CN111015648A - 互锁装置和机器人系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种互锁装置和机器人系统。该互锁装置包括：第一互锁机构包括第一驱动组件和对接轴，第一驱动组件与对接轴连接；第二互锁机构包括第二驱动组件和对接轴套，第二驱动组件与对接轴套连接；其中，对接轴与对接轴套相插接，第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套锁紧或者解锁。通过限定对接轴由第一驱动组件驱动转动，对接轴套由第二驱动组件驱动转动，进而第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，以实现第一互锁机构与第二互锁机构之间的锁定和解锁，从而本申请提供的互锁装置能够提高自身锁定和解锁的便捷性和容错性。

Description

互锁装置和机器人系统

技术领域

本申请涉及集群机器人技术领域，特别是涉及一种互锁装置和机器人系统。

背景技术

现有集群机器人中，机器人之间大量采用对接机构相互连接，而现有对接机构只能实现单一方向的主动解锁和锁紧，一旦解锁方出现故障，另一方因自身无法实现解锁也会受牵连，因而导致对接机构的应用容错率低。

发明内容

本申请主要提供一种互锁装置和机器人系统，以解决对接机构的容错率低的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种互锁装置。该互锁装置包括：第一互锁机构，包括第一驱动组件和对接轴，第一驱动组件与对接轴连接；第二互锁机构，包括第二驱动组件和对接轴套，第二驱动组件与对接轴套连接；其中，对接轴与对接轴套相插接，第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套锁紧或者解锁。

在一些具体实施方式中，所述对接轴包括插接轴段和挡臂，所述挡臂设置于所述插接轴段的外侧壁并向远离所述对接轴的轴线延伸；所述对接轴套包括轴筒和挡块，所述挡块连接于所述轴筒的内周壁；

其中，所述挡臂随所述插接轴段进入所述轴筒内，并在相对所述轴筒旋转后被所述挡块沿所述轴筒的轴向上限位。

在一些具体实施方式中，多个所述挡臂沿所述插接轴段的轴向间隔设置，至少一块所述挡块连接于所述轴筒的内周壁，所述挡块卡设于所述挡臂之间。

在一些具体实施方式中，多块所述挡块沿所述轴筒的轴向间隔且彼此错位设置。

在一些具体实施方式中，所述第一互锁机构还包括第一传动组件，所述第一驱动组件通过所述第一传动组件驱动所述对接轴转动；所述第二互锁机构还包括第二传动组件，所述第二驱动组件通过所述第二传动组件驱动所述对接轴套转动。

在一些具体实施方式中，所述第一传动组件包括第一齿轮和第一齿条，所述对接轴的一端连接所述第一齿轮，所述第一驱动组件连接所述第一齿条，所述第一齿轮与所述第一齿条相啮合；

所述第二传动组件包括第二齿轮和第二齿条，所述对接轴套的一端连接所述第二齿轮，所述第二驱动组件连接所述第二齿条，所述第二齿轮与所述第二齿条相啮合。

在一些具体实施方式中，所述第一互锁机构还包括第三驱动组件，所述第三驱动组件用于驱动所述对接轴插入所述对接套筒内。

在一些具体实施方式中，所述第三驱动组件包括驱动电机、丝杠轴和丝杠滑块，所述第一驱动组件设置于所述丝杠滑块上，所述驱动电机的转轴与所述丝杠轴连接，所述丝杠滑块套设于所述丝杠轴，所述驱动电机驱动带动第一驱动组件沿所述丝杠轴运动。

在一些具体实施方式中，所述第一互锁机构还包括第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座设置于所述丝杠轴远离所述驱动电机的一端，所述第二支撑座连接于所述丝杠滑块，所述对接轴转动设置于所述第一支撑座和所述第二支撑座上，且所述对接轴随所述丝杠滑块沿所述丝杠轴的轴向相对所述第一支撑座运动。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人系统。该机器人系统包括至少两个机器人和如上述的互锁装置，机器人之间通过该互锁装置对接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请公开了一种互锁装置和机器人系统。本申请通过限定对接轴由第一驱动组件驱动转动，对接轴套由第二驱动组件驱动转动，进而在对接轴插入对接轴套后，第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套锁紧，进而实现第一互锁机构与第二互锁机构之间的对接互锁，以及之后第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者还均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套解除锁定，从而实现第一互锁机构与第二互锁机构之间的分离，实现了互锁装置的双向锁定和解锁功能，使得第一互锁机构和第二互锁机构中的任一者故障时，第一互锁机构和第二互锁机构之间仍然可以锁定和解锁，提高了互锁装置锁定和解锁的便捷性和容错性，使得互锁装置的品质更加可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的互锁装置一实施例处于对接状态的结构示意图；

图2是图1互锁装置处于分离状态的结构示意图；

图3是图1互锁装置中的对接轴和对接轴套的结构示意图；

图4是图1互锁装置中第一互锁机构的爆炸结构示意图；

图5是图1互锁装置中第二互锁机构去掉壳体的爆炸结构示意图；

图6是本申请提供的机器人系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本申请提供一种互锁装置100，参阅图1至图4，图1是本申请提供的互锁装置一实施例处于对接状态的结构示意图，图2是图1互锁装置处于分离状态的结构示意图，图3是图1互锁装置中的对接轴和对接轴套的结构示意图，图4是图1互锁装置中第一互锁机构的爆炸结构示意图，图5是图1互锁装置中第二互锁机构去掉壳体的爆炸结构示意图。

该互锁装置100大致包括第一互锁机构10和第二互锁机构20，第一互锁机构10可与第二互锁机构20对接或分离。

参阅图2，第一互锁机构10包括第一驱动组件12和对接轴14，第一驱动组件12与对接轴14连接，第一驱动组件12用于驱动对接轴14转动。

参阅图5，第二互锁机构20包括第二驱动组件22和对接轴套24，第二驱动组件22与对接轴套24连接，第二驱动组件22用于驱动对接轴套24转动。

其中，对接轴14与对接轴套24相插接，第一驱动组件12和第二驱动组件22二者中的任一者均可驱动对接轴14与对接轴套24之间的相对转动，使得对接轴14与对接轴套24锁紧或者解锁。

具体地，对接轴14插入对接轴套24后，第一驱动组件12驱动对接轴14相对对接轴套24转动，或者第二驱动组件22驱动对接轴套24相对对接轴14转动，以使得对接轴14与对接轴套24锁紧，以实现第一互锁机构10与第二互锁机构20之间的对接。解锁时，第一驱动组件12驱动对接轴14相对对接轴套24转动，或者第二驱动组件22驱动对接轴套24相对对接轴14转动，均可使得对接轴14与对接轴套24解除锁定，之后对接轴14可脱离对接轴套24，从而实现第一互锁机构10与第二互锁机构20之间的分离。

第一驱动组件12和第二驱动组件22可以包括电机，电机驱动对接轴对接轴14、对接轴套24转动。第一驱动组件12和第二驱动组件22还可以包括电机和传动组件，电机通过传动组件驱动对接轴14、对接轴套24转动，传动组件可以是齿轮组、蜗轮蜗杆等。或者第一驱动组件12和第二驱动组件22包括气缸和齿轮齿条组，齿轮连接于对接轴14，齿轮和齿条相啮合，气缸驱动齿条运动以带动齿轮转动。

第一驱动组件12和第二驱动组件22的表现形式有多种，其能够驱动相应的对接轴14、对接轴套24转动即可，本申请对此不作限制。

本申请实施例通过限定对接轴14由第一驱动组件12驱动转动，对接轴套24由第二驱动组件22驱动转动，进而在对接轴14插入对接轴套24后，第一驱动组件12和第二驱动组件22二者中的任一者均可驱动对接轴14与对接轴套24之间的相对转动，使得对接轴14与对接轴套24锁紧，进而实现第一互锁机构10与第二互锁机构20之间的对接互锁，以及之后第一驱动组件12和第二驱动组件22二者中的任一者还均可驱动对接轴14与对接轴套24之间的相对转动，使得对接轴14与对接轴套24解除锁定，从而实现第一互锁机构10与第二互锁机构20之间的分离，实现了互锁装置100的双向锁定和解锁功能，使得第一互锁机构10和第二互锁机构20中的任一者故障时，第一互锁机构10和第二互锁机构20之间仍然可以锁定和解锁，提高了互锁装置100锁定和解锁的便捷性和容错性，使得互锁装置100的品质更加可靠。

参阅图3，对接轴14包括插接轴段140和挡臂142，挡臂142设置于插接轴段140的外侧壁并向远离对接轴14的轴线延伸。对接轴套24包括轴筒240和挡块242，挡块242连接于轴筒240的内周壁，且挡块242与轴筒240之间留有的间隙供插接轴段140插入。

其中，挡臂142随插接轴段140进入轴筒240内，并在相对轴筒240旋转后被挡块242沿轴筒240的轴向上限位，从而实现对接轴14和对接轴套24的锁定，使得第一互锁机构10和第二互锁机构20完成对接。

可选地，插接轴段140上设置有一个挡臂142，轴筒240的内周壁上设有一个挡块242，插接轴段140进入轴筒240内而被轴筒240限位，插接轴段140相对轴筒240一定角度后，挡臂142可止挡于挡块242，以限制对接轴14与对接轴套24脱离。

可选地，多个挡臂142沿插接轴段140的轴向间隔设置，至少一个挡块242连接于轴筒240的内周壁，挡块242卡设于挡臂142之间，从而限制对接轴14相对对接轴套24沿对接轴套24的轴向移动。

同理，多个挡块242可沿轴筒240轴向间隔设置，至少一个挡臂142连接于插接轴段140，挡臂142卡设于挡块242之间，以限制对接轴14相对对接轴套24沿对接轴套24的轴向移动。

多个挡块242沿轴筒240的轴向间隔且彼此错位设置，则挡臂142随插接轴段140进入轴筒240内时，需要经过多次相对轴筒240转动，从而对接轴14可与对接轴套24形成多重锁定，进一步避免对接轴14自对接轴套24脱离。

例如，两个挡块242沿轴筒240的轴向间隔且彼此错位设置，从而各挡块242与轴筒240的内周壁之间形成供插接轴段140插入的间隙沿该轴向不对位，则插接轴段140进入轴筒240的过程中，插接轴段140经过第一个间隙后，插接轴段140需要相对轴筒240旋转一定角度后才能继续经过第二个间隙，之后插接轴段140再相对轴筒240旋转一定角度使得挡臂142与内侧的挡块242形成抵挡，从而挡臂142与内侧的挡块242的抵挡关系破坏后，挡臂142还可与外则的挡块242形成抵挡，从而可保证对接轴14与对接轴套24连接的可靠性。

本实施例中，如图3所示，轴筒240的内周壁沿其轴向间隔设置有两层挡块242，每层挡块242包括两个挡块242，该两个挡块242彼此镜像对称设置，该两个挡块242之间形成供插接轴段140通过的间隙。插接轴段140的外周沿其轴向间隔设有两层挡臂142，每层挡臂142包括两个挡臂142，该两个挡臂142彼此镜像对称设置。插接轴段140插入轴筒240中，任一层挡臂142均可止挡于两层挡块242之间，从而对对接轴14与对接轴套24之间进行轴向限位。

进一步地，两层挡块242还可错位设置，从而提高对接轴14与对接轴套24连接的可靠性。

更进一步地，第一互锁机构10和第二互锁机构20对接完成后，第一驱动组件12和第二驱动组件22断电后，第一互锁机构10和第二互锁机构20均形成机械自锁，以避免对接轴14和对接轴套24在断电状况下自由转动，继而无需电力保持第一互锁机构10和第二互锁机构20的对接状态，提高了互锁装置100的对接稳定性和经济性，降低了互锁装置100的能耗。

参阅图2、图4和图5，第一互锁机构10还包括第一传动组件16，第一驱动组件12通过第一传动组件16驱动对接轴14转动；第二互锁机构20还包括第二传动组件26，第二驱动组件22通过第二传动组件26驱动对接轴套24转动。

第一传动组件16和第二传动组件26可以是齿轮齿条、蜗轮蜗杆等具有自锁功能的传动机构，从而在第一驱动组件12和第二驱动组件22断电后，第一传动组件16和第二传动组件26均可实现自锁，进而可保持第一互锁机构10和第二互锁机构20的对接状态。

本实施例中，第一传动组件16包括第一齿轮160和第一齿条162，对接轴14的一端连接第一齿轮160，第一驱动组件12连接第一齿条162，第一齿轮162与第一齿条162相啮合。第一驱动组件12通过第一齿条162驱动第一齿轮160带动对接轴14转动。

第一驱动组件12包括电机120、丝杠轴122和丝杠滑块124，电机120的转轴与丝杠轴122连接，丝杠滑块124套设于丝杠轴122，丝杠滑块124上连接有固定座125，固定座125朝向对接轴14的一侧连接有第一齿条162，进而电机120驱动丝杠轴122转动，使得丝杠滑块124沿丝杠轴122的轴向移动，第一齿条162随之驱动第一齿轮160转动，进而带动对接轴14转动。

第一驱动组件12还可以是气缸，气缸驱动第一齿条162运动。或者，第一驱动组件12还可以包括电机、导轨、滑块和皮带，电机通过皮带驱动滑块沿导轨运动，第一齿条162固定于滑块，进而可驱动第一齿轮160转动。

第二传动组件26包括第二齿轮260和第二齿条262，对接轴套24的一端连接第二齿轮260，第二驱动组件22连接第二齿条262，第二齿轮260与第二齿条262相啮合。第二驱动组件22通过第二齿条262驱动第二齿轮260带动对接轴套24转动。

第二驱动组件22包括电机220、丝杠轴222和丝杠滑块224，电机220的转轴与丝杠轴222连接，丝杠滑块224套设于丝杠轴222，丝杠滑块224上连接有固定座225，固定座225朝向对接轴套24的一侧连接有第二齿条262，进而电机220驱动丝杠轴222转动，使得丝杠滑块224沿丝杠轴222的轴向移动，第二齿条262随之驱动第二齿轮260转动，进而带动对接轴套24转动。

第二驱动组件22的结构可以与第一驱动组件12的结构相同，不再赘述。

参阅图2和图4，第一互锁机构10还包括第三驱动组件18，第三驱动组件18用于驱动对接轴14朝向对接套筒24运动，以使得对接轴14插入对接轴套24内；第三驱动组件18还可驱动对接轴14向远离对接轴套24的方向运动，使得对接轴14脱离对接轴套24。

第三驱动组件18包括驱动电机180、丝杠轴182和丝杠滑块184，第一驱动组件12设置于丝杠滑块184上，驱动电机180的转轴与丝杠轴182连接，丝杠滑块184套设于丝杠轴182，驱动电机180驱动丝杠滑块184带动第一驱动组件12沿丝杠轴182的轴向运动，进而带动对接轴14沿丝杠轴182轴向运动，以使得对接轴14可与对接轴套24相插接或分离。

第一互锁机构10还包括第一支撑座13和第二支撑座15，第一支撑座13设置于丝杠轴182远离驱动电机180的一端，第二支撑座15连接于丝杠滑块184，对接轴14转动设置于第一支撑座13和第二支撑座15上，且对接轴14随丝杠滑块184沿丝杠轴182的轴向相对第一支撑座13运动。

具体地，对接轴14还包括过渡轴段144，插接轴段140连接于过渡轴段144远离第一驱动组件12的一端，且插接轴段140位于第一支撑座13背离过渡轴段144的一侧，过渡轴段144转动设置于第一支撑座13和第二支撑座15，过渡轴段144朝向第一驱动组件12的一端连接有第一齿轮160，过渡轴段144可相对第一支撑座13伸缩运动，以使得插接轴段140插入轴筒240或与轴筒240分离。

第一支撑座13上连接有轴套132，该轴套132例如是石墨铜套或石墨轴套等具有润滑功能的轴套，以便于过渡轴段144转动与相对第一支撑座13移动。

进一步地，参阅图2和图5，第二互锁机构20还包括壳体28，壳体28将第二驱动组件22和第二传动组件26封装在内并露出对接轴套24，从而壳体28可保护第二驱动组件22、第二传动组件26和对接轴套24，也便于第二互锁机构20作为一个整体安装。

本申请还提供一种机器人系统200，参阅图6，图6是本申请提供的机器人系统一实施例的结构示意图。

该机器人系统200包括至少两个机器人210和如上述的互锁装置100，机器人210之间通过互锁装置100对接。

如图6所示，一个机器人210连接第一互锁机构10，另一个机器人210连接第二互锁机构20，第一互锁机构10与第二互锁机构20对接完成，即可将该两个机器人210彼此连接。

区别于现有技术的情况，本申请公开了一种互锁装置和机器人系统。本申请通过限定对接轴由第一驱动组件驱动转动，对接轴套由第二驱动组件驱动转动，进而在对接轴插入对接轴套后，第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套锁紧，进而实现第一互锁机构与第二互锁机构之间的对接互锁，以及之后第一驱动组件和第二驱动组件二者中的任一者还均可驱动对接轴与对接轴套之间的相对转动，使得对接轴与对接轴套解除锁定，从而实现第一互锁机构与第二互锁机构之间的分离，实现了互锁装置的双向锁定和解锁功能，使得第一互锁机构和第二互锁机构中的任一者故障时，第一互锁机构和第二互锁机构之间仍然可以锁定和解锁，提高了互锁装置锁定和解锁的便捷性和容错性，使得互锁装置的品质更加可靠。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种互锁装置，其特征在于，所述互锁装置包括：

第一互锁机构，包括第一驱动组件和对接轴，所述第一驱动组件与所述对接轴连接；

第二互锁机构，包括第二驱动组件和对接轴套，所述第二驱动组件与所述对接轴套连接；

其中，所述对接轴与所述对接轴套相插接，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件二者中的任一者均可驱动所述对接轴与所述对接轴套之间的相对转动，使得所述对接轴与所述对接轴套锁紧或者解锁。

2.根据权利要求1所述的互锁装置，其特征在于，所述对接轴包括插接轴段和挡臂，所述挡臂设置于所述插接轴段的外侧壁并向远离所述对接轴的轴线延伸；所述对接轴套包括轴筒和挡块，所述挡块连接于所述轴筒的内周壁；

其中，所述挡臂随所述插接轴段进入所述轴筒内，并在相对所述轴筒旋转后被所述挡块沿所述轴筒的轴向上限位。

3.根据权利要求2所述的互锁装置，其特征在于，多个所述挡臂沿所述插接轴段的轴向间隔设置，至少一块所述挡块连接于所述轴筒的内周壁，所述挡块卡设于所述挡臂之间。

4.根据权利要求2所述的互锁装置，其特征在于，多块所述挡块沿所述轴筒的轴向间隔且彼此错位设置。

5.根据权利要求1所述的互锁装置，其特征在于，所述第一互锁机构还包括第一传动组件，所述第一驱动组件通过所述第一传动组件驱动所述对接轴转动；所述第二互锁机构还包括第二传动组件，所述第二驱动组件通过所述第二传动组件驱动所述对接轴套转动。

6.根据权利要求5所述的互锁装置，其特征在于，所述第一传动组件包括第一齿轮和第一齿条，所述对接轴的一端连接所述第一齿轮，所述第一驱动组件连接所述第一齿条，所述第一齿轮与所述第一齿条相啮合；

所述第二传动组件包括第二齿轮和第二齿条，所述对接轴套的一端连接所述第二齿轮，所述第二驱动组件连接所述第二齿条，所述第二齿轮与所述第二齿条相啮合。

7.根据权利要求1所述的互锁装置，其特征在于，所述第一互锁机构还包括第三驱动组件，所述第三驱动组件用于驱动所述对接轴插入所述对接套筒内。

8.根据权利要求7所述的互锁装置，其特征在于，所述第三驱动组件包括驱动电机、丝杠轴和丝杠滑块，所述第一驱动组件设置于所述丝杠滑块上，所述驱动电机的转轴与所述丝杠轴连接，所述丝杠滑块套设于所述丝杠轴，所述驱动电机驱动带动第一驱动组件沿所述丝杠轴运动。

9.根据权利要求8所述的互锁装置，其特征在于，所述第一互锁机构还包括第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座设置于所述丝杠轴远离所述驱动电机的一端，所述第二支撑座连接于所述丝杠滑块，所述对接轴转动设置于所述第一支撑座和所述第二支撑座上，且所述对接轴随所述丝杠滑块沿所述丝杠轴的轴向相对所述第一支撑座运动。

10.一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括至少两个机器人和根据权利要求1至9任一项所述的互锁装置，所述机器人之间通过所述互锁装置对接。

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