[发明专利]一种具备机械电气双连能力的自重构机器人对接机构

摘要

本发明公开了一种具备机械电气双连能力的自重构机器人对接机构，包括：外圈壳体、驱动组件、曲柄滑锁机构组件、电气连接器组件、角度传感器及主动对接面，其中：驱动组件和主动对接面分别固定于外圈壳体的上、下端面；驱动组件设有减速电机和蜗轮蜗杆，通过传动轴与曲柄滑锁机构组件实现动力传递；曲柄滑锁机构组件固定于主动对接面的上端面，并通过布置其中心的角度传感器形成闭环反馈，实现四个钩爪运动的精确控制；电气连接器组件布置于角度传感器下方，且内嵌于主动对接面的中心。本发明可在任意正交方位下同时实现自重构机器人的机械连接和电连接，且结构紧凑、锁紧可靠，可满足多个自重构机器人串联后的重力、供电及通信需求。

主权项

1.本发明所述的一种具备机械电气双连自保持能力的自重构机器人对接机构，其特征在于：对接机构由外圈壳体、驱动组件、曲柄滑锁机构组件、电气连接器组件、角度传感器及主动对接面组成。曲柄滑锁机构组件固定于主动对接面的主动连接底板的背面，主动连接底板中心布置有电气连接器组件，角度传感器固定于电气连接器组件上表面，且角度传感器感应芯片的几何中心与主动连接底板中心重合。外圈壳体的上下端面分别与驱动组件、主动连接底板通过螺钉紧固。所述的驱动组件包括支撑板、减速电机、法兰轴承、传动轴、电机支撑座、涡轮蜗杆。减速电机通过电机支撑座固定于支撑板的下表面，蜗杆与减速电机输出轴固连，同时与固定于传动轴上的涡轮垂直啮合。传动轴一端与固定在支撑板中心的法兰轴承固连，另一端与曲柄滑锁机构组件的转动拨盘固连。所述的曲柄滑锁机构组件由四组曲柄滑锁机构组成。每组曲柄滑锁机构由一个曲柄滑块机构、一个钩爪、一根固定轴、一根转轴组成。四组曲柄滑锁机构按间隔90°对称固定于主动对接面的主动连接底板的背面，且第一组曲柄滑锁机构的几何中心线与主动连接底板中心的连线相对于主动连接底板纵向中心线的夹角为22.5°。每组曲柄滑块机构包括转动拨盘、一根L形连杆、一个滑块和一副导轨。四组曲柄滑块机构的连杆按90°间隔铰接于转动拨盘周边，每根连杆与对应滑块之间通过转动副铰接，滑块开有U形槽和通孔，在分成两半的导轨内滑动，导轨的下端面与主动连接底板上的凸台固连，导轨内侧的两个台阶式侧端面分别与相应滑块侧端面、主动连接底板凸台的侧端面贴合。钩爪通过转轴在滑块的U形槽内与滑块铰接，钩爪开有长条孔，固定轴穿过钩爪长条孔与主动连接底板凸台固连，钩爪在滑块通过转轴的推动和长条孔沿固定轴滑动的复合运动下形成末端的大角度转动。所述的电气连接器组件由电路板、橡胶座、八个弹簧探针和八个电气触点组成。橡胶座固定于主动连接底板中心，八个弹簧探针和八个电气触点排布于同一定位圆上，并穿过橡胶座上的安装孔固定于橡胶座内，且尾端与电路板焊接。八个弹簧探针均分为两组，且第一组的第一个探针的几何中心与主动连接底板中心的连线相对于主动连接底板纵向中心线沿顺时针方向的夹角为10°，其余三个探针则按顺时针间隔10°依次排列；第二组的第一个探针的几何中心与主动连接底板中心的连线相对于主动连接底板的横向中心线沿顺时针方向的夹角为10°，其余三个探针则按顺时针间隔10°依次排列。八个电气触点分为4组，组与组之间间隔90°均布，且第一组的第一个电气触点的几何中心与主动连接底板中心的连线相对于主动连接底板的纵向中心线沿顺时针方向的夹角为50°，第二个电气触点相对于第一个电气触点按顺时针间隔10°排布。所述的主动对接面包括主动连接底板、电气连接器组件安装孔、四个钩槽、四个倒梯形钩孔及八个红外传感器，且每个倒梯形钩孔在主动连接底板靠近中心一侧还开有条形凹槽。电气连接器组件安装孔开设于主动连接底板正中心。四个钩槽和四个倒梯形钩孔排布于同一定位圆上，一个钩槽和一个倒梯形钩孔为一组，共分四组，且任意一组钩槽和倒梯形钩孔相对于主动连接底板的中心线对称，与中心线的夹角皆为22.5°。所述的八个红外传感器包括四个红外发射探头和四个红外接收探头，均布于同一定位圆上，其中四个探头位于定位圆与主动连接底板的两条正交中心线的四个交点上，且以每个倒梯形钩孔几何中心线为对称中心布置两个异类探头，以每个钩槽几何中心线为对称中心布置两个同类探头。