CN112605937A - 一种对接机构及自动对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种对接机构及自动对接装置，该装置的固定件的转动结构的外侧面设有预设长度的螺旋槽，并以可相对所述定位结构独立的方式置于定位结构内，且定位结构的端部设有定位槽，且内侧面设有导向槽；滑动销的大端部镶嵌在导向槽内，且滑动销贯穿螺旋槽与锁紧钩的直线段端部连接；对接件的对接结构与限位结构之间安装有与定位槽配合的定位块，以及，与钩部配合的柱销，且柱销的一端部安装在对接结构上，另一端部安装在定位块上，定位结构内安装有旋转机构，旋转机构上安装有转动结构，对接件安装在对接体上，且对接体安装在运动平台上。可见，应用本发明实施例的装置能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率。

Description

一种对接机构及自动对接装置

技术领域

本发明涉及制造及自动化技术领域，特别是涉及一种对接机构及自动对接装置。

背景技术

目前，随着机械工程智能化技术的发展，在各行各业中，越来越多的人工智能代替人工完成作业，但是，在一些危险以及特殊行业中，仍然需要人工协助才能完成对接工作，如在隧道挖掘工程中更换弹药箱等危险的工作，需要人工操作完成弹药箱的更换。

由上可见，在上述环境恶劣和工况危险的情况下，现有技术仍然需要通过人工协助操作才能完成对接，不仅工作量大，还效率低下，同时在长期作业中，还容易对人身安全带来威胁。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种对接机构及自动对接装置，能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率。

具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种对接机构，所述对接机构包括：固定组件、锁紧钩组件和对接组件件；

所述固定组件包括：固定件和旋转机构；

所述固定件包括均为中空结构的定位结构和转动结构，所述转动结构的外侧面沿着周向方向、且以贯穿所述外侧面的方式设有预设长度的螺旋槽，所述转动结构以与所述定位结构位于同一中心轴线的方式置于所述定位结构内，且所述转动结构可相对所述定位结构独立运动；其中，所述定位结构的端部设有定位槽，且内侧面设有垂直周向方向的导向槽；

所述定位结构内安装有所述旋转机构，且用于安装在预设的第一对接机构的固定端面上；

所述旋转机构上安装有所述转动结构，并可带动所述转动结构转动；

所述锁紧钩组件包括：钩部设有自锁功能的锁紧钩和端部由大到小的滑动销；其中，所述滑动销大端部的直径大于所述螺旋槽的宽度；

所述滑动销的大端部镶嵌在所述导向槽内，且所述滑动销贯穿所述螺旋槽与所述锁紧钩的直线段端部连接；

所述对接组件包括：对接件、对接体、定位块和柱销；

所述对接件包括均为中空结构的限位结构和对接结构，所述对接结构以与所述限位结构位于同一中心轴线的方式安装于所述限位结构内，且所述对接结构与所述限位结构之间安装有与所述定位槽配合的定位块，以及，与所述钩部配合的柱销，且所述柱销的一端部安装在所述对接结构上，另一端部安装在所述定位块上；

所述对接件安装在所述对接体上；其中，所述对接体用于安装在可带动对接件按照预设数量的自由度运动的运动平台上。

所述旋转机构用于与预设的所述控制系统电连接，所述控制系统用于在确定对所述对接件和所述固定件进行对接的情况下，在确定所述定位结构通过所述定位块与所述定位槽部分配合的方式置于所述限位结构和所述对接结构之间，且所述锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处后，启动所述旋转机构转动，以使所述滑动销在所述导向槽的引导下沿着所述螺旋槽带动所述锁紧钩钩住所述柱销，在所述钩部锁紧所述柱销后，停止所述旋转机构转动。

本发明的一个实施例中，所述对接机构包括控制系统。

本发明的一个实施例中，所述螺旋槽起始段和终止段的螺旋角均设为0度；

所述锁紧钩机构还包括：棘齿、棘齿轴和限位挡块；

其中，所述棘齿设有用于保持所述棘齿在自由状态下处于竖立状态的弹性结构；

所述棘齿通过所述棘齿轴安装在所述转动结构上，并可在预设的角度内绕着所述棘齿轴转动，且在所述转动结构转动、以及所述滑动销置于所述螺旋角为0度的螺旋段的情况下，所述锁紧钩在所述棘齿的推动作用下钩住柱销，在所述钩部刚性接触柱销后，所述棘齿顶部脱离所述锁紧钩；

所述转动结构上安装有限定所述锁紧钩位置的限位挡块。

本发明的一个实施例中，所述旋转机构包括：减速机构和电机；

所述减速机构安装在所述定位结构内，且所述减速机构的输入端与所述电机连接，所述减速机构的输出端上安装有所述转动结构；

所述控制系统还与所述电机电连接，用于在确定对所述对接件和所述固定件进行对接的情况下，在确定所述定位结构通过所述定位块与所述定位槽部分配合的方式置于所述限位结构和所述对接结构之间，且所述锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处后，控制所述电机转动，以使所述滑动销在所述导向槽的引导下沿着所述螺旋槽带动所述锁紧钩钩住所述柱销，在所述钩部锁紧所述柱销后，停止所述电机转动。

本发明的一个实施例中，所述定位槽为由梯台和长方体相贯而成的槽，且梯台的大端面位于所述定位结构的端面。

第二方面，本发明实施例还提供了一种自动对接装置，所述装置包括：上述任一实施例所述的对接机构、车体、运动平台、锁紧机构和拉升机构；

其中，在所述车体的车身平台上沿着所述车身平台的长度方向设有第一轨道；

所述运动平台包括：水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台；

所述水平运动平台安装在所述第一轨道上，并可沿着所述第一轨道移动，所述水平运动平台上还安装有所述垂直运动平台，且所述垂直运动平台可相对所述水平运动平台、且沿着与所述第一轨道方向垂直的方向移动；

所述垂直运动平台上安装有所述伸缩杆式6自由度平台；

所述伸缩杆式6自由度平台通过锁紧机构安装有所述对接组件；

所述拉升机构，用于放置未使用或/和已使用的对接组件，且所述拉升机构安装在所述车身平台上，且可带动所述对接组件沿着与所述车身平台相背或相向的方向移动至预设位置；

所述控制系统还与所述水平运动平台、所述垂直运动平台、所述伸缩杆式6自由度平台和所述锁紧机构电连接，用于在确定对所述对接件和所述固定件进行对接的情况下，控制所述拉升机构提升所述对接组件至所述预设位置，根据拉升机构中待对接的当前对接组件的位置信息，控制所述水平运动平台或/和所述垂直运动平台移动至所述当前对接组件下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台升起以使所述锁紧机构安装并锁定所述当前对接组件，继续控制所述伸缩杆式6自由度平台升起以使所述当前对接组件脱离所述拉升机构，并控制所述水平运动平台、所述垂直运动平台和所述伸缩杆式6自由度平台带动所述当前对接组件移动以使所述定位块与所述定位槽部分配合的方式置于所述限位结构和所述对接结构之间，且所述锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处。

本发明的一个实施例中，所述对接机构为权利要求2~5中任一项所述的对接机构，所述装置还包括：第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述第一传感器安装在所述固定件上，用于获得所述螺旋槽的位置及姿态信息；

所述第二传感器安装在所述伸缩杆式6自由度平台上，用于获得所述定位块的位置及姿态信息；

所述第三传感器安装在所述固定件上，用于获得所述钩部开口位置的定位信息，以使所述钩部开口位置置于所述柱销的位置处；

所述控制系统还分别与第三传感器电连接，用于在确定对所述对接件和所述固定件进行对接的情况下，控制所述锁紧机构处于锁定状态，并根据所述第一传感器获得的位置及姿态、第二传感器获得的位置及姿态信息和所述第三传感器获得的定位信息，控制所述运动平台带动所述对接件运动至与所述固定件处于同一中心轴线，且所述定位块与所述定位槽呈对齐状态，同时锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处。

本发明的一个实施例中，所述拉升机构包括：门架机构、锁紧件和安装板架；

所述门架机构安装在所述车身平台上，且与所述车身平台连接的支撑杆上均设有第二轨道；

所述安装板架包括：用于放置未使用的对接组件的第一条形板和安装架；

所述第一条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架的第一位置处，且所述第一条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台的三角平台的最大宽度；

所述安装架通过所述锁紧件安装在所述门架机构中第一区域位置上，且可沿着所述第二轨道以与所述车身平台相背或相向的方式滑动，其中，所述第一门架机构上预留有供所述伸缩杆式6自由度平台带动所述对接组件滑动的缺口；

所述控制系统还与所述锁紧件电连接，用于在确定对所述对接组件和所述固定组件进行对接的情况下，解锁所述锁紧件，控制所述安装架沿着所述第二轨道移动至第二区域位置处并锁定所述锁紧件，根据第一条形板中待对接的当前对接组件的位置信息，控制所述水平运动平台或/和所述垂直运动平台移动至所述当前对接组件下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台升起以使所述锁紧机构安装并锁定所述当前对接组件，继续控制所述伸缩杆式6自由度平台升起以使所述当前对接组件脱离所述第一条形板，根据所述对接组件和固定组件的位置及姿态信息，控制所述水平运动平台、所述垂直运动平台和所述伸缩杆式6自由度平台带动所述当前对接组件移动至与所述固定组件处于待对接的位置处。

本发明的一个实施例中，所述安装板架还包括：用于放置已使用的对接组件的第二条形板；

所述第二条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架的第二位置处，且所述第二条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台的三角平台的最大宽度；

所述控制系统，用于在确定更换所述对接组件的情况下，控制所述水平运动平台或/和所述垂直运动平台带动已使用的对接组件移动至用于放置所述对接组件的第二位置处，解锁所述锁紧机构，并控制所述伸缩杆式6自由度平台收缩以使所述对接组件放置在所述第二位置处。

本发明的一个实施例中，所述控制系统还用于在确定需要拆卸所述对接组件的情况下，控制所述水平运动平台、所述垂直运动平台和所述伸缩杆式6自由度平台移动至所述对接体处，并通过所述锁紧机构将所述对接体安装在所述伸缩杆式6自由度平台上，启动所述旋转机构反向旋转，在所述螺旋槽反向作用推动所述滑动销的情况下，所述锁紧钩带动所述柱销以使所述对接件推离所述固定件，在所述滑动销处于所述螺旋槽的起始段、且滑动销滑动至导向槽的端部的情况下，继续控制所述电机转动，所述锁紧钩在所述限位档块的推动作用下脱离所述柱销，且所述棘齿在所述弹性结构的作用下恢复到初始位置，停止电机转动，并控制所述锁紧机构夹紧锁定所述对接组件，且控制所述水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台将所述对接件移动至预设的放置平台上。

有益效果：

本发明实施例提供一种对接机构及自动对接装置，该装置的固定件的转动结构的外侧面设有预设长度的螺旋槽，并以可相对所述定位结构独立的方式置于定位结构内，且定位结构的端部设有定位槽，且内侧面设有导向槽；滑动销的大端部镶嵌在导向槽内，且滑动销贯穿螺旋槽与锁紧钩的直线段端部连接；对接件的对接结构与限位结构之间安装有与定位槽配合的定位块，以及，与钩部配合的柱销，且柱销的一端部安装在对接结构上，另一端部安装在定位块上，定位结构内安装有旋转机构，旋转机构上安装有转动结构，对接件安装在对接体上，且对接体安装在运动平台上。相对于现有技术而言，本发明实施例提供的自动对接装置不再需要人工协助进行对接，而是通过控制系统，控制旋转机构转动，以使滑动销在导向槽的引导下沿着螺旋槽带动锁紧钩钩住柱销，在钩部锁紧柱销后，停止旋转机构转动。可见，应用本发明实施例的装置能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。

图1为本发明实施例提供的一种对接机构在待对接时的部分结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种锁紧钩组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种对接组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种车载运动平台的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种自动对接装置在对接时的部分结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种自动对接装置在对接时的装配示意图。

1-固定组件，2-锁紧钩组件，3-对接组件，4-车体，5-运动平台，6-锁紧机构，7-拉升机构，11-固定件，12-旋转机构，21-锁紧钩，22-滑动销，23-棘齿，24-棘齿轴，25-限位挡块，31-对接件，32-对接体，33-定位块，34-柱销，41-第一轨道，51-水平运动平台，52-垂直运动平台，53-伸缩杆式6自由度平台，71-门架机构，72-安装板架，111-定位结构，112-转动结构，121-减速机构，122-电机，311-限位结构，312-对接结构，711-第二轨道，721-安装架，1111-定位槽，1112-导向槽，1121-螺旋槽。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种对接机构的结构示意图，对接机构包括：固定组件1、锁紧钩组件2和对接组件件3；

所述固定组件1包括：固定件11和旋转机构12；

如图2所示，所述固定件11包括均为中空结构的定位结构111和转动结构112，所述转动结构112的外侧面沿着周向方向、且以贯穿所述外侧面的方式设有预设长度的螺旋槽1121，所述转动结构112以与所述定位结构111位于同一中心轴线的方式置于所述定位结构111内，且所述转动结构112可相对所述定位结构111独立运动；其中，所述定位结构111的端部设有定位槽1111，且内侧面设有垂直周向方向的导向槽1112；

所述定位结构111内安装有所述旋转机构12，且用于安装在预设的第一对接机构的固定端面上；

所述旋转机构12上安装有所述转动结构112，并可带动所述转动结构112转动；

如图3所示，所述锁紧钩组件2包括：钩部设有自锁功能的锁紧钩21和端部由大到小的滑动销22；其中，所述滑动销22大端部的直径大于所述螺旋槽1121的宽度；

所述滑动销22的大端部镶嵌在所述导向槽1112内，且所述滑动销22贯穿所述螺旋槽1121与所述锁紧钩21的直线段端部连接；

所述对接组件3包括：对接件31、对接体32、定位块33和柱销34；

如图4所示，所述对接件31包括均为中空结构的限位结构311和对接结构312，所述对接结构312以与所述限位结构311位于同一中心轴线的方式安装于所述限位结构311内，且所述对接结构312与所述限位结构311之间安装有与所述定位槽1111配合的定位块33，以及，与所述钩部配合的柱销34，且所述柱销34的一端部安装在所述对接结构312上，另一端部安装在所述定位块33上；

所述对接件31安装在所述对接体32上；其中，所述对接体32用于安装在可带动对接件31按照预设数量的自由度运动的运动平台上。

所述旋转机构12用于与预设的所述控制系统电连接，所述控制系统用于在确定对所述对接件31和所述固定件11进行对接的情况下，在确定所述定位结构111通过所述定位块33与所述定位槽1111部分配合的方式置于所述限位结构311和所述对接结构312之间，且所述锁紧钩21的钩部开口位置相对置于所述柱销34处后，启动所述旋转机构12转动，以使所述滑动销22在所述导向槽1112的引导下沿着所述螺旋槽1121带动所述锁紧钩21钩住所述柱销34，在所述钩部锁紧所述柱销34后，停止所述旋转机构12转动。

其中，上述内侧面设有垂直周向方向的导向槽1112，可以理解为，导向槽的长度方向垂直定位结构111内侧面的圆周方向，且平行于轴向方向。

上述中空结构可以为中空的圆柱结构，也可以是中空的正方体结构，还可以是中空的椎体结构，本实施例对此并不限定。

上述固定端面可以理解为与固定件11的端面平行的、且用于安装定位结构111的面。

上述对接端面可以与上述固定端面平行，也可以与固定端面垂直，本实施例对此并不限定。

在上述对接端面与上述固定端面平行的情况下，运动平台带动对接件31可以在上述对接端面上沿着第一方向移动，运动平台还可以带动对接件31沿着第二方向移动，运动平台还可以带动对接件31沿着第三方向运动，第一方向和第二方向是相互垂直的方向，第三方向分别与第一方向和第二方向垂直。进而能够带动对接组件3在空间运动。

上对接结构312是通过柱销34和定位块33配合、且以与上述限位结构311位于同一中心轴线的方式安装在限位结构311内。

上述预设长度与对接结构和转动结构之间的配合长度相关，上述配合长度为能够保证对接件31与固定件11达到完全固定连接的长度。

上述旋转机构12就是能够带动转动结构旋转的机构。

上述滑动销22就是端部由大到小的圆柱体，且滑动销22大端部的直径大于螺旋槽1121的宽度，这样可以保证滑动销22在沿着螺旋槽1121运动时，不会在锁紧钩21的拉动下脱离螺旋槽1121，也就是能够保证滑动销22始终置于上述螺旋槽1121内。

上滑动销22的大端部镶嵌在上述导向槽1112内，能够保证滑动销22在导向槽1112的引导下沿着螺旋槽1121运动。

另外，上述锁紧钩21包括直线段和钩部，且直线段和钩部连接。

上述钩部的开口设有收紧功能，也就是，在钩部与柱销34刚性接触并拉动时，钩部开口处自动收紧并裹住柱销34。

需要说明的是，上述柱销34的数量可以是多个，柱销34的数量与与锁紧钩21是一一对应关系，也就是，柱销34与锁紧钩21数量相同，且可一一对齐以待配合。

同样，上述定位块33的数量可以是多个，定位块33的数量与定位槽1111也是一一对应关系，也就是，定位槽1111与定位块33数量相同，且可一一对齐以待配合。

定位块与柱销的数量可以相同，也可以不相同，当定位块与柱销不相同时，未连接柱销的定位块可以直接置于并连接于限位结构和对接结构之间。

上述定位槽1111可以设置成V型槽，也可以设置成U型槽，也可以设置成梯型槽，还可以设计成由梯台和长方体相贯而成的槽，且梯台的大端面位于定位结构111的端面。

为了便于定位块33插入定位槽1111中，且使得定位结构能够稳固的限制对接组件的转动，本发明的一个实施例中，上述定位槽1111最佳设置成由梯台和长方体相贯而成的槽，且梯台的大端面位于定位结构111的端面。

上述对接体32上可以安装用于待对接的物品，这些物品可以为建筑器材，炸药包或棉织品等。

上述定位块33与定位槽1111部分配合可以限制对接件31转动。

上述自动对接装置可以包括控制系统，也可以不包括控制系统，本实施例对此并不限定。

上述确定所述定位结构111通过所述定位块33与所述定位槽111部分配合的方式置于所述限位结构311和所述对接结构312之间的实施方式可以为：上述控制系统可以控制运动平台带动对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且定位块33与定位槽1111呈对齐状态，并继续控制运动平台，以使定位块33与所述定位槽111部分配合的方式置于所述限位结构311和所述对接结构312之间，达到限制对接件转动的目的。

上述控制运动平台带动对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且定位块33与定位槽1111呈对齐状态至少包括如下实施方式：

第一种实施方式，控制系统可以采用传感器获得对接件和固定件11的位置及姿态信息，根据获得的位置及姿态信息，控制所述运动平台带动所述对接件运动至与所述固定件11处于同一中心轴线，且定位块33与定位槽1111呈对齐状态。

第二种实施方式，控制系统可以通过获得摄像头拍摄对接件和固定件11的图像，分析上述图像，并根据图像的分析结果，控制所述运动平台带动所述对接件运动至与所述固定件11处于同一中心轴线，且所述定位块33与定位槽1111呈对齐状态呈对齐状态。

同理，上述锁紧钩21的钩部开口位置相对置于上述柱销34处至少包括两种实施方式，其中，

第一种实施方式，控制系统可以通过传感器获得对接件中柱销34的定位信息，根据获得的定位信息，控制所述运动平台带动所述对接件运动，以使锁紧钩21的钩部开口位置相对置于上述柱销34处。

第二种实施方式，控制系统可以通过获得摄像头拍摄对接件和固定件11的图像，分析上述图像，并根据图像的分析结果以及对接件和固定件11的相对坐标信息，控制所述运动平台带动所述对接件运动，以使锁紧钩21的钩部开口位置相对置于上述柱销34处。

上述定位块33与上述定位槽1111部分配合，这样可以限制对接组件相对固定组件转动。

上述预设数量自由度可以是4自由度，也可以是6自由度，还可以是7自由度。其中，7自由度分别是平行于对接端面上的2个水平方向的自由度，2个垂直方向的自由度，还有垂直于对接端面的2个高度方向的自由度，1个在高度方向上自转的自由度。

本实施例的自动对接装置的工作原理为：在对对接件31和固定件11进行对接时，控制系统控制运动平台带动对接件31移动，并使对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且沿轴线移动对接件的柱销34至固定件11的锁紧钩21的开口位置处，同时定位块33和定位槽1111一一对齐，继续控制运动平台带动对接件运动，以使定位块33与定位槽1111部分配合，这样定位结构限制了对接件转动，启动旋转机构12，旋转机构12旋转时带动转动结构旋转，以使滑动销22在导向槽1112的引导下沿着螺旋槽1121带动锁紧钩21钩住所述柱销34，在钩部锁紧柱销34后，停止旋转机构12转动。这样，如图5所示，对接件31与固定件11达到完全对接，最后，控制系统控制可以控制运动平台远离对接组体。

由此可见，在本发明实施例提供的技术方案中，该装置的固定件的转动结构的外侧面设有预设长度的螺旋槽，并以可相对所述定位结构独立的方式置于定位结构内，且定位结构的端部设有定位槽，且内侧面设有导向槽；滑动销的大端部镶嵌在导向槽内，且滑动销贯穿螺旋槽与锁紧钩的直线段端部连接；对接件的对接结构与限位结构之间安装有与定位槽配合的定位块，以及，与钩部配合的柱销，且柱销的一端部安装在对接结构上，另一端部安装在定位块上，定位结构内安装有旋转机构，旋转机构上安装有转动结构，对接件安装在对接体上，且对接体安装在运动平台上。相对于现有技术而言，本发明实施例提供的自动对接装置不再需要人工协助进行对接，而是通过控制系统，控制旋转机构转动，以使滑动销在导向槽的引导下沿着螺旋槽带动锁紧钩钩住柱销，在钩部锁紧柱销后，停止旋转机构转动。可见，应用本发明实施例的装置能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率。可见，应用本发明实施例的装置能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率。

本发明的一个实施例中，如图2所示，所述螺旋槽1121起始段和终止段的螺旋角均设为0度；

所述锁紧钩机构2还可以包括：棘齿23、棘齿轴24和限位挡块25；

其中，所述棘齿23设有用于保持所述棘齿23在自由状态下处于竖立状态的弹性结构；

所述棘齿23通过所述棘齿轴24安装在所述转动结构112上，并可在预设的角度内绕着所述棘齿轴24转动，且在所述转动结构112转动、以及所述滑动销22置于所述螺旋角为0度的螺旋段的情况下，所述锁紧钩21在所述棘齿23的推动作用下钩住柱销34，在所述钩部刚性接触柱销34后，所述棘齿23顶部脱离所述锁紧钩21；

所述转动结构112上安装有限定所述锁紧钩21位置的限位挡块25。

其中，上述棘齿23的齿高可以通过预设的计算公式确定。

上述棘齿23的底端可以设有上述弹性结构，以使棘齿23在自由状态下始终保持竖立状态，这样保证棘齿23的顶部可以在转动结构转动、且滑动销22置于螺旋角为0度的螺旋段的情况下，锁紧钩21在棘齿23的推动作用下钩住柱销34。

需要说明的是，上述棘齿23只能在预先限定的角度内绕棘齿轴24旋转，这样便于棘齿23脱离锁紧钩21，以及恢复原始位置。

上述限位挡块25的设置可以保证锁紧钩21始终处于限制的位置。

在上述螺旋槽1121终止段的螺旋角可以设为0度时，保证对接件和固定件11的连接具有确定的预紧力。

本实施例的自动对接装置的工作原理为：在对对接件和固定件11进行对接时，控制系统控制运动平台带动对接件移动，并使对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且沿轴线移动对接件的柱销34至固定件11的锁紧钩21的开口位置处，同时定位块33和定位槽1111一一对齐，继续控制运动平台带动对接件运动，以使定位块33与定位槽1111部分配合，启动旋转机构12，旋转机构12旋转时带动转动结构旋转，转动结构的起始阶段，滑动销22在螺旋角为0的螺旋槽1121内滑动，这样，滑动销22并未沿导向槽1112滑动，此时，棘齿23在转动结构的转动带动下，推动锁紧钩21钩住柱销34，锁紧钩21钩住柱销34，即形成了刚性接触，此刻，棘齿23顶部脱离锁紧钩21，棘齿23绕棘齿轴24在上述预设的角度内旋转，随着转动结构的继续转动，螺旋槽1121的螺旋角不为0的中间段对滑动销22产生了拉力作用，使滑动销22在导向槽内产生滑动，即锁紧钩21拉动对接件向固定件11移动，直至限位结构311的内侧面同定位结构111的外侧面贴合，继续控制转动结构旋转能够使滑动销22滑动至螺旋槽1121的终止段的角度，以保证对接件和固定件11的连接具有确定的预紧力，确保锁紧状态稳定可靠。

可见，在本发明实施例提供的技术方案中，该装置的棘齿23设有弹性结构；棘齿23通过棘齿轴24安装在转动结构上，并可在预设的角度内绕着棘齿轴24转动，且转动结构上安装有限定锁紧钩21位置的限位挡块25。可见，限位挡块25和棘齿23的设置可以保证在转动结构转动、以及滑动销22置于螺旋角为0度的螺旋段的情况下，锁紧钩21在棘齿23的推动作用下钩住柱销34，在钩部刚性接触柱销34后，棘齿23顶部脱离锁紧钩21；进而使得锁紧钩21能够在转动结构转动的情况下，自动准确地钩住柱销34，提高了对接的可靠性，同时，螺旋槽1121终止段的螺旋角可以设为0度，能够保证对接件和固定件11的连接具有确定的预紧力，从而能够确保锁紧状态的稳定可靠，进而也进一步提高了对接的可靠性。

本发明的一个实施例中，如图1、2所示，所述旋转机构12包括：减速机构121和电机122；

所述减速机构121安装在所述定位结构111内，且所述减速机构121的输入端与所述电机122连接，所述减速机构121的输出端上安装有所述转动结构112；

所述控制系统还与所述电机122电连接，用于在确定对所述对接件31和所述固定件11进行对接的情况下，在确定所述定位结构111通过所述定位块33与所述定位槽1111部分配合的方式置于所述限位结构311和所述对接结构312之间，且所述锁紧钩21的钩部开口位置相对置于所述柱销34处后，控制所述电机122转动，以使所述滑动销22在所述导向槽1112的引导下沿着所述螺旋槽1121带动所述锁紧钩21钩住所述柱销34，在所述钩部锁紧所述柱销34后，停止所述电机122转动。

其中，电机122在控制系统的控制下，驱动减速机构121转动，减速机构121带动转动结构112转动，以使滑动销22旋进转动结构112上的螺旋槽1121，且锁紧钩21在滑动销22的带动下钩住柱销34，进而达到对接件31与固定件11的连接。

本实施例的自动对接装置的工作原理为：在对对接件31和固定件11进行对接时，控制系统控制运动平台带动对接组件3移动，并使对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且沿轴线移动对接件的柱销34至固定件11的锁紧钩21的开口位置处，同时定位块33和定位槽1111一一对齐，继续控制运动平台带动对接件运动，以使定位块33与定位槽1111部分配合，控制电机122转动，减速机构121在电机的驱动下带动转动结构旋转，转动结构的起始阶段，滑动销22在螺旋角为0的螺旋槽1121内滑动，这样，滑动销22并未沿导向槽1112滑动，此时，棘齿23在转动结构的转动带动下，推动锁紧钩21钩住柱销34，锁紧钩21钩住柱销34，即形成了刚性接触，此刻，棘齿23顶部脱离锁紧钩21，棘齿23绕棘齿轴24在上述预设的角度内旋转，随着转动结构的继续转动，螺旋槽1121的螺旋角不为0的中间段对滑动销22产生了拉力作用，使滑动销22在导向槽1112内产生滑动，即锁紧钩21拉动对接件向固定件11移动，直至限位结构311的内侧面同定位结构111的外侧面贴合，继续控制转动结构旋转能够使滑动销22滑动至螺旋槽1121的终止段的角度，以保证对接件和固定件11的连接具有确定的预紧力，确保锁紧状态稳定可靠。

可见，在本发明实施例提供的技术方案中，上述旋转机构12的减速机构121安装在定位结构111内，且减速机构121的输入端与旋转机构12的电机122连接，减速机构121的输出端上安装有转动结构112。且本实施例提供的装置在控制系统的作用下，控制锁紧机构6处于锁定状态，并在确定定位结构111通过定位块33与定位槽1111部分配合的方式置于限位结构311和对接结构之间，且锁紧钩21的钩部开口位置相对置于所述柱销34处后，控制电机122转动，以使滑动销22在所述导向槽1112的引导下沿着螺旋槽1121带动锁紧钩21钩住柱销34，在钩部锁紧柱销34后，停止电机122转动。可见，应用本发明实施例的装置能够在保证人身安全的基础上，提高工作效率，同时，电机122在非驱动状态下提供预定的锁紧力矩，能够提高对接件31和固定件11对接的可靠性。

参见图5、6，本发明实施例提供的一种自动对接装置，所述装置包括：上述任一实施例所述的对接机构、车体4、运动平台5、锁紧机构6和拉升机构7；

其中，在所述车体4的车身平台上沿着所述车身平台的长度方向设有第一轨道41；

如图6所示，所述运动平台5包括：水平运动平台51、垂直运动平台52和伸缩杆式6自由度平台53；

所述水平运动平台51安装在所述第一轨道41上，并可沿着所述第一轨道41移动，所述水平运动平台51上还安装有所述垂直运动平台52，且所述垂直运动平台52可相对所述水平运动平台51、且沿着与所述第一轨道41方向垂直的方向移动；

所述垂直运动平台52上安装有所述伸缩杆式6自由度平台53；

所述伸缩杆式6自由度平台53通过锁紧机构6安装有对接组件3；

所述拉升机构7，用于放置未使用或/和已使用的对接组件3，且所述拉升机构7安装在所述车身平台上，且可带动所述对接组件沿着与所述车身平台相背或相向的方向移动至预设位置；

所述控制系统还与所述水平运动平台51、所述垂直运动平台52、所述伸缩杆式6自由度平台53和所述锁紧机构6电连接，用于在确定对所述对接件5和所述固定件11进行对接的情况下，控制所述拉升机构7提升所述对接组件至所述预设位置，根据拉升机构7中待对接的当前对接组件3的位置信息，控制所述水平运动平台51或/和所述垂直运动平台52移动至所述当前对接组件3下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台53升起以使所述锁紧机构6安装并锁定所述当前对接组件3，继续控制所述伸缩杆式6自由度平台53升起以使所述当前对接组件3脱离所述拉升机构7，并控制所述水平运动平台51、所述垂直运动平台52和所述伸缩杆式6自由度平台53带动所述当前对接组件移动以使所述定位块与所述定位槽部分配合的方式置于所述限位结构31和所述对接结构32之间，且所述锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处。

其中，如图5所示，上述车体4就是车本体，包括车头和车身平台。上述车头可以是需要人工驾驶的车头，也可以是自动驾驶的车体头，为了安全起见，上述车头最佳选用自动驾驶的车头。

上述第一轨道41可以设计成至少两条以上的轨道，这样可以保证行走在第一轨道41的水平运动平台51的稳定性。

上述第一轨道41与水平运动平台51的配合的一种实施方式可以设计成丝杠和螺母之间的配合，也就是，丝杠安装在车身平台上，螺母安装在水平运动平台51上，且为了减轻丝杠的压力，可以在车身平台设有承载水平运动平台51重力的导轨。

上述第一轨道41与水平运动平台51的配合的另一种实施方式可以设计成滑道和滑块之间的配合，具体可以包括如下两种实施方式：一种实施方式为滑道作为轨道设置在车身平台上，滑块安装在水平运动平台51上，另一种实施方式为滑块作为轨道设置在车身平台上，滑道设置在水平运动平台51上。

鉴于上述运动平台通过锁紧机构6锁定安装有对接组件3，这样，运动平台可以带动对接组件3相对对接端面沿着上述预设数量自由度移动。

上述锁紧机构6与对接组件3的结构相关，可以设计成支撑并能锁定对接体32的机构。也可以设计成具有与对接件31配合连接的结构，当处于锁定时，锁紧机构6与对接体32是处于固定状态，当处于未锁定时，对接体32可以在锁紧机构6上的、且与对接体32配合的安装面上移动。

上述第一轨道41方向就是车身平台的长度方向，这样，垂直运动平台52可相对水平运动平台51移动，就是，沿着与车身平台的长度方向的垂直方向，垂直运动平台52可以相对水平运动平台51在上述水平运动平台51上移动。

垂直运动平台52相对水平运动平台51移动的实现方式可以为，上述水平运动平台51与车身平台相背的面上可以设有第二轨道711，上述第二轨道711方向与第一轨道41方向垂直，垂直运动平台52可以沿着第二轨道711方向在水平运动平台51上运动。

上述第二轨道711可以是与第一轨道41结构相同的轨道，也可以是与第一轨道41结构不相同的轨道，本实施例对此并不限定。

上述伸缩杆式6自由度平台53的一种实现方式可以包括：第一三角板、第二三角板和六个伸缩杆机构；

其中，第一三角板与第二三角板以角端部错位的形式相对放置，且六个伸缩件安装在第一三角板与第二三角板的板面之间，其中，每两个伸缩杆机构的第一端均铰接安装在第一三角板的角端部上，安装在第一三角板中同一角端部的两个伸缩杆机构的第二端铰接安装在第二三角板中不同的角端部处；

第一三角板的板面安装在高度伸缩平台上；

第二三角板的板面上安装有锁紧机构6；

伸缩杆机构用于与控制系统电连接，其中，控制系统控制每一伸缩杆机构伸缩运动。

可见，上述伸缩杆式6自由度平台53能够通过搜索6个伸缩杆以实现带动第二三角板伸缩运动或是旋转预设角度。上述预设角度可以为小于或等于10度。

上述拉升机构7可以带动对接组件拉近或是远离与车身平台的距离，当带动对接组件沿着车身平台相背的方向移动时，则表征拉升机构7带动对接组件远离车身平台。当带动对接组件沿着车身平台相向的方向移动时，则表征拉升机构7带动对接组件拉近车身平台。

上述预设位置可以是第一区域位置或第二区域位置，当预设位置为第一区域位置时，拉升机构7带动对接组件至与车身平台最接近的限定位置，当预设位置为第二区域位置时，拉升机构7带动对接组件至与车身平台最远的限定位置。

第一区域位置可以根据便于放置对接组件的位置设计。第二区域位置可以设计成高于运动平台与在未伸缩时伸缩杆式6自由度平台53的高度和，或，与固定组件所在位置的高度成预设距离。

上述拉升机构7上可以放置多个对接组件3，这些对接组件3可以是未使用的待对接组件3，也可以是已使用的待对接组件3，且将未使用的对接组件3放置在一个区域，将已使用的待对接组件3放置在另一区域。

上述控制系统控制水平运动平台51或/和垂直运动平台52移动至当前对接组件3下方，可以理解为，根据当前对接组件的位置信息，可以需要控制水平运动平台51便可以到达当前对接组件3的下方，也可以仅需要控制垂直运动平台52到达当前对接组件3的下方，还可以控制水平运动平台51和垂直运动平台52形成的组合运动到达当前对接组件的下方。

鉴于上述伸缩杆式6自由度平台53通过锁紧机构6锁定安装有对接组件3，这样，伸缩杆式6自由度平台53可以带动对接组件3相对车身平台移动，

上述锁紧机构6与对接组件3的结构相关，可以设计成夹持并能锁定对接组件3的机构，如机械手。

上述对接组件3的对接体上可以放置用于待对接的物品，这些物品可以为建筑器材，炸药包或棉织品等。

本实施例的车载运动平台的工作原理为：上述控制系统控制拉升机构7提升对接组件至预设位置即第二区域位置，此时，运动平台可以带动伸缩杆式6自由度平台53在车身平台的整个第一轨道41中运动。并从拉升机构7放置的多个对接组件中确定出待对接的对接组件为当前对接组件，根据拉升机构7中待对接的当前对接组件的位置信息，控制水平运动平台51或/和所述垂直运动平台52移动至所前对接组件下方，并控制伸缩杆式6自由度平台53升起以使锁紧机构6安装并锁定当前对接组件，继续控制伸缩杆式6自由度平台53支撑起当前对接组件，并带动当前对接组件脱离拉升机构7，根据对接组件和固定组件的位置及姿态信息，控制水平运动平台、垂直运动平台52和伸缩杆式6自由度平台53带动当前对接组件移动，以使对接件31运动至与固定件11处于同一中心轴线，且沿轴线移动对接件的柱销34至固定件11的锁紧钩21的开口位置处，同时定位块33和定位槽1111一一对齐，继续控制运动平台带动对接件运动，以使定位块33与定位槽1111部分配合，这样定位结构限制了对接件转动，启动旋转机构12，旋转机构12旋转时带动转动结构旋转，以使滑动销22在导向槽1112的引导下沿着螺旋槽1121带动锁紧钩21钩住所述柱销34，在钩部锁紧柱销34后，停止旋转机构12转动。这样，如图5所示，对接件31与固定件11达到完全对接，最后，控制系统控制可以控制运动平台远离对接组体。

由此可见，在本发明提供的技术方案中，该自动对接装置的车身平台上设有第一轨道41；水平运动平台51安装在第一轨道41上，并可沿着第一轨道41移动，水平运动平台51上还安装有垂直运动平台52，垂直运动平台52上安装有伸缩杆式6自由度平台53，伸缩杆式6自由度平台53通过锁紧机构6安装对接组件，拉升机构7安装在车身平台上；水平运动平台51、垂直运动平台52、伸缩杆式6自由度平台53和锁紧机构6分别用于与预设的控制系统电连接。相对于现有技术而言，本发明实施例提供的自动对接装置不再需要人工协助进行对接，而是通过控制系统，控制拉升机构7提升对接组件至预设位置，根据拉升机构7中待对接的当前对接组件的位置信息，控制水平运动平台51或/和垂直运动平台52移动至当前对接组件下方，并控制伸缩杆式6自由度平台53升起以使锁紧机构6安装并锁定当前对接组件，继续控制伸缩杆式6自由度平台53升起以使当前对接组件脱离拉升机构7，根据对接组件和固定组件的位置及姿态信息，控制水平运动平台51、垂直运动平台52和伸缩杆式6自由度平台53带动当前对接组件移动至与固定组件以挂钩的形式进行对接。可见，应用本发明实施例的自动对接装置不仅可以自动运载对接组件至待对接位置，对接件和固定件还可以自动对接。既能够保证在运输过程中的人身安全，又能够提高工作效率。

基于上述分析，当车载运动平台包括控制系统时，本发明的一个实施例中，上述对接机构为包括控制系统的任一实施例，所述装置还可以包括：第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述第一传感器安装在所述固定件11上，用于获得所述螺旋槽1121的位置及姿态信息；

所述第二传感器安装在伸缩杆式6自由度平台53上，用于获得所述定位块33的位置及姿态信息；

所述第三传感器安装在所述固定件11上，用于获得所述钩部开口位置的定位信息，以使所述钩部开口位置置于所述柱销34的位置处；

所述控制系统还分别与第三传感器电连接，用于在确定对所述对接件31和所述固定件11进行对接的情况下，控制所述锁紧机构6处于锁定状态，并根据所述第一传感器获得的位置及姿态、第二传感器获得的位置及姿态信息和所述第三传感器获得的定位信息，控制所述运动平台带动所述对接件31运动至与所述固定件11处于同一中心轴线，且所述定位块33与所述定位槽1111呈对齐状态，同时锁紧钩21的钩部开口位置相对置于所述柱销34处。

其中，上述第一传感器和第二传感器可以是结构相同的传感器，也可以不同。

当采用结构相同的传感器时，第一传感器和第二传感器可以均采用位置及姿态测量传感器。

上述第三传感器可以采用用于测量定位信息的距离传感器。

本实施例控制系统具体为：在确定对所述对接件31和所述固定件11进行对接的情况下，上述控制系统控制拉升机构7提升对接组件至预设位置即第二区域位置，此时，运动平台可以带动伸缩杆式6自由度平台53在车身平台的整个第一轨道41中运动。并从拉升机构7放置的多个对接组件中确定出待对接的对接组件为当前对接组件，根据拉升机构7中待对接的当前对接组件的位置信息，控制水平运动平台51或/和所述垂直运动平台52移动至所前对接组件下方，并控制伸缩杆式6自由度平台53升起以使锁紧机构6安装并锁定当前对接组件，继续控制伸缩杆式6自由度平台53支撑起当前对接组件，并带动当前对接组件脱离拉升机构7，根据获得的位置及姿态信息，以及，定位信息，控制水平运动平台、垂直运动平台52和伸缩杆式6自由度平台53带动当前对接组件移动，控制所述锁紧机构6处于锁定状态，并根据所述第一传感器获得的位置及姿态、第二传感器获得的位置及姿态信息以及第三传感器获得的定位信息，控制所述运动平台带动所述对接件31运动至与所述固定件11处于同一中心轴线，且所述定位块33与所述定位槽1111呈对齐状态，同时锁紧钩21的钩部开口位置相对置于所述柱销34处，继续控制所述运动平台带动所述对接件31运动，以使所述定位块33与所述定位槽1111部分配合的方式置于所述限位结构311和所述对接结构之间，解锁所述锁紧机构6，控制所述旋转机构12转动，以使所述滑动销22在所述导向槽1112的引导下沿着所述螺旋槽1121带动所述锁紧钩21钩住所述柱销34，在所述钩部锁紧所述柱销34后，停止所述旋转机构12转动。

基于上述分析，当需要更换对接组件时，待替换的对接组件3，若每次需要人工协助运输时，仍然面临人身安全的威胁，如图6所示，所述拉升机构7可以包括：门架机构71、锁紧件和安装板架72；

所述门架机构71安装在所述车身平台上，且与所述车身平台连接的支撑杆上均设有第二轨道711；

所述安装板架72包括：用于放置未使用的对接组件3的第一条形板和安装架721；

所述第一条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架721的第一位置处，且所述第一条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台的最大宽度；

所述安装架721通过所述锁紧件安装在所述门架机构71中第一区域位置上，且可沿着所述第二轨道711以与所述车身平台相背或相向的方式滑动，其中，所述第一门架机构71上预留有供所述伸缩杆式6自由度平台53带动所述对接组件3滑动的缺口；

所述控制系统还与所述锁紧件电连接，用于在确定对所述对接组件3和所述固定组件进行对接的情况下，解锁所述锁紧件，控制所述安装架721沿着所述第二轨道711移动至第二区域位置处并锁定所述锁紧件，根据第一条形板中待对接的当前对接组件3的位置信息，控制所述水平运动平台51或/和所述垂直运动平台52移动至所述当前对接组件3下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台53升起以使所述锁紧机构6安装并锁定所述当前对接组件3，继续控制所述伸缩杆式6自由度平台53升起以使所述当前对接组件3脱离所述第一条形板，根据所述对接组件3和固定组件的位置及姿态信息，控制所述水平运动平台51、所述垂直运动平台52和所述伸缩杆式6自由度平台53带动所述当前对接组件3移动至与所述固定组件处于待对接的位置处。

其中，上述门架机构71的支撑杆是以垂直上述车身平台的方式安装在车身平台上。

安装架可以为矩形框架，且矩形框架以与第一轨道41方向垂直的方式放置多个第一条形板，对接组件放置在两个第一条形板上。

上述安装架通过上述锁紧件安装在上述门架机构71中第一区域位置上，基于上述分析可知，第一区域位置可以根据便于放置对接组件的位置设计，这样，安装架通过锁紧件锁定安装在门架机构71中便于放置对接组件的位置。且在锁紧件处于打开的情况下，安装架可以沿着门架机构71的第二轨道711运动。

上述第一位置可以是预先设定的位置，该位置处设置的两个第一条形板之间的间隔距离大于上述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台的最大宽度。可以理解为，上述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台可以自如的穿过两个第一条形板间的间隔区域，便于运动平台带动伸缩杆式6自由度平台53在上述间隔区域内行走。

本实施例的工作原理为：控制系统在确定对对接组件和固定组件进行对接的情况下，解锁锁紧件，控制安装架沿着第二轨道711移动至第一区域位置处并锁定锁紧件，根据第一条形板中待对接的当前对接组件的位置信息，控制水平运动平台51或/和垂直运动平台52移动至当前对接组件下方，并控制伸缩杆式6自由度平台53升起以使锁紧机构6安装并锁定当前对接组件，继续控制伸缩杆式6自由度平台53升起带动当前对接组件脱离安装架，根据对接组件和固定组件的位置及姿态信息，控制述水平运动平台51、垂直运动平台52和伸缩杆式6自由度平台53带动当前对接组件从上述缺口处移动至与固定组件处于待对接的位置处。

可见，在本发明实施例提供的技术方案中，该拉升机构7的门架机构71安装在车身平台上，且与车身平台连接的支撑杆上均设有第二轨道711；第一条形板安装在安装架的第一位置处，安装架通过锁紧件安装在门架机构71中第一区域位置上，且可沿着第二轨道711滑动，控制系统还与锁紧件电连接。该拉升机构7结构简单、紧凑，还能够存储未使用对接组件，且在控制系统的控制下，可以高效完成多个对接组件的运输和对接。

基于上述分析，当需要更换对接组件时，替换后的已使用的对接组件，若需要人工运输时，仍然面临人身安全的威胁，基于此，如图6所示，本发明的一个实施例中，所述安装板架72还可以包括：用于放置已使用的对接组件3的第二条形板；

所述第二条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架721的第二位置处，且所述第二条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台的最大宽度；

所述控制系统，用于在确定更换所述对接组件3的情况下，控制所述水平运动平台51或/和所述垂直运动平台52带动已使用的对接组件3移动至用于放置所述对接组件3的第二位置处，解锁所述锁紧机构6，并控制所述伸缩杆式6自由度平台53收缩以使所述对接组件3放置在所述第二位置处。

其中，第二位置是在安装架中、且与第一位置处于不同的位置，为了便于运动平台快速搬运未使用的对接组件，可以将第一位置设置在安装架中、且与固定组件距离近的区域。

上述第二位置可以是预先设定的位置，该位置处设置的两个第二条形板之间的间隔距离大于上述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台的最大宽度。可以理解为，上述伸缩杆式6自由度平台53的三角平台可以自如的穿过两个第二条形板间的间隔区域，便于运动平台带动伸缩杆式6自由度平台53在上述间隔区域内行走。

另外，控制系统控制伸缩杆式6自由度平台53收缩以使对接组件放置在第二位置处的一种实现方式，在确定放置已使用对接组件时，可以控制预先装置的摄像头拍摄的第二位置处中待放置对接组件的区域图像，并与预设的未放置区域图像进行比对，确定每一个对接组件放置的区域信息，按照各个区域信息预先的移动顺序，确定出放置该对接组件的区域位置信息，进而得到将更换的对接组件放置在第二位置中确定的区域位置内。

可见，本发明实施例提供的技术方案中，安装板架72的第二条形板以与车身平台长度方向垂直的方式安装在安装架的第二位置处，在确定更换对接组件的情况下，控制系统控制水平运动平台51或/和垂直运动平台52带动已使用的对接组件移动至用于放置对接组件的第二位置处，解锁锁紧机构6，并控制伸缩杆式6自由度平台53收缩以使对接组件放置在第二位置处。相对于现有技术而言，本实施例无需人工操作实现对接组件的更换，而是通过控制系统自动完成对接组件的更换，不仅能够避免人处于危险中，而且还能提高工作效率。

当需要对对接体32进行更换时，本发明的一个实施例中，所述控制系统还用于在确定需要拆卸所述对接组件3的情况下，控制水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台移动至所述对接体32处，并通过所述锁紧机构6将所述对接体32安装在所述运动平台上，启动所述旋转机构12反向旋转，在所述螺旋槽1121反向作用推动所述滑动销22的情况下，所述锁紧钩21带动所述柱销34以使所述对接件31推离所述固定件11，在所述滑动销22处于所述螺旋槽1121的起始段、且滑动销22滑动至导向槽1112的端部的情况下，继续控制所述电机122转动，所述锁紧钩21在所述限位档块的推动作用下脱离所述柱销34，且所述棘齿23在所述弹性结构的作用下恢复到初始位置，停止电机122转动，并控制所述锁紧机构6夹紧锁定所述对接组件3，且控制所述水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台53将所述对接件3移动至预设的放置平台上。

其中，上述锁紧机构6具有安装和锁紧作用。当对接体32安装在运动平台上、且锁紧机构6未锁定的情况下，运动平台可以起到支撑对接体32的作用，此时，对接体32可沿着上述锁紧机构6与对接体32安装的安装面上移动；当对接体32安装在运动平台上、且锁紧机构6处于锁定的情况下，对接体32相对锁紧机构6处于固定状态。

更换对接组件3的过程，也就是卸载对接件31从固定件11中脱离，其卸载过程恰好与上述实施例记载的对接锁紧过程相反。其中，上述对接组件3为安装有对接件31的对接体32。

上述预设的放置平台可以是事先设定的用于放置已经使用过的对接组件3或未使用过的对接组件3的仓库。

上述卸载的具体过程为：根据对接组件和固定组件的位置及姿态信息，控制水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台53移动至对接体32处，并利用所述锁紧机构6安装已安装在固定件11上的对接体32，以起到支撑对接件31的作用，其中，锁紧机构6与对接体32之间的接触力大小大于或等于对接组件3自身的重力，启动电机122反向旋转，减速传动机构在电机122的驱动下缓慢旋转，转动结构反向旋转，由于定位块33和定位槽1111的对齐作用，在螺旋槽1121反向作用滑动销22的情况下，锁紧钩21带动柱销34将对接件31推离固定件11，转动结构旋转至螺旋槽1121的起始段时，滑动销22滑动至导向槽1112的端部，旋转结构继续反向旋转，限位挡块25对锁紧钩21产生推动作用，使锁紧钩21脱离柱销34，同时棘齿23在内部弹性结构的弹性作用下恢复到初始位置，控制系统控制电机122停止，控制系统控制运动平台上的锁紧机构6锁紧对接件31，并控制水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台53移走对接组件3至预设的放置平台上，完成自动对接锁紧机构6的拆卸工作。

可见，在本发明实施例提供的技术方案中，控制系统确定需要拆卸对接组件3的情况下，控制水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台移动至对接体32处，并通过锁紧机构6将对接体32安装在伸缩杆式6自由度平台上，启动旋转机构12反向旋转，以使锁紧钩21在限位档块的推动作用下脱离柱销34，且棘齿23在弹性结构的作用下恢复到初始位置，停止电机122转动，并控制锁紧机构6夹紧锁定对接组件3，且控制运动平台将对接组件3移动至预设的放置平台上，能够在控制系统的控制下自动地、方便地和准确地完成对对接组件3的拆卸，进而为下一次对对接组件3的对接提供准备，从而完全自动化地完成对接组件3的对接和拆卸，不仅节省了人工成本，还进一步提供了工作效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种对接机构及自动对接装置，其特征在于，所述对接机构包括：固定组件（1）、锁紧钩组件（2）和对接组件件（3）；

所述固定组件（1）包括：固定件（11）和旋转机构（12）；

所述固定件（11）包括均为中空结构的定位结构（111）和转动结构（112），所述转动结构（112）的外侧面沿着周向方向、且以贯穿所述外侧面的方式设有预设长度的螺旋槽（1121），所述转动结构（112）以与所述定位结构（111）位于同一中心轴线的方式置于所述定位结构（111）内，且所述转动结构（112）可相对所述定位结构（111）独立运动；其中，所述定位结构（111）的端部设有定位槽（1111），且内侧面设有垂直周向方向的导向槽（1112）；

所述定位结构（111）内安装有所述旋转机构（12），且用于安装在预设的第一对接机构的固定端面上；

所述旋转机构（12）上安装有所述转动结构（112），并可带动所述转动结构（112）转动；

所述锁紧钩组件（2）包括：钩部设有自锁功能的锁紧钩（21）和端部由大到小的滑动销（22）；其中，所述滑动销（22）大端部的直径大于所述螺旋槽（1121）的宽度；

所述滑动销（22）的大端部镶嵌在所述导向槽（1112）内，且所述滑动销（22）贯穿所述螺旋槽（1121）与所述锁紧钩（21）的直线段端部连接；

所述对接组件（3）包括：对接件（31）、对接体（32）、定位块（33）和柱销（34）；

所述对接件（31）包括均为中空结构的限位结构（311）和对接结构（312），所述对接结构（312）以与所述限位结构（311）位于同一中心轴线的方式安装于所述限位结构（311）内，且所述对接结构（312）与所述限位结构（311）之间安装有与所述定位槽（1111）配合的定位块（33），以及，与所述钩部配合的柱销（34），且所述柱销（34）的一端部安装在所述对接结构（312）上，另一端部安装在所述定位块（33）上；

所述对接件（31）安装在所述对接体（32）上；其中，所述对接体（32）用于安装在可带动对接件（31）按照预设数量的自由度运动的运动平台上；

所述旋转机构（12）用于与预设的所述控制系统电连接，所述控制系统用于在确定对所述对接件（31）和所述固定件（11）进行对接的情况下，在确定所述定位结构（111）通过所述定位块（33）与所述定位槽（1111）部分配合的方式置于所述限位结构（311）和所述对接结构（312）之间，且所述锁紧钩（21）的钩部开口位置相对置于所述柱销（34）处后，启动所述旋转机构（12）转动，以使所述滑动销（22）在所述导向槽（1112）的引导下沿着所述螺旋槽（1121）带动所述锁紧钩（21）钩住所述柱销（34），在所述钩部锁紧所述柱销（34）后，停止所述旋转机构（12）转动。

2.根据权利要求1所述的对接机构，其特征在于，所述对接机构包括控制系统。

3.根据权利要求1所述的对接机构，其特征在于，所述螺旋槽（1121）起始段和终止段的螺旋角均设为0度；

所述锁紧钩机构（2）还包括：棘齿（23）、棘齿轴（24）和限位挡块（25）；

其中，所述棘齿（23）设有用于保持所述棘齿（23）在自由状态下处于竖立状态的弹性结构；

所述棘齿（23）通过所述棘齿轴（24）安装在所述转动结构（112）上，并可在预设的角度内绕着所述棘齿轴（24）转动，且在所述转动结构（112）转动、以及所述滑动销（22）置于所述螺旋角为0度的螺旋段的情况下，所述锁紧钩（21）在所述棘齿（23）的推动作用下钩住柱销（34），在所述钩部刚性接触柱销（34）后，所述棘齿（23）顶部脱离所述锁紧钩（21）；

所述转动结构（112）上安装有限定所述锁紧钩（21）位置的限位挡块（25）。

4.根据权利要求3所述的对接机构，其特征在于，所述旋转机构（12）包括：减速机构（121）和电机（122）；

所述减速机构（121）安装在所述定位结构（111）内，且所述减速机构（121）的输入端与所述电机（122）连接，所述减速机构（121）的输出端上安装有所述转动结构（112）；

所述控制系统还与所述电机（122）电连接，用于在确定对所述对接件（31）和所述固定件（11）进行对接的情况下，在确定所述定位结构（111）通过所述定位块（33）与所述定位槽（1111）部分配合的方式置于所述限位结构（311）和所述对接结构（312）之间，且所述锁紧钩（21）的钩部开口位置相对置于所述柱销（34）处后，控制所述电机（122）转动，以使所述滑动销（22）在所述导向槽（1112）的引导下沿着所述螺旋槽（1121）带动所述锁紧钩（21）钩住所述柱销（34），在所述钩部锁紧所述柱销（34）后，停止所述电机（122）转动。

5.根据权利要求4所述的对接机构，其特征在于，所述定位槽（1111）为由梯台和长方体相贯而成的槽，且梯台的大端面位于所述定位结构（111）的端面。

6.一种自动对接装置，其特征在于，所述装置包括：权利要求1~5中任一项所述的对接机构、车体（4）、运动平台（5）、锁紧机构（6）和拉升机构（7）；

其中，在所述车体（4）的车身平台上沿着所述车身平台的长度方向设有第一轨道（41）；

所述运动平台（5）包括：水平运动平台（51）、垂直运动平台（52）和伸缩杆式6自由度平台（53）；

所述水平运动平台（51）安装在所述第一轨道（41）上，并可沿着所述第一轨道（41）移动，所述水平运动平台（51）上还安装有所述垂直运动平台（52），且所述垂直运动平台（52）可相对所述水平运动平台（51）、且沿着与所述第一轨道（41）方向垂直的方向移动；

所述垂直运动平台（52）上安装有所述伸缩杆式6自由度平台（53）；

所述伸缩杆式6自由度平台（53）通过锁紧机构（6）安装有所述对接组件（3）；

所述拉升机构（7），用于放置未使用或/和已使用的对接组件，且所述拉升机构（7）安装在所述车身平台上，且可带动所述对接组件沿着与所述车身平台相背或相向的方向移动至预设位置；

所述控制系统还与所述水平运动平台（51）、所述垂直运动平台（52）、所述伸缩杆式6自由度平台（53）和所述锁紧机构（6）电连接，用于在确定对所述对接件（5）和所述固定件进行对接的情况下，控制所述拉升机构（7）提升所述对接组件至所述预设位置，根据拉升机构（7）中待对接的当前对接组件（3）的位置信息，控制所述水平运动平台（51）或/和所述垂直运动平台（52）移动至所述当前对接组件（3）下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台（53）升起以使所述锁紧机构（6）安装并锁定所述当前对接组件（3），继续控制所述伸缩杆式6自由度平台（53）升起以使所述当前对接组件（3）脱离所述拉升机构（7），并控制所述水平运动平台（51）、所述垂直运动平台（52）和所述伸缩杆式6自由度平台（53）带动所述当前对接组件（3）移动以使所述定位块（33）与所述定位槽（1111）部分配合的方式置于所述限位结构（31）和所述对接结构（32）之间，且所述锁紧钩的钩部开口位置相对置于所述柱销处。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述对接机构为权利要求2~5中任一项所述的对接机构，所述装置还包括：第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述第一传感器安装在所述固定件（11）上，用于获得所述螺旋槽（1121）的位置及姿态信息；

所述第二传感器安装在所述伸缩杆式6自由度平台（53）上，用于获得所述定位块（33）的位置及姿态信息；

所述第三传感器安装在所述固定件（11）上，用于获得所述钩部开口位置的定位信息，以使所述钩部开口位置置于所述柱销（34）的位置处；

所述控制系统还分别与第三传感器电连接，用于在确定对所述对接件（31）和所述固定件（11）进行对接的情况下，控制所述锁紧机构（6）处于锁定状态，并根据所述第一传感器获得的位置及姿态、第二传感器获得的位置及姿态信息和所述第三传感器获得的定位信息，控制所述运动平台带动所述对接件（31）运动至与所述固定件（11）处于同一中心轴线，且所述定位块（33）与所述定位槽（1111）呈对齐状态，同时锁紧钩（21）的钩部开口位置相对置于所述柱销（34）处。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述拉升机构（7）包括：门架机构（71）、锁紧件和安装板架（72）；

所述门架机构（71）安装在所述车身平台上，且与所述车身平台连接的支撑杆上均设有第二轨道（711）；

所述安装板架（72）包括：用于放置未使用的对接组件（3）的第一条形板和安装架（721）；

所述第一条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架（721）的第一位置处，且所述第一条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台（53）的三角平台的最大宽度；

所述安装架（721）通过所述锁紧件安装在所述门架机构（71）中第一区域位置上，且可沿着所述第二轨道（711）以与所述车身平台相背或相向的方式滑动，其中，所述第一门架机构（71）上预留有供所述伸缩杆式6自由度平台（53）带动所述对接组件（3）滑动的缺口；

所述控制系统还与所述锁紧件电连接，用于在确定对所述对接组件（3）和所述固定组件进行对接的情况下，解锁所述锁紧件，控制所述安装架（721）沿着所述第二轨道（711）移动至第二区域位置处并锁定所述锁紧件，根据第一条形板中待对接的当前对接组件（3）的位置信息，控制所述水平运动平台（51）或/和所述垂直运动平台（52）移动至所述当前对接组件（3）下方，并控制所述伸缩杆式6自由度平台（53）升起以使所述锁紧机构（6）安装并锁定所述当前对接组件（3），继续控制所述伸缩杆式6自由度平台（53）升起以使所述当前对接组件（3）脱离所述第一条形板，根据所述对接组件（3）和固定组件的位置及姿态信息，控制所述水平运动平台（51）、所述垂直运动平台（52）和所述伸缩杆式6自由度平台（53）带动所述当前对接组件（3）移动至与所述固定组件处于待对接的位置处。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述安装板架（72）还包括：用于放置已使用的对接组件（3）的第二条形板；

所述第二条形板以与所述车身平台长度方向垂直的方式安装在所述安装架（721）的第二位置处，且所述第二条形板间的间隔距离大于所述伸缩杆式6自由度平台（53）的三角平台的最大宽度；

所述控制系统，用于在确定更换所述对接组件（3）的情况下，控制所述水平运动平台（51）或/和所述垂直运动平台（52）带动已使用的对接组件（3）移动至用于放置所述对接组件（3）的第二位置处，解锁所述锁紧机构（6），并控制所述伸缩杆式6自由度平台（53）收缩以使所述对接组件（3）放置在所述第二位置处。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制系统还用于在确定需要拆卸所述对接组件（3）的情况下，控制所述水平运动平台、所述垂直运动平台和所述伸缩杆式6自由度平台移动至所述对接体（32）处，并通过所述锁紧机构（6）将所述对接体（32）安装在所述伸缩杆式6自由度平台上，启动所述旋转机构（12）反向旋转，在所述螺旋槽（1121）反向作用推动所述滑动销（22）的情况下，所述锁紧钩（21）带动所述柱销（34）以使所述对接件（31）推离所述固定件（11），在所述滑动销（22）处于所述螺旋槽（1121）的起始段、且滑动销（22）滑动至导向槽（1112）的端部的情况下，继续控制所述电机（122）转动，所述锁紧钩（21）在所述限位档块的推动作用下脱离所述柱销（34），且所述棘齿（23）在所述弹性结构的作用下恢复到初始位置，停止电机（122）转动，并控制所述锁紧机构（6）夹紧锁定所述对接组件（3），且控制所述水平运动平台、垂直运动平台和伸缩杆式6自由度平台（53）将所述对接件（3）移动至预设的放置平台上。

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