CN106863357B - 一种可重构机械臂的快换接口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重构空间机械臂的快换接口以及可重构空间机械臂，包括主动连接件、被动连接件、固设于主动连接件内的插头以及固设于被动连接件内的插座，主动连接件与被动连接件可拆卸的连接以使插头与插座可拆卸的连接，主动连接件上设有环槽，被动连接件上对应于所述环槽位置处设有槽孔，环槽与所述槽孔交接处设置有钢珠，且钢珠可沿所述槽孔移动，以锁紧或松开主动连接件以及被动连接，其采用机械式的结构，结构简单、维护方便。本发明的可重构空间机械臂包括所述快换接口以及第一机械臂、第二机械臂，第一机械臂与主动连接件螺栓连接，第二机械臂与被动连接件活动连接，该可重构空间机械臂拆卸安装方便、便于维护。

Description

一种可重构机械臂的快换接口

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种用于可重构机械臂的快换接口。

背景技术

空间在轨服务任务的多样性和复杂性，促进了可重构机械臂的发展，面对不同的空间在轨任务，使用功能化单一的机械臂无疑会大大增加经济投入，传统的机械臂都是基于某一功能研制，模块与模块之间无法更换，只能完成单一的在轨任务，成本较高，周期长，对于非合作目标的运动我们只能现场观测。不同的工作任务需要许多单一功能的机械臂来执行操作。

采用可重构的机械臂通过变换构型来完成不同的工作是一种现实的方法，可重构机械臂的快换接口的设计是空间机械臂重组和更换模块的关键，快换接口的设计是可重构机械臂设计的难点，对拆卸是否方便、接口是否复杂、接口容差、接口刚度都有较高的要求，目前，国内外空间可重构机械臂一般采用电机驱动，需要高昂的电路保护成本，并且结构复杂，维护不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种可重构机械臂的快换接口，具有机械式的结构，结构简便。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，提供一种可重构机械臂的快换接口，包括主动连接件、被动连接件、固设于所述主动连接件内的插头以及固设于所述被动连接件内的插座，所述主动连接件与所述被动连接件可拆卸的连接以使所述插头与所述插座可拆卸的连接，所述主动连接件上设有环槽，所述被动连接件上对应于所述环槽位置处设有至少3个槽孔，所述环槽与所述槽孔交接处设置有钢珠，且所述钢珠可沿所述槽孔移动，以锁紧或松开所述主动连接件以及被动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述被动连接件上套设有用于所述槽孔的套筒，所述套筒内侧、对应于槽孔位置处设置有凹腔，所述套筒可相对所述被动连接件转动，以使所述凹腔与所述槽孔位置交错以锁定所述快换接口，或使所述凹腔与所述槽孔位置一致以解锁所述快换接口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述被动连接件上、对应于相邻的两个槽孔之间固设有两处机械限位块，其中一个所述机械限位块对应于所述槽孔位置设置，其中另一个所述机械限位块与所述槽孔错开所述槽孔位置设置，所述套筒向外延伸设有凸块，所述凸块设置于两个所述机械限位块之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述套筒与所述被动连接件之间还固设有涡卷弹簧，所述涡卷弹簧以一定储能设置，以推动所述凸块使所述凸块紧顶于与所述槽孔位置错开的所述机械限位块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述套筒一端与所述被动连接件的法兰面抵持，所述套筒的另一端抵持设有轴用挡圈，所述轴用挡圈与所述被动连接件配合固定所述套筒的轴向位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述被动连接件与所述插座之间固设有拉伸弹簧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主动连接件上固设有键，所述被动连接件上对应于所述主动连接件上所述键的位置处设置有凹槽，所述主动连接件与所述被动连接件通过所述键与所述凹槽定位插接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述键的***端以及所述凹槽对应的被***端设置为斜面，且所述键的***端的两边角处以及所述凹槽对应的被***端的两边角处经倒角处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主动连接件的头部设置为斜面。

本发明还提供一种可重构空间机械臂，其包括如上所述的可重构空间机械臂的快换接口，还包括第一机械臂以及第二机械臂，所述第一机械臂与所述主动连接件通过螺栓连接，所述第二机械臂与所述被动连接件活动连接，以使所述第二机械臂可相对所述被动连接件转动。

本发明的有益效果是：

本发明的可重构机械臂的快换接口，通过主动连接件与被动连接件进行可拆卸的连接，同时在主动连接件与被动连接件上分别设置有环槽、槽孔，并在该环槽与槽孔的位置交接处设置有钢珠，钢珠可沿槽孔移动，以实现对快换接口进行固定或者脱离，本发明的可重构空间机械臂的快换接口采用机械式的拆卸结构，具有结构简单、维护方便的优点。

本发明的可重构空间机械臂具有具有拆卸安装方便、便于维护的优点。

附图说明

图1是本发明的快换接口的整体结构结构示意图；

图2是本发明的快换接口的拆分结构示意图；

图3是本发明的快换接口的主动连接件的结构示意图；

图4是本发明的快换接口的被动连接件的结构示意图；

图5是本发明的快换接口的套筒的结构示意图；

图6是本发明的快换接口自锁与解决两个位置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

请一并参照图1至图4所示，本发明的可重构机械臂的快换接口包括主动连接件1、被动连接件2，主动连接件1包括主动定位板10以及主动连接板11，被动连接件2包括被动定位板20以及被动连接板21，其中主动定位板10以及被动定位板20用于分别与相应的机械臂进行固定连接，而主动连接板11与被动连接板21用于主动连接件1与被动连接件2两者之间相互连接或拆卸，本实施例中，主动连接板11***被动连接板21中，使被动连接板21套设于主动连接板11外，而实现了两者之间的连接，在不同的实施例中，也可以将被动连接板21***主动连接板11之间来实现两者之间的连接，只需要改变主动连接板11与被动连接板21的直径大小即可。

主动连接件1与被动连接件2内分别固设有插头3和插座4，其中，主动定位板10与被动定位板20内分别具有与插头3和插座4孔径匹配的圆孔结构，将插头3对准主动定位板10的圆孔结构，而将插座4对准被动定位板20的圆孔结构，即实现对插头3和插座4的定位，进一步，插头3与主动定位板10之间、插座4与被动定位板20之间分别通过螺栓进行固定，以保证插头3和插座4的位置牢固，需要注意的，此时，插头3与插座4正好处于对应的位置上，将主动连接件1与被动连接件2连接即可实现插头3与插座4的插接。

为了方便主动连接件1与被动连接件2之间的插接，主动连接件1与被动连接件2上分别设置有键12、凹槽22，以对两者插接时进行定位，使得插接更加有效且稳固，同时，通过键12可以防止主动连接件1与被动连接件2之间发生相对转动，增加了两者之间对扭矩的承受力，其中优选的，键12的***端设置为斜面形，且其***端的两边角经倒角处理，对应的，在凹槽22的进入端设置为斜面过渡形式，且其进入端的两边角处经倒角处理，以方便两者顺利的实现插接或拆卸，保证了一定量的容差。当然，在不同的实施例中，也可以采用主动连接件1套设于被动连接件2上，其相应的键12与凹槽22之间的结构只需要进行适应性的改动即可。

其中，主动连接板11的***端设置为斜面形，有利于主动连接件1***被动连接件2之中。

在主动连接件1与被动连接件2之间还设置有钢珠5，其中，主动连接件1上设置有环槽13，被动连接件2上对应于环槽13的位置处设有有至少3处槽孔23，每个槽孔23与环槽13的交接处均设置有钢珠5，钢珠5用于承受该快换接口的轴向受力，以及锁定主动连接件1与被动连接件2之间的连接，同时钢珠5可以沿槽孔23方向移动，当钢珠5脱离槽孔23时，主动连接件1与被动连接件2之间处于可拆卸状态，需要注意，在不同的实施例中，槽孔23以及钢珠5的数量也可以为4个、5个、6个或更多，其中以这些钢珠5以环槽13的圆心中心对称设置即可。

优选的，如图2、图5、图6所示，被动连接件2上套设有套筒6，且套筒6覆盖槽孔23设置，以封闭槽孔23，防止钢珠5脱离槽孔23，套筒6可相对被动连接件2转动，且在套筒6的内侧、与槽孔23对应位置处设置有凹腔60，且凹腔60的数量与槽孔23的数量相同，多个凹腔60能够同时处于槽孔23的外端，而使钢珠5可以沿槽孔23移动至凹腔60中，实现快换接口的拆卸，而当凹腔60与槽孔23的位置错开时，凹腔60可以封闭槽孔23以锁定该快换接口的固定。

为了使快换接口具有方便的紧死和拆卸的功能，在被动连接件21上固设有两个机械限位块24，其中一个机械限位块24正好处于一个槽孔23对应的位置处，其中另一个机械限位块24设置于该槽孔以及与该槽孔23位置相邻的槽孔23的位置之间，同时，套筒6上向外延伸固设有凸块61，凸块61设置于两个机械限位块24之间，当套筒6转动以使凸块61跟与槽孔23位置对应的机械限位块24紧靠的位置处时，快换接口处于可拆卸状态，此时，可以实现对快换接口的拆卸，而当套筒6转动至凸块61处于其他位置时，快换接口处于锁紧状态。

其中优选的，在套筒6与被动连接件2之间设置有涡卷弹簧7，且涡卷弹簧7以一定的储能设置，以对套筒6施加力，使套筒6转动至凸块61跟与槽孔23错开的该机械限位块24紧靠的位置处，此时快换接口处于自锁状态，可以保证良好的固定状态，当施加外力时，可以使套筒6转动直至凸块61到达与槽孔23对应位置处的机械限位块24的位置处，此时，快换接口处于解锁状态，可以实现对快换接口的拆卸。

套筒6在轴向上通过被动连接件2的法兰面与轴用挡圈8固定，轴用挡圈8与被动连接件2分别抵靠住套筒6的两侧，使套筒6不会发生轴向上的移动，确保了套筒6的稳定的工作。

为了更好的保证快换接口插接的可靠性，在被动连接件2与插座4之间还固设有拉伸弹簧9，当主动连接件1与被动连接件2插接到一起后，插头3与插座4实现插接，此时，两者之间进一步压缩拉伸弹簧9，以增加预紧力和插拔时的缓冲。

本发明的可重构空间机械臂包括上述的快换接口，还包括第一机械臂（图中未示出）以及第二机械臂（图中未示出），其中，第一机械臂与主动连接件1通过螺栓连接，以使第一机械臂与主动连接件1可拆卸的固定连接，第二机械臂与被动连接件2活动连接，使第二机械臂可相对被动连接件2转动，以使第二机械臂完成工作动作。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种可重构空间机械臂的快换接口，包括主动连接件、被动连接件、固设于所述主动连接件内的插头以及固设于所述被动连接件内的插座，其特征在于：所述主动连接件与所述被动连接件可拆卸的连接以使所述插头与所述插座可拆卸的连接，所述主动连接件上设有环槽，所述被动连接件上对应于所述环槽位置处设有至少3个槽孔，所述环槽与所述槽孔交接处设置有钢珠，且所述钢珠可沿所述槽孔移动，以锁紧或松开所述主动连接件以及被动连接件，所述被动连接件上套设有用于封闭所述槽孔的套筒，所述套筒内侧、对应于槽孔位置处设置有凹腔，所述套筒可相对所述被动连接件转动，以使所述凹腔与所述槽孔位置交错以锁定所述快换接口，或使所述凹腔与所述槽孔位置一致以解锁所述快换接口，所述被动连接件上、对应于相邻的两个槽孔之间固设有两处机械限位块，其中一个所述机械限位块对应于所述槽孔位置设置，其中另一个所述机械限位块与所述槽孔错开所述槽孔位置设置，所述套筒向外延伸设有凸块，所述凸块设置于两个所述机械限位块之间，所述套筒与所述被动连接件之间还固设有涡卷弹簧，所述涡卷弹簧以一定储能设置，以推动所述凸块使所述凸块紧顶于与所述槽孔位置错开的所述机械限位块。

2.根据权利要求1所述的可重构空间机械臂的快换接口，其特征在于：所述套筒一端与所述被动连接件的法兰面抵持，所述套筒的另一端抵持设有轴用挡圈，所述轴用挡圈与所述被动连接件配合固定所述套筒的轴向位置。

3.根据权利要求2所述的可重构空间机械臂的快换接口，其特征在于：所述被动连接件与所述插座之间固设有拉伸弹簧。

4.根据权利要求3所述的可重构空间机械臂的快换接口，其特征在于：所述主动连接件上固设有键，所述被动连接件上对应于所述主动连接件上所述键的位置处设置有凹槽，所述主动连接件与所述被动连接件通过所述键与所述凹槽定位插接。

5.根据权利要求4所述的可重构空间机械臂的快换接口，其特征在于：所述键的***端以及所述凹槽对应的被***端设置为斜面，且所述键的***端的两边角处以及所述凹槽对应的被***端的两边角处经倒角处理，且所述主动连接件的头部设置为斜面。

6.根据权利要求5所述的可重构空间机械臂的快换接口，其特征在于：所述主动连接件的头部设置为斜面。

7.一种可重构空间机械臂，其特征在于：包括权利要求1至6中任一项所述的可重构空间机械臂的快换接口 、第一机械臂以及第二机械臂，所述第一机械臂与所述主动连接件通过螺栓连接，所述第二机械臂与所述被动连接件活动连接，以使所述第二机械臂可相对所述被动连接件转动。