[發明專利]一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統

在審

• 申請號: 201910068486.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109638982A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 朱立穎;劉治鋼;楊世春;張曉峰;馬亮;陳琦;閆嘯宇;何紅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80;H02J50/70
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

本發明涉及了一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統，包括均設置于可重構空間機械臂的各個關節內且相互連接的無線能量接收端和無線能量發射端且首關節僅設置無線能量發射端同時末關節僅設置無線能量接收端，無線能量發射端基于高頻逆變技術進行電壓變換并向無線能量接收端提供高頻能量，無線能量接收端接收高頻能量并利用整流技術進行電壓調節進而實現整流的調壓控制以及信號采集，相鄰兩關節中上一關節的無線能量發射端和下一關節的無線能量接收端通過電磁感應耦合進行無線電能傳輸同時通過無線通信進行數據交互，使得關節間完全通過無線方式進行電能傳輸和數據交互，無需接入插件，且易于空間機械臂重構，提高了機械臂關節的靈活性。

技術領域

本發明涉及機器人配電技術領域，具體涉及一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統。

背景技術

隨著科技的進步和機器人技術的發展，各個領域的自動化水平越來越高，越來越多的場合要用到機器人代替人來執行任務以及從事生產活動。在機器人的工程實際中，最常見的機器人應用就是依靠帶有各種類型末端執行機構的多自由度、多功能、可重復編程的機械臂操作系統來完成各種不同的預期任務。但是傳統的機械臂由于其構型固定、適應范圍有限、靈活性差、生產周期長、成本較高等缺點在應對一些復雜多變的任務時越來越捉襟見肘。因此，具有強魯棒性、容錯性、高度柔性，更為靈巧和高品質、低成本的“變形金剛”——可重構模塊化機械臂應運而生，也稱作可重構空間機械臂。

可重構空間機械臂依靠自身高度的靈活性與柔性，可在瞬息萬變的環境中代替人去處理、探測、攻擊、排爆等多種危險任務，質量輕、結構靈活、作業適應性強、占用空間少且高載荷自重比的可重構空間機械臂還具有根據不同任務和環境變形的能力，其能夠利用一些不同尺寸和性能特征的可交換模塊，由人工或自動組合成具有不同自由度和工作空間的機械臂構型，尤其是機械臂關節處運動或活動極多。但是目前可重構空間機械臂中，機械臂關節間配電連接主要采用傳統的有線電氣連接的方式，通過接插件或對接板實現兩個關節間的配電，這種有線電氣連接方式，很大程度限制了關節的活動范圍，而且長時間使用后機械臂關節間連接線容易產生斷裂，造成活動關節的損壞，無法進行配電，并且采用插接件或對接板的有線電氣連接的配電結構非常復雜，一但某部件損壞就會導致機械臂關節無法正常工作。

發明內容

本發明針對現有技術中機械臂關節間采用傳統的有線電氣連接方式實現兩個關節間的配電而存在的結構復雜、關節活動范圍受限、易造成連接線斷裂導致無法進行配電等問題提供了一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統，該系統結構簡單、體積小、重量輕，且相鄰兩關節中上一關節的無線能量發射端和下一關節的無線能量接收端通過電磁感應耦合進行無線電能傳輸同時通過無線通信進行數據交互，有效地保證了關節和關節之間進行無線電能傳輸和數據交互，徹底解決了傳統有線電氣連接方式造成的活動范圍受限以及易造成連接線斷裂導致無法進行配電的問題，使得機械臂關節間的連接不再需要使用電連接器而只需要機械連接，有利于空間機械臂的關節的運動，易于空間機械臂重構出不同自由度和工作空間的構型。

本發明的技術方案如下：

一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統，包括均設置于可重構空間機械臂的各個關節內且相互連接的無線能量接收端和無線能量發射端且首關節僅設置無線能量發射端同時末關節僅設置無線能量接收端，所述無線能量發射端基于高頻逆變技術進行電壓變換并向無線能量接收端提供高頻能量，所述無線能量接收端接收高頻能量并利用整流技術進行電壓調節進而實現整流的調壓控制以及信號采集，相鄰兩關節中上一關節的所述無線能量發射端和下一關節的所述無線能量接收端通過電磁感應耦合進行無線電能傳輸同時通過無線通信進行數據交互。

優選地，上述的無線配電系統還包括設置于各個關節內的關節控制器且所述關節控制器連接所述無線能量接收端和/或所述無線能量發射端，所述關節控制器控制關節動作。