CN110253541A - 一种机器人模块快换接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人的技术领域，更具体地，涉及一种机器人模块快换接口，包括连接外壳、设于连接外壳的连接盘以及设于连接外壳的卡槽，连接盘外缘至少设有两组非对称设置的卡檐，且连接盘沿径向均匀分布有至少三个通孔，通孔内布置有弹簧针。本发明通过旋钮两组连接装置使得其中一组连接装置的卡槽与另一组连接装置的卡檐嵌合，其中一组连接装置的卡檐与另一组连接装置的卡槽嵌合，从而实现机械连接；通过设置弹簧针与电源线路、通讯线路连接实现电气连接；两组连接装置仅有一种装配方式，克服了连接装置使用时需区分公母结构和易形成错误装配方式的问题，能够提高连接效率和用户体验，可用于各种模块化结构和机器人技术领域。

Description

一种机器人模块快换接口

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，更具体地，涉及一种机器人模块快换接口。

背景技术

模块化机器人因其具有通用性强、可扩展性强、具有柔性和制造成本低等特点，被广泛应用于各种机器人系统中。但现在模块化机器人的接口存在以下弊端：容易发生错误装配情况，严重时导致线路短路；连接结构复杂，连接时需要区分公母头结构，导致连接操作不便；缺少防脱出机构或防脱出机构的可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机器人模块快换接口，可布置在各种模块化机器人结构上，在连接时无需区分公母头，有效解决已发生错误装配的问题，实现快速正确的可靠连接功能，且能够避免连接时易发生的线路短路问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种机器人模块快换接口，包括连接外壳、设于连接外壳的连接盘以及设于连接外壳的卡槽，所述连接盘外缘至少设有两组非对称设置的卡檐，且所述连接盘沿径向均匀分布有至少三个通孔，所述通孔内布置有与电源线路或通讯线路连接的弹簧针；应用时所述连接装置为两组，其中一组连接装置的卡槽与另一组连接装置的卡檐嵌合，其中一组连接装置的卡檐与另一组连接装置的卡槽嵌合。

本发明的机器人模块快换接口，通过旋钮两组连接装置使得其中一组连接装置的卡槽与另一组连接装置的卡檐嵌合，其中一组连接装置的卡檐与另一组连接装置的卡槽嵌合，从而实现机械连接；通过设置弹簧针与电源线路、通讯线路连接实现电气连接；本发明在使用时，由于卡檐非对称设置，两组连接装置间有且仅有一种装配方式，克服了连接装置使用时需区分公母结构易形成错误装配方式的问题，能够提高连接效率和用户体验。

进一步地，所述连接外壳包括可拆卸连接的盖板和座板所述连接盘设于盖板上，所述连接盘与座板的外缘间形成有低于盖板顶面设置的连接环。连接环的设置用于两个连接装置连接时的相对定位。

进一步地，所述卡槽的内径与连接盘的直径相等，所述卡槽的一端面在连接环上的投影与所述卡檐的一端面在连接环上的投影重合，且卡槽的另一端面封闭设置。卡槽及卡檐设于连接环上实现两个连接装置连接时的相对定位，卡槽与卡檐的相对位置的设置是为了在两组连接装置连接时其中一组连接装置的卡槽与另一组连接装置的卡檐并排设置，结构设计紧凑，且具有较好的连接稳定性。

进一步地，所述卡檐、卡槽均为两组，且卡檐、卡槽在连接环上的投影均为扇形结构，所有卡檐的圆心角与所述卡槽的圆心角之和为240°。当卡檐、卡槽为两组时，将连接环划分为六个区域分别对应其中一组连接装置的两组卡檐、两组卡槽以及另一组连接装置的两组卡檐，结构设计紧凑，且连接操作简便。

进一步地，所述卡檐下方、连接环上设有定位珠；所述卡槽设有与定位珠配合的凹部。弹簧针在两组连接装置对准连接时呈压缩状态，基于弹簧针压缩后的回弹力作用，增强机械连接的连接可靠性；定位珠在两组连接装置对准连接时可与凹部配合起到定位的作用。

进一步地，所述连接装置还包括防止一组连接装置脱离另一组连接装置的防脱出结构，所述连接外壳内部设有限位槽，所述防脱出结构活动设于限位槽内。防脱出结构伸出限位槽时起到防脱出的作用，当防脱出结构缩入限位槽时连接装置的旋转不受阻碍。

进一步地，所述防脱出结构包括档杆、按杆以及连接轴，所述档杆、按杆通过连接轴铰接，所述按杆的一端伸出连接外壳设置，所述连接轴上套接有可产生作用于档杆和按杆的回复力的扭簧。在两组连接装置对准时，档杆因受力绕连接轴旋转而缩入限位槽中，不对连接装置的旋转产生影响；在需要分离两个连接装置时，施加外力按压防脱出结构的按杆，档杆缩入限位槽内接触对连接装置的防脱限位作用，同时两个连接装置脱开连接。

进一步地，所述按杆为两组，且按杆设有第一轴孔，连接轴与第一轴孔穿接；两组按杆之间设有限位凸台，所述扭簧的一自由端与限位凸台接触，扭簧的另一自由端与档杆接触，所述限位凸台与连接外壳间形成限位台阶。限位台阶的设置能够有效防止在扭簧的回复力作用下两组连接装置发生脱离。

进一步地，所述档杆的一端设有与连接轴穿接的第二轴孔，另一端设有能够引导档杆进入限位槽和起防脱出作用的斜凸台。斜凸台的斜面和限位凸台的斜面贴合，能够引导档杆绕连接轴旋转后完全缩入限位槽内，不阻碍两个连接装置之间的相对旋转。

进一步地，所述按杆一端连接有贴合手指外型的弧形薄板。弧形薄板贴合手指设置，提高操作的便捷性和舒适性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的机器人模块快换接口，通过卡槽与卡檐的嵌合实现机械连接，通过弹簧针与电源线路、通讯线路连接实现电气连接；由于卡檐、卡槽非对称设置，仅有一种装配方式，在连接时无需区分公母结构，不易出现错误装配，能够提高连接效率和用户体验；

本发明的机器人模块快换接口，弹簧针在两组连接装置对接时具有较大的回弹力，能够实现大电流供电、稳定的通讯效果及可靠的连接稳定性；两组连接装置对接时定位珠可与凹部配合起到定位的作用；

本发明的机器人模块快换接口，设置防脱出结构增加连接装置的连接稳定性，且防脱出结构的设计符合人体工程学，操作简便；

本发明的机器人模块快换接口，可布置在各种需要有防脱出要求并且能快速连接的机器人结构上，具有广泛的应用领域。

附图说明

图1为实施例一的机器人模块快换接口的立体图；

图2为实施例一的机器人模块快换接口的俯视图；

图3为图2中截面A-A的剖视图；

图4为实施例一中机器人模块快换接口的连接盘的立体图；

图5为实施例一中机器人模块快换接口的连接盘的俯视图；

图6为实施例二中防脱出结构的立体图；

图7为实施例二中防脱出结构的档杆的结构示意图；

图8为实施例二中防脱出结构的按杆的结构示意图；

图9为实施例二中防脱出结构弹出限位槽的结构示意图；

图10为实施例二中防脱出结构档杆缩入限位槽的结构示意图。

附图中：100-连接外壳；110-盖板；120-座板；130-连接环；131-第一区域；132-第二区域；133-第三区域；134-第四区域；135-第五区域；136-第六区域；140-定位珠；200-连接盘；210-卡檐；220-通孔；230-弹簧针；240-第一卡檐；250-第二卡檐；260-阶梯孔；300-卡槽；310-第一卡槽；320-第二卡槽；330-凹部；400-防脱出结构；410-限位槽；420-档杆；421-第二轴孔；422-斜凸台；430-按杆；431-第一轴孔；432-限位凸台；440-连接轴；450-扭簧；460-弧形薄板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图1至图5所示为本发明的机器人模块快换接口的第一实施例，包括连接外壳100、设于连接外壳100的连接盘200以及设于连接外壳100的卡槽300，连接盘200外缘至少设有两组非对称设置的卡檐210，且连接盘200沿径向均匀分布有至少三个通孔220，通孔220内布置有与电源线路或通讯线路连接的弹簧针230；应用时连接装置为两组，其中一组连接装置的卡槽300与另一组连接装置的卡檐210嵌合，其中一组连接装置的卡檐210与另一组连接装置的卡槽300嵌合。为便于连接盘200与连接外壳100之间的连接，本实施例在连接盘200上设置有多个阶梯孔260，在阶梯孔260中安装螺钉、螺栓等螺纹结构起到固定的作用。

本实施例在实施时，通过旋钮两组连接装置使得其中一组连接装置的卡槽300与另一组连接装置的卡檐210嵌合，其中一组连接装置的卡檐210与另一组连接装置的卡槽300嵌合，从而实现机械连接；通过设置弹簧针320与电源线路、通讯线路连接实现电气连接。本实施例在实施时无需区分公母结构，且两组装置间有且仅有一种装配方式，装配简单，能够提高连接效率和用户体验。

如图1所示，连接外壳100包括可拆卸连接的盖板110和座板120连接盘200设于盖板110上，连接盘200与座板120的外缘间形成有低于盖板110顶面设置的连接环130，连接环130的中心与盖板110顶面的中心重合。其中，卡槽130的内径与连接盘200的直径相等，卡槽300的一端面在连接环130上的投影与卡檐210的一端面在连接环130上的投影重合，且卡槽300的另一端面封闭设置；卡槽300及卡檐210设于连接环130上实现两个连接装置连接时的相对定位，卡槽300与卡檐210的相对位置的设置是为了在两组连接装置连接时其中一组连接装置的卡槽300与另一组连接装置的卡檐210并排设置，结构设计紧凑，且具有较好的连接稳定性。为增加两组连接装置之间机械连接的可靠性，本实施例在卡檐210下方设有定位珠140，定位珠140的一端固定于座板120，另一端伸出连接环130设置；相应地，在卡槽300上设置与定位珠140配合的凹部330，定位,330在两组连接装置对准连接时可与凹部330配合起到定位的作用，如此可以增强机械连接的可靠性。

为清楚地描述两组连接装置的连接方式及连接方法，本实施例以两组卡檐210和卡槽300做说明，但不作为限制性规定。本实施例中，两组卡檐210分别表示为第一卡檐240、第二卡檐250，两组卡槽300分别表示为第一卡槽310、第二卡槽320，第一卡槽310、第二卡槽320、第一卡檐240、第二卡檐250的圆心角分别为50°、70°、50°、70°，但并不局限于上述角度值，在应用时保持两组卡檐210及两组卡槽300的圆心角之和为240°即可。另外，将连接环130上区域划分为逆时针设置的第一区域131、第二区域132、第三区域133、第四区域134、第五区域135及第六区域136，第一卡槽310设于第一区域131，第一卡檐240设于第二区域132，第三区域133的圆心角为50°，第二卡槽320设于第四区域134，第二卡槽320设于第五区域135，第六区域136的圆心角为70°。

在两组连接装置连接定位时，两组连接装置表示为第一连接装置和第二连接装置，第一连接装置的第一卡槽310与第二连接装置的第三区域133对准，第一连接装置的第一卡檐240与第二连接装置的第一卡檐240对准，第一连接装置的第三区域133与第二连接装置的第一卡槽310对准，第一连接装置的第二卡槽320与第二连接装置的第六区域136对准，第一连接装置的第二卡檐250与第二连接装置的第二卡檐250对准，第一连接装置的第六区域136与第二连接装置的第二卡槽320对准。

旋钮第一连接装置和第二连接装置，使得第一连接装置的第一卡槽310与第二连接装置的第一卡檐240嵌合，第一连接装置的第二卡槽320与第二连接装置的第二卡檐250嵌合，第一连接装置的第一卡檐240与第二连接装置的第一卡槽310嵌合，第二连接装置的第二卡檐250与第二连接装置的第二卡槽320嵌合。

实施例二

如图6至图10所示为本发明的机器人模块快换接口的第二实施例，本实施例与实施例一类似，所不同之处在于：连接装置还包括防止一组连接装置脱离另一组连接装置的防脱出结构400，连接外壳100内部设有限位槽410，防脱出结构400活动设于限位槽410内；本实施例的限位槽410的槽口设于连接环130的第三区域133或第六区域136。本实施例实施时，防脱出结构400伸出限位槽410时起到防脱出的作用，当防脱出结构400缩入限位槽410时连接装置的旋转不受阻碍。

如图6至图8所示，防脱出结构400包括档杆420、按杆430以及连接轴440，档杆420、按杆430通过连接轴440铰接，按杆430的一端伸出连接外壳100设置，连接轴440上套接有可产生作用于档杆420和按杆430的回复力的扭簧450。其中，按杆430为两组，且按杆430设有第一轴孔431，连接轴440与第一轴孔431穿接；两组按杆430之间设有限位凸台432，扭簧450的一自由端与限位凸台432接触，扭簧450的另一自由端与档杆420接触，限位凸台432与连接外壳100间形成限位台阶；档杆420的一端设有与连接轴440穿接的第二轴孔421，另一端设有能够引导档杆420进入限位槽410的斜凸台422。斜凸台422的斜面和限位凸台432的斜面贴合，能够引导档杆420绕连接轴440旋转后完全缩入限位槽410内，不阻碍两个连接装置之间的相对旋转。

当两个连接装置连接完成后，档杆420受扭簧450的回弹力将会绕连接轴440旋转而伸出限位槽410外，档杆420承受周向扭矩而阻止两个连接装置的相对转动，达到防脱出的目的，如图9所示。当两个连接装置需要分离时，施加外力向连接装置内侧按压按杆430，斜凸台422的斜面与限位凸台432的斜面贴合，档杆420缩入限位槽410中解除对连接装置的防脱限位作用，如图10所示。为获得较好的防脱效果，本实施例的档杆420在伸出限位槽410时，档杆420有一侧面可与卡槽300外壁面接触设置。

实施例三

本实施例为本发明的机器人模块快换接口的第三实施例，本实施例与实施例二类似，所不同之处在于，本实施例的防脱出结构400为两组，分别位于第三区域133和第六区域136，形成双防脱出保险，与实施例二相比，本实施例能够获得更加理想的防脱出效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人模块快换接口，其特征在于，包括连接外壳(100)、设于连接外壳(100)的连接盘(200)以及设于连接外壳(100)的卡槽(300)，所述连接盘(200)外缘至少设有两组非对称设置的卡檐(210)，且所述连接盘(200)沿径向均匀分布有至少三个通孔(220)，所述通孔(220)内布置有与电源线路或通讯线路连接的弹簧针(230)；应用时所述连接装置为两组，其中一组连接装置的卡槽(300)与另一组连接装置的卡檐(210)嵌合，其中一组连接装置的卡檐(210)与另一组连接装置的卡槽(300)嵌合。

2.根据权利要求1所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述连接外壳(100)包括可拆卸连接的盖板(110)和座板(120)所述连接盘(200)设于盖板(110)上，所述连接盘(200)与座板(120)的外缘间形成有低于盖板(110)顶面设置的连接环(130)。

3.根据权利要求2所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述卡槽(300)的内径与连接盘(200)的直径相等，所述卡槽(300)的一侧面在连接环(130)上的投影与所述卡檐(210)的一侧面在连接环(130)上的投影重合，且卡槽(300)的另一端面封闭设置。

4.根据权利要求3所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述卡檐(210)、卡槽(300)均为两组，且卡檐(210)、卡槽(300)在连接环(130)上的投影均为扇形结构，所有卡檐(210)的圆心角与所述卡槽(300)的圆心角之和为240°。

5.根据权利要求2至4任一项所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述卡檐(210)下方、连接环(130)上设有至少两组定位珠(140)；所述卡槽(300)设有与定位珠配合的凹部(330)。

6.根据权利要求1所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述连接装置还包括防止一组连接装置脱离另一组连接装置的防脱出结构(400)，所述连接外壳(100)内部设有限位槽(410)，所述防脱出结构(400)活动设于限位槽(410)内。

7.根据权利要求6所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述防脱出结构(400)包括档杆(420)、按杆(430)以及连接轴(440)，所述档杆(420)、按杆(430)通过连接轴(440)铰接，所述按杆(430)的一端伸出连接外壳(100)设置，所述连接轴(440)上套接有可产生作用于档杆(420)和按杆(430)的回复力的扭簧(450)。

8.根据权利要求7所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述按杆(430)为两组，且按杆(430)设有第一轴孔(431)，连接轴(440)与第一轴孔(431)穿接；两组按杆(430)之间设有限位凸台(432)，所述扭簧(450)的一自由端与限位凸台(432)连接，扭簧(450)的另一自由端与档杆(420)连接，所述限位凸台(432)与连接外壳(100)间形成限位台阶。

9.根据权利要求8所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述档杆(420)的一端设有与连接轴(440)穿接的第二轴孔(421)，另一端设有能够引导档杆(420)进入限位槽(410)和起防脱出作用的斜凸台(422)。

10.根据权利要求7至9任一项所述的机器人模块快换接口，其特征在于，所述按杆(430)一端连接有贴合手指外型的弧形薄板(460)。