[實(shí)用新型]一種模塊化自重構(gòu)機(jī)器人單元模塊之間的對(duì)接機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120515027.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN202378058U
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋光明;喬貴方;張軍;孫洪濤;李臻;宋愛國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J17/00
• 分類號(hào): B25J17/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及模塊化自重構(gòu)機(jī)器人，尤其涉及一種模塊化自重構(gòu)機(jī)器人單元模塊之間的對(duì)接機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

????模塊化自重構(gòu)機(jī)器人由若干具有一定自治能力和感知能力的單元模塊組成，各模塊具備統(tǒng)一機(jī)械和電氣接口，可自主對(duì)接組裝為各種聯(lián)體構(gòu)型并可相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)和操作功能。模塊化自重構(gòu)機(jī)器人的主要特點(diǎn)是自重構(gòu)功能和自修復(fù)功能，要求單元模塊的對(duì)接機(jī)構(gòu)必須保證單元模塊間的機(jī)械連接可靠、分離容易，同時(shí)要求體積小、節(jié)能、機(jī)構(gòu)簡單。因此對(duì)接機(jī)構(gòu)是模塊化自重構(gòu)機(jī)器人設(shè)計(jì)中最重要的問題之一。

目前，模塊化自重構(gòu)機(jī)器人單元模塊之間的對(duì)接機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械連接、磁鐵連接（永磁鐵和電磁鐵）、機(jī)械或者磁鐵與形狀記憶合金（SMA）結(jié)合、機(jī)械與磁鐵等方式。機(jī)械連接主要分為爪式機(jī)構(gòu)和銷孔式機(jī)構(gòu)，其中爪式機(jī)構(gòu)較為緊湊，但是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)接精度要求較高；永磁式的連接機(jī)構(gòu)具有連接強(qiáng)度大，體積小的優(yōu)點(diǎn)，但其主要問題在于對(duì)接面的抗剪切能力較弱，在機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)過程中若速度規(guī)劃不合理，兩連接模塊間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)導(dǎo)致連接不可靠；電磁式的對(duì)接機(jī)構(gòu)可以降低機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，但存在體積大、重量大、發(fā)熱量大以及負(fù)載能力小等問題；SMA和機(jī)械結(jié)合方式，由于SMA的動(dòng)作耗時(shí)耗能，因而不適合要求鎖緊分離動(dòng)作迅速的情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種采用旋轉(zhuǎn)式卡緊結(jié)構(gòu)的單元模塊之間的對(duì)接機(jī)構(gòu)，采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種模塊化自重構(gòu)機(jī)器人單元模塊之間的對(duì)接機(jī)構(gòu)，每個(gè)單元模塊均設(shè)有框架型前臂和后臂，前、后臂對(duì)稱設(shè)置并連為一體，其特征在于，每個(gè)單元模塊的前、后臂各設(shè)有一個(gè)對(duì)接面，任一個(gè)單元模塊前臂的對(duì)接面與其他單元模塊后臂的對(duì)接面實(shí)施對(duì)接，在前臂對(duì)接面內(nèi)側(cè)，設(shè)置一電機(jī)，電機(jī)通過支架固定在對(duì)接面內(nèi)側(cè)，電機(jī)的輸出軸與對(duì)接面垂直，輸出軸末端固定安裝一齒輪，在前臂對(duì)接面中心設(shè)置一安裝有軸承的通孔，通孔內(nèi)設(shè)有軸承，設(shè)置一齒輪，該齒輪設(shè)有中心凸圓，凸圓套接在軸承內(nèi)，在凸圓末端設(shè)置一外緣帶有卡爪的錐頭，錐頭尾端平面與齒輪中心凸圓前端面固定連接，齒輪與錐頭分列在前臂對(duì)接面的內(nèi)外兩側(cè)，該齒輪與電機(jī)輸出軸末端的齒輪嚙合傳動(dòng)；后臂對(duì)接面的中心設(shè)有一個(gè)與帶有卡爪的錐頭相匹配的卡孔。

所說與錐頭連接的齒輪大于電機(jī)輸出軸末端的齒輪。

在前、后臂的對(duì)接面上，還分別設(shè)有一對(duì)左右對(duì)稱設(shè)置的紅外接收管及紅外發(fā)射管透光孔，對(duì)接過程中前臂對(duì)接面尋找紅外強(qiáng)度最大的方向，完成對(duì)接面初始相對(duì)角度調(diào)整，在該方向上測量左右紅外對(duì)管的距離值，建立一個(gè)局部坐標(biāo)系，根據(jù)所得的距離值計(jì)算兩個(gè)對(duì)接面相對(duì)角度偏差和相對(duì)位移偏差，然后前臂對(duì)接面根據(jù)得到的偏差值調(diào)整與后臂對(duì)接面的相對(duì)位置，循環(huán)以上步驟，直到兩個(gè)對(duì)接面完全正對(duì)，以完成對(duì)接機(jī)構(gòu)的鎖緊。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：連接機(jī)構(gòu)緊湊，連接性能穩(wěn)定可靠；執(zhí)行能耗小，具備自鎖功能，鎖緊、分離動(dòng)作迅速。

附圖說明

圖1是單元模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是兩單元模塊對(duì)接圖；

圖3是圖2的俯視圖；

圖4是圖2中前臂的俯視圖；

圖5是后臂的立體圖；

圖6是兩對(duì)接面分離狀態(tài)時(shí)的錐頭與卡孔的位置關(guān)系圖；

圖7是兩對(duì)接面鎖緊狀態(tài)時(shí)的錐頭與卡孔的位置關(guān)系圖；

圖8是圖2中前臂中錐頭和齒輪的示意圖；

圖9是對(duì)接面初始角度調(diào)整過程示意圖；

圖10是對(duì)接方法流程圖；

圖11是對(duì)接過程偏差計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參看圖1，單元模塊設(shè)有框架型前臂和后臂，前、后臂對(duì)稱設(shè)置并連為一體，前、后臂各設(shè)有一個(gè)對(duì)接面，前臂對(duì)接面1，后臂對(duì)接面2。