一種具有容錯特性的旋轉驅動對接機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，通過對接執行機構與對接定位機構相互配合，實現兩設備間的對接。所述對接執行機構具有可旋轉的錐形旋轉頭，由驅動機構驅動轉動；對接定位機構具有錐形筒狀定位頭，與錐形旋轉頭配合，使錐形定位頭伸入定位頭內。上述旋轉頭外壁上設計有對接凸臺，定位頭上設計有定位凸臺。兩設備對接時，旋轉頭插入定位頭內，通過驅動機構驅動旋轉頭旋轉，使對接凸臺下表面與定位凸臺上表面搭接，實現兩設備對接。本發明的優點為：對接執行機構與對接固定機構間采用錐形對接面，使在對接過程中具有一定容錯性，可以在對接精度不高的情況下完成對接。
【專利說明】
一種具有容錯特性的旋轉驅動對接機構
技術領域
[0001]本發明涉及一種對接裝置，具體來說是一種具有容錯特性的旋轉驅動對接機構。
【背景技術】
[0002]機構的自動對接技術在機器人，航空航天領域都有廣泛的應用。然而，對于一般的對接機構，精度要求十分苛刻，有細微的誤差就可能會導致對接的失敗。由于對接難度大，對接要求高，自動對接技術一直是重點及難點。設計一種簡單的具有一定容錯性的對接機構，是對機器人技術及空間技術發展的需求。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提出一種具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，該機構簡單有效，能高效完成小型物體間的對接任務。
[0004]本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，通過對接執行機構與對接定位機構相互配合，實現兩設備間的對接。
[0005]所述對接執行機構具有可旋轉的錐形旋轉頭，由驅動機構驅動轉動;對接定位機構具有錐形筒狀定位頭，與錐形旋轉頭配合，使錐形定位頭伸入定位頭內。上述旋轉頭外壁上設計有對接凸臺，定位頭上設計有定位凸臺。兩設備對接時，旋轉頭插入定位頭內，通過驅動機構驅動旋轉頭旋轉，使對接凸臺下表面與定位凸臺上表面搭接，實現兩設備對接。
[0006]本發明中旋轉頭頂部與定位頭頂部還安裝有極性相反的永磁鐵。
[0007]本發明的優點在于:
[0008]1、本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，對接執行機構與對接固定機構間采用錐形對接面，使在對接過程中具有一定容錯性，可以在對接精度不高的情況下完成對接；
[0009]2、本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，對接過程中通過永磁體牽引對接，校正連接過程的誤差，提高對接的精度；
[0010]3、本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，采用機械式對接方式，耗能少，效率高，結構穩定；
[0011]4、本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，對接過程僅需要控制一個驅動機構，控制簡單；
[0012]5、本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，凸臺采用上窄下寬的設計結構，方便旋轉端進入，不易退出，達到易鎖死的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構整體結構示意圖；
[0014]圖2為本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構中旋轉頭結構示意圖；
[0015]圖3為本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構中定位頭結構示意圖；
[0016]圖4為應用本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構完成對接后，旋轉頭與定位頭位置關系示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1-對接執行機構2-對接定位機構3-永磁鐵
[0019]101-執行機構機架102-驅動舵機103-對接旋轉頭
[0020]102a-驅動舵機與102b_舵盤102c_驅動搖臂
[0021]103a-旋轉頭103b_傳動齒輪103c_對接凸臺
[0022]201-固定機構機架202-定位頭202a_定位段
[0023]202b-安裝段202c-定位凸臺
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0025]本發明具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，包括對接執行機構I與對接定位機構2，如圖1所示。
[0026]所述對接執行機構I包括執行機構機架101、驅動機構102與對接旋轉頭103;執行機構端部設計有兩根執行機構連接軸;兩根執行機構連接軸線平行，且位于同一水平面上。對接旋轉頭103為兩個，分別安裝在兩根執行機構連接軸上。兩個對接旋轉頭103結構相同，均包括旋轉頭103a與傳動齒輪103b;其中，旋轉頭103a采用圓錐臺結構，底端通過軸承同軸固定于執行機構連接軸端部。傳動齒輪103b同軸套在執行機構連接軸上，與旋轉頭103a固定;且兩個對接旋轉頭103中的傳動齒輪103b間相互嚙合。驅動機構102用于驅動對接旋轉頭103轉動，包括驅動舵機102a、舵盤102b與驅動搖臂102c;其中，驅動舵機102a固定于執行機構機架101上，與一個對接旋轉頭的輸出軸同軸設置，令該對接旋轉頭為主驅動對接旋轉頭。驅動舵機102a的輸出軸上同軸安裝舵盤102b;舵盤102b上安裝有驅動搖臂102c，驅動搖臂102c為彎曲桿狀結構，輸入端與舵盤102b外緣處鉸接，輸出端與主驅動對接旋轉頭中的傳動齒輪103b通過軸承連接，且連接位置靠近執行機構連接軸。由此通過驅動舵機102a驅動舵盤102b轉動，使驅動搖臂102c的輸出端繞執行機構連接軸轉動，進而帶動主驅動對接旋轉頭轉動，最終通過兩個對接旋轉頭103中傳動齒輪103b的傳動，使兩個對接旋轉頭103中的旋轉頭103a同步轉動。
[0027]所述對接固定機構2包括固定機構機架201與定位頭202;其中，固定機構支架201一端面上固定安裝有兩根固定機構連接軸;兩根固定機構連接軸軸線平行，且位于同一水平面上；同時兩根固定機構連接軸間距與對接執行機構I中的兩個執行機構連接軸間距相等。定位頭202為兩個，具有定位段202a與安裝段202b的一體結構；定位段202a為圓錐臺結構，頂面與安裝段202b同軸相接，定位段202a同軸固定于兩根固定機構連接軸端部。上述旋轉頭103a與定位頭202中定位段202a的錐角相等，且定位段202a的底面半徑大于旋轉頭103a底面半徑，使兩個旋轉頭103a可分別插入至兩個定位頭202中定位段202a內。
[0028]上述對接執行機構I與對接固定機構2，分別通過執行機構機架101和固定機構機架201固定安裝于對接設備A與對接設備B上，為實現對接設備A與對接設備B間的可容錯對接。本發明在對接執行機構I中的旋轉頭103a上沿旋轉頭103a軸向設計有上下兩層對接凸臺103c，每層具有三個對接凸臺103c，沿其所在層面周向上75°等角度間隔均布;且兩層中的定位凸臺在旋轉頭103c周向上位置對應，如圖2所示。上述對接凸臺103c的頂面寬度小于底面寬度，由此使對接凸臺1 3 C的外緣形成向旋轉頭1 3 a頂端傾斜的斜面，防止旋轉頭103a插入定位頭202后，對接凸臺103c與定位頭202內壁間過早發生干涉。同時，固定執行機構2中定位頭202的定位段202a內壁上沿定位段202a軸向設計有上中下三層定位凸臺202c，如圖3所示，每層具有三個定位凸臺202c，沿其所在層面周向上75°等角度間隔均布;且各層中的定位凸臺202c在定位頭202周向上位置對應。上述定位凸臺202c頂面寬度小于底面寬度，使定位凸臺202c的外緣形成向定位頭202底端傾斜的斜面，防止旋轉頭103a插入旋轉頭后，定位凸臺202c與旋轉頭103a內壁間過早發生干涉。上述三層定位凸臺202c中，兩個相鄰定位凸臺202c之間作為旋轉頭103a上對接凸臺103a插入位;且三層定位凸臺202c中，上層定位凸臺202c (位于定位段202a頂端處的定位凸臺202c)用于限制旋轉頭103c向定位頭204內插入的距離。
[0029]通過上述結構的旋轉驅動對接機構，在對接設備A與對接設備B進行對接時，首先，控制對接執彳丁機構I中兩個旋轉頭103a頂?而分別插入對接固定機構2中兩個定位頭202內；插入過程中，由驅動機構102控制兩個旋轉頭103a轉動，調節兩個旋轉頭103a上的對接凸臺103c位置，使兩個旋轉頭103a上的對接凸臺103c位于兩個定位頭202中定位段202a上的對接凸臺插入位;此時控制對接設備A向對接設備B移動，使旋轉頭103插入定位段202a內，直至旋轉頭103a頂端與定位段202a頂端處的定位凸臺接觸限位后，由驅動機構102控制兩個旋轉頭103a旋轉60度，此時旋轉頭103a上的兩層對接凸臺103c的底面分別與定位段202a上的下層與中層定位凸臺的頂面搭接，由此將對接執行機構I與對接固定機構2間鎖死固定，實現對接設備A與對接設備B間的對接。由于旋轉頭103a與定位頭202間采用錐面配合方式，因此在旋轉頭103a插入過程不必要求過高精度。
[0030]本發明中在旋轉頭103a的頂端端部設計凹槽，同時在定位頭202中連接段202b上，位于連接段202b與定位段202a相接一端端部設計凹槽，凹槽內固定安裝極性相反的永磁鐵3;由此，在對接過程中，通過旋轉頭103a與定位頭202上的永磁鐵3相互間的吸引力，輔助對接執行機構I與對接固定機構2間的對接，校正旋轉頭103a與定位段202a間在對接過程中的誤差。
【主權項】
1.具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，通過對接執行機構與對接定位機構相互配合，實現兩設備間的對接;其特征在于: 所述對接執行機構具有可旋轉的錐形旋轉頭，由驅動機構驅動轉動；對接定位機構具有錐形筒狀定位頭，與錐形旋轉頭配合，使錐形定位頭伸入定位頭內；上述旋轉頭外壁上設計有對接凸臺，定位頭上設計有定位凸臺；兩設備對接時，旋轉頭插入定位頭內，通過驅動機構驅動旋轉頭旋轉，使對接凸臺下表面與定位凸臺上表面搭接，實現兩設備對接。2.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:驅動機構包括驅動舵機、舵盤與驅動搖臂；其中，舵盤安裝于驅動舵機的輸出軸上，驅動搖臂的輸入端與舵盤外緣處鉸接，輸出端與對接旋轉頭通過軸承相連。3.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:旋轉頭為兩個，兩個旋轉頭上同軸安裝傳動齒輪，傳動齒輪間相互嚙合，由一套驅動機構驅動兩個旋轉頭同步轉動。4.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:旋轉頭上沿旋轉頭軸向設計有η層對接凸臺，n>2;每層的對接凸臺周向上120°等角度間隔均布;且η層中的對接凸臺在旋轉頭周向上位置對應;對應的定位頭內壁沿設計有η層定位凸臺；每層的定位凸臺周向上120°等角度間隔均布;且η層中的定位凸臺在定位頭周向上位置對應。5.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:對接凸臺的頂面寬度小于底面寬度，由此使對接凸臺的外緣形成向旋轉頭頂端傾斜的斜面;定位凸臺頂面寬度小于底面寬度，使定位凸臺的外緣形成向定位頭底端傾斜的斜面。6.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:定位頭頂端處的內壁上還設計有一層定位凸臺，用于限制旋轉頭向定位頭內插入的距離。7.如權利要求1所述具有容錯特性的旋轉驅動對接機構，其特征在于:旋轉頭頂部與定位頭頂部安裝有極性相反的永磁鐵。
【文檔編號】F16B17/00GK106015238SQ201610384018
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】嚴亮, 張天, 龍躍, 程浩
【申請人】北京航空航天大學