CN108247678A - 一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，属于机器人技术领域。本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口包括相互匹配的接口公端与接口母端，所述接口公端上固设有电磁铁、插头，所述插头与所述接口公端之间设置有弹簧，所述接口母端上对应于电磁铁位置处固设有衔铁，所述接口母端上对应于所述插头位置处固设有与所述插头相匹配的插座，所述接口公端与所述接口母端对接时，将所述电磁铁通电使其失磁，对接完成后，将所述电磁铁断电使所述电磁铁与所述衔铁吸合。本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口结构简单、生产成本低、对接方便。

Description

一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口。
背景技术
机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，机器人应用的领域和范围正在不断扩展，人们希望机器人能够完成更加复杂的任务。通过重新编程，机器人能很容易地完成许多不同的任务，然而一台机器人能够完成任务的范围却受其自身的机械结构限制。对于给定任务，可以根据任务要求来选择机器人的最佳结构，如喷漆或焊接作业，一般采用垂直关节结构的机械手，而对于高精度的桌面精密装配作业，则采用水平SCARA结构的机械手。对于一些不可预知的作业任务或不断变化的作业，就无法选择机器人的最佳结构，需要应用许多具有不同运动学和动力学特性的机器人来完成作业任务，这种做法往往耗资巨大，甚至于不可行。
可重构机器人是一种能根据任务需要，重新组合构型的机器人，它是在模块化机器人研究基础上发展起来的。可重构机器人就是利用一些不同尺寸和性能的可互换的连杆和关节模块，象搭积木似的组合成特定构型的机器人，这种组合并不是简单的机械重构，还包括控制系统的重构，因为模块关节本身就是一种集通讯、控制、驱动、传动一体化的单元。
可重构机器人的重点研究对象是快换接口的设计，而现有技术中对可重构的机械臂的快换接口的研究还处于起步阶段，导致目前的可重构的机械臂的快换接口结构十分复杂、生产成本高，因此，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其结构简单、成本低、安装方便。
本发明解决上述技术问题所采用的解决方案是：提供一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，包括相互匹配的接口公端与接口母端，所述接口公端上固设有电磁铁、插头，所述插头与所述接口公端之间设置有弹簧，所述接口母端上对应于电磁铁位置处固设有衔铁，所述接口母端上对应于所述插头位置处固设有与所述插头相匹配的插座，所述接口公端与所述接口母端对接时，将所述电磁铁通电使其失磁，对接完成后，将所述电磁铁断电使所述电磁铁与所述衔铁吸合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述接口公端包括公端主体与第一卡合圈，所述公端主体呈圆形，所述第一卡合圈设置于所述公端主体圆周位置处，并向所述公端主体的轴线方向伸出，所述接口母端包括母端主体以及第二卡合圈，所述母端主体呈圆形，所述第二卡合圈设置于所述母端主体圆周位置处，并沿所述母端主体轴线方向伸出，所述第二卡合圈距离所述接口母端圆心的径向距离大于或小于所述第一卡合圈距离所述接口公端圆心的径向距离，以使所述第一卡合圈可伸入所述第二卡合圈内部并与所述第二卡合圈贴合或所述第二卡合圈伸入所述第一卡合圈内部并与所述第一卡合圈贴合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二卡合圈的自由一端、朝向所述第一卡合圈一面上设置有向远离于所述第一卡合圈方向设置的第一倾斜部，所述第一卡合圈的自由一端、朝向所述第二卡合圈一面上设置有向远离于所述第二卡合圈方向设置的第二倾斜部。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二卡合圈的自由一端上开设有锁合口，所述公端主体上、对应于所述锁合口位置处固设有锁合块，所述锁合块与所述锁合口相匹配。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锁合口朝向所述公端主体一端的两边角处经过倒角处理，所述锁合块朝向所述母端主体一端的两边角处也经过倒角处理。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括固定设置于所述公端主体上的插头支架，所述插头支架呈中空的腔体结构，沿远离于所述公端主体的方向上，所述弹簧、所述插头依次固设于所述插头支架内。
作为上述技术方案的进一步改进，所述插头支架的外表面上固设有限位开关，所述母端主体上、对应于所述限位开关位置处固设有限位开关触动螺钉，对接时，所述限位开关与所述限位开关触动螺钉相互逐渐靠近，对接紧后，所述限位开关与所述限位开关触动螺钉相抵持。
作为上述技术方案的进一步改进，所述插头设置于所述公端主体的轴心位置处，所述电磁铁设置于所述插头与所述第一卡合圈之间。
本发明的有益效果是：
本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口通过相互匹配的插头与插座实现接口公端与接口母端的对接，对接时，电磁铁通电使其失磁，在对接完成后，电磁铁断电使其通磁，进而将接口公端与接口母端吸合牢固，本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口结构简单、生产成本低。
本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口通过第一卡合圈与第二卡合圈的贴合实现了径向固定；
通过第一卡合圈上的第一倾斜部与第二卡合圈上的第二倾斜部的设置，形成径向的容差结构，显著提高了对接成功率；
通过锁合口与锁合块的匹配设置实现了周向固定；
通过锁合口与锁合块的倒圆角处理，使两者具有匹配容差结构，显著提高了对接成功率。
附图说明
图1是本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口的整体结构示意图；
图2是本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口的内部结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
请一并参照图1与图2，图1示出了本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口的整体结构示意图，图2示出了本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口的内部结构示意图，本发明的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口包括相互匹配的接口公端1与接口母端2，接口公端1与接口母端2对接形成一中空的圆柱结构，接口公端1于该圆柱结构内固设有插头100、电磁铁110，插头100与接口公端1之间固设有弹簧120，于该中空结构内，接口母端2上对应于插头100位置处固设有与插头100相匹配的插座200，接口母端2上对应于电磁铁110位置处固设有与电磁铁110相匹配的衔铁210，对接时，将电磁铁110通电使其处于失磁状态，以便于接口公端1与接口母端2的对接，对接完成后，将电磁铁110断电，使电磁铁110通磁，进而电磁铁110与衔铁210吸合使得接口公端1与接口母端2牢固固定，此外，对接完成后，插座200会挤压插头100使插头100向远离于插座200方向发生位移，从而使得弹簧120压缩，进而在弹簧120的弹力作用下，使插头100与插座200牢固固定。
需要注意，本实施例中的电磁铁包括相互匹配的永磁铁与线圈，当通电时，线圈产生与永磁铁相反的磁场，削弱永磁铁的磁性，使得整个电磁铁表现出无磁性，断电时，整体表现为永磁铁的磁性，永磁铁可与衔铁吸合。
本实施例中，接口公端1包括公端主体10与第一卡合圈11，公端主体1呈圆形结构，第一卡合圈11固设于公端主体10的圆周位置处，并沿公端主体10的轴线方向伸出，接口母端2包括母端主体20与第二卡合圈21，母端主体20呈圆形结构，第二卡合圈21固设于母端主体20的圆周位置处，并沿母端主体20的轴线方向伸出，第一卡合圈11距离公端主体10圆心的径向距离与第二卡合圈21距离母端主体20圆心的径向距离不相同，从而使第一卡合圈11与第二卡合圈21可以嵌合设置。
本实施例中，第二卡合圈21距离母端主体20圆心的径向距离大于第一卡合圈11距离公端主体10圆心的径向距离，从而对接时，第一卡合圈11嵌入第二卡合圈21内，并与第二卡合圈21相贴合，实现接口公端1与接口母端2的径向固定，当然，在其他不同的实施例中，也可以设计为，第一卡合圈11距离母端主体10圆心的径向距离大于第二卡合圈21距离母端主体20圆心的径向距离，如此，对接时，第二卡合圈21嵌入第一卡合圈11内，并与第一卡合圈11相贴合，同样能够实现接口公端1与接口母端2的径向固定。
优选的，第一卡合圈11的自由一端、朝向第二卡合圈21的一面上设置有第一倾斜部12，相应的，第二卡合圈21的自由一端、朝向第以卡合圈11的一面上设置有第二倾斜部22，第一倾斜部12与第二倾斜部22形成导向容差结构，在第一卡合圈11与第二卡合圈21对接时起到导向作用，也可以避免第一卡合圈11因制造误差而产生的难以对接的问题，从而显著的提高了对接的成功率。
本实施例中，第二卡合圈21上、朝向公端主体10一端还开设有锁合口23，公端主体10上、对应于锁合口23的位置处固设有锁合块13，对接时，锁合块13嵌入锁合口23内，从而实现接口公端1与接口母端2的周向固定。
优选的，锁合口23朝向锁合块13一端的两边角处经过倒角处理，锁合块13嵌入锁合口23一端的两边角处也经过倒角处理，如此，对锁合口23与锁合块13的嵌合进行导向，避免因制造误差而导致两者对接失败，从而显著的提高了对接的成功率。
本实施例中，插头100设置于公端主体1的轴心位置处，电磁铁110靠近第一卡合圈11位置设置，相应的，插座200设置于母端主体2的轴心位置处，衔铁210靠近于第二卡合圈21的位置设置。
优选的，公端主体10上还固设有插头支架130，插头支架130呈中空的腔体结构，沿远离于公端主体10的方向上，弹簧120与插头100依次固设于插头支架130内。
优选的，插头支架130的外表面上还固设有限位开关140，母端主体20上、对应于限位开关140的位置处固设有与限位开关140相匹配的限位开关触动螺钉220，对接时，限位开关140与限位开关触动螺钉220相互靠近，当对接达到极限位置时，限位开关140与限位开关触动螺钉220抵持，从而阻止接口公端1与接口母端2继续相互靠近，进而保证接口公端1与接口母端2之间的受力处于平衡状态，防止两者之间的作用力过大造成零部件过快损坏。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，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)

1.一种基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：包括相互匹配的接口公端与接口母端，所述接口公端上固设有电磁铁、插头，所述插头与所述接口公端之间设置有弹簧，所述接口母端上对应于电磁铁位置处固设有衔铁，所述接口母端上对应于所述插头位置处固设有与所述插头相匹配的插座，所述接口公端与所述接口母端对接时，将所述电磁铁通电使其失磁，对接完成后，将所述电磁铁断电使所述电磁铁与所述衔铁吸合。
2.根据权利要求1所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述接口公端包括公端主体与第一卡合圈，所述公端主体呈圆形，所述第一卡合圈设置于所述公端主体圆周位置处，并向所述公端主体的轴线方向伸出，所述接口母端包括母端主体以及第二卡合圈，所述母端主体呈圆形，所述第二卡合圈设置于所述母端主体圆周位置处，并沿所述母端主体轴线方向伸出，所述第二卡合圈距离所述接口母端圆心的径向距离大于或小于所述第一卡合圈距离所述接口公端圆心的径向距离，以使所述第一卡合圈可伸入所述第二卡合圈内部并与所述第二卡合圈贴合或所述第二卡合圈伸入所述第一卡合圈内部并与所述第一卡合圈贴合。
3.根据权利要求2所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述第二卡合圈的自由一端、朝向所述第一卡合圈一面上设置有向远离于所述第一卡合圈方向设置的第一倾斜部，所述第一卡合圈的自由一端、朝向所述第二卡合圈一面上设置有向远离于所述第二卡合圈方向设置的第二倾斜部。
4.根据权利要求2所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述第二卡合圈的自由一端上开设有锁合口，所述公端主体上、对应于所述锁合口位置处固设有锁合块，所述锁合块与所述锁合口相匹配。
5.根据权利要求4所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述锁合口朝向所述公端主体一端的两边角处经过倒角处理，所述锁合块朝向所述母端主体一端的两边角处也经过倒角处理。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：还包括固定设置于所述公端主体上的插头支架，所述插头支架呈中空的腔体结构，沿远离于所述公端主体的方向上，所述弹簧、所述插头依次固设于所述插头支架内。
7.根据权利要求6所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述插头支架的外表面上固设有限位开关，所述母端主体上、对应于所述限位开关位置处固设有限位开关触动螺钉，对接时，所述限位开关与所述限位开关触动螺钉相互逐渐靠近，对接紧后，所述限位开关与所述限位开关触动螺钉相抵持。
8.根据权利要求2-5中任一项所述的基于磁铁吸合的可重构机械臂的快换接口，其特征在于：所述插头设置于所述公端主体的轴心位置处，所述电磁铁设置于所述插头与所述第一卡合圈之间。
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