[发明专利]一种应用于可重构空间机械臂关节间的无线配电系统

说明书

本发明涉及了一种应用于可重构空间机械臂关节间的无线配电系统，包括均设置于可重构空间机械臂的各个关节内且相互连接的无线能量接收端和无线能量发射端且首关节仅设置无线能量发射端同时末关节仅设置无线能量接收端，无线能量发射端基于高频逆变技术进行电压变换并向无线能量接收端提供高频能量，无线能量接收端接收高频能量并利用整流技术进行电压调节进而实现整流的调压控制以及信号采集，相邻两关节中上一关节的无线能量发射端和下一关节的无线能量接收端通过电磁感应耦合进行无线电能传输同时通过无线通信进行数据交互，使得关节间完全通过无线方式进行电能传输和数据交互，无需接入插件，且易于空间机械臂重构，提高了机械臂关节的灵活性。

技术领域

本发明涉及机器人配电技术领域，具体涉及一种应用于可重构空间机械臂关节间的无线配电系统。

背景技术

随着科技的进步和机器人技术的发展，各个领域的自动化水平越来越高，越来越多的场合要用到机器人代替人来执行任务以及从事生产活动。在机器人的工程实际中，最常见的机器人应用就是依靠带有各种类型末端执行机构的多自由度、多功能、可重复编程的机械臂操作系统来完成各种不同的预期任务。但是传统的机械臂由于其构型固定、适应范围有限、灵活性差、生产周期长、成本较高等缺点在应对一些复杂多变的任务时越来越捉襟见肘。因此，具有强鲁棒性、容错性、高度柔性，更为灵巧和高品质、低成本的“变形金刚”——可重构模块化机械臂应运而生，也称作可重构空间机械臂。

可重构空间机械臂依靠自身高度的灵活性与柔性，可在瞬息万变的环境中代替人去处理、探测、攻击、排爆等多种危险任务，质量轻、结构灵活、作业适应性强、占用空间少且高载荷自重比的可重构空间机械臂还具有根据不同任务和环境变形的能力，其能够利用一些不同尺寸和性能特征的可交换模块，由人工或自动组合成具有不同自由度和工作空间的机械臂构型，尤其是机械臂关节处运动或活动极多。但是目前可重构空间机械臂中，机械臂关节间配电连接主要采用传统的有线电气连接的方式，通过接插件或对接板实现两个关节间的配电，这种有线电气连接方式，很大程度限制了关节的活动范围，而且长时间使用后机械臂关节间连接线容易产生断裂，造成活动关节的损坏，无法进行配电，并且采用插接件或对接板的有线电气连接的配电结构非常复杂，一但某部件损坏就会导致机械臂关节无法正常工作。

发明内容

本发明针对现有技术中机械臂关节间采用传统的有线电气连接方式实现两个关节间的配电而存在的结构复杂、关节活动范围受限、易造成连接线断裂导致无法进行配电等问题提供了一种应用于可重构空间机械臂关节间的无线配电系统，该系统结构简单、体积小、重量轻，且相邻两关节中上一关节的无线能量发射端和下一关节的无线能量接收端通过电磁感应耦合进行无线电能传输同时通过无线通信进行数据交互，有效地保证了关节和关节之间进行无线电能传输和数据交互，彻底解决了传统有线电气连接方式造成的活动范围受限以及易造成连接线断裂导致无法进行配电的问题，使得机械臂关节间的连接不再需要使用电连接器而只需要机械连接，有利于空间机械臂的关节的运动，易于空间机械臂重构出不同自由度和工作空间的构型。

本发明的技术方案如下：

一种应用于可重构空间机械臂关节间的无线配电系统，包括均设置于可重构空间机械臂的各个关节内且相互连接的无线能量接收端和无线能量发射端且首关节仅设置无线能量发射端同时末关节仅设置无线能量接收端，所述无线能量发射端基于高频逆变技术进行电压变换并向无线能量接收端提供高频能量，所述无线能量接收端接收高频能量并利用整流技术进行电压调节进而实现整流的调压控制以及信号采集，相邻两关节中上一关节的所述无线能量发射端和下一关节的所述无线能量接收端通过电磁感应耦合进行无线电能传输同时通过无线通信进行数据交互。

优选地，上述的无线配电系统还包括设置于各个关节内的关节控制器且所述关节控制器连接所述无线能量接收端和/或所述无线能量发射端，所述关节控制器控制关节动作。