钩爪-挡板-插销对接机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109834699A(43)申请公布日2019.06.04(21)申请号201910083528.2(22)申请日2019.01.29(71)申请人南开大学地址300071天津市南开区卫津路94号(72)发明人方勇纯朱威郭宪张学有(74)专利代理机构天津耀达律师事务所12223代理人张耀(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J9/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图6页(54)发明名称钩爪-挡板-插销对接机构(57)摘要一种钩爪-挡板-插销对接机构，包括带导轨的钩爪连接件、带孔的挡板以及与钩爪啮合的十字插销，钩爪连接件作为某一个外部机械装置的公头，挡板作为另一个外部机械装置的母头，导轨引导这两个机械装置自动对接，当公头和母头完全配合，十字插销在外部驱动装置作用下能够使公头和母头完全固定并且实现自锁。本发明是一种新型的高强度、高容错的对接机构，为自重构机器人模块之间的完全自动对接和分离提供技术基础，具有广泛的应用前景。CN109834699ACN109834699A权利要求书1/1页1.一种钩爪-挡板-插销对接机构，包括带导轨的钩爪连接件(1)、带孔的挡板(2)以及与钩爪啮合的十字插销(3)；其中，钩爪连接件(1)：作为某一个外部机械装置的公头对接机构；包括第一连接板(6)，包括第一连接板(6)两侧对称设有的导轨(4)、三个相同的呈等腰三角形分布的钩爪(5)；挡板(2)：作为另一个外部机械装置的母头对接机构；包括第二连接板(8)，包括第二连接板(8)上设有的三个相同的呈等腰三角形分布的矩形孔(7)；十字插销(3)：用于固定公头和母头；包括与外部驱动装置固定的插槽(9)以及与钩爪(5)啮合的三个连体插销(10)。2.根据权利要求1所述的钩爪-挡板-插销对接机构，其特征在于：三个钩爪(5)和两个导轨(4)设置在外部机械装置连接板Ⅰ(6)同一平面上，其中三个钩爪(5)形成的等腰三角形顶点和底边分别于两个导轨(4)相对。3.根据权利要求1所述的钩爪-挡板-插销对接机构，其特征在于：挡板(2)上三个矩形孔(7)的位置与钩爪连接件(1)上的三个钩爪(5)位置一一对应。4.根据权利要求1或2所述的钩爪-挡板-插销对接机构，其特征在于：单个导轨(4)由两个20°的同心圆弧组成，半径分别为65mm和70mm。5.根据权利要求1或2或3所述的钩爪-挡板-插销对接机构，其特征在于：钩爪(5)采用斜面构型，有助于滑入矩形孔(7)。2CN109834699A说明书1/3页钩爪-挡板-插销对接机构技术领域[0001]本发明属于一种自动对接机构，一般用于自重构模块化机器人领域。背景技术[0002]自重构模块化机器人的对接机构主要有两种类型。一种是被动对接机构，如Hirose[1]等、Choset[2-3]等以及Liljeback[4]等研制的多模块化蛇形机器人，模块之间通过铰链机构固定连接，尽管强度高，但是拆装不方便；Yim[5]等利用永磁铁作为被动连接，虽然拆装容易，但是连接强度比较差。另一种是主动对接机构，Ijspeert[6]等应用了一种钩爪机构连接模块，钩爪通过电机齿轮传动能够自主分开和闭合，因此各模块能自主拆分和连接，但是这种钩爪-齿轮机构承重能力比较差，而且在连接状态下无法自锁，驱动电机一直处于工作状态使钩爪保持固定；Kobayashi[7]等用电磁铁用于模块之间的连接，虽然简单，但是承载能力比较受限。这种主动连接机构并不是完全的主动，因为两个模块之间配合过程还需要人为参与，只有在两个模块完全相互配合后，驱动装置才能控制机构死锁。发明内容[0003]本发明的目的在于研制一种对接机构，为机械装置之间的完全自主对接与分离提供技术支持。[0004]本发明设计的钩爪-挡板-插销对接机构，包括带导轨的钩爪连接件、带孔的挡板以及与钩爪啮合的十字插销；其中，[0005]钩爪连接件：作为某一个外部机械装置的公头对接机构；包括第一连接板，包括第一连接板两侧对称导轨、三个相同的呈等腰三角形分布的钩爪。[0006]挡板：作为另一个外部机械装置的母头对接机构；包括第二连接板，包括第二连接板上设有的三个相同的呈等腰三角形分布的矩形孔。[0007]十字插销：用于固定公头和母头；包括与外部驱动装置固定的插槽以及与钩爪啮合的三个连体插销。[0008]本发明的优点：[0009]钩爪连接件的弧形导轨增强了对接过程的容错能力；通过钩爪和插销固定机械装置，具有自锁能力，而且强度高；十字插销由外置驱动器控制，能够自动控制两个模块的连接和分开；当机器人模块具有运动能力，通过以上机构和外部控制算法可以实现机械装置任意初始位置的完全自主对接；这些优势便于实际应用于自重构机器人领域