CN107696059A - 一种具有防脱出功能的模块化机器人接口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，包括模块外壳，模块外壳上布置有防脱出机构和对接卡扣，模块外壳一端布置有一个区域和至少一个通孔，所述区域布置有至少一个卡隼，对接卡扣包括布置有至少一个飞檐结构的二叶子零件，卡隼内布置有卡槽区域，该模块化机器人接口的卡槽区域可供另一个模块化机器人接口的飞檐结构卡入，同时防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出。通过对接卡扣和防脱出机构实现对接与防脱出功能，通过第一通孔和第二通孔同步实现两个模块化机器人接口的机械连接与通讯连接。本发明改进了现有机器人接口的结构，连接稳固，接口体积小巧，可用在各种机器人结构上，可广泛应用于机器人技术领域。

Description

一种具有防脱出功能的模块化机器人接口

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种具有防脱出功能的模块化机器人接口。

背景技术

模块化机器人凭借其可重构的设计理念，其应用越来越普及，人们开始将模块化机器人应用于各种危险的作业环境，诸如电线塔巡检、古墓探索等。但现有的模块机器人接口存在以下弊端：接口体积较大，使得模块整体体积较大，不便于操作；接口连接不稳固，动作幅度过大会导致接口之间自动脱出，因此机器人只能完成小幅度的动作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：设计一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，克服接口体积大、连接不稳固等问题，可实现快速连接、防脱出等功能，可布置在各种机器人结构上。

本发明所采取的技术方案包括：

一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，包括模块外壳，所述模块外壳上布置有防脱出机构和对接卡扣，所述模块外壳一端布置有一个区域和至少一个通孔，所述区域布置有至少一个卡隼，所述对接卡扣包括一个二叶子零件，所述二叶子零件上布置有至少一个飞檐结构，所述卡隼内布置有一个卡槽区域，该模块化机器人接口的所述卡槽区域可供另一个模块化机器人接口的飞檐结构卡入，同时所述防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出。

进一步，模块外壳上的所述区域为圆周区域，所述圆周区域边缘沿圆周方向均匀布置两个卡隼，在沿顺时针路径上，所述卡隼的左侧布置有加强筋，所述加强筋与模块外壳相连，卡隼的右侧和内侧开口，卡隼的外侧与模块外壳相连，所述卡隼内部形成的空腔就是所述卡槽区域，所述二叶子零件上沿圆周方向均匀布置两个飞檐结构，所述卡隼和飞檐结构均为扇形结构，所述飞檐结构的左侧布置有加强筋。

进一步，在圆周方向上，所述两个卡隼的加强筋分别位于同一条直径的一端，所述两个飞檐结构的加强筋分别位于同一条直径的一端。

进一步，所述飞檐结构的厚度小于或等于所述卡槽区域内部高度的一半。

进一步，所述防脱出机构包括弹簧支撑柱、弹簧和弹簧卡扣，所述弹簧支撑柱的下端与模块外壳的侧壁固定连接，弹簧支撑柱的上端为一凸台，凸台上套有弹簧，所述弹簧的下端被所述凸台的台阶顶住，所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键和位于所述圆周区域内的扇形凸块，模块外壳上所述圆形区域外布置有第三通孔，所述圆周区域沿圆周方向布置有扇形通孔，在圆周方向上所述第三通孔和扇形通孔分别位于同一条直径的一端，所述按键从第三通孔伸出，所述扇形凸块从扇形通孔伸出，所述弹簧的上端与按键抵接，所述扇形凸块就是所述防脱出结构的卡紧端。

进一步，在沿顺时针路径上，所述卡隼的上侧表面布置有一个或者一个以上第一凹坑，所述圆周区域沿圆周方向布置有与第一凹坑相匹配的第二凹坑，所述每个第二凹坑中放置一个定位珠。

进一步，所述圆周区域的中央布置有第一通孔，所述二叶子零件上布置有3个第二通孔，每个第二通孔放置一个弹簧针，在二叶子零件背向模块外壳的表面靠近任意一个第二通孔处布置有一个三角形凹坑。

进一步，所述圆周区域的边缘沿逆时针方向分为六个区域，依次为第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域和第六区域，所述两个卡隼分别位于第一区域和第四区域，所述第二凹坑位于第二区域和第五区域，所述扇形通孔位于第三区域，所述二叶子零件和模块外壳固定连接后，所述两个飞檐结构分别位于第二区域和第五区域，所述模块化机器人接口与另一个模块化机器人接口对接后，所述模块化机器人接口的第三区域与另一个模块化接口的第六区域匹配，所述模块化机器人接口的第三区域与另一个模块化接口的第六区域之间形成一个空腔区域，所述模块化机器人接口的扇形凸块从所述扇形通孔伸出后处于所述空腔区域。

本发明的有益效果是：本发明采用防脱出机构和对接卡扣等结构，改进了现有模块化机器人接口的结构，克服了各模块安装耗时、体积较大以及连接不稳固等问题。本发明实现了机械连接和通讯连接同步完成，连接过程在几秒内即可完成；结构非常精简，以此保证各个模块的体积小巧；接口具备防脱出功能，连接非常牢固，接口能够传递较大的力矩，机器人的动作幅度增大。本发明可布置在各种机器人结构上，广泛应用于机器人技术领域。

附图说明

图1是本发明的装配图；

图2是本发明装配图的剖视图和俯视图；

图3是本发明的接口底座的俯视图；

图4是本发明的接口底座的轴测图；

图5是本发明的二叶子零件的主视图；

图6是本发明的二叶子零件的轴测图；

图7是本发明的接口底座的俯视图。

附件标记：11、卡隼；12、第一凹坑；13、第二凹坑；14、第一通孔；15、扇形通孔；16、第三通孔；21、弹簧支撑柱；22、弹簧；23、按键；24、扇形凸块；31、二叶子零件；32、阶梯孔；33、第二通孔；34、三角形凹坑；41、第一区域；42、第二区域；43、第三区域；44、第四区域；45、第五区域；46、第六区域。

具体实施方式

下面结合说明书附图1至图7对本发明的具体实施方式作进一步说明。

一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，包括模块外壳，所述模块外壳上布置有防脱出机构和对接卡扣。所述模块外壳一端布置有一个区域和至少一个通孔，所述区域为一个直径为30mm的圆周区域，所述圆周区域即为一个接口底座。所述圆周区域布置有至少一个卡隼11，所述卡隼11内布置有一个卡槽区域，所述对接卡扣包括一个二叶子零件31，所述二叶子零件31上布置有至少一个飞檐结构，当两个模块化机器人接口甲、乙对接时，所述甲接口的卡槽区域可供乙接口的飞檐结构旋入，同时所述防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出即可实现防脱出功能。

进一步，所述接口底座上沿圆周方向均匀布置两个结构相同的卡隼11，两个卡隼11分别布置在第一区域41和第四区域44，所述卡隼11为扇形形状，对应的圆心角为60°。在沿顺时针路径上，所述卡隼11的左侧布置有与模块外壳相连的加强筋，可提高卡隼的刚度，卡隼的右侧和内侧开口，外侧与所述模块外壳相连，所述卡隼11内部形成的空腔区域就是所述卡槽区域。前述两个卡隼11的加强筋分别位于同一条直径的一端，第一区域41的卡隼的加强筋在靠近第六区域46一侧，第四区域44的卡隼的加强筋在靠近第三区域43的一侧。

进一步，所述卡隼11上表面有两个第一凹坑12，所述第一凹坑12实际为球形凹坑。在所述接口底座沿顺时针路径上，分别在第二区域42和第五区域45布置有两个可用于放置定位珠的第二凹坑13，所述第二凹坑13与第一凹坑12对应匹配，同一区域的所述两个第二凹坑13之间的距离与所述两个第一凹坑12之间的距离相等，第二凹坑13所在圆周的半径与第一凹坑12所在圆周的半径相等。当甲、乙两个接口对接配合后，甲接口的第二凹坑13的定位珠恰好会嵌入乙接口的第一凹坑12，实现接口装配过程中的准确定位。

进一步，所述二叶子零件31沿圆周方向均匀布置两个相同的飞檐结构，所述飞檐结构为扇形结构，所对应的圆心角为60°。所述飞檐结构的一面与二叶子零件31背向模块外壳的一面平齐，飞檐结构的另一面布置有一个加强筋，沿圆周顺时针方向，所述加强筋位于所述飞檐结构的左侧，可提高飞檐结构的刚度，两个飞檐结构的加强筋分别位于同一条直径的一端，第二区域42的飞檐结构的加强筋在靠近第一区域41一侧，第五区域45的飞檐结构的加强筋在靠近第四区域42一侧。而且所述飞檐结构的整体厚度小于或等于所述卡槽区域内部高度的一半，因此在甲、乙两个接口的对接过程中，甲接口的飞檐结构的正好可嵌入乙接口的卡槽区域，实现两个接口的配合卡住，此时甲接口卡隼11的加强筋结构还起到了对乙接口飞檐结构的定位作用。所述二叶子零件31沿圆周方向均匀布置4个阶梯孔32，二叶子零件31通过阶梯孔32与模块外壳实现螺钉连接，所述二叶子零件31与模块外壳为同心轴布置方式，二叶子零件31与模块外壳固定连接后，两个飞檐结构分别位于第二区域42和第五区域45，前述各第二凹坑13在圆周方向上与两个飞檐结构分别位于同一条直径上。前述飞檐结构的厚度包括加强筋的尺寸。

进一步，模块外壳的所述圆周区域中央布置有一个第一通孔14，所述第一通孔14为圆形通孔。所述二叶子零件31上布置有3个第二通孔33，所述第二通孔33的形状、大小相同，均为圆形通孔，第二通孔的长度大于二叶子零件的厚度，在二叶子零件31背向模块外壳的一面，第二通孔33的端面与二叶子零件31表面平齐，在二叶子零件31朝向模块外壳的一面，第二通孔33的端面高出二叶子零件的表面。所述第二通孔33排布成的直线与二叶子零件31平面图形的对称轴的夹角大于0°，每个第二通孔33可安放一个弹簧针。所述弹簧针与穿过第一通孔14的电源线路和通讯线路焊接，三个第二通孔33中的弹簧针依次与火线、地线、信号线一一对应。在所述二叶子零件31背向模块外壳的表面布置有一个三角形凹坑34，靠近所述三角形凹坑的一个第二通孔33是安放与信号线焊接的弹簧针，所述三角形凹坑34作为信号线的标识，防止线路安装错误，以此保证甲、乙两个接口配合完成机械连接后，两个接口上的各弹簧针通过三个第二通孔33能够一一对准接触，实现电源和通讯连接成功，保证通讯连接和机械连接同步完成。前述信号线就是通讯线路。

进一步，所述防脱出机构包括弹簧支撑柱21、弹簧22和弹簧卡扣，所述弹簧支撑柱21的下端与模块外壳的侧壁通过螺钉固定连接，弹簧支撑柱的上端为一凸台，凸台上套有一个弹簧22，所述弹簧22的下端被所述凸台的台阶顶住，所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键23和位于圆周区域内的扇形凸块24，所述按键23从第三通孔16伸出，所述扇形凸块24从扇形通孔15伸出，所述弹簧22的上端与按键23抵接。受弹簧22支撑，所述按键23从模块外壳上的第三通孔16伸出，所述扇形凸块24从扇形通孔15伸出，由于模块外壳的限位作用，所述弹簧卡扣无法从扇形通孔15和第三通孔16脱出。所述扇形凸块24可以阻挡甲、乙两个接口分离，所述扇形凸块24就是前述卡紧端。具体工作方式为甲接口的扇形凸块阻挡乙接口的卡隼逆时针旋出，相应的，乙接口的扇形凸块阻挡甲接口的卡隼逆时针旋出；按压按键23时，弹簧22压缩，扇形凸块24下行至与接口底座上表面平齐的位置，此时一个接口不动，另一个接口沿逆时针旋转，即可实现连接分离。通过上述对接口的结构和连接方式的分析可以发现，由于设计了防脱出机构，接口可以稳定连接。

前述第一区域41、第二区域42、第三区域43、第四区域44、第五区域45和第六区域46依次为所述圆周区域的边缘沿逆时针方向划分的六个区域。所述两个卡隼11分别位于第一区域41和第四区域44，所述扇形通孔15位于第三区域43，所述二叶子零件31安装固定后，所述两个飞檐结构分别位于第二区域42和第五区域45。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，包括模块外壳，其特征在于：所述模块外壳上布置有防脱出机构和对接卡扣，所述模块外壳一端布置有一个区域和至少一个通孔，所述区域布置有至少一个卡隼(11)，所述对接卡扣包括一个二叶子零件(31)，所述二叶子零件(31)上布置有至少一个飞檐结构，所述卡隼(11)内布置有一个卡槽区域，该模块化机器人接口的所述卡槽区域可供另一个模块化机器人接口的飞檐结构卡入，同时所述防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出。

2.根据权利要求1所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：模块外壳上的所述区域为圆周区域，所述圆周区域边缘沿圆周方向均匀布置两个卡隼(11)，在沿顺时针路径上，所述卡隼(11)的左侧布置有加强筋，所述加强筋与模块外壳相连，卡隼(11)的右侧和内侧开口，卡隼(11)的外侧与模块外壳相连，所述卡隼(11)内部形成的空腔就是所述卡槽区域，所述二叶子零件(31)上沿圆周方向均匀布置两个飞檐结构，所述卡隼(11)和飞檐结构均为扇形结构，所述飞檐结构的左侧布置有加强筋。

3.根据权利要求2所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：在圆周方向上，所述两个卡隼(11)的加强筋分别位于同一条直径的一端，所述两个飞檐结构的加强筋分别位于同一条直径的一端。

4.根据权利要求2所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：所述飞檐结构的厚度小于或等于所述卡槽区域内部高度的一半。

5.根据权利要求2所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：所述防脱出机构包括弹簧支撑柱(21)、弹簧(22)和弹簧卡扣，所述弹簧支撑柱(21)的下端与模块外壳的侧壁固定连接，弹簧支撑柱(21)的上端为一凸台，凸台上套有弹簧(22)，所述弹簧(22)的下端被所述凸台的台阶顶住，所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键(23)和位于所述圆周区域内的扇形凸块(24)，模块外壳上所述圆形区域外布置有第三通孔(16)，所述圆周区域沿圆周方向布置有扇形通孔(15)，在圆周方向上所述第三通孔(16)和扇形通孔(15)分别位于同一条直径的一端，所述按键(23)从第三通孔(16)伸出，所述扇形凸块(24)从扇形通孔(15)伸出，所述弹簧(22)的上端与按键(23)抵接，所述扇形凸块(24)就是所述防脱出结构的卡紧端。

6.根据权利要求5所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：在沿顺时针路径上，所述卡隼(11)的上侧表面布置有一个或者一个以上第一凹坑(12)，所述圆周区域沿圆周方向布置有与第一凹坑(12)相匹配的第二凹坑(13)，所述每个第二凹坑(13)中放置一个定位珠。

7.根据权利要求2至6所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：所述圆周区域的中央布置有第一通孔(14)，所述二叶子零件(31)上布置有3个第二通孔(33)，每个第二通孔(33)放置一个弹簧针，在二叶子零件(31)背向模块外壳的表面靠近任意一个第二通孔(33)处布置有一个三角形凹坑(34)。

8.根据权利要求6所述的一种具有防脱出功能的模块化机器人接口，其特征在于：所述圆周区域的边缘沿逆时针方向分为六个区域，依次为第一区域(41)、第二区域(42)、第三区域(43)、第四区域(44)、第五区域(45)和第六区域(46)，所述两个卡隼(11)分别位于第一区域(41)和第四区域(44)，所述第二凹坑(13)位于第二区域(42)和第五区域(45)，所述扇形通孔(15)位于第三区域(43)，所述二叶子零件(31)和模块外壳固定连接后，所述两个飞檐结构分别位于第二区域(42)和第五区域(45)，所述模块化机器人接口与另一个模块化机器人接口对接后，所述模块化机器人接口的第三区域(43)与另一个模块化接口的第六区域(46)匹配，所述模块化机器人接口的第三区域(43)与另一个模块化接口的第六区域(46)之间形成一个空腔区域，所述模块化机器人接口的扇形凸块(24)从所述扇形通孔(15)伸出后处于所述空腔区域。