CN112518769A - 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构 - Google Patents

一种面向自重构球形机器人对接的对接机构 Download PDF

Info

Publication number
CN112518769A
CN112518769A CN202011333124.3A CN202011333124A CN112518769A CN 112518769 A CN112518769 A CN 112518769A CN 202011333124 A CN202011333124 A CN 202011333124A CN 112518769 A CN112518769 A CN 112518769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
docking
butt joint
passive
locking
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011333124.3A
Other languages
English (en)
Inventor
孙汉旭
霍东帅
宋荆洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202011333124.3A priority Critical patent/CN112518769A/zh
Publication of CN112518769A publication Critical patent/CN112518769A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种满足高机动自重构智能球形机器人对接的对接机构。采用锥杆式对接机构，球头式锁紧机构，耳机式通信机构，电机驱动式旋转机构。被动对接机构装有电磁铁驱动的锁紧组件，通过周向定位组件实现两对接机构的轴向对接与分离，且完成对接后具备无功耗自保持能力；主动对接机构上安装有实现周向定位组件，且完成对接后具备周向旋转功能；主动对接机构上的球头和被动对接机构上的锥孔在中轴线上布置有通信连接器组件，采用耳机式通信机构，可实现球形机器人在任意正交方位下主动对接机构和被动对接机构面对对接时的通信传输；被动对接机构上的电感式传感器可检测主动对接机构上的球头是否进入被动对接机构的锥孔；被动对接机构对接面上的轻触开关，可检测到主、被动对接机构对接面是否重合，以实现精准对接。本发明具有微冲击、大容差、高性能特点，接口功能多样，可实现自重构球形机器人结构和功能的多样化；同时实现机械连接与通信连接，满足自重构球形机器人连接后的通信需求。

Description

一种面向自重构球形机器人对接的对接机构
技术领域
本发明涉及自重构模块化机器人，特别涉及适用于自重构球形机器人的对接机构，具体地说是一种应用于自重构球形机器人对接的对接机构。
背景技术
自重构模块化机器人由一定数量的具有简单功能和感知能力的模块组成，每个模块具有计算及通信能力，配备多种传感器、驱动器、机械传动装置等。该类机器人无需外界帮助，它可以根据工作环境通过模块之间的自动连接或脱离改变***的空间拓扑构型，来实现和完成不同的工作任务，具有多功能、自重构和低成本的优点。根据自重构机器人的模块连接拓扑形式，可将其分为链型和网格型两种类型。链型机器人通过模块之间的连接和分离实现一连串单元模块的重构，如HitMSR，CONRO，PolyBot等，而网格型机器人则能在二维或三维空间内构型，如ATRON，M-TRAN，M-Cubes等。自重构模块化机器人通过模块之间的重构能够完成普通固定构型机器人所无法完成的任务，特别适用于一些未知环境和非结构环境等特殊场合，如太空探索、深海检测、灾后救援等。自重构模块化机器人要想实现自重构，模块之间的连接和分离是关键，对接***的设计尤为重要。
本设计面向的自重构球形机器人对接机构设计之前并没有先例。面向自重构球形机器人对接的对接机构设计，需要将现有的球形机器人运动理论融入到对接机构的机械***，机械***的设计要比一般的对接机构机械设计复杂很多，需完成重量和驱动力的匹配和零件的安装位置，保证各模块间能够实现有效对接和分离，在保证机械连接可靠的基础上，还要实现有线通信连接，保证各模块球形机器人间的实时通信。
发明内容
本发明的目的就是提供一种应用于自重构球形机器人对接的对接机构。对接机构分为主动对接机构和被动对接机构。主、被动对接机构由电磁铁组件、锁紧机构组件、轴向定位组件、周向定位组件、通信组件、2个轴承及2个外圈壳体组成。
所述的电磁铁组件包括电磁铁磁体、电磁铁移动杆和复位弹簧组成。电磁铁固定于被动对接机构后端盖，电磁铁移动杆与锁紧机构组件固连，移动中心杆内部布有通信线。
所述的锁紧机构组件由锁紧环、锁紧机构法兰、锁紧球形插销和接纳锥组成。锁紧机构法兰一端与电磁铁移动杆固连，另一端与锁紧环固连。锁紧环由两个内圈构成，内圈1套在接纳锥末端的外圈上，在电磁铁组件的作用下，可以在接纳锥末端外圈的轴线上前后移动，内圈2留有一定的空间，可以储存锁紧球形插销溢出的部分。锁紧球形插销可相对接纳锥径向运动。
所述的轴向定位组件由电感式传感器和2个轴向定位检测开关组成。电感式传感器内嵌于被动对接机构的对接面，感应头朝向接纳锥轴心。轴向定位检测开关对称内嵌于被动对接机构的对接面。
所述周向定位组件由2个弹簧定位插销、2个周向定位检测开关、电机和球头式锥杆组成。2个弹簧定位插销对称内嵌于被动对接机构的对接面，2个周向定位检测开关对称内嵌于主动对接机构的对接面，电机的定子与外圈壳体固连，转子通过电机法兰与球头式锥杆固连，电机的转子和球头式锥杆在同一轴线上。
所述2个轴承的内圈与球头式锥杆外圈配合，2个轴承的外圈与外圈壳体的内圈配合。
本发明具有以下优点及有益效果：结构紧凑、连接性能稳定可靠；能耗低，体积小，质量轻，具备自锁功能，响应时间短；具备转动功能，可实现两球形单元模块之间的相对转动。
附图说明
图1是被动对接机构***视图；
图2是主动对接机构***视图；
图3是主、被动对接机构接近示意图；
图4是对接过程中电感式传感器触发阶段示意图；
图5是对接过程中轴向定位轻触开关触发阶段示意图；
图6是主、被动对接机构整体外观图；
图中
1.电磁铁磁体2.被动对接机构后端盖3.电磁铁移动杆4.电感式传感器5.周向定位弹簧插销6.被动对接机构外圈壳体7.轴向定位检测开关8.接纳锥9.锁紧球形插销10.通信接口壳体11.锁紧环12.锁紧机构法兰13.周向定位检测开关14.轴承15.电机法兰16.主动对接机构外圈壳体17.主动对接机构后端盖18.电机19.轴承20.球头式锥杆21.通信接口-主动
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
具体实施例一
如图1～2所示，电磁铁磁体1固定在被动对接机构后端盖2的底板上，电磁铁移动杆3 与锁紧机构法兰12固连，同时处于同一中轴线，锁紧机构法兰与锁紧环11固连，锁紧环的内圈与接纳锥末端的外圈同轴心，且在电磁铁组件的驱动下，锁紧环可以在接纳锥末端的外圈表面上往复运动；电感式传感器4内嵌于接纳锥8，电感式传感器的感应端朝向接纳锥的轴心，可检测到球头式锥杆20是否进入接纳锥，通信接口壳体10固定于接纳锥末端，里面装有通信接口-被动22，如图3所示；2个锁紧球形插销9对称内嵌于接纳锥，插销在锁紧环的作用下可以实现往复运动；2个轴向定位检测开关7对称内嵌于接纳锥，可检测到主、被动对接机构对接面是否贴合；通信接口-主动21内嵌于接纳锥轴心；电机18的定子与主动对接机构后端盖17固连，转子通过电机法兰15与球头式锥杆固连，电机工作时，在轴承14和 19的作用下，可以带动球头式锥杆相对被动对接机构外圈壳体16转动。
如图3～5所示，自重构球形机器人对接过程分为接近阶段、轴向定位锁紧阶段和周向定位阶段。接近阶段为,载有主、被动对接机构的两自重构球形机器人在保持主、被动对接机构同轴心条件下相向运动；轴向定位锁紧阶段为，球头式锥杆进入接纳锥内部，触发电感式传感器，传感器传递信号，电磁铁上电驱动锁紧组件沿着接纳锥轴心向主动对接机构方向运动，从而，两个锁紧球形插销释放，球头式锥杆得以继续进入接纳锥内部，当主、被动对接机构的对接面完全贴合时，轴向定位弹簧插销被压缩，触发轴向定位检测开关，检测开关传递信号，电磁铁断电，在复位弹簧的作用下，电磁铁移动杆带动锁紧机构复位，压缩锁紧球形插销，从而完成主、被动对接机构在轴向上的机械连接和通信连接；周向定位阶段为，如图3 所示，销孔23内部装有周向定位检测开关13，在完成轴向锁紧定位阶段的条件下，电机带动球头式锥杆转动，当转到周向定位弹簧插销的中轴与销孔中轴重合时，弹簧插销进入销孔内部，并触发销孔内部的轻触开关，轻触开关传递信号，电机停止转动，完成主、被动对接机构的周向定位。
具体实施例二
所述的对接机构具备旋转功能。在主、被动对接机构完成周向定位以后，电机继续转动，在周向定位弹簧插销的作用下，球头式锥杆和被动对接机构一起转动，实现两对接机构的相对转动。
具体实施例三
所述的对接机构可以自动分离。当自重构球形机器人完成协同作业以后，电磁铁上电，电磁铁移动杆带动锁紧组件向主动对接机构方向移动，锁紧球形插销被释放，相连接的自重构球形机器人背向运动，当电感式传感器检测不到球头式锥杆时，传递信号给电磁铁，电磁铁放电，锁紧组件复位，完成对接机构的分离。

Claims (4)

1.本发明所述的一种应用于自重构球形机器人对接的对接机构，其特征于：对接机构分为主动对接机构和被动对接机构。主、被动对接机构由电磁铁组件、锁紧机构组件、轴向定位组件、周向定位组件、通信组件、2个轴承及2个外圈壳体组成。所述的电磁铁组件包括电磁铁磁体、电磁铁移动杆和复位弹簧组成。电磁铁固定于被动对接机构后端盖，电磁铁移动杆与锁紧机构组件固连，移动中心杆内部布有通信线。所述的锁紧机构组件由锁紧环、锁紧机构法兰、锁紧球形插销和接纳锥组成。锁紧机构法兰一端与电磁铁移动杆固连，另一端与锁紧环固连。锁紧环由两个内圈构成，内圈1套在接纳锥末端的外圈上，在电磁铁组件的作用下，可以在接纳锥末端外圈的轴线上前后移动，内圈2留有一定的空间，可以储存锁紧球形插销溢出的部分。锁紧球形插销可相对接纳锥径向运动。
所述的轴向定位组件由电感式传感器和2个轴向定位检测开关组成。电感式传感器内嵌于接纳锥，感应头朝向接纳锥轴心。轴向定位检测开关对称内嵌于被动对接机构的对接面。所述周向定位组件由2个弹簧定位插销、2个周向定位检测开关、电机和球头式锥杆组成。2个弹簧定位插销对称内嵌于被动对接机构的对接面，2个周向定位检测开关对称内嵌于主动对接机构的对接面，电机的定子与外圈壳体固连，转子通过电机法兰与球头式锥杆固连，电机的转子和球头式锥杆在同一轴线上。所述2个轴承的内圈与球头式锥杆外圈配合，2个轴承的外圈与外圈壳体的内圈配合。
2.根据权利要求1所述的应用于自重构球形机器人对接的对接机构，其特征在于：所述的对接机构由主、被动对接机构两体采用锥杆式对接。
3.根据权利要求1所述的应用于自重构球形机器人对接的对接机构，其特征在于：采用电磁铁驱动锁紧组件，完成主、被动对接机构在轴向上的对接与分离。
4.根据权利要求1所述的应用于自重构球形机器人对接的对接机构，其特征在于：采用周向定位组件，完成主、被动对接机构在周向上的定位，近而主、被动对接机构在电机的作用下实现相对转动功能。
CN202011333124.3A 2020-11-24 2020-11-24 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构 Pending CN112518769A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011333124.3A CN112518769A (zh) 2020-11-24 2020-11-24 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011333124.3A CN112518769A (zh) 2020-11-24 2020-11-24 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112518769A true CN112518769A (zh) 2021-03-19

Family

ID=74993345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011333124.3A Pending CN112518769A (zh) 2020-11-24 2020-11-24 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112518769A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113146679A (zh) * 2021-04-20 2021-07-23 哈尔滨工业大学 一种不完全约束快速对接机构
CN113176498A (zh) * 2021-03-24 2021-07-27 柯马(上海)工程有限公司 测功机主轴浮动机构
CN113830196A (zh) * 2021-09-26 2021-12-24 山东大学 可自主拼接的双足机器人、多构型机器人及其控制方法
CN114030000A (zh) * 2021-11-23 2022-02-11 北京邮电大学 一种模块化自重构机器人机电一体化对接接口
CN115556522A (zh) * 2022-10-12 2023-01-03 北京理工大学 自重构运载装备主被动可切换式对接***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090292298A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Reconfigurable robotic end-effectors for material handling
CN102862159A (zh) * 2012-10-19 2013-01-09 上海交通大学 用于自重构机器人的基于销-孔卡紧的对接机构
US20130062153A1 (en) * 2011-09-09 2013-03-14 Dr. Pinhas Ben-Tzvi Self-Configurable and Transformable Omni-Directional Robotic Modules
CN204248839U (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口
KR20160077935A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 레드원테크놀러지 주식회사 볼 로봇 구조
CN110434892A (zh) * 2019-07-12 2019-11-12 上海交通大学 一种可重构机器人的对接机构
CN111216141A (zh) * 2020-02-03 2020-06-02 北京邮电大学 一种可对接重构球形机器人

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090292298A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Reconfigurable robotic end-effectors for material handling
US20130062153A1 (en) * 2011-09-09 2013-03-14 Dr. Pinhas Ben-Tzvi Self-Configurable and Transformable Omni-Directional Robotic Modules
CN102862159A (zh) * 2012-10-19 2013-01-09 上海交通大学 用于自重构机器人的基于销-孔卡紧的对接机构
CN204248839U (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国科学院沈阳自动化研究所 一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口
KR20160077935A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 레드원테크놀러지 주식회사 볼 로봇 구조
CN110434892A (zh) * 2019-07-12 2019-11-12 上海交通大学 一种可重构机器人的对接机构
CN111216141A (zh) * 2020-02-03 2020-06-02 北京邮电大学 一种可对接重构球形机器人

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176498A (zh) * 2021-03-24 2021-07-27 柯马(上海)工程有限公司 测功机主轴浮动机构
CN113146679A (zh) * 2021-04-20 2021-07-23 哈尔滨工业大学 一种不完全约束快速对接机构
CN113830196A (zh) * 2021-09-26 2021-12-24 山东大学 可自主拼接的双足机器人、多构型机器人及其控制方法
CN114030000A (zh) * 2021-11-23 2022-02-11 北京邮电大学 一种模块化自重构机器人机电一体化对接接口
CN114030000B (zh) * 2021-11-23 2024-02-23 北京邮电大学 一种模块化自重构机器人机电一体化对接接口
CN115556522A (zh) * 2022-10-12 2023-01-03 北京理工大学 自重构运载装备主被动可切换式对接***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112518769A (zh) 一种面向自重构球形机器人对接的对接机构
CN110203358B (zh) 一种随洋流自动调向的auv接驳站
JP2019520229A (ja) ６足歩行汎用ロボット及びその胴体構造
US11633848B2 (en) Independent pan of coaxial robotic arm and perception housing
CN107891416B (zh) 一种电磁驱动式球形机器人及其控制方法
CN108501035B (zh) 一种具备机械电气双连能力的自重构机器人对接机构
CN114029937B (zh) 一种三自由度重构机器人模块及重构机器人
CN105082169B (zh) 一种具有机电输出的大容差微型末端执行器
CN108128365B (zh) 一种高负载的柔性抱紧装置
CN113001533A (zh) 一种四足机器人关节动力单元
CN113400341A (zh) 一种协作机器人用的模块化关节及关节组件
CN103507078A (zh) 一种具有三指结构的机械手爪
CN103692452B (zh) 一种用于多自由度机械臂的制动装置及控制方法
CN112223340B (zh) 适用于自重构机器人的多爪抓取机构
US20150321715A1 (en) Three Dimensional Flywheel Vehicle
CN112873267A (zh) 协作机器人一体化关节
CN116247457A (zh) 一种自组织模块化机器人机电传输接口
CN214162987U (zh) 机器人移动式底座及移动式机器人
CN110861093B (zh) 一种并联机械臂智能5g导航避障***
CN109623870B (zh) 一种矢量控制旋转关节
CN109334808B (zh) 一种轮足机器人及其控制方法
CN208179530U (zh) 一种蛇形机器人
CN214643771U (zh) 滑环式机电一体化机器人关节模块
CN220051863U (zh) 一种用于集群形态发生研究的机器人***
CN107322635B (zh) 用于模块化机器人的非接触式连接与关节驱动机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210319

RJ01 Rejection of invention patent application after publication