[发明专利]钩爪-挡板-插销对接机构

说明书

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。

技术领域

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

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

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。

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，

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。

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。

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。

本发明的优点：

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。

附图说明

图1是钩爪-挡板-插销整体连接的示意图；

图2是钩爪连接件的示意图；

图3是挡板的示意图；

图4是十字插销的示意图；

图5是钩爪连接件上导轨的主视图；

图6是钩爪连接件上单个钩爪的三视图；

图7是钩爪连接件上三个钩爪的三视图；

图8是挡板的三视图；

图9是十字插销的三视图；

图10是导轨引导作用的示意图。

图中：1、钩爪连接件；2、挡板；3、十字插销；4、导轨；5、钩爪；6、第一接板；7、矩形孔；8、第二连接板；9、插槽；10、连体插销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更详细的描述。