[发明专利]一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口

说明书

一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口，属于空间机械臂技术领域。本发明通过紧凑型设计，实现了工具更换、能量传输、转动传动三种功能的一体化，弥补了传统的快速更换接口工具能力不全的缺陷，有广泛的应用空间和较强的适应性，可以应用于空间机械臂末端，为其提供丰富的工具更换能力；本发明主动端、被动端接口可根据对接的机械臂及末端工具进行改变，有广泛的适应性；本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，使用寿命相对较长，在复杂工况下依然能够良好运转，具有适用范围广的特点，具备良好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口，属于空间机械臂技术领域。

背景技术

近年来，快速更换接口在机器人领域有很多的应用，用于完成机器人在工作过程中的对前端机械手或机械工具的更换工作。其中，大部分快速更换接口采用气动的模式，通过气泵工作完成对前端工具的释放与新工具的锁紧。同时，部分接口工具可提供电传输能力，完成从机械臂端到工具端的能量传输。

目前，现有的快速更换接口大多数主要完成两项任务，：

一、工具更换，此项操作包括对工具的释放与锁紧；

二、能量传输，此项操作主要通过在快速更换接口工具上固联的接插件完成。

现有技术中，传统的存在如下问题：

第一、大多采用气动更换接口的方式，部分采取电驱动更换接口的快速更换接口也无法达到空间机械臂的使用要求；

第二、传统更换接口仅能完成对工具的更换固联和电能传输两种功能，无法同时完成对转动的传动，设计上无法满足空间机械臂在轨工作的多样化需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口，通过紧凑型设计，实现了工具更换、能量传输、转动传动三种功能的一体化，弥补了传统的快速更换接口工具能力不全的缺陷。

本发明的技术解决方案是：一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口，包括主动端传动轴、轴承、电机转子、电机定子、芯轴安装柱、主动端壳体、支撑架安装座、第一套筒、第二套筒、被动端壳体、键套、第一弹簧、传动键、被动端传动轴、接插件、第二弹簧、第三弹簧、芯轴、螺纹轴和轴承座；

轴承座采用空心回转体结构，轴承座外侧设有用于配装电机转子的法兰，电机转子与电机定子配合，电机定子安装在主动端壳体上；轴承座内侧沿轴向设有台阶通孔，台阶一侧安装轴承，并穿设主动端传动轴，台阶另一侧攻有用于配合螺纹轴的内螺纹；

螺纹轴采用空心圆柱体结构，芯轴上套装第一套筒并同轴穿设在螺纹轴中，螺纹轴一端攻有外螺纹并穿设在轴承座中，螺纹轴另一端依次穿过支撑架安装座和第二套筒；螺纹轴上沿周向均布若干个腰形通孔，芯轴安装柱穿过所述腰形通孔后与芯轴固定连接，用于对螺纹轴周向限位；螺纹轴外侧设有用于安装第二弹簧的凸缘，凸缘至螺纹轴端面之间沿周向间隔设有两组用于盛放钢球的圆孔；

芯轴采用空心圆柱体结构，芯轴外侧分别设有用于安装第三弹簧的凸缘和用于安装第一套筒限位销的销孔；

支撑架安装座采用空心圆柱体结构，支撑架安装座一端设有用于配装主动端壳体的法兰，支撑架安装座另一端设有用于安装芯轴安装柱的通孔；

第一套筒采用空心圆柱体结构，第一套筒套装在芯轴上，第一套筒端面与芯轴外侧的凸缘之间压装第三弹簧；

第二套筒采用空心圆柱体结构，第二套筒套装在螺纹轴上，第二套筒内侧设有用于钢球导向的滚道；第二套筒与螺纹轴外侧的凸缘之间压装第二弹簧；

主动端壳体采用空心圆柱体结构，主动端壳体端面设有若干个用于配合被动端壳体周向限位的凸台；

主动端壳体与被动端壳体之间通过接插件电气连接；