)、两个锁紧爪(D1)、两个锁紧轮(D2)、两个连杆(D3)和两个弹簧(D8),圆盘(D7)的外圆周壁上均布设置有三组捕获锁紧手指,捕获爪(D5)包括L形爪段(D5-4)和连接段(D5-5),L形爪段(D5-4)的长边与连接段(D5-5)连接且二者一体制成,L形爪段(D5-4)和连接段(D5-5)上开设有连通的导向孔(D5-1),连接段(D5-5)与圆盘(D7)转动连接,L形爪段(D5-4)的短边穿出盖板(A1),L形爪段(D5-4)的短边的端面上设置有导向槽(D5-3),导向柱(D6)水平穿过导向孔(D5-1),且导向柱(D6)能在导向孔(D5-1)内滑动,导向柱(D6)的两端与支撑壳体(A2)连接,每个捕获爪(D5)的两侧各设置有一个锁紧爪(D1),锁紧爪(D1)为L形锁紧爪,锁紧爪(D1)的短边伸出支撑壳体(A2)外并指向L形爪段(D5-4)的短边,每个锁紧爪(D1)的长边与相应的导向柱(D6)转动连接,每个锁紧爪(D1)的短边上安装有锁紧轮(D2),每个锁紧爪(D1)的长边的下端与一个连杆(D3)转动连接,每个捕获爪(D5)相对应的两个连杆(D3)通过联动轴(D4)连接,每个锁紧爪(D1)的长边的下端与盖板(A1)之间连接有一个弹簧(D8),L形爪段(D5-4)的长边上设置有一个卡槽(D5-2),卡槽(D5-2)用于卡合压紧联动轴(D4)。
2.根据权利要求1所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述的丝杠(C3)为滚珠丝杠。
3.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述导向孔(D5-1)呈拱形。
4.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:L形爪段(D5-4)的内侧面和连接段(D5-5)的内侧面之间的夹角(β)为150°。
5.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述的卡槽(D5-2)为半圆形卡槽。
6.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述导向槽(D5-3)为圆弧形导向槽。
7.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:每个锁紧爪(D1)的长边的下端与一个连杆(D3)通过铰链转动连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述圆盘(D7)为螺母。
9.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述丝杠(C3)为空心丝杠。
10.根据权利要求1或2所述的一种合作目标捕获锁紧装置,其特征在于:所述支撑壳体(A2)为圆筒状壳体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |