CN209440149U - 一种对接机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对接机构，涉及机器人技术领域。本实用新型包括主模块(1)和从模块(2)，主模块(1)包括具有中心孔(18)的凸轮锁紧环(3)，凸轮锁紧环(3)内设有凸轮槽(19)；从模块(2)以导向杆(7)为支架，导向杆(7)上设有销轴(12)，弹性锁紧环(6)套装在导向杆(7)上，弹性锁紧环(6)上固定有导向定位针(17)；凸轮锁紧环(3)旋转使得销轴(12)沿凸轮槽(19)转动至凸轮卡槽(19‑2)后使得主模块(1)和从模块(2)完成对接并锁紧。本实用新型保证了机器与扩展模块之间有足够的对接刚度；实现了机器人对扩展模块的供电与通信控制，减少控制单元及电源数量提高利用率减少资源浪费。

Description

一种对接机构

技术领域

本实用新型涉及一种对接机构，属于机器人技术领域。

背景技术

随着机器人模块化设计推进，各模块之间的对接方式直接影响到了模块化机器人作业方式、尺寸大小及功能分配。

目前市面上的机器人对接机构多为勾爪式对接机构来实现主从机器模块之间的抓取对接，需要为对接机构增加额外自由度，结构相对较复杂，抓取式对接机构刚性不足无法将机器人本体自由度通过对接机构传递给扩展模块，因此急需一种能够实现机器人的功能扩充、实现各对接模块的有线通信、实现单一电源的多模块对接供电及有足够刚性的对接机构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对接机构，具有足够刚性的对接机构，同时机构稳定性高，满足模块化设计的需要。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种对接机构，包括主模块和从模块，主模块包括具有中心孔的凸轮锁紧环，从模块以导向杆为支架，弹性锁紧环套装在导向杆上；导向杆通过中心孔伸入凸轮锁紧环内；凸轮锁紧环的外围设有贯穿其上下端面的上触针，弹性锁紧环的外围设有贯穿其上下端面的下触针；上触针和下触针对应接触；凸轮锁紧环和弹性锁紧环通过锁紧装置锁紧。紧装置包括两个在凸轮锁紧环的侧壁上倾斜设置的凸轮槽和设于凸轮锁紧环底部的滚套孔，凸轮槽的凸轮面- 为由底端斜向上的斜坡面，斜坡面上端设有凸轮卡槽；锁紧装置还包设于从模块上的底座、导向杆、销轴和弹性件；销轴设于导向杆上；弹性件套装在导向杆上并位于底座与弹性锁紧环之间；销轴通过滚套孔进入凸轮锁紧环，凸轮锁紧环旋转使得销轴沿凸轮槽转动至凸轮卡槽，销轴与凸轮卡槽-相抵触，弹性锁紧环与弹性件相抵触，使得主模块和从模块完成锁紧。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述一种对接机构，对接机构设有卡接部件，卡接部件包括位于凸轮锁紧环底部的导向定位针导向孔和位于弹性锁紧环顶部的导向定位针，导向定位针插入凸轮锁紧环的导向定位针导向孔。

前述一种对接机构，凸轮锁紧环底部的滚套孔的形状与销轴形状相适应，凸轮面的底端与滚套孔的一端相接。

前述一种对接机构，凸轮锁紧环的上端部还设有凸轮锁紧环绝缘垫，弹性锁紧环的下端部还设有弹性锁紧环绝缘垫。

前述一种对接机构，上触针包括下凹槽，下触针包括上突起，凸轮锁紧环和弹性锁紧环接触时，下凹槽和上突起吻合；上触针与凸轮锁紧环接触部分包裹有绝缘材料，下触针与弹性锁紧环接触部分包裹有绝缘材料。

前述一种对接机构，弹性锁紧环的上端面设有凹槽；锁紧限位挡圈固定在导向杆上，当滚套锁紧在凸轮卡槽内且弹性锁紧环压缩弹性件时，锁紧限位挡圈与凸轮锁紧环的下端面贴合；锁紧垫圈套在导向杆上，并可在锁紧限位挡圈与凹槽间移动。

前述一种对接机构，导向杆的导向外径与凸轮锁紧环的中心孔为小间隙配合。

前述一种对接机构，销轴在凸轮面上转过的角度为90度。

前述一种对接机构，销轴端部套装有滚套，滚套外部设有对滚套进行限位的滚套挡圈；主模块和从模块通过卡接部件卡接后，所述凸轮锁紧环旋转时，滚套沿凸轮面滚动，直至滚套进入凸轮卡槽内。

前述一种对接机构，销轴通过销轴限位针固连在导向杆上；中心孔的外周设有导向杆导向角，滚套孔的外周设有滚套导向角，导向定位针导向孔的外周设有导向定位针导向角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)实现机器人与扩展模块之间有足够的对接刚度；

(2)实现机器人对扩展模块的供电与通信控制，减少控制单元及电源数量提高利用率减少资源浪费；

(3)实现机器人进行多模块工具互换功能；

(4)对接机构简单，对接动作只需插入和扭动，同时机构稳定性高；

(5)模块化设计维修替换方便。

附图说明

图1为对接机构的结构示意图；

图2为对接机构的左视图剖面图；

图3为从模块的结构示意图；

图4为主模块的俯视结构示意图；

图5为主模块的仰视结构示意图；

图6为主模块的仰视剖面图；

图7为主模块的左视剖面图；

图8为对接机构的运转过程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为对接机构的结构示意图，对接机构包括主模块1和从模块2。

图2为对接机构对接完成后的左视图剖面图，主模块1主要由凸轮锁紧环3、上触针4 和凸轮锁紧环绝缘垫15组成，凸轮锁紧环3中设有贯穿凸轮锁紧环3的中心孔18，凸轮锁紧环3的上端部设有凸轮锁紧环绝缘垫15，凸轮锁紧环3的外围设有上触针4，上触针4贯穿凸轮锁紧环3的上下端面，凸轮锁紧环绝缘垫15主要用于避免上触针4与导线连接时接触凸轮锁紧环3使系统短路。

从模块2主要由下触针5、弹性锁紧环6、导向杆7、锁紧弹簧8、锁紧垫圈9、弹性锁紧环绝缘垫10、锁紧限位挡圈11、销轴12、滚套13、滚套挡圈14、销轴限位针16和导向定位针17组成。

从模块2以导向杆7为支架，弹性锁紧环6套装在导向杆7上，导向杆7上设有销轴12；销轴12通过销轴限位针16固连在7-导向杆上；销轴12端部套装有滚套13，滚套13外部设有对滚套13进行限位的滚套挡圈14。滚套13通过滚套挡圈14的限位可以在销轴12上滚动。锁紧限位挡圈11固定在导向杆7上，锁紧垫圈9套在导向杆7上，并可在锁紧限位挡圈11 与凹槽22间移动。

弹性锁紧环6的上端面中央设有凹槽22，弹性锁紧环6的下端部设有10-弹性锁紧环绝缘垫，弹性锁紧环6的外围设有下触针5，下触5贯穿弹性锁紧环6的上下端面。导向定位针17固连于弹性锁紧环6上。弹性件8固连在弹性锁紧环6下端并套装在定位杆7上。弹性锁紧环绝缘垫10主要用于避免下触针5与导线连接时接触弹性锁紧环6使系统短路。

主模块1和从模块2对接时，导向杆7和销轴12插入凸轮锁紧环3内，弹性锁紧环6压缩弹性件8，锁紧限位挡圈11与凸轮锁紧环3的下端面贴合。

导向杆7的导向外径与凸轮锁紧环3的中心孔18为小间隙配合以保证锁紧后的机构刚性。锁紧限位挡圈11的外径大于锁紧垫圈9的内径且小于锁紧垫圈9的外径，防止主从模块分离后弹性锁紧环6被弹出导向杆7。弹性锁紧环6通过锁紧垫圈9和11-锁紧限位挡圈的限位可以压缩弹性件8沿着导向杆7在一定范围内移动。导向杆7和销轴12穿过滚套孔20插入中心孔18，凸轮锁紧环3旋转使得销轴12沿凸轮槽19转动后主模块1和从模块2对接。

图3为从模块的结构示意图，弹性锁紧环6的外围设有导向定位针17，凸轮锁紧环3上设有大小与导向定位针17相适应的导向定位针导向孔21；导向定位针17既在上触针4和下触针5的对接时起导向作用，又在凸轮锁紧环3和弹性锁紧环6对接时起卡接作用。

图4为主模块的俯视结构示意图，凸轮槽19上的凸轮面19-1为由底端斜向上的斜坡面，凸轮槽19的上端部设有用于卡接销轴12的凸轮卡槽19-2。

图5为主模块的仰视结构示意图，中心孔18的外周设有导向杆导向角18-1，滚套孔20 的外周设有滚套导向角20-1，导向定位针导向孔21的外周设有导向定位针导向角21-1。

图6为主模块的仰视剖面图，凸轮锁紧环3底部设有与销轴形状相适应的滚套孔20，凸轮槽19的一端与滚套孔20的一端相接。当主从模块完成对接时，随着销轴12的滚动，滚套 13沿凸轮面滚动，最后滚套13锁紧在凸轮卡槽19-2内，对接完成。

图7为主模块的左视剖面图，凸轮面19-1由滚套孔20到凸轮卡槽19-2处逐渐向上。

如图8所示，当需要实现对接时主模块随机器人移动到从模块正上方，并在机器人的驱动下向下移动，从模块的导向杆7顺着凸轮锁紧环3的导向杆导向角18-1插入凸轮锁紧环3 内，导向杆7的导向外径与凸轮锁紧环3的中心孔为小间隙配合保证锁紧后的机构刚性，当导向杆7插入足够深度后导向定位针17及销轴12、滚套13顺对应的导向角插入凸轮锁紧环 3内，当凸轮锁紧环3与弹性锁紧环6端面接触后在机器人本体的驱动下凸轮锁紧环3顺时针旋转，安装于销轴12上的滚套13沿凸轮面19-1滚动，由于凸轮面的角度向上倾斜，滚套 13与凸轮卡槽19-2相抵触，弹性件8在底座23和弹性锁紧环6之间被挤压，从而使得整个对接机构拥有内应力实现锁紧。当凸轮锁紧环3转过90°后滚套13进入凸轮卡槽19-2内保证机构的可靠锁紧，必须提供一定的解锁力才能使对接机构解锁。

当凸轮锁紧环3与弹性锁紧环6端面接触时，上触针4和下触针5一一吻合对接，上触针4和下触针5与凸轮锁紧环3相接触的表面有尼龙包覆，由此上下触针整体形成导体，上触针4上接导线，下触针5下接导线，从而实现电源线与信号线的可靠对接。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种对接机构，包括主模块(1)和从模块(2)，其特征在于：所述主模块(1)包括具有中心孔(18)的凸轮锁紧环(3)，所述从模块(2)以导向杆(7)为支架，弹性锁紧环(6)套装在导向杆(7)上；导向杆(7)通过中心孔(18)伸入凸轮锁紧环(3)内；所述凸轮锁紧环(3)的外围设有贯穿其上下端面的上触针(4)，所述弹性锁紧环(6)的外围设有贯穿其上下端面的下触针(5)；所述上触针(4)和下触针(5)对应接触；所述凸轮锁紧环(3)和弹性锁紧环(6)通过锁紧装置锁紧；所述锁紧装置包括两个在凸轮锁紧环(3)的侧壁上倾斜设置的凸轮槽(19)和设于凸轮锁紧环(3)底部的滚套孔(20)，所述凸轮槽(19)的凸轮面(19-1)为由底端斜向上的斜坡面，斜坡面上端设有凸轮卡槽(19-2)；所述锁紧装置还包括设于从模块(2)上的底座(23)、导向杆(7)、销轴(12)和弹性件(8)；所述销轴(12)设于导向杆(7)上；所述弹性件(8)套装在导向杆(7)上并位于底座(23)与弹性锁紧环(6)之间；所述销轴(12)通过滚套孔(20)进入凸轮锁紧环(3)，凸轮锁紧环(3)旋转使得销轴(12)沿凸轮槽(19)转动至凸轮卡槽(19-2)，销轴(12)与凸轮卡槽(19-2)相抵触，弹性锁紧环(6)与弹性件(8)相抵触，使得主模块(1)和从模块(2)完成锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种对接机构，其特征在于：对接机构设有卡接部件，所述卡接部件包括位于凸轮锁紧环(3)底部的导向定位针导向孔(21)和位于弹性锁紧环(6)顶部的导向定位针(17)，导向定位针(17)插入凸轮锁紧环(3)的导向定位针导向孔(21)。

3.根据权利要求1或2所述的一种对接机构，其特征在于：凸轮锁紧环(3)底部的滚套孔(20)的形状与销轴形状相适应，凸轮面(19-1)的底端与滚套孔(20)的一端相接。

4.根据权利要求3所述的一种对接机构，其特征在于：凸轮锁紧环(3)的上端部还设有凸轮锁紧环绝缘垫(15)，弹性锁紧环(6)的下端部还设有弹性锁紧环绝缘垫(10)。

5.根据权利要求4所述的一种对接机构，其特征在于：所述上触针(4)包括下凹槽(4-1)，下触针(5)包括上突起(5-1)，凸轮锁紧环(3)和弹性锁紧环(6)接触时，下凹槽(4-1)和上突起(5-1)吻合；上触针(4)与凸轮锁紧环(3)接触部分包裹有绝缘材料，下触针(5)与弹性锁紧环(6)接触部分包裹有绝缘材料。

6.根据权利要求3所述的一种对接机构，其特征在于：弹性锁紧环(6)的上端面设有凹槽(22)；锁紧限位挡圈(11)固定在导向杆(7)上，当滚套(13)锁紧在凸轮卡槽(19-2)内且弹性锁紧环(6)压缩弹性件(8)时，锁紧限位挡圈(11)与凸轮锁紧环(3)的下端面贴合；锁紧垫圈(9)套在导向杆(7)上，并可在锁紧限位挡圈(11)与凹槽(22)间移动。

7.根据权利要求3所述的一种对接机构，其特征在于：导向杆的导向外径(7)与凸轮锁紧环(3)的中心孔(18)为小间隙配合。

8.根据权利要求3所述的一种对接机构，其特征在于：销轴(12)在凸轮面(19-1)上转过的角度为90度。

9.根据权利要求3所述的一种对接机构，其特征在于：所述销轴(12)端部套装有滚套(13)，滚套(13)外部设有对滚套(13)进行限位的滚套挡圈(14)；主模块(1)和从模块(2)通过卡接部件卡接后，所述凸轮锁紧环(3)旋转时，滚套(13)沿凸轮面(19-1)滚动，直至滚套(13)进入凸轮卡槽(19-2)内。

10.根据权利要求9所述的一种对接机构，其特征在于：销轴(12)通过销轴限位针(16)固连在导向杆(7)上；中心孔(18)的外周设有导向杆导向角(18-1)，滚套孔(20)的外周设有滚套导向角(20-1)，导向定位针导向孔(21)的外周设有导向定位针导向角(21-1)。