CN107539762B - 一种仿生对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生对接装置，属于机械对接装置领域。包括：外壳、外层导引盘、内层回收组件、内层导引盘及摇臂；内层回收组件套接在外壳内，并能够沿外壳上下移动；内层回收组件的圆形敞口处向外延伸形成环形安装台，环形安装台设置有第一环形限位销及第二环形限位销；内层导引盘一端与环形安装台通过第一转轴铰接，且第一环形限位销穿过内层导引盘的铰接端；摇臂一端与环形安装台通过第二环形限位销连接，另一端与外层导引盘连接成一体并通过第二转轴铰接在外壳上；上下移动内层回收组件，能够实现外层导引盘及所述内层导引盘的展开或闭合。本发明增加了对接的控制面积，可精确固定对接位置或捕获对接物，同时减小对接装置收藏空间。

Description

一种仿生对接装置

技术领域

本发明属于机械对接装置技术领域，具体涉及一种仿生对接装置。

背景技术

在人工智能发展的推动下，现代智能机械装置正愈来愈多的代替人类，其应用范围也逐步涉及人类生活的方方面面。在二个智能机械装置之间相互准确传递物品，是一个经常发生的交互动作。彼此之间的准确快速对接是提高相互传递物品速率的途径之一。

个自独立运动在三维空间中的二个物体之间，相互位置是动态的，而且彼此之间不存在、或不能通过人为行为(如抛投绳索等)建立间接对接关系。独自运动在三维空间中的二个物体之间要实现对接，通常是一个非常复杂和缓慢的过程。以太空舱的对接为例：二个空间舱以个自的十字靶标为对接基准，只有将二个十字靶标控制到允许的范围内时，才可以实现准确对接。而二个十字靶标允许的位置误差是非常苛刻的，若二个十字靶标超出允许的范围，是不允许对接的。

现急需一种对接装置，使得二个独自运动在三维空间中的物体之间实现快速对接。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种仿生对接装置，以莲花花瓣的开合原理为原型，通过机械联动机构，将位于中心位置的内层回收组件位移运动，转换成外层导引盘和外层导引盘的开合运动，从而扩大了对接面积，使得对接过程从非精准定位对接逐步转变成精准定位对接，提高对接速率。

本发明的技术方案：一种仿生对接装置，包括：外壳、外层导引盘内层回收组件、内层导引盘、环形滑动环及摇臂；

所述外壳及内层回收组件分别呈漏斗状，所述内层回收组件套接在所述外壳内，并能够沿所述外壳上下移动；

所述内层回收组件的圆形敞口处向外延伸形成环形安装台，所述环形安装台设置有环形滑动环；

所述环形滑动环设置有用于带动所述内层导引盘运动的第一环形限位销；

所述环形安装台靠近所述外壳的一侧设置有用于安装所述摇臂的开口及用于带动摇臂运动的第二环形限位销；

所述内层导引盘一端与所述环形安装台通过第一转轴铰接，且所述第一环形限位销穿过所述内层导引盘的铰接端；

所述摇臂一端与所述环形安装台通过第二环形限位销连接，另一端与所述外层导引盘连接成一体再通过第二转轴铰接在所述外壳上；

上下移动所述内层回收组件，能够实现所述外层导引盘及所述内层导引盘的展开或闭合。

优选地，所述环形安装台设置有环形安装槽，所述环形安装槽与所述环形滑动环配合；

所述环形滑动环靠近所述内层导引盘的一端设置有第一环形限位销；

所述内层回收组件靠近所述环形安装槽的槽底位置设置有第一弹力卡珠，所述弹第一弹力卡珠与设置在所述环形滑动环的侧壁的锪窝共同配合使用，用于固定所述环形滑动环。

优选地，所述仿生对接装置还设置有固定推杆；

所述外壳设置有用于垂直固定所述固定推杆的平面，所述固定推杆的另一端穿过所述环形安装台并插入所述环形滑动环内。

优选地，所述固定推杆靠近所述内层回收组件的一端设置有第二弹力卡珠。

优选地，所述环形滑动环靠近所述固定推杆的一端设置有盲孔；

靠近所述盲孔底部的盲孔内壁设置有用于限位所述第二弹力卡珠的锪窝。

优选地，所述摇臂靠近所述环形安装台的一端设置有第二滑槽，所述摇臂滑槽与所述第二环形限位销配合。

优选地，所述内层导引盘由多个内层导引块组成；

所述内层导引块镶嵌在所述环形安装台的台面上，且与所述环形安装台的台面平齐；

所述内层导引块靠近所述环形安装台的一端设置有第一滑槽，所述第一滑槽与所述第一环形限位销配合。

优选地，所述外层导引盘由多个扇形导引片组成，所述扇形导引片之间相互交错互叠。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明以莲花花瓣的开合原理为原型，设计一种仿生对接装置，其对接装置打开时外层导引盘似开放的莲花，增加了对接的控制面积；对接装置闭合时外层导引盘似含苞预放的莲蕾，可精确固定对接位置或捕获对接物，同时减小对接装置收藏空间。

附图说明

图1为本发明仿生对接装置的一优选实施例的打开状态示意图；

图2为本发明仿生对接装置的一优选实施例的闭合状态示意图；

图3为图1所示实施例的打开状态局部放大示意图；

图4为图2所示实施例的闭合状态局部放大示意图；

图5为图1所示实施例的外层导引盘结构示意图；

其中，1-外壳，2-外层导引盘，3-内层回收组件，4-内层导引盘，5-固定推杆，6-滑动环，7-摇臂，8-第一转轴，9-第二转轴，10-第一弹力卡珠，11-第二弹力卡珠，12-第一滑槽，13-第二滑槽，14-盲孔，31-环形安装台，32-第一环形限位销，33-第二环形限位销，34-环形安装槽。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明一种仿生对接装置，包括：外壳1、外层导引盘2、内层回收组件3、内层导引盘4及摇臂7；

外壳1是对接装置的外支撑部件，为外层导引盘2和内层回收组件3提供安装的固定结构及空间。

本实施例中，外壳1及内层回收组件3分别呈漏斗状，分别由锥体段和直线段，外壳1的直线段为中空形状，内层回收组件3插入外壳1的直线段内，并能沿其轴向自由移动。

本实施例中，外层导引盘2为一个以弹性弧形面为主体的结构件，由多个扇形导引片组成，每个导引片的下部与摇臂7牢固连接成为一体，如图5所示。

一组扇形导引片彼此以交错重叠方式构成环形蝶状外层导引盘2，每个外层导引盘所需的扇形导引片的个数，依据外层导引盘2的弧面结构件的弧面角确定。

内层回收组件3呈漏斗状，其圆形敞口处向外延伸形成环形安装台31；

环形安装台31设置有环形滑动环6，环形安装台6设置有用于带动内层导引盘4运动的第一环形限位销32；

环形安装台31靠近外壳1的一侧设置有用于安装摇臂7的开口及用于带动摇臂7运动的第二环形限位销33；

内层导引盘4一端与环形安装台31通过第一转轴8铰接，且第一环形限位销32穿过内层导引盘4的铰接端；

摇臂7一端与环形安装台31通过第二环形限位销33连接，另一端与外层导引盘2固定连接，外层导引盘2通过第二转轴9铰接在外壳1上；

上下移动内层回收组件3，能够实现所述外层导引盘2及内层导引盘4的展开或闭合。

本实施例中，环形安装台31设置有环形安装槽34，环形安装槽34与环形滑动环6配合；

环形安装槽34内设置有第一弹力卡珠10，第一弹力卡珠10的安装轴线垂直于环形滑动环6的侧壁，环形滑动环6与第一弹力卡珠10配合设置有锪窝，用于环形滑动环6的固定。

环形滑动环6靠近内层导引盘4的一端设置有第一环形限位销32，且第一环形限位销32穿过内层导引盘4。

本实施例中，仿生对接装置还设置有固定推杆5；

外壳1设置有用于垂直固定固定推杆5的平面，固定推杆5一端固定在外壳提供的安装平面上，固定推杆5的另一端穿过环形安装台31并插入环形滑动环6内。

固定推杆5靠近内层回收组件3的一端设置有第二弹力卡珠11，第二弹力卡珠11安装在固定推杆5靠近环形滑动环6一端的杆体内；

可以理解的是：环形滑动环6靠近所述固定推杆5的一端设置有盲孔14，盲孔14的开口大小与固定推杆5配合，能够使固定推杆5顺利插入。

靠近盲孔14底部的盲孔内壁设置有用于限位第二弹力卡珠11的锪窝，当固定推杆5的顶端接触到盲孔14的底端时，第二弹力卡珠11锁定在锪窝内。

本实施例中，内层导引盘4由多个内层导引块组成；内层导引块镶嵌在环形安装台31的台面上，且与环形安装台31的台面平齐；内层导引块靠近所述环形安装台31的一端设置有第一滑槽12，第一滑槽12与第一环形限位销32配合。

在内层回收组件3移动的特定阶段时，内层导引盘4和环形滑动环6是静止的，形成与外层导引盘2的位置差动；通过固定推杆5与内层回收组件3的相对位移关系，可使得环形滑动环6发生分时段滑动，并带动内层导引盘4产生分时段开合运动，精确固定对接位置或捕获对接物。

本实施例中，摇臂7靠近环形安装台31的一端设置有第二滑槽13，第二滑槽13与第二环形限位销33配合，通过设定摇臂7上的第二滑槽13形状，实现合理调节外层导引盘2开合大小与内层回收组件3移动位置的对应关系；当内层回收组件3移动时，内层回收组件3上的第二环形定位销33在摇臂7上的第二滑槽13内滑动，带动外层导引盘2一起运动，实现外层导引盘2的开合。摇臂7上的第二滑槽13的形状对摇臂7移动进行限制，使得对接前期可快速限制对接体相对位置，对接后期在外层导引盘2限制和导引下精准实现对接。

如图1及图3所示，本发明仿生对接装置的展开：

设定仿生对接装置初始状态为某一任意位置，环形滑动环6的底部未与内层回收组件3的环形安装槽34的槽底面接触，其环形滑动环6被第二弹力卡珠11锁定。

需将对接装置完全展开时，推动内层回收组件3向外移动,则内层回收组件3的第二环形定位销33推动外层导引盘2的摇臂7一同向外移动(远离外壳1的方向移动)，摇臂7的位移在第二转轴9的限制下，转换成绕第二转轴9的旋转运动，推动外层导引盘2开始展开。

内层导引盘4在内层回收组件3的第一转轴8推动下一同向外移动，但环形滑动环6在第二弹力卡珠11的锁定下，环形滑动环6在原位置保持静止。

由于内层导引盘4的第一环槽12在第一环形限位销32的限制下，使得内层导引盘4产生绕第一转轴8旋转运动；当内层导引盘4转动至嵌入内层回收组件3的环形安装台31上表面凹槽中，并与环形安装台31上表成为完整的平面时，环形滑动环6同时也与环形安装槽34的槽底面接触，开始与内层回收组件3一起移动，内层导引盘4则静止不动。

当环形滑动环6被内层回收组件3的第一弹力卡珠10锁定时，同时第二弹力卡珠11脱离锁定，内层回收组件3继续带动外层导引盘2展开，直至外层导引盘2展开到设定幅度(外层导引盘2弹性弧形扇面边缘彼此保持一定宽度的交错重叠区)。此时内层回收组件3停止外移，仿生对接装置完全展开。

如图2及图4所示，本发明仿生对接装置的闭合：

仿生对接装置从完全展开开始闭合，内层回收组件3向内移动，内层回收组件3的第二环形定位销33推动外层导引盘2的摇臂7一同向内移动(靠近外壳1的方向)，摇臂7的位移在第二转轴9的限制下，转换成绕第二转轴9的旋转运动，推动外层导引盘2开始闭合。

内层导引盘4在内层回收组件3的第一环形限位销32推动下一同向内移动时，环形滑动环6此时在第一弹力卡珠10锁定下与内层回收组件3一起向内移动，使得第一环形限位销32保持与第一环槽12同步向内移动，内层导引盘4保持静止不动；

当内层回收组件3内移至固定推杆5的顶端与环形滑动环6内的盲孔14的底部接触时，迫使环形滑动环6不再被第一弹力卡珠10锁定，同时第二弹力卡珠11锁定滑动环6。在固定推杆5的作用下，环形滑动环6停止向内移动，使得第一环形限位销32终止第一环槽12继续向内移动，从而带动内层导引盘4开始绕第一转轴8转动，逐步闭合，直至内层回收组件3底部接触到外壳1内部。此时内层回收组件3停止内移，仿生对接装置完成闭合。

本发明一种仿生对接装置，通过内层回收组件3相对于外壳1的位置移动，以及机械联动机构的制约关系，拖动外层导引盘2、内层导引盘4生开合运动，从而完成对接装置的打开和闭合；对接装置打开时外层导引盘2开放的莲花，大大增加了对接的控制面积；对接装置闭合时外层导引盘2含苞预放的莲蕾，可精确固定对接位置或捕获对接物，同时减小对接装置收藏空间。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种仿生对接装置，其特征在于，包括：外壳（1）、外层导引盘（2）内层回收组件（3）、内层导引盘（4）、环形滑动环（6）及摇臂（7）；

所述外壳（1）及内层回收组件（3）分别呈漏斗状，所述内层回收组件（3）套接在所述外壳（1）内，并能够沿所述外壳（1）上下移动；

所述内层回收组件（3）的圆形敞口处向外延伸形成环形安装台(31)，所述环形安装台（31）设置有环形滑动环（6）；

所述环形滑动环（6）设置有用于带动所述内层导引盘（4）运动的第一环形限位销(32)；

所述环形安装台(31)靠近所述外壳(1)的一侧设置有用于安装所述摇臂（7）的开口及用于带动摇臂（7）运动的第二环形限位销(33)；

所述内层导引盘（4）一端与所述环形安装台(31)通过第一转轴(8)铰接，且所述第一环形限位销（32）穿过所述内层导引盘（4）的铰接端；

所述摇臂（7）一端与所述环形安装台（31）通过第二环形限位销（33）连接，另一端与所述外层导引盘（2）连接成一体再通过第二转轴（9）铰接在所述外壳（1）上；

上下移动所述内层回收组件（3），能够实现所述外层导引盘（2）及所述内层导引盘（4）的展开或闭合。

2.根据权利要求1所述的仿生对接装置，其特征在于：所述环形安装台（31）设置有环形安装槽（34），所述环形安装槽（34）与所述环形滑动环（6）配合；

所述环形滑动环（6）靠近所述内层导引盘（4）的一端设置有第一环形限位销（32）；

所述内层回收组件（3）靠近所述环形安装槽（34）的槽底位置设置有第一弹力卡珠（10），所述第一弹力卡珠（10）与设置在所述环形滑动环（6）的侧壁的锪窝共同配合使用，用于固定所述环形滑动环（6）。

3.根据权利要求1所述的仿生对接装置，其特征在于：所述仿生对接装置还设置有固定推杆（5）；

所述外壳（1）设置有用于垂直固定所述固定推杆（5）的平面，所述固定推杆（5）的另一端穿过所述环形安装台（31）并插入所述环形滑动环（6）内。

4.根据权利要求3所述的仿生对接装置，其特征在于：所述固定推杆（5）靠近所述内层回收组件（3）的一端设置有第二弹力卡珠（11）。

5.根据权利要求4所述的仿生对接装置，其特征在于:所述环形滑动环（6）靠近所述固定推杆（5）的一端设置有盲孔；

靠近所述盲孔底部的盲孔内壁设置有用于限位所述第二弹力卡珠的锪窝。

6.根据权利要求1所述的仿生对接装置，其特征在于：所述摇臂（7）靠近所述环形安装台的一端设置有第二滑槽（13），所述第二滑槽（13）与所述第二环形限位销（33）配合。

7.根据权利要求1所述的仿生对接装置，其特征在于：所述内层导引盘（4）由多个内层导引块组成；

所述内层导引块镶嵌在所述环形安装台（31）的台面上，且与所述环形安装台（31）的台面平齐；

所述内层导引块靠近所述环形安装台的一端设置有第一滑槽（12），所述第一滑槽（12）与所述第一环形限位销（32）配合。

8.根据权利要求1所述的仿生对接装置，其特征在于：所述外层导引盘（2）由多个扇形导引片组成，所述扇形导引片之间相互交错互叠。