CN106393167B - 一种自重构机器人的连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，包括相互连接的内支架与外支架，外支架的一个端面为阳极连接面，外支架位于阳极连接面两侧的两个侧面分别为阴极连接面，在内支架上设有对接板，内支架与外支架连接后，阳极连接面与对接板相对设置。本发明具有以下优点：1、滑块及卡槽的设计使得连接更为牢固；2、以曲柄滑块为基础的对接系统体积小，结构简单；3、对接完成后实现自锁，无需对对接系统的驱动器持续供电，从而在一定程度上降低了能量的消耗。

Description

一种自重构机器人的连接装置
技术领域
本发明涉及一种自重构机器人的连接装置，属于自重构机器人领域。
背景技术
自重构这一概念源于20世纪80年代，属于机器人领域的新兴研究方向。自重构机器人是由诸多模块组成的，它的每一个模块都是一个“五脏俱全”的简单机器人，包含着机器人系统应有的部分：执行机构、传感器、主机以及电源。此外，每个模块还可以同其他模块以及主动连接机构通讯，从而可以与相邻模块进行对接和脱离，这使得机器人系统可以改变自身机构以及整个机构或组织的功能。在复杂恶劣的环境里，自重构机器人可以改变它们的结构，从而可以更好地适应工作环境，更好地完成一些特殊任务。自重构机器人具有较强的适应性以及鲁棒性。
自重构机器人的接头性能在很大程度上影响整个机器人的性能。比如，接头的强度将决定模块的最大数量，接头的连接和脱离速度将影响机器人自重构的速度，所以接头的设计是自重构机器人硬件设计的重要组成部分。目前的自重构机器人接头主要有电磁接头、机械接头和静电力接头等形式。
电磁接头以电磁力为连接力，其连接速度快，对中性好，但接头强度有限。最简单的电磁接头就是在两模块上安装极性相异的永磁铁，但这不易实现脱离，一般要加装一个脱离机构。不过，加装脱离机构又会使结构更复杂，使连接、脱离过程耗时。
机械接头最大的优点是连接可靠，不过其结构设计复杂，占用空间大，对中性不好。早期的自重构机器人的机械接头是销-锁结构。
静电力接头是指利用正负电荷的吸引力作为连接力的接头，这是最近才提出来的连接方式。两模块的接合面充有异性电荷，它们靠近时，电荷的吸力即连接力，其接头就如一个大容量平板电容一样。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、体积小的用于自重构机器人的连接装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，包括相互连接的内支架与外支架，外支架的一个端面为阳极连接面，外支架位于阳极连接面两侧的两个侧面分别为阴极连接面，在内支架上设有对接板，内支架与外支架连接后，阳极连接面与对接板相对设置；
阳极连接面包括阳极对接面，在阳极对接面上形成有至少三条滑槽，在每条滑槽中设有一个滑块，由驱动机构驱动所有滑块沿滑槽收拢或张开；
阴极连接面上设有与滑块数量相同的卡槽，当前连接装置上的滑块一一对应地卡入相邻连接装置上的卡槽内，每条卡槽的端部为大端，滑块收拢后通过大端卡入或离开相应的卡槽内，卡入卡槽的滑块张开后同时沿相对应的卡槽移动，离开卡槽的大端卡入卡槽的缩颈段内。
优选地，所述驱动机构包括数量与所述滑块相等的连杆，连杆的一端分别与一个所述滑块铰接，另一端与曲柄铰接，由电机驱动机构驱动曲柄转动，从而带动所有滑块沿滑槽收拢或张开。
优选地，还包括角度测量机构，该角度测量机构包括与所述曲柄同步转动的齿轮一，齿轮二与齿轮一相啮合，角度传感器与齿轮二同轴布置。
优选地，所述电机驱动机构包括减速电机及与减速电机相联结的蜗杆涡轮机构，在所述曲柄的轴心设有开有外螺纹的轴，蜗杆涡轮机构的涡轮与轴相啮合。
本发明具有以下优点：1、滑块及卡槽的设计使得连接更为牢固；2、以曲柄滑块为基础的对接系统体积小，结构简单；3、对接完成后实现自锁，无需对对接系统的驱动器持续供电，从而在一定程度上降低了能量的消耗。
附图说明
图1为本发明提供的一种自重构机器人的连接装置的内部结构示意图；
图2为本发明提供的一种自重构机器人的连接装置的外部示意图；
图3为本发明的阴极连接面示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
针对现有自重构机器人的连接装置的不足，本发明的目的在于对自重构机器人的连接装置进行改进，以提高自重构机器人连接装置的稳定性，减小连接装置的体积，高效、经济地实现自重构机器人的连接与脱离。
为此，本发明提出了一种自重构机器人的连接装置。结合图1至图3，发明提供的连接装置的框架由两个U型支架(外支架8及内支架10)、一个正方形对接板9组成。
外支架8的正面为阳极连接面，两个侧面为阴极连接面。内支架10起连接作用，连接外支架8与正方形对接板9，正方形对接板9为阴极连接面。
阳极连接面包括阳极对接面，在阳极对接面上形成有四条交叉的滑槽，在每条滑槽中有一个滑块3，由驱动机构驱动滑块3在滑槽中滑动，使得所有滑块3沿滑槽收拢或张开。
驱动机构包括减速电机1，减速电机1与蜗杆涡轮机构2相联结，在曲柄5的轴心设有开有外螺纹的轴，蜗杆涡轮机构2的涡轮与轴相啮合，从而使得减速电机1通过蜗杆涡轮机构2驱动曲柄5转动。驱动机构还包括数量与滑块3相等的连杆4，连杆4的一端分别与一个滑块3铰接，另一端与曲柄5铰接。在曲柄5转动过程中，由连杆4带动滑块3沿滑槽收拢或张开。
为了获得曲柄5的转动角度，从而对滑块3收拢或张开的幅度进行控制，本发明还包括角度测量机构。该角度测量机构包括与曲柄5同步转动的齿轮一6，齿轮二7与齿轮一6相啮合，角度传感器与齿轮二7同轴布置。
而本发明的阴极连接面上设有与滑块3数量相同的卡槽，当前连接装置上的滑块3一一对应地卡入相邻连接装置上的卡槽内，每条卡槽的端部为大端，滑块3收拢后通过大端卡入或离开相应的卡槽内，卡入卡槽的滑块3张开后同时沿相对应的卡槽移动，离开卡槽的大端卡入卡槽的缩颈段内。
当两个模块需要连接时，将四个滑块3收缩至中间，然后使得阳极连接面与阴极连接面对接，而滑块3则可以卡在阴极连接面的卡槽中。然后驱动减速电机1，通过蜗杆涡轮2、曲柄5、连杆4使得滑块3滑向外侧，如图2中的状态，滑块3滑向外侧后可增加连接的牢固性。当两个连接的模块需要脱离时，则与连接时的动作相反，驱动减速电机1，通过蜗杆涡轮2、曲柄5、连杆4使得滑块3滑向中间，然后两个连接面脱离即可。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，包括相互连接的内支架（10）与外支架（8），外支架（8）的一个端面为阳极连接面，外支架（8）位于阳极连接面两侧的两个侧面分别为阴极连接面，在内支架（10）上设有对接板，内支架（10）与外支架（8）连接后，阳极连接面与对接板相对设置；
阳极连接面包括阳极对接面，在阳极对接面上形成有至少三条滑槽，在每条滑槽中设有一个滑块（3），由驱动机构驱动所有滑块（3）沿滑槽收拢或张开；
阴极连接面上设有与滑块（3）数量相同的卡槽，当前连接装置上的滑块（3）一一对应地卡入相邻连接装置上的卡槽内，每条卡槽的端部为大端，滑块（3）收拢后通过大端卡入或离开相应的卡槽内，卡入卡槽的滑块（3）张开后同时沿相对应的卡槽移动，离开卡槽的大端卡入卡槽的缩颈段内。
2.如权利要求1所述的一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，所述驱动机构包括数量与所述滑块（3）相等的连杆（4），连杆（4）的一端分别与一个所述滑块（3）铰接，另一端与曲柄（5）铰接，由电机驱动机构驱动曲柄（5）转动，从而带动所有滑块（3）沿滑槽收拢或张开。
3.如权利要求2所述的一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，还包括角度测量机构，该角度测量机构包括与所述曲柄（5）同步转动的齿轮一（6），齿轮二（7）与齿轮一（6）相啮合，角度传感器与齿轮二（7）同轴布置。
4.如权利要求2所述的一种自重构机器人的连接装置，其特征在于，所述电机驱动机构包括减速电机（1）及与减速电机（1）相联结的蜗杆蜗轮机构（2），在所述曲柄（5）的轴心设有开有外螺纹的轴，蜗杆蜗轮机构（2）的蜗轮与轴相啮合。
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