[发明专利]自重构机器人的卡紧轴机构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械技术领域的机器人的部件机构，特别是一种自重构机器人的卡紧轴机构。

背景技术

自重构机器人由许多相似的基本模块组成，通过模块间的连接、分离可动态地快速变形为不同的机器人构型，以适应不同环境及工作任务的需要。其中自重构机器人各模块间快速、可靠的连接、分离结构的设计至关重要。国内外针对各自设计的自重构机器人，设计了相应的连接、分离结构，具有各自的优缺点，但当部分模块出现故障时，其连接、分离结构就很难能正常工作，影响了模块及机器人的工作性能，且其不具有通用性。

经对现有技术的文献检索发现，Murata等人在《Artificial Intelligent inEngineering》(《工程中的人工智能》)，2001年第15期，P383-387，撰文“Conceptof self-reconfigurable modular robotic system”(“自重构模块机器人的概念”)，该文介绍了每个模块接口安装有永磁铁、弹簧、形状记忆合金线圈、传感器、驱动器等，两模块靠四对永磁铁吸附，吸附时，磁铁的吸力大于弹簧的恢复力，两模块连接；当两模块要脱离时，给形状记忆合金(SMA)线圈加热，SMA产生变形，此时，SMA的变形力和弹簧的弹力大于磁铁的吸力，两模块脱离。由于该接口磁铁磁力较难测定，且连接不稳定，模块受重力作用有可能脱落或偏离原来位置而影响模块间的对接，该种接口只适合较轻模块间的对接，不具有通用性，特别是当模块出现故障时，机器人很难能正常工作。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种自重构机器人的卡紧轴机构，使其能完成一般较大、较重模块间的快速连接、分离动作，特别是当模块出现故障时，其仍能正常工作，不影响自重构机器人的工作性能，从而解决背景技术中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：双梯形轴、空心轴、活动滚珠、气缸、滑块、丝杆、电机和壳体，其中：空心轴上端四周设有三个通孔，活动滚珠位于空心轴的通孔中，空心轴与滑块固定连接，双梯形轴与气缸用螺纹相连接并共同沿着空心轴内壁上下滑动，滑块套在丝杆上，丝杆与电机的输出轴固定连接，电机固定设置于壳体。

所述的通孔均匀设置于空心轴的上端四周；所述的活动滚珠的外径大于空心轴的通孔直径；空心轴的壁厚大于活动滚珠的半径。

所述的双梯形轴包括轴口部分、轴颈部分和轴体，其中：轴口部分位于双梯形轴的一端，轴颈部分的两端分别与轴口部分和轴体相连接，其中轴口部分的直径大于轴颈部分的直径。

自重构机器人由许多相似的基本模块组成，而各模块上具有卡紧轴和对接孔，依靠各模块上的卡紧轴和对接孔的连接、分离可动态地快速变形为不同的机器人构型。

本发明工作时，电机驱动丝杠旋转并带动滑块上下移动，从而使滑块带动双梯形轴和空心轴同时上下移动，整个卡紧轴机构卡紧到位，气缸工作，双梯形轴向上移动使得活动滚珠被挤出；气缸回程时，双梯形轴向下移动使得活动滚珠被松开，电机反向工作使得滑块和卡紧单元后退，此整个卡紧轴机构与连接模块的对接孔分离，实现相邻模块之间的连接和分离。

与现有技术相比，本发明在分析自重构机器人各相邻模块快速连接、分离任务的特点后，设计了一种能可靠连接、便于完成有故障模块时相邻两模块快速分离、连接的卡紧轴机构。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明双梯形轴示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：双梯形轴1、活动滚珠2、空心轴3、气缸4、滑块5、丝杆6、电机7和壳体8，其中：空心轴3上端四周均匀开有三个通孔，活动滚珠2放在通孔中，活动滚珠的外径大于空心轴的通孔直径，空心轴的壁厚大于活动滚珠的半径，空心轴3与滑块5连接，双梯形轴1与气缸4用螺纹连接，并一起沿着空心轴3内壁上下滑动，气缸4与卡紧单元中的双梯形轴1连接，为便于紧固连接，双梯形轴上梯形尺寸大于下梯形尺寸，滑块5与卡紧单元中的空心轴3固结，滑块5套在丝杆6上，丝杆6与电机7轴固联，电机7固定在外壳8上。

如图2所示，所述的双梯形轴1包括轴口部分9、轴颈部分10和轴体11，其中：轴口部分9位于双梯形轴1的一端，轴颈部分10的两端分别与轴口部分9和轴体11相连接，其中轴口部分9的直径大于轴颈部分10的直径。