CN113146679B - 一种不完全约束快速对接机构 - Google Patents

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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

Abstract

一种不完全约束快速对接机构，它涉及一种对接机构，它包括主动对接接头和被动对接接头；主动对接接头的主动对接外壳上设有自锁装置，自锁装置由主动对接接头的电机驱动旋转，被动对接接头的被动对接外壳内壁面上加工有与自锁装置相配合的卡槽；所述被动对接外壳插入主动对接外壳后由置入卡槽内的自锁装置限制主动对接接头和被动对接接头在轴向上的移动。快速对接机构结构简单，连接可靠性高，预对接要求低。

Description

一种不完全约束快速对接机构
技术领域
本发明涉及一种对接机构，具体涉及一种用于可重构多单元模块移动机器人的不完全约束快速对接机构。
背景技术
当前机器人研制过程通常针对特定任务需求、工作环境设计具有对应单一功能的机器人，面对任务变化、工作环境变化的复杂条件，可重构机器人可根据需要，经重构变形运动重构为不同构型机器人，满足任务、环境要求，具有功能强大、能力灵活、节约成本等优点，已成为当前机器人领域研究热点。可重构多单元模块机器人是由标准的可独立运动的多个单元模块组成，单一单元模块具有独立的驱动机构、动力源，具有独立运动功能。多个单元模块经重构变形运动后通过对接机构连接成为具有不同结构、功能的多模块机器人系统。目前已有的多单元模块对接机构大多连接缓慢、预对接过程精度要求高，并且大多机构采用刚性连接机构设计，灵活性低、机构复杂，因而均停留在样机试验阶段，难以真正推广普及应用。
发明内容
本发明是为克服现有技术的不足，提供一种不完全约束快速对接机构，该快速对接机构结构简单，连接可靠性高，预对接要求低。
本发明的技术方案是：一种不完全约束快速对接机构包括主动对接接头和被动对接接头；主动对接接头的主动对接外壳上设有自锁装置，自锁装置由主动对接接头的电机驱动旋转，被动对接接头的被动对接外壳内壁面上加工有与自锁装置相配合的卡槽；所述被动对接外壳插入主动对接外壳后由置入卡槽内的自锁装置限制主动对接接头和被动对接接头在轴向上的移动。
进一步地，所述自锁装置包括轮盘和圆球；所述轮盘的外周侧面固接有多个凸齿，在周向上，凸齿的一侧面为圆弧面，凸齿的另一侧面为立面，相邻圆弧面与立面之间形成布置圆球的容纳空间，所述主动对接外壳侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔，主动对接外壳固定在电机上，轮盘固装在电机的电机轴上，轮盘旋转时，圆球在导向孔中径向运动而置入卡槽内限制主动对接接头和被动对接接头在轴向上的移动。
进一步地，所述主动对接外壳包括连接外壳和导向外壳；连接外壳的侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔，连接外壳固定在电机上，轮盘布置在连接外壳内，导向外壳与连接外壳螺纹连接。
进一步地，所述导向孔在连接外壳外壁处设有阻碍圆球完全脱离导向孔的楔形收口，圆球一部分置入卡槽内，圆球另一部分留在导向孔内。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、采用不完全约束结构设计，当连接动作完成后，轴向连接可靠稳定，径向保留转动自由度，使两连接件径向可相对转动，提高连接的灵活性、自由性。
2、采用凸轮式自锁装置设计，连接完成后保证连接的可靠性。
3、控制电机转动45°即可完成连接、断开动作，连接、断开过程方便快捷，装置结构简洁，机械稳定性强。
4、具有导向结构设计，可在较大范围内完成对接，对接前运动精度要求低，对接成功率高。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明不完全约束快速对接机构的装配图；
图2为本发明不完全约束快速对接机构的剖视图；
图3为主动对接接头的爆炸图；
图4为主动对接接头的剖视图；
图5为导向孔的放大图；
图6为被动对接接头的结构图；
图7为被动对接接头的剖视图。
具体实施方式
参见图1-图2、图7所示，一种不完全约束快速对接机构包括主动对接接头1和被动对接接头2；主动对接接头1的主动对接外壳10上设有自锁装置12，自锁装置12由主动对接接头1的电机11驱动旋转，被动对接接头2的被动对接外壳20内壁面上加工有与自锁装置12相配合的卡槽21；所述被动对接外壳20插入主动对接外壳10后由置入卡槽21内的自锁装置12限制主动对接接头1和被动对接接头2在轴向上的移动。
参见图4和图5所示，较佳地，自锁装置12包括轮盘120和圆球121；所述轮盘120的外周侧面固接有多个凸齿1201，在周向上，凸齿1201的一侧面为圆弧面1202，凸齿1201的另一侧面为立面1203，相邻圆弧面1202与立面1203之间形成布置圆球121的容纳空间，所述主动对接外壳10侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔100，主动对接外壳10固定在电机11上，轮盘120固装在电机11的电机轴上，轮盘120旋转时，圆球121在导向孔100中径向运动而置入卡槽21内限制主动对接接头1和被动对接接头2在轴向上的移动。轮盘120作成带有空心的轮盘，起到减重作用。
参见图3所示，一个实施方式中，所述主动对接外壳10包括连接外壳101和导向外壳102；连接外壳101的侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔100，连接外壳101固定在电机11上，轮盘120布置在连接外壳101内，导向外壳102与连接外壳101螺纹连接。连接外壳101与导向外壳102通过螺纹连接，形成快速对接机构的主动对接外壳。
较佳地，参见图4所示，导向外壳102的内壁上沿周向加工有内螺纹，连接外壳101的外壁上沿周向加工有外螺纹，导向外壳102与连接外壳101通过内外螺纹旋在一起。通过内外螺纹连接，方便拆装，结构紧凑。
另一个实施方式，参见图3和图5所示，所述导向孔100在连接外壳101外壁处设有阻碍圆球121完全脱离导向孔100的楔形收口1001，圆球121一部分置入卡槽21内，圆球121另一部分留在导向孔100内。连接外壳101径向均布8个具有楔形收口1001的导向孔100，圆球121在导向孔100中沿导向孔壁进行径向运动，由于楔形收口1001的作用，圆球121将不会离开连接外壳101径向顶部，而一部分置入卡槽21内，另一个部分留在导向孔100内，实现主动对接外壳10和被动对接外壳20连接为一个整体，轴向上不能移动，径向上可转动的不完全约束。圆球121可选用滚珠。
为了确保轮盘120运动的可靠稳定，参见图4和图5所示，所述轮盘120的一侧面延伸有轴套1204，轴套1204与导向外壳102之间布置有与二者连接的轴承3。通过轴承3实现轮盘120稳定旋转。
为了确保对接程度，参见图3和图6所示，所述不完全约束快速对接机构还包括一对接触开关4，其中一个接触开关4安装在导向外壳102外端面中部，另一个接触开关4安装在被动对接外壳20内端面上，被动对接外壳20的内端面中部开有一容纳所述其中一个接触开关4的按压限位槽，导向外壳102的外端面开有一容纳所述另一个接触开关4的按压限位槽。接触开关4固连于连接外壳101和被动对接外壳20的端部表面，用于检测对接程度。
工作原理：参见1-图7所示，当两单元模块移动机器人准备连接，主动对接接头1和被动对接接头2沿导向面靠近，当检测到一对接触开关4同时置于按压状态时，驱动电机11工作，带动轮盘120转动，将圆球121沿导向孔100顶出连接外壳101表面，圆球121被顶出的部分进入被动对接外壳20上环状的卡槽21中，主动对接接头1与被动对接接头2经圆球121连接为整体，限制整体的轴向运动，产生连接效果，实现快速对接机构连接功能，如图2所示状态。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (4)

1.一种不完全约束快速对接机构，其特征在于：它包括主动对接接头、被动对接接头和一对接触开关；
主动对接接头的主动对接外壳上设有自锁装置，自锁装置由主动对接接头的电机驱动旋转，被动对接接头的被动对接外壳内壁面上加工有与自锁装置相配合的卡槽；所述被动对接外壳插入主动对接外壳后由置入卡槽内的自锁装置限制主动对接接头和被动对接接头在轴向上的移动；
所述自锁装置包括轮盘和圆球；所述轮盘的外周侧面固接有多个凸齿，在周向上，凸齿的一侧面为圆弧面，凸齿的另一侧面为立面，相邻的圆弧面与立面之间形成布置圆球的容纳空间，所述主动对接外壳侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔，主动对接外壳固定在电机上，轮盘固装在电机的电机轴上，轮盘旋转时，圆球在导向孔中径向运动而置入卡槽内限制主动对接接头和被动对接接头在轴向上的移动，所述主动对接外壳包括连接外壳和导向外壳，连接外壳的侧壁上开有与所述容纳空间相对应的导向孔，连接外壳固定在电机上，轮盘布置在连接外壳内，导向外壳与连接外壳螺纹连接，其中一个接触开关安装在导向外壳外端面中部，另一个接触开关安装在被动对接外壳内端面上，被动对接外壳的内端面中部开有一容纳所述其中一个接触开关的按压限位槽，导向外壳的外端面开有一容纳所述另一个接触开关的按压限位环槽。
2.根据权利要求1所述一种不完全约束快速对接机构，其特征在于：所述导向孔在连接外壳外壁处设有阻碍圆球完全脱离导向孔的楔形收口，圆球一部分置入卡槽内，圆球另一部分留在导向孔内。
3.根据权利要求1或2所述一种不完全约束快速对接机构，其特征在于：导向外壳的内壁上沿周向加工有内螺纹，连接外壳的外壁上沿周向加工有外螺纹，导向外壳与连接外壳通过内外螺纹旋在一起。
4.根据权利要求3所述一种不完全约束快速对接机构，其特征在于：所述轮盘的一侧面延伸有轴套，轴套与导向外壳之间布置有与二者连接的轴承。
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