CN207240244U - 舵机驱动的小型夹持模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了舵机驱动的小型夹持模块，包括顶罩、位于顶罩下方的驱动装置、与驱动装置输出轴连接的主动夹臂以及与主动夹臂相匹配的从动夹臂，所述顶罩的向外连接端布置有防脱出模块化接口。本实用新型通过设计具有防脱出模块化接口的顶壳，以及利用驱动装置驱使一对具有齿轮啮合结构的夹臂结构实现夹持动作，提供了一种舵机驱动的小型夹持模块，具有结构简单、方便拆装、连接后不易脱落等优点，可安装在各种机器人结构上，扩展了模块化机器人的可重构性功能，本实用新型可广泛应用于机器人技术领域。

Description

舵机驱动的小型夹持模块

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及舵机驱动的小型夹持模块。

背景技术

现有的多数机器人系统往往针对特定的使用目的和场合只设计了一种主要功能和固定构型，缺乏功能的扩展性和构型的重构性。但针对每一领域和每项应用都开发特定的机器人所花费的代价很大，严重制约机器人的推广应用。而综合和集成多种功能于一身正是目前和未来机器人系统开发的一大重要趋势，因此，多功能、易构建、低成本以及模块化是机器人新系统开发中的重要目标。

模块化能简化设计制造和维护、缩短研制周期、降低研制成本，大大增强系统构建时的灵活性和弹性，正成为机器人研究中的重要设计方法。整个机器人就是若干模块的有效组合，模块化使机器人具有可变性和可重构的优点。模块化设计可广泛应用在移动机器人、爬壁机器人、管内爬行机器人等机器人结构上。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供舵机驱动的小型夹持模块，扩展了现有机器人可重构性的功能，可布置在各种机器人结构上，又实现了模块结构之间的防脱出连接。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

舵机驱动的小型夹持模块，包括顶罩、位于顶罩下方的驱动装置、与驱动装置输出轴连接的主动夹臂以及与主动夹臂相匹配的从动夹臂，所述顶罩的向外连接端布置有防脱出模块化接口。

进一步，所述防脱出模块化接口包括模块外壳、布置在模块外壳上的防脱出机构和布置在模块外壳上的对接卡扣，所述模块外壳一端布置有一个区域和 若干个通孔，所述区域布置有至少一个卡隼，所述对接卡扣包括二叶子零件，所述二叶子零件上布置有至少一个飞檐结构，所述卡隼内布置有一个卡槽区域，该防脱出模块化接口的所述卡槽区域可供另一个模块化接口的飞檐结构卡入，同时所述防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出。

进一步，所述区域为圆周区域，所述圆周区域边缘沿圆周方向均匀布置两个卡隼，在沿顺时针路径上，所述卡隼的一侧布置有第一加强筋，所述第一加强筋与模块外壳相连，卡隼的另一侧和内侧开口，卡隼的外侧与模块外壳相连，所述卡隼内部形成的空腔就是所述卡槽区域，所述二叶子零件上沿圆周方向均匀布置两个飞檐结构，所述卡隼和飞檐结构均为扇形结构，且所述飞檐结构的弧度小于或等于卡隼的弧度。

进一步，所述防脱出机构包括与模块外壳侧壁固定连接的弹簧支撑柱和位于弹簧支撑柱上端的弹簧卡扣，弹簧支撑柱的上端为第一凸台，第一凸台上套有弹簧，所述弹簧的下端被所述第一凸台的台阶顶住，所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键和位于所述圆周区域内的扇形凸块，模块外壳上所述圆形区域外布置有第三通孔，所述圆周区域沿圆周方向布置有扇形通孔，在圆周方向上所述第三通孔和扇形通孔分别位于同一条直径的一端，所述按键从第三通孔伸出，所述扇形凸块从扇形通孔伸出，所述弹簧的上端与按键抵接，所述扇形凸块就是所述防脱出机构的卡紧端。

进一步，所述从动夹臂与主动夹臂的结构相同，所述主动夹臂包括夹持片，所述夹持片的两端布置有摆动旋臂，所述驱动装置输出轴的一端凸出在驱动装置的第一端面上，该输出轴的另一端凸出在驱动装置的第二端面上，所述第一端面和第二端面为相对的两个端面，所述主动夹臂的两个摆动旋臂的末端分别与输出轴的一端固定连接。

进一步，各所述摆动旋臂的末端均布置有部分齿轮结构，各所述部分齿轮结构所在的平面相互平行且与输出轴的中心轴线垂直，所述从动夹臂的其中一个部分齿轮结构布置在所述第一端面，所述从动夹臂的另一个部分齿轮结构布置在第二端面上，所述从动夹臂的部分齿轮结构分别与主动夹臂的部分齿轮结 构啮合。

进一步，所述小型夹持模块还包括结构相同的第一侧盖和第二侧盖，所述第一侧盖处于驱动装置的第一端面，所述第二侧盖处于驱动装置的第二端面，所述第一侧盖和第二侧盖的朝向驱动装置的一侧均布置有两个圆形凸台，第一侧盖的其中一个圆形凸台贯穿第一端面上所述主动夹臂部分齿轮结构的安装孔，第一侧盖的另一个圆形凸台贯穿第一端面上从动夹臂部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖的其中一个圆形凸台贯穿第二端面上所述主动夹臂部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖的另一个圆形凸台贯穿第一端面上从动夹臂部分齿轮结构的安装孔。

进一步，所述第一端面和第二端面上均布置有一个圆形凸台，各所述圆形凸台分别贯穿所述从动夹臂各部分齿轮结构的安装孔。

有益效果：本实用新型通过设计具有防脱出模块化接口的顶壳，以及利用驱动装置驱使一对具有齿轮啮合结构的夹臂结构实现夹持动作，提供了一种舵机驱动的小型夹持模块，具有结构简单、方便拆装、连接后不易脱落等优点，可安装在各种机器人结构上，扩展了模块化机器人的可重构性功能，本实用新型可广泛应用于机器人技术领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例的装配图；

图2为本实用新型实施例的爆炸图；

图3为本实用新型实施例的主动夹臂与从动夹臂的装配图；

图4为本实用新型实施例的主动夹臂的轴测图；

图5为本实用新型实施例的防脱出模块化接口的主视图；

图6为本实用新型实施例的防脱出模块化接口的轴测图；

图7为本实用新型实施例的防脱出模块化接口的剖视图；

图8为本实用新型实施例的防脱出模块化接口的主视图；

图9为本实用新型实施例的二叶子零件的轴测图；

图10为本实用新型实施例的防脱出模块化接口的主视图。

附图标记：32、驱动装置；34、顶罩；35、第一平面壳；311、主动夹臂；312、从动夹臂；331、第一侧盖；332、第二侧盖；411、卡隼；412、第一凹坑；413、第二凹坑；414、第一通孔；415、扇形通孔；416、第三通孔；421、弹簧支撑柱；422、弹簧；423、按键；424、扇形凸块；431、二叶子零件；432、阶梯孔；433、第二通孔；434、三角形凹坑；441、第一区域；442、第二区域；443、第三区域；444、第四区域；445、第五区域；446、第六区域。

具体实施方式

下面结合图1至图10对本实用新型做进一步的说明。

实施例一：

舵机驱动的小型夹持模块，包括顶罩34、位于顶罩34下方的驱动装置32、与驱动装置32输出轴连接的主动夹臂311以及与主动夹臂311相匹配的从动夹臂312，所述顶罩34的向外连接端布置有防脱出模块化接口，所述防脱出模块化接口所在的平面与输出轴的中心轴线平行。

进一步，所述防脱出模块化接口布置在模块外壳上，所述模块外壳上布置有一个区域和至少一个通孔，所述区域为一个直径为30mm的圆周区域，所述圆周区域即为一个接口底座。所述接口底座布置有对接卡扣和两个结构相同的卡隼411，各所述卡隼411在所述接口底座的边缘沿圆周方向均匀布置，各所述卡隼411分别布置在第一区域441和第四区域444。所述卡隼411为扇形形状，对应的圆心角为60°。在沿顺时针路径上，所述卡隼411的左侧布置有与外壳相连的第一加强筋，可提高卡隼的刚度。卡隼的右侧和内侧开口，外侧与所述模块外壳相连，所述卡隼411在内部形成一个卡槽区域。所述对接卡扣包括二叶子零件431，所述二叶子零件431上布置有两个飞檐结构。当两个防脱出模块化接口甲、乙对接时，防脱出模块化接口甲的卡槽区域可供防脱出模块化接口乙的飞檐结构旋入。

前述各第一加强筋分别位于同一条直径的一个端点处，第一区域441的第一加强筋在靠近第六区域446一侧，第四区域444的第一加强筋在靠近第三区域443的一侧。

进一步，所述卡隼411上表面有至少一个第一凹坑412，所述第一凹坑412实际为球形凹坑。本实施例中为两个第一凹坑412，也可以视实际需要改变第一凹坑412的数量。在所述接口底座沿顺时针路径上，分别在第二区域442和第五区域445布置有与第一凹坑412数量相同的第二凹坑413，可用于放置定位珠。在对接过程中，防脱出模块化接口甲的第二凹坑413与防脱出模块化接口乙的第一凹坑412对应匹配。若第一凹坑412和第二凹坑413的数量均为两个或两个以上，那么同一区域的所述相邻两个第二凹坑413之间的距离与所述相邻两个第一凹坑412之间的距离相等，各所述第二凹坑413与各所述第一凹坑412同在一个圆周上。当甲、乙两个防脱出模块化接口对接配合后，防脱出模块化接口甲的第二凹坑413的定位珠恰好会嵌入防脱出模块化接口乙的第一凹坑412，实现两个防脱出模块化接口的装配准确定位。

进一步，所述两个飞檐结构沿圆周方向均匀布置在二叶子零件431边缘，所述飞檐结构均为扇形结构，所对应的圆心角为60°。所述飞檐结构的一面与二叶子零件431背向模块外壳的一面平齐，飞檐结构的另一面布置有第二加强筋。沿圆周顺时针方向，所述第二加强筋位于所述飞檐结构的左侧，第二加强筋可提高飞檐结构的刚度。各所述第二加强筋分别位于同一条直径的一端，第二区域442的第二加强筋在靠近第一区域441一侧，第五区域445的第二加强筋在靠近第四区域442一侧。

而且所述飞檐结构的整体厚度小于或等于所述卡槽区域内部高度的一半，因此在防脱出模块化接口甲、乙的对接过程中，防脱出模块化接口甲的飞檐结构的正好可嵌入防脱出模块化接口乙的卡槽区域，即可实现甲、乙的配合卡紧，此时防脱出模块化接口甲卡隼411的第一加强筋结构还起到了对防脱出模块化接口乙飞檐结构的定位作用。所述二叶子零件431沿圆周方向均匀布置4个阶梯孔432，二叶子零件431通过阶梯孔432与接口底座实现螺钉连接，所述二叶子零件431与接口底座为同心轴布置方式。二叶子零件431与接口底座固定连接后，两个飞檐结构分别位于第二区域442和第五区域445，前述第二凹坑413在圆周方向上与两个飞檐结构分别位于同一条直径的一端。前述飞檐结构 的厚度包括第二加强筋的尺寸。前述飞檐结构的弧度小于或等于卡隼411的弧度。

进一步，所述接口底座中央布置有第一通孔414，所述第一通孔414为圆形通孔。所述二叶子零件431上布置有3个第二通孔433，所述第二通孔433的形状、大小相同，均为圆形通孔。所述第二通孔443的长度大于二叶子零件的厚度，在二叶子零件431背向模块外壳的一面，第二通孔433的端面与二叶子零件431表面平齐，在二叶子零件431朝向模块外壳的一面，第二通孔433的端面高出二叶子零件的表面。所述第二通孔433排布成的直线与二叶子零件431平面图形的对称轴的夹角大于0°，每个第二通孔433可安放一个弹簧针。所述弹簧针与穿过第一通孔414的电源线路和通讯线路焊接，三个第二通孔433中的弹簧针依次与火线、地线、信号线一一对应。在所述二叶子零件431背向模块外壳的表面布置有一个三角形凹坑434，靠近所述三角形凹坑434的一个第二通孔433是安放与信号线焊接的弹簧针，所述三角形凹坑434作为信号线的标识，防止线路安装错误，以此保证防脱出模块化接口甲、乙配合完成机械连接后，两个接口上的各弹簧针通过三个第二通孔433能够一一对准接触，实现电源和通讯连接成功，保证通讯连接和机械连接同步完成。前述信号线就是通讯线路。

进一步，所述防脱出模块化接口还包括防脱出机构，所述防脱出机构包括弹簧支撑柱421和弹簧卡扣。所述弹簧支撑柱421的下端与模块外壳的侧壁通过螺钉固定连接，弹簧支撑柱的上端为第一凸台，第一凸台上套有一个弹簧422，所述弹簧422的下端被所述第一凸台的台阶顶住。所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键423和位于所述圆周区域内的扇形凸块424，所述按键423从第三通孔416伸出，所述扇形凸块424从扇形通孔415伸出，所述弹簧422的上端与按键423抵接。所述第三通孔布416布置在所述模块外壳上的圆形区域以外，所述扇形通孔415布置在所述接口底座上。受弹簧422支撑，所述按键423从模块外壳上的第三通孔416伸出，所述扇形凸块424从扇形通孔415伸出，由于模块外壳的限位作用，所述弹簧卡扣无法从扇形通孔415和第 三通孔416脱出。所述扇形凸块424可以阻挡防脱出模块化接口甲、乙的分离，所述扇形凸块424可视为具有防脱出功能的卡紧端。

所述防脱出机构的具体工作方式为防脱出模块化接口甲的扇形凸块阻挡防脱出模块化接口乙的卡隼逆时针旋出，相应的，防脱出模块化接口乙的扇形凸块阻挡防脱出模块化接口甲的卡隼逆时针旋出；按压按键423时，弹簧422压缩，扇形凸块424下行至与接口底座上表面平齐的位置，此时防脱出模块化接口甲不动，乙沿逆时针旋转，即可实现连接分离。通过上述对防脱出模块化接口的结构和连接方式的分析可以发现，由于设计了防脱出机构，接口可以更加稳定连接。

前述第一区域441、第二区域442、第三区域443、第四区域444、第五区域445和第六区域446依次为所述圆周区域的边缘沿逆时针方向划分的六个区域。所述两个卡隼411分别位于第一区域441和第四区域444，所述扇形通孔415位于第三区域443，所述二叶子零件431安装固定后，所述两个飞檐结构分别位于第二区域442和第五区域445。

进一步，防脱出模块化接口甲与防脱出模块化接口乙对接后，防脱出模块化接口甲的第三区域443与防脱出模块化接口乙的第六区域446匹配，防脱出模块化接口甲的第三区域443与防脱出模块化接口乙的第六区域446之间形成一个空腔区域。防脱出模块化接口甲的扇形凸块24从所述扇形通孔15伸出后处于所述空腔区域，所述扇形凸块24具有卡紧的作用。

进一步，所述第三驱动装置32输出轴的一端凸出在第三驱动装置32的第一端面上，该输出轴的另一端凸出在第三驱动装置32的第二端面上，所述第一端面和第二端面为相对的两个端面。所述主动夹臂311包括夹持片，所述夹持片的两端布置有摆动旋臂，所述主动夹臂的两个摆动旋臂的末端分别与输出轴的一端固定连接。所述从动夹臂312与主动夹臂311的结构相同。

各所述摆动旋臂的末端均布置有部分齿轮结构，各所述部分齿轮结构所在的平面相互平行且与输出轴的中心轴线垂直。所述从动夹臂312的两个部分齿轮结构分别布置在所述第一端面和第二端面上并分别与主动夹臂311的部分齿 轮结构啮合。当驱动装置32通过输出轴输出扭矩时，所述主动夹臂311和从动夹臂312就可通过齿轮啮合实现开合动作。

进一步，所述小型夹持模块还包括第一平面壳35、结构相同的第一侧盖331和第二侧盖332，所述顶壳34包括第二平面壳，所述第二平面壳的两端翘起形成两个护板，所述顶壳34、第一平面壳35、第一侧盖331和第二侧盖332通过螺钉或卡扣连接组成一个箱体结构，所述驱动装置32放置在所述箱体结构中。所述第一侧盖331布置在驱动装置32的第一端面，第二侧盖332布置在第二端面。所述第一侧盖331和第二侧盖332的朝向驱动装置32的一侧均布置有两个圆形凸台，第一侧盖331的其中一个圆形凸台贯穿第一端面上所述主动夹臂311部分齿轮结构的安装孔，第一侧盖331的另一个圆形凸台贯穿第一端面上所述从动夹臂312部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖332的其中一个圆形凸台贯穿第二端面上所述主动夹臂311部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖332的另一个圆形凸台贯穿第二端面上所述从动夹臂312部分齿轮结构的安装孔。通过所述圆形凸台，可将从动夹臂312的位置固定。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，所述第一侧盖331和第二侧盖332上没有布置圆形凸台，在驱动装置32的第一端面和第二端面上分别布置有一个圆形凸台，所述从动夹臂312通过圆形凸台与驱动装置32连接，各所述圆形凸台分别贯穿所述从动夹臂各部分齿轮结构的安装孔。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于，所述摆动旋臂的末端没有布置齿轮结构，所述从动夹臂312固定在驱动装置32上，主动夹臂311随着输出轴摆动实现开合动作。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.舵机驱动的小型夹持模块，包括顶罩(34)，其特征在于：还包括位于顶罩(34)下方的驱动装置(32)、与驱动装置(32)输出轴连接的主动夹臂(311)以及与主动夹臂(311)相匹配的从动夹臂(312)，所述顶罩(34)的向外连接端布置有防脱出模块化接口。

2.根据权利要求1所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：所述防脱出模块化接口包括模块外壳、布置在模块外壳上的防脱出机构和布置在模块外壳上的对接卡扣，所述模块外壳一端布置有一个区域和若干个通孔，所述区域布置有至少一个卡隼(411)，所述对接卡扣包括二叶子零件(431)，所述二叶子零件(431)上布置有至少一个飞檐结构，所述卡隼(411)内布置有一个卡槽区域，该防脱出模块化接口的所述卡槽区域可供另一个模块化接口的飞檐结构卡入，同时所述防脱出机构的卡紧端从模块外壳的通孔伸出。

3.根据权利要求2所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：所述区域为圆周区域，所述圆周区域边缘沿圆周方向均匀布置两个卡隼(411)，在沿顺时针路径上，所述卡隼(411)的一侧布置有第一加强筋，所述第一加强筋与模块外壳相连，卡隼(411)的另一侧和内侧开口，卡隼(411)的外侧与模块外壳相连，所述卡隼(411)内部形成的空腔就是所述卡槽区域，所述二叶子零件(431)上沿圆周方向均匀布置两个飞檐结构，所述卡隼(411)和飞檐结构均为扇形结构，且所述飞檐结构的弧度小于或等于卡隼(411)的弧度。

4.根据权利要求3所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：所述防脱出机构包括与模块外壳侧壁固定连接的弹簧支撑柱(421)和位于弹簧支撑柱(421)上端的弹簧卡扣，弹簧支撑柱的上端为第一凸台，第一凸台上套有弹簧(422)，所述弹簧(422)的下端被所述第一凸台的台阶顶住，所述弹簧卡扣包括位于所述圆周区域外的按键(423)和位于所述圆周区域内的扇形凸块(424)，模块外壳上所述圆周区域外布置有第三通孔(416)，所述圆周区域沿圆周方向布置有扇形通孔(415)，在圆周方向上所述第三通孔(416)和扇形通孔(415)分别位于同一条直径的一端，所述按键(423)从第三通孔(416) 伸出，所述扇形凸块(424)从扇形通孔(415)伸出，所述弹簧(422)的上端与按键(423)抵接，所述扇形凸块(424)就是所述防脱出机构的卡紧端。

5.根据权利要求4所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：所述驱动装置(32)的输出轴一端凸出在驱动装置(32)的第一端面上，该输出轴的另一端凸出在驱动装置(32)的第二端面上，所述第一端面和第二端面为相对的两个端面，所述主动夹臂(311)包括夹持片，所述夹持片的两端布置有摆动旋臂，所述主动夹臂的两个摆动旋臂的末端分别与输出轴的一端固定连接，所述从动夹臂(312)与主动夹臂(311)的结构相同。

6.根据权利要求5所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：各所述摆动旋臂的末端均布置有部分齿轮结构，各所述部分齿轮结构所在的平面相互平行且与输出轴的中心轴线垂直，所述从动夹臂(312)的其中一个部分齿轮结构布置在所述第一端面，所述从动夹臂(312)的另一个部分齿轮结构布置在第二端面上，所述从动夹臂(312)的部分齿轮结构分别与主动夹臂(311)的部分齿轮结构啮合。

7.根据权利要求6所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：还包括结构相同的第一侧盖(331)和第二侧盖(332)，所述第一侧盖(331)处于驱动装置(32)的第一端面，第二侧盖(332)处于驱动装置(32)的第二端面，所述第一侧盖(331)和第二侧盖(332)朝向驱动装置(32)的一侧均布置有两个圆形凸台，第一侧盖(331)的其中一个圆形凸台贯穿第一端面上所述主动夹臂(311)部分齿轮结构的安装孔，第一侧盖(331)的另一个圆形凸台贯穿从动夹臂(312)部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖(332)的其中一个圆形凸分别贯穿第二端面上所述主动夹臂(311)部分齿轮结构的安装孔，第二侧盖(332)的另一个圆形凸台贯穿从动夹臂(312)部分齿轮结构的安装孔。

8.根据权利要求6所述的舵机驱动的小型夹持模块，其特征在于：所述第一端面和第二端面上均布置有一个圆形凸台，各所述圆形凸台分别贯穿所述从动夹臂(312)各部分齿轮结构的安装孔。