CN106015238A - 一种具有容错特性的旋转驱动对接机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有容错特性的旋转驱动对接机构，通过对接执行机构与对接定位机构相互配合，实现两设备间的对接。所述对接执行机构具有可旋转的锥形旋转头，由驱动机构驱动转动；对接定位机构具有锥形筒状定位头，与锥形旋转头配合，使锥形定位头伸入定位头内。上述旋转头外壁上设计有对接凸台，定位头上设计有定位凸台。两设备对接时，旋转头插入定位头内，通过驱动机构驱动旋转头旋转，使对接凸台下表面与定位凸台上表面搭接，实现两设备对接。本发明的优点为：对接执行机构与对接固定机构间采用锥形对接面，使在对接过程中具有一定容错性，可以在对接精度不高的情况下完成对接。
Description
技术领域
本发明涉及一种对接装置，具体来说是一种具有容错特性的旋转驱动对接机构。
背景技术
机构的自动对接技术在机器人，航空航天领域都有广泛的应用。然而，对于一般的对接机构，精度要求十分苛刻，有细微的误差就可能会导致对接的失败。由于对接难度大，对接要求高，自动对接技术一直是重点及难点。设计一种简单的具有一定容错性的对接机构，是对机器人技术及空间技术发展的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种具有容错特性的旋转驱动对接机构，该机构简单有效，能高效完成小型物体间的对接任务。
本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，通过对接执行机构与对接定位机构相互配合，实现两设备间的对接。
所述对接执行机构具有可旋转的锥形旋转头，由驱动机构驱动转动；对接定位机构具有锥形筒状定位头，与锥形旋转头配合，使锥形定位头伸入定位头内。上述旋转头外壁上设计有对接凸台，定位头上设计有定位凸台。两设备对接时，旋转头插入定位头内，通过驱动机构驱动旋转头旋转，使对接凸台下表面与定位凸台上表面搭接，实现两设备对接。
本发明中旋转头顶部与定位头顶部还安装有极性相反的永磁铁。
本发明的优点在于：
1、本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，对接执行机构与对接固定机构间采用锥形对接面，使在对接过程中具有一定容错性，可以在对接精度不高的情况下完成对接；
2、本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，对接过程中通过永磁体牵引对接，校正连接过程的误差，提高对接的精度；
3、本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，采用机械式对接方式，耗能少，效率高，结构稳定；
4、本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，对接过程仅需要控制一个驱动机构，控制简单；
5、本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，凸台采用上窄下宽的设计结构，方便旋转 端进入，不易退出，达到易锁死的目的。
附图说明
图1为本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构整体结构示意图；
图2为本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构中旋转头结构示意图；
图3为本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构中定位头结构示意图；
图4为应用本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构完成对接后，旋转头与定位头位置关系示意图。
图中：
1-对接执行机构 2-对接定位机构 3-永磁铁
101-执行机构机架 102-驱动舵机 103-对接旋转头
102a-驱动舵机与 102b-舵盘 102c-驱动摇臂
103a-旋转头 103b-传动齿轮 103c-对接凸台
201-固定机构机架 202-定位头 202a-定位段
202b-安装段 202c-定位凸台
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明具有容错特性的旋转驱动对接机构，包括对接执行机构1与对接定位机构2，如图1所示。
所述对接执行机构1包括执行机构机架101、驱动机构102与对接旋转头103；执行机构端部设计有两根执行机构连接轴；两根执行机构连接轴线平行，且位于同一水平面上。对接旋转头103为两个，分别安装在两根执行机构连接轴上。两个对接旋转头103结构相同，均包括旋转头103a与传动齿轮103b；其中，旋转头103a采用圆锥台结构，底端通过轴承同轴固定于执行机构连接轴端部。传动齿轮103b同轴套在执行机构连接轴上，与旋转头103a固定；且两个对接旋转头103中的传动齿轮103b间相互啮合。驱动机构102用于驱动对接旋转头103转动，包括驱动舵机102a、舵盘102b与驱动摇臂102c；其中，驱动舵机102a固定于执行机构机架101上，与一个对接旋转头的输出轴同轴设置，令该对接旋转头为主驱动对接旋转头。驱动舵机102a的输出轴上同轴安装舵盘102b；舵盘102b上安装有驱动摇臂102c，驱动摇臂102c为弯曲杆状结构，输入端与舵盘102b外缘处铰接，输出端与主驱动对接旋转头中的传动齿轮103b通过轴承连接，且连接位置靠近执行机构连接轴。由此通过驱动舵机102a驱动舵盘102b转动，使驱动摇臂102c的输出端绕执行机构连接轴转动，进而带动主驱动对 接旋转头转动，最终通过两个对接旋转头103中传动齿轮103b的传动，使两个对接旋转头103中的旋转头103a同步转动。
所述对接固定机构2包括固定机构机架201与定位头202；其中，固定机构支架201一端面上固定安装有两根固定机构连接轴；两根固定机构连接轴轴线平行，且位于同一水平面上；同时两根固定机构连接轴间距与对接执行机构1中的两个执行机构连接轴间距相等。定位头202为两个，具有定位段202a与安装段202b的一体结构；定位段202a为圆锥台结构，顶面与安装段202b同轴相接，定位段202a同轴固定于两根固定机构连接轴端部。上述旋转头103a与定位头202中定位段202a的锥角相等，且定位段202a的底面半径大于旋转头103a底面半径，使两个旋转头103a可分别插入至两个定位头202中定位段202a内。
上述对接执行机构1与对接固定机构2，分别通过执行机构机架101和固定机构机架201固定安装于对接设备A与对接设备B上，为实现对接设备A与对接设备B间的可容错对接。本发明在对接执行机构1中的旋转头103a上沿旋转头103a轴向设计有上下两层对接凸台103c，每层具有三个对接凸台103c，沿其所在层面周向上75°等角度间隔均布；且两层中的定位凸台在旋转头103c周向上位置对应，如图2所示。上述对接凸台103c的顶面宽度小于底面宽度，由此使对接凸台103c的外缘形成向旋转头103a顶端倾斜的斜面，防止旋转头103a插入定位头202后，对接凸台103c与定位头202内壁间过早发生干涉。同时，固定执行机构2中定位头202的定位段202a内壁上沿定位段202a轴向设计有上中下三层定位凸台202c，如图3所示，每层具有三个定位凸台202c，沿其所在层面周向上75°等角度间隔均布；且各层中的定位凸台202c在定位头202周向上位置对应。上述定位凸台202c顶面宽度小于底面宽度，使定位凸台202c的外缘形成向定位头202底端倾斜的斜面，防止旋转头103a插入旋转头后，定位凸台202c与旋转头103a内壁间过早发生干涉。上述三层定位凸台202c中，两个相邻定位凸台202c之间作为旋转头103a上对接凸台103a插入位；且三层定位凸台202c中，上层定位凸台202c(位于定位段202a顶端处的定位凸台202c)用于限制旋转头103c向定位头204内插入的距离。
通过上述结构的旋转驱动对接机构，在对接设备A与对接设备B进行对接时，首先，控制对接执行机构1中两个旋转头103a顶端分别插入对接固定机构2中两个定位头202内；插入过程中，由驱动机构102控制两个旋转头103a转动，调节两个旋转头103a上的对接凸台103c位置，使两个旋转头103a上的对接凸台103c位于两个定位头202中定位段202a上的对接凸台插入位；此时控制对接设备A向对接设备B移动，使旋转头103插入定位段202a内，直至旋转头103a顶端与定位段202a顶端处的定位凸台接触限位后，由驱动机构102控制两 个旋转头103a旋转60度，此时旋转头103a上的两层对接凸台103c的底面分别与定位段202a上的下层与中层定位凸台的顶面搭接，由此将对接执行机构1与对接固定机构2间锁死固定，实现对接设备A与对接设备B间的对接。由于旋转头103a与定位头202间采用锥面配合方式，因此在旋转头103a插入过程不必要求过高精度。
本发明中在旋转头103a的顶端端部设计凹槽，同时在定位头202中连接段202b上，位于连接段202b与定位段202a相接一端端部设计凹槽，凹槽内固定安装极性相反的永磁铁3；由此，在对接过程中，通过旋转头103a与定位头202上的永磁铁3相互间的吸引力，辅助对接执行机构1与对接固定机构2间的对接，校正旋转头103a与定位段202a间在对接过程中的误差。
Claims (7)
1.具有容错特性的旋转驱动对接机构，通过对接执行机构与对接定位机构相互配合，实现两设备间的对接；其特征在于：
所述对接执行机构具有可旋转的锥形旋转头，由驱动机构驱动转动；对接定位机构具有锥形筒状定位头，与锥形旋转头配合，使锥形定位头伸入定位头内；上述旋转头外壁上设计有对接凸台，定位头上设计有定位凸台；两设备对接时，旋转头插入定位头内，通过驱动机构驱动旋转头旋转，使对接凸台下表面与定位凸台上表面搭接，实现两设备对接。
2.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：驱动机构包括驱动舵机、舵盘与驱动摇臂；其中，舵盘安装于驱动舵机的输出轴上，驱动摇臂的输入端与舵盘外缘处铰接，输出端与对接旋转头通过轴承相连。
3.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：旋转头为两个，两个旋转头上同轴安装传动齿轮，传动齿轮间相互啮合，由一套驱动机构驱动两个旋转头同步转动。
4.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：旋转头上沿旋转头轴向设计有n层对接凸台，n＞2；每层的对接凸台周向上120°等角度间隔均布；且n层中的对接凸台在旋转头周向上位置对应；对应的定位头内壁沿设计有n层定位凸台；每层的定位凸台周向上120°等角度间隔均布；且n层中的定位凸台在定位头周向上位置对应。
5.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：对接凸台的顶面宽度小于底面宽度，由此使对接凸台的外缘形成向旋转头顶端倾斜的斜面；定位凸台顶面宽度小于底面宽度，使定位凸台的外缘形成向定位头底端倾斜的斜面。
6.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：定位头顶端处的内壁上还设计有一层定位凸台，用于限制旋转头向定位头内插入的距离。
7.如权利要求1所述具有容错特性的旋转驱动对接机构，其特征在于：旋转头顶部与定位头顶部安装有极性相反的永磁铁。
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