本發(fā)明涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著月球探測(cè)工程從短期科考向長(zhǎng)期駐留的范式轉(zhuǎn)變，未來(lái)必將進(jìn)入月球基地建設(shè)階段。在這一階段，月球車將承擔(dān)基地建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究等多重任務(wù)，其機(jī)械臂末端的執(zhí)行器需要具備高度的靈活性和多樣性，以適應(yīng)不同的作業(yè)需求。然而，現(xiàn)有的月球車機(jī)械臂末端執(zhí)行器通常結(jié)構(gòu)固定，功能單一，難以滿足復(fù)雜任務(wù)的需求。由于月球環(huán)境的特殊性，執(zhí)行器的更換和維護(hù)必須簡(jiǎn)單快捷，以減少對(duì)任務(wù)的影響。近年來(lái)的機(jī)械臂和執(zhí)行器的拆卸依賴電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這在月球車能源受限的情況下可能會(huì)成為問(wèn)題。此外，利用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)拆卸，拆卸方式更復(fù)雜、響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，增加了故障風(fēng)險(xiǎn)，可能需要更多的維護(hù)成本。

2、在月球基地建設(shè)中，工具箱作為存放和更換執(zhí)行器的重要設(shè)備，其設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。本項(xiàng)目需要一種適配的一個(gè)高效的工具箱，不僅要能夠安全地存放多種執(zhí)行器，還要能夠與月球車機(jī)械臂末端的快拆接口完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速更換和自動(dòng)鎖緊功能。

3、未來(lái)月球基地建設(shè)將逐漸從大型機(jī)械向小型機(jī)械轉(zhuǎn)變。小型機(jī)械具有更高的靈活性和適應(yīng)性，能夠在復(fù)雜地形和狹小空間中更好地執(zhí)行任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有機(jī)械臂和執(zhí)行器的拆卸利用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該拆卸方式復(fù)雜、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，增加了故障風(fēng)險(xiǎn)，可能需要更多維護(hù)成本的問(wèn)題，提出了一種用于月球車機(jī)械臂末端的模塊化自動(dòng)快拆接口。

2、一種用于月球車機(jī)械臂末端的模塊化自動(dòng)快拆接口，所述接口包括機(jī)械臂接口組件1、多個(gè)工具接頭組件2、鎖定機(jī)構(gòu)3、解鎖機(jī)構(gòu)4和工具箱；

3、工具箱內(nèi)放置多個(gè)工具接頭組件2和多種工具，每個(gè)工具接頭組件2用于連接一種工具；

4、機(jī)械臂末端固定連接機(jī)械臂接口組件1；

5、取件過(guò)程中，控制機(jī)械臂帶動(dòng)與其連接的機(jī)械臂接口組件1一同伸入工具箱內(nèi)，待取出的工具接頭組件2插接在機(jī)械臂接口組件1內(nèi)，通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)3將該取出的工具接頭組件2和機(jī)械臂接口組件1鎖定后，控制機(jī)械臂將鎖定后的工具接頭組件2取出；

6、送件過(guò)程中，控制機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械臂接口組件1上插接的工具接頭組件2一同伸入工具箱內(nèi)，當(dāng)工具箱頂面觸碰機(jī)械臂接口組件1上的解鎖機(jī)構(gòu)4時(shí)，解鎖機(jī)構(gòu)4對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)3解鎖，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂接口組件1和工具接頭組件2分離，該工具接頭組件2脫落至工具箱內(nèi)。

7、優(yōu)選地，解鎖機(jī)構(gòu)4包括第一聯(lián)動(dòng)件4-1和第二聯(lián)動(dòng)件4-2；

8、第一聯(lián)動(dòng)件4-1，用于被工具箱頂面觸碰觸發(fā)，從而帶動(dòng)第二聯(lián)動(dòng)件4-2動(dòng)作，對(duì)自鎖機(jī)構(gòu)3解鎖。

9、優(yōu)選地，工具接頭組件2包括柱臺(tái)2-1、連接柱套筒2-2和連接座盤2-3；

10、第二聯(lián)動(dòng)件4-2采用滑珠實(shí)現(xiàn)；

11、柱臺(tái)2-1、滑珠、連接柱套筒2-2和連接座盤2-3均設(shè)置在工具箱內(nèi)；

12、連接座盤2-3的內(nèi)環(huán)用于套設(shè)工具，連接座盤2-3的上盤面且沿圓周方向均勻設(shè)置多個(gè)連接柱套筒2-2，每個(gè)連接柱套筒2-2內(nèi)插接一個(gè)柱臺(tái)2-1，每個(gè)柱臺(tái)2-1的下柱體上套設(shè)1個(gè)滑珠，且每個(gè)柱臺(tái)2-1的上柱體底端開(kāi)設(shè)凹槽，滑珠能夠沿著每個(gè)柱臺(tái)2-1的下柱體滑動(dòng)至該凹槽處、滑珠的上半部分嵌入該凹槽處，利用嵌入后的滑珠的外弧面對(duì)自鎖機(jī)構(gòu)3解鎖；

13、每個(gè)柱臺(tái)2-1的上柱體用于依次插接至自鎖機(jī)構(gòu)3和機(jī)械臂接口組件1內(nèi)。

14、優(yōu)選地，機(jī)械臂接口組件1包括機(jī)殼1-1、多個(gè)連接套筒1-2、上部連接法蘭1-3和撥盤1-4；

15、每個(gè)連接套筒1-2上部套入上部連接法蘭1-3的每個(gè)通孔中，每個(gè)連接套筒1-2下部各連接1個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)3，自鎖機(jī)構(gòu)3能夠沿著連接套筒1-2下部筒壁伸縮至連接套筒1-2內(nèi)，對(duì)插接至連接套筒1-2內(nèi)的柱臺(tái)2-1上柱體鎖定；

16、撥盤1-4包括空心圓柱1-4-1、斜齒環(huán)1-4-3和導(dǎo)向盤1-4-2；

17、空心圓柱1-4-1底面連接導(dǎo)向盤1-4-2，空心圓柱1-4-1外壁上套設(shè)斜齒環(huán)1-4-3，斜齒環(huán)1-4-3上的斜齒與第一聯(lián)動(dòng)件4-1相對(duì)，導(dǎo)向盤1-4-2側(cè)壁上均勻開(kāi)設(shè)導(dǎo)向槽1-4-2-1，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)向槽1-4-2-1之間的導(dǎo)向盤1-4-2上開(kāi)設(shè)用于放置滑珠的滑珠槽1-4-2-2；

18、每個(gè)連接套筒1-2上套設(shè)一個(gè)第一聯(lián)動(dòng)件4-1，多個(gè)第一聯(lián)動(dòng)件4-1均對(duì)接至斜齒環(huán)1-4-3；

19、機(jī)殼1-1罩在多個(gè)配合套筒1-2、上部連接法蘭1-3和撥盤1-4外部，空心圓柱的頂端依次穿過(guò)上部連接法蘭1-3和機(jī)殼1-1頂面、并與機(jī)殼1-1外部的機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

20、優(yōu)選地，鎖定機(jī)構(gòu)3包括配合套筒3-1和4個(gè)第一鎖舌機(jī)構(gòu)3-2；

21、每個(gè)連接套筒1-2底面連接1個(gè)配合套筒3-1的內(nèi)筒底，每個(gè)配合套筒3-1的筒壁上均勻開(kāi)設(shè)4個(gè)通孔3-1-1，每個(gè)第一鎖舌機(jī)構(gòu)3-2的輔助鎖舌3-2-1一端從每個(gè)通孔3-1-1中伸至配合套筒3-1的外部，每個(gè)第一鎖舌機(jī)構(gòu)3-2的主鎖舌3-2-2自由端為上升楔形、并沿著連接套筒1-2內(nèi)外進(jìn)行伸縮，4個(gè)第一鎖舌機(jī)構(gòu)3-2的上升楔形端對(duì)接在一起。

22、優(yōu)選地，第一聯(lián)動(dòng)件4-1包括連動(dòng)桿4-1-1、多個(gè)鎖舌殼4-1-2、鎖緊圈4-1-3、第二鎖舌機(jī)構(gòu)4-1-4和撥片4-1-5；

23、每個(gè)連接套筒1-2上套設(shè)1個(gè)每個(gè)鎖舌殼4-1-2，且鎖舌殼4-1-2與連接套筒1-2相通；

24、多個(gè)鎖舌殼4-1-2均向空心圓柱1-4-1對(duì)接，每個(gè)鎖舌殼4-1-2靠近對(duì)接端的頂面上開(kāi)設(shè)兩個(gè)長(zhǎng)槽，鎖緊圈4-1-3和第二鎖舌機(jī)構(gòu)均設(shè)置在鎖舌殼4-1-2內(nèi)，鎖緊圈4-1-3套設(shè)在第二鎖舌機(jī)構(gòu)4-1-4上，且第二鎖舌機(jī)構(gòu)4-1-4的t形桿4-1-3-1和鎖舌露在鎖緊圈4-1-3的兩端，該鎖舌由上開(kāi)口的工具箱頂端推動(dòng)，該t形桿4-1-3-1和連動(dòng)桿4-1-1分別套設(shè)在兩個(gè)長(zhǎng)槽內(nèi)，t形桿和t形的連動(dòng)桿上桿均露于每個(gè)鎖舌殼4-1-2頂面、二者的橫桿能沿著長(zhǎng)槽伸縮至鎖舌殼4-1-2內(nèi)外用于交替推動(dòng)斜齒環(huán)1-4-2上的斜齒、并且二者上套設(shè)1個(gè)撥片4-1-5，用于實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

25、優(yōu)選地，第一聯(lián)動(dòng)件4-1還包括2個(gè)軌道；

26、每個(gè)鎖舌殼4-1-2內(nèi)底面上設(shè)置2個(gè)軌道，t形桿和連動(dòng)桿分別沿著2個(gè)軌道滑動(dòng)。

27、優(yōu)選地，導(dǎo)向槽1-4-2-1為八字槽。

28、優(yōu)選地，斜齒環(huán)1-4-3上的斜齒開(kāi)設(shè)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；斜齒環(huán)1-4-3沿著逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；

29、所述斜齒包括多對(duì)齒，每對(duì)齒中的兩個(gè)齒形狀不同，分別由第二鎖舌機(jī)構(gòu)4-1-4的t形桿和連動(dòng)桿觸發(fā)動(dòng)作。

30、本發(fā)明的有益效果是：

31、當(dāng)需取件時(shí)，通過(guò)機(jī)械臂將機(jī)械臂接口組件探入工具箱內(nèi)部，連接柱頭按壓第一鎖舌機(jī)構(gòu)，使其收縮至指定位置，完成連接柱頭下端固定，控制機(jī)械臂將鎖定后的工具接頭組件取出。當(dāng)需送件時(shí)，機(jī)械臂持續(xù)探入工具箱，工具箱頂端按壓第二鎖舌機(jī)構(gòu)，從而推動(dòng)第二鎖舌機(jī)構(gòu)的t形桿推動(dòng)斜齒上的一個(gè)齒，而當(dāng)機(jī)械臂向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二鎖舌機(jī)構(gòu)釋放，帶動(dòng)第二鎖舌機(jī)構(gòu)的t形桿收回，進(jìn)而連動(dòng)桿伸出推動(dòng)斜齒上的另一個(gè)齒，導(dǎo)向盤被推動(dòng)，帶動(dòng)滑珠沿著導(dǎo)向槽達(dá)到槽頂，進(jìn)入柱臺(tái)上柱體底端的凹槽，滑珠的外弧面對(duì)自鎖機(jī)構(gòu)解鎖，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂接口組件和工具接頭組件的分離，工具接頭組件脫落至工具箱內(nèi)。

32、本發(fā)明的模塊化自動(dòng)快拆接口通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了快速更換和自動(dòng)鎖緊功能，從而確保了高效便捷的操作；

33、本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械臂與工具箱的連接和釋放過(guò)程無(wú)需依賴電力或復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，減少了能量損失，提高了能量利用率，從而提高任務(wù)執(zhí)行的穩(wěn)定性和可靠性；

34、本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，降低了成本，使其更加適用于月球車等對(duì)空間和重量有嚴(yán)格限制的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，高集成度的緊湊設(shè)計(jì)能夠減少體積與重量，可以有效增加工具箱的空間利用率；可快速更換的模塊化設(shè)計(jì)提高了執(zhí)行器的通用性和靈活性；通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和選用高強(qiáng)度材料，本發(fā)明的維護(hù)成本降低，環(huán)境適應(yīng)能力增強(qiáng)，能夠適應(yīng)月球表面復(fù)雜多變的環(huán)境條件，使其在實(shí)際應(yīng)用中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用價(jià)值。

35、本發(fā)明的輕量化機(jī)械設(shè)計(jì)，減輕了整體重量，提高了機(jī)動(dòng)性和運(yùn)輸效率，更加適用于未來(lái)的小型機(jī)械。

36、本發(fā)明利用拔盤鎖定，可以完成翻轉(zhuǎn)作業(yè)，無(wú)地形限制。

37、本發(fā)明利用鎖舌鎖定，可靠性高、穩(wěn)定性高。