CN102632510B - 一种自动连接件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种自动连接件，属于模块化机器人技术领域，具体为一种自动对接并稳定机械连接的装置。该自动连接件包括上部套接卡环和下部弹销基座；上部套接卡环包括上下顺次同轴连接两个中空圆柱结构；下部弹销基座包括中心弹销、基座和电机部件；中心弹销在电机驱动的顶尖作用下，在基座的上中空圆锥C的通孔中运动。本发明的连接件的可允许的配合误差较大，具有鲁棒特性。在轴向施力的情况下，即使存在配合误差也可以成功连接。并可进行有效地电气连接，采用滑道与弹簧触点的接触传递控制电信号和电能传递，连接稳定可靠，而且有电磁连接所不具备的抗剪力扰动。
Description
技术领域
本发明属于模块化机器人技术领域，具体涉及一种自动连接件，具体为一种自动对接并稳定机械连接的装置。
背景技术
机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，机器人应用的领域和范围正在不断扩展，人们希望机器人能完成更加复杂的任务，通过对其进行重新编程，机器人能很容易地完成许多不同的任务。然而一台机器人能完成任务的范围受到其自身机械结构的限制，对于给定任务，可以根据任务要求选择机器人的最佳结构。
而在特定环境下重构机器人要实现无人的对接就要求有自动连接装置使机器人可以在无人条件下实现自动的对接。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种自动连接件，用于实现两个模块间的相互对接，该自动连接件包括两部分，分别为上部套接卡环和下部弹销基座。
所述的上部套接卡环包括上下顺次同轴连接两个中空圆柱结构，上中空圆柱A的内壁面为圆锥面，所述的上中空圆柱A的内壁面圆锥面为向下中空圆柱B方向收缩的圆锥面，下中空圆柱B的内壁面为圆锥面，该圆锥面为向上中空圆柱A方向收缩的圆锥面，该圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为β；
所述的下部弹销基座包括中心弹销、基座和电机部件，基座包括顺次同轴连接的上中空圆锥C和下中空圆柱D，上中空圆锥C的内径与下中空圆柱D的内径相等，上中空圆锥C的侧壁上设置三个以上的通孔，用于安装中心弹销。下中空圆柱D的内壁为螺纹结构，且下中空圆柱D的底部同轴连接有内螺纹中空圆柱E，下中空圆柱D和内螺纹中空圆柱E的内部连接有电机部件，该电机部件包括顶尖和电机两部分，顶尖分为上下一体同轴的圆锥F（该圆锥面母线与其中心线夹角为ζ）和圆柱G两部分，圆锥F外表面为光滑表面，圆柱G外表面为外螺纹表面，圆柱G的下方同轴连接有电机，且电机输出轴与顶尖周向固定，电机部件通过圆柱G的外螺纹连接于中空圆柱E和下中空圆柱D的内螺纹结构中，在电机驱动下，使圆柱G在下中空圆柱D和中空圆柱E的内螺纹中行进，进而带动顶尖沿中心轴线轴向运动；中心弹销为两端均为圆锥面的圆柱结构，其一端圆锥面的角度与顶尖的圆锥F圆锥面相配合，另一端圆锥面的角度与上中空圆柱A的内圆锥面角度相配合，使中心弹销位于上中空圆锥C侧壁的通孔中，中心弹销在电机驱动的顶尖作用下，在上中空圆锥C的通孔中运动；
所述的上中空圆锥C表面设置有导电滑道，下中空圆柱B的表面设置有弹簧触点，通过导电滑道与弹簧触点的稳定接触，实现电磁连接。
本发明具有的优点在于：
1、本发明提出一种自动连接件，其可允许的配合误差较大，具有鲁棒特性。在轴向施力的情况下，即使存在配合误差也可以成功连接。
2、本发明提出一种自动连接件，可进行有效地电气连接，采用巧妙的滑道与弹簧触点的接触传递控制电信号和电能传递
3、本发明提出一种自动连接件，连接为机械连接，而非通常自动连接所使用的电磁连接，连接更加稳定可靠，而且有电磁连接所不具备的抗剪力扰动
4、本发明提出一种自动连接件，可实现自动分离，从而可实现机械的自拼装。
附图说明
图1：本发明提出一种自动连接件的结构示意图；
图2：本发明提出一种自动连接件无电机结构时的结构示意图；
图3:本发明中上部套接卡环的空间结构示意图；
图4：本发明中上部套接卡环的主视图；
图5：本发明中上部套接卡环的截面图；
图6是本发明中下部弹销基座的基座的结构示意图；
图7：本发明中下部弹销基座的电机部件结构示意图；
图8：本发明中电机座结构示意图；
图9：本发明中电机座结构示意图；
图10：本发明中下部弹销基座的中心弹销结构示意图。
图中：1-上部套接卡环； 2-下部弹销基座； 3-上中空圆柱A；
4-下中空圆柱B； 5-中心弹销； 6-基座；
7-电机部件； 8-上中空圆锥C； 9-下中空圆柱D；
10-顶尖； 11-电机； 12-圆锥F；
13-圆柱G； 14-中空圆柱E； 15-电机座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细说明：
本发明提出一种自动连接件，如图1和图2所示，包括上部套接卡环1和下部弹销基座2；如图3、图4所示，所述的上部套接卡环1包括上下顺次同轴连接两个中空圆柱结构，上中空圆柱A3的外径小于下中空圆柱B4的外径，下中空圆柱B4的边缘通过螺钉与外部需连接的连接件连接。上中空圆柱A3的内壁面为圆锥面，该圆锥面为向下中空圆柱B4方向收缩的圆锥面，如图5所示，且圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为α，α＞45°，下中空圆柱B4的内壁面为圆锥面，如图5所示，该圆锥面为向上中空圆柱A3方向收缩的圆锥面，该圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为β。
如图6所示，所述的下部弹销基座2包括中心弹销5、基座6和电机部件7，基座6包括顺次同轴连接的上中空圆锥C8和下中空圆柱D9，上中空圆锥C8的内径与下中空圆柱D9的内径相等，上中空圆锥C8的底面外径小于下中空圆柱D9的底面外径，且下中空圆柱D9的底面外径大于上部套接卡环1的下中空圆柱B4底面内径，且上中空圆锥C3的圆锥面母线与中心轴线的夹角为γ，优选为γ=β，上中空圆锥C8的侧壁上设置三个以上的通孔，用于安装中心弹销5。下中空圆柱D9的内壁为螺纹结构，且下中空圆柱D9的底部同轴连接有内螺纹中空圆柱E14，下中空圆柱D9和内螺纹中空圆柱E14的内部连接有电机部件7，该电机部件7包括顶尖10和电机11两部分，如图7所示，顶尖10分为上下一体同轴的圆锥F12和圆柱G13两部分，圆锥F12外表面为光滑表面，圆锥的圆锥面母线与其中心线的夹角为ζ，圆柱G13外表面为外螺纹表面，圆柱G13的下方同轴连接有电机11，且电机11出轴与顶尖10周向固定，电机部件7通过圆柱G13的外螺纹连接于中空圆柱E14和下中空圆柱D9的内螺纹结构中。在电机11驱动下，使圆柱G13在下中空圆柱D9和中空圆柱E14的内螺纹中行进，进而带动顶尖10沿中心轴线轴向运动。电机11通过电机座15固定于下中空圆柱D9的底部，如图8和图9所示，使电机座15与基座固定连接。如图10所示，中心弹销5为两端均为圆锥面的圆柱结构，其一端圆锥面的角度与顶尖10的圆锥F12圆锥面相配合，该端圆锥面母线与中心线的夹角为δ，优选的δ+ζ=90°，中心弹销5另一端圆锥面的角度与上中空圆柱A的内圆锥面角度相配合，该端圆锥面母线与中心线夹角为θ，优选的θ+α=90°，中心弹销5位于上中空圆锥C8侧壁的通孔中，中心弹销5在电机11驱动的顶尖10作用下，在上中空圆锥C8的通孔中运动。电机11带动螺纹顶尖10轴向运动，推动中心弹销5弹出，中心弹销5与上中空圆柱B4的内圆锥面配合，将上部套接卡环1和下部弹销基座2卡紧。
所述的上中空圆锥C表面设置有导电滑道，下中空圆柱B4的表面设置有弹簧触点，通过导电滑道与弹簧触点的稳定接触，从而进行有效的电磁连接。当上部套接卡环1和下部弹销基座2连接后，自动连接件的弹销自动锁紧连接，并使导电滑道和弹簧触点连通，使分别与上部套接卡环1、下部弹销基座2连接的主动连接件、被动连接件实现电气连接，当主动连接件、被动连接件需要分离时，通过主动连接件和被动连接件的电信号控制部套接卡环和下部弹销基座分离。
Claims (7)
1.一种自动连接件，其特征在于：包括上部套接卡环和下部弹销基座；所述的上部套接卡环包括上下顺次同轴连接两个中空圆柱结构，上中空圆柱A的内壁面为圆锥面，所述的上中空圆柱A的内壁面圆锥面为向下中空圆柱B方向收缩的圆锥面，下中空圆柱B的内壁面为圆锥面，该圆锥面为向上中空圆柱A方向收缩的圆锥面，该圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为β；
所述的下部弹销基座包括中心弹销、基座和电机部件，基座包括顺次同轴连接的上中空圆锥C和下中空圆柱D，上中空圆锥C的内径与下中空圆柱D的内径相等，上中空圆锥C的侧壁上设置三个以上的通孔，用于安装中心弹销，下中空圆柱D的内壁为螺纹结构，且下中空圆柱D的底部同轴连接有内螺纹中空圆柱E，下中空圆柱D和内螺纹中空圆柱E的内部连接有电机部件，该电机部件包括顶尖和电机两部分，顶尖分为上下一体同轴的圆锥F和圆柱G两部分，圆锥F外表面为光滑表面，圆柱G外表面为外螺纹表面，圆柱G的下方同轴连接有电机，且电机输出轴与顶尖周向固定，电机部件通过圆柱G的外螺纹连接于中空圆柱E和下中空圆柱D的内螺纹结构中，在电机驱动下，使圆柱G在下中空圆柱D和中空圆柱E的内螺纹中行进，进而带动顶尖沿中心轴线轴向运动；中心弹销为两端均为圆锥面的圆柱结构，其一端圆锥面的角度与顶尖的圆锥F圆锥面相配合，该端圆锥面母线与中心线的夹角为δ，另一端圆锥面的角度与上中空圆柱A的内圆锥面角度相配合，该端圆锥面母线与中心线夹角为θ；中心弹销位于上中空圆锥C侧壁的通孔中，中心弹销在电机驱动的顶尖作用下，在上中空圆锥C的通孔中运动；
所述的上中空圆锥C表面设置有导电滑道，下中空圆柱B的表面设置有弹簧触点，通过导电滑道与弹簧触点的稳定接触，实现电磁连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的电机通过电机座固定于下中空圆柱D的底部，使电机座与基座固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的上中空圆柱A的外径小于下中空圆柱B的外径，下中空圆柱B的边缘通过螺钉与外部件连接。
4.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的上中空圆柱A的内壁面圆锥面母线与中心轴线之间的夹角为α，α＞45°。
5.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的上中空圆锥C的底面外径小于下中空圆柱D的底面外径，且下中空圆柱D的底面外径大于上部套接卡环的下中空圆柱B底面内径，且上中空圆锥C的圆锥面母线与中心轴线的夹角为γ，γ＝β。
6.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的中心弹销与顶尖的圆锥F接触一端的圆锥面母线与中心线夹角δ满足δ+ζ＝90°,所述ζ为顶尖的圆锥F的圆锥面母线与其中心线的夹角。
7.根据权利要求1所述的一种自动连接件，其特征在于：所述的中心弹销与上中空圆柱A接触一端的圆锥面母线与中心线夹角θ满足θ+α＝90°,所述α为上中空圆柱A的圆锥面母线与中心轴线之间的夹角。
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