本發(fā)明屬于空間機(jī)器人對接，具體涉及一種用于空間在軌組裝的花瓣式對接接口驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著自重構(gòu)模塊化機(jī)器人的快速發(fā)展和空間任務(wù)的多樣化，眾多需要快速對接和分離的任務(wù)場景層出不窮，例如模塊化機(jī)器人的重組、模塊化衛(wèi)星組裝和利用攀爬機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)在軌組裝的任務(wù)場景等，其中可以實(shí)現(xiàn)快速對接鎖緊與分離釋放、且具有高可靠性和高容差的對接裝置成為這些任務(wù)場景中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、目前對接裝置的設(shè)計方案主要有錐孔式、勾爪式和磁吸式等。錐孔式對接裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性強(qiáng)、容差高，缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)和驅(qū)動形式復(fù)雜、空間利用性差、需要單獨(dú)設(shè)計主被動模塊。勾爪式對接裝置的優(yōu)點(diǎn)在于采用異體同構(gòu)式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)主被動對接機(jī)構(gòu)之間的互換；缺點(diǎn)在于設(shè)計復(fù)雜、容差較小。磁吸式式對接裝置的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、快速靈活，缺點(diǎn)在于穩(wěn)定性差、可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種用于空間在軌組裝的花瓣式對接接口驅(qū)動裝置，該對接接口驅(qū)動裝置具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、整體結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕、易于裝配、鎖緊可靠性高、能耗低、通用性和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于模塊化機(jī)器人及機(jī)械臂的主動快速對接鎖緊與分離釋放。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

3、一種用于空間在軌組裝的花瓣式對接接口驅(qū)動裝置，該花瓣式對接接口驅(qū)動裝置包括驅(qū)動模塊、固定模塊、鎖緊模塊、主動接口和被動接口；所述主動接口和所述被動接口相對設(shè)置且均設(shè)置有異體同構(gòu)的花瓣式結(jié)構(gòu)；所述主動接口與所述固定模塊固定連接；

4、所述驅(qū)動模塊內(nèi)接于所述固定模塊中，用于驅(qū)動所述鎖緊模塊沿所述主動接口與所述被動接口的排列方向作直線運(yùn)動；

5、當(dāng)兩個模塊化機(jī)器人對接時，所述主動接口與所述被動接口的花瓣式結(jié)構(gòu)互相接合，所述驅(qū)動模塊驅(qū)動所述鎖緊模塊產(chǎn)生直線位移，從而推動所述鎖緊模塊的鎖銷移動至由所述主動接口和所述被動接口構(gòu)成的鎖槽中實(shí)現(xiàn)主動鎖緊；

6、當(dāng)兩個模塊化機(jī)器人解鎖時，所述驅(qū)動模塊驅(qū)動所述鎖緊模塊反向移動，推動所述鎖銷離開鎖槽實(shí)現(xiàn)主動解鎖。

7、更進(jìn)一步地，所述驅(qū)動模塊包括盤式電機(jī)、圓柱凸輪和滑輪；

8、所述盤式電機(jī)通過螺栓與所述固定模塊固定連接；

9、所述圓柱凸輪與所述盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸相連，外表面布置有兩條螺旋形的滑道，并在所述滑道的兩端部設(shè)置有擋塊；

10、所述滑輪與所述鎖緊模塊固定連接，并通過與所述滑道的配合將所述盤式電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為所述鎖緊模塊的直線運(yùn)動。

11、更進(jìn)一步地，所述固定模塊包括主動罩、支撐套筒、螺柱和主固定架；

12、所述主動罩為階梯狀圓筒形結(jié)構(gòu)，并具有第一圓柱體面和第二圓柱體面；所述第一圓柱體面用于包絡(luò)和連接所述驅(qū)動模塊；所述第二圓柱體面用于包絡(luò)所述鎖緊模塊；

13、所述驅(qū)動模塊安裝于所述主動罩內(nèi)；

14、所述主固定架設(shè)置有四個周向陣列的吊耳；

15、所述支撐套筒的一端固連于所述主動罩，另一端通過所述螺柱與所述吊耳固連；

16、所述主動接口與所述吊耳固連。

17、更進(jìn)一步地，所述鎖緊模塊包括鎖緊推桿、鎖緊端蓋、鎖緊套筒和鎖銷；

18、所述鎖緊套筒開設(shè)有兩個環(huán)槽，兩個環(huán)槽分別為內(nèi)側(cè)的第一環(huán)槽和外側(cè)的第二環(huán)槽；所述第一環(huán)槽內(nèi)設(shè)有中間平臺；所述第二環(huán)槽用于放置所述鎖緊推桿和所述鎖銷；

19、所述鎖緊推桿設(shè)置有四個沿周向分布的推桿和位于內(nèi)環(huán)的兩個內(nèi)環(huán)圓柱凸起；所述內(nèi)環(huán)圓柱凸起上通過卡簧安裝有所述滑輪，所述滑輪支承于所述滑道上，使得所述鎖緊推桿沿所述圓柱凸輪的滑道移動；所述推桿的端面為斜面，所述推桿的端部設(shè)置有與所述斜面相接的階梯面；兩個模塊化機(jī)器人對接前，所述推桿的端部與所述鎖銷相抵，所述斜面用于保證所述鎖銷在所述鎖緊套筒中的空間，所述階梯面用以在鎖緊時抵住所述鎖銷；所述鎖緊推桿的下表面設(shè)有用于鎖緊后限制其位移的第一圓柱凸臺；

20、所述鎖緊推桿位于所述鎖緊端蓋與所述鎖緊套筒之間；

21、所述鎖緊端蓋為圓環(huán)形，并通過自攻螺釘與所述鎖緊套筒固定連接；所述鎖緊端蓋的下表面設(shè)有第二圓柱凸臺，用于解鎖時通過所述鎖緊推桿推動所述鎖緊端蓋帶動所述鎖緊套筒和所述鎖銷離開鎖槽以實(shí)現(xiàn)解鎖；

22、所述鎖銷是兩端為對稱圓臺、中間為圓柱的銷軸。

23、更進(jìn)一步地，所述鎖緊推桿的外環(huán)設(shè)置有與所述內(nèi)環(huán)圓柱凸起一一對應(yīng)的外環(huán)圓柱凸起；

24、所述主動罩的內(nèi)部設(shè)置有用于對所述鎖緊推桿進(jìn)行限位和導(dǎo)向的限位塊；

25、所述外環(huán)圓柱凸起與所述限位塊配合，用于限制所述鎖緊推桿產(chǎn)生周向移動，保證所述鎖緊推桿沿直線運(yùn)動；

26、所述鎖緊推桿設(shè)置有用于防止所述限位塊與所述鎖緊推桿產(chǎn)生干涉的對稱環(huán)槽。

27、更進(jìn)一步地，所述主動接口在朝向所述被動接口的一端沿周向陣列布置有四個花瓣式的第一導(dǎo)向體，并在形成于相鄰的所述第一導(dǎo)向體之間的錐形面上設(shè)置有第一沉頭孔；所述主動接口通過安裝于所述第一沉頭孔中的螺栓與所述吊耳固定連接；

28、所述主動接口在背離所述被動接口一端的上表面裝有第四圓柱凸臺；所述第四圓柱凸臺用于對所述鎖緊推桿進(jìn)行限位；

29、所述主動接口的圓柱形外周面開設(shè)有多個所述第一鎖槽。

30、更進(jìn)一步地，所述被動接口設(shè)置有與所述第一導(dǎo)向體凹凸配合的第二導(dǎo)向體，并在形成于相鄰的所述第二導(dǎo)向體之間的錐形面上設(shè)置有第二沉頭孔，所述第二沉頭孔用于安裝螺栓；

31、所述被動接口的圓柱形外周面開設(shè)有與所述第一鎖槽一一對應(yīng)的第二鎖槽；

32、當(dāng)所述主動接口與所述被動接口對接時，所述第一鎖槽與所述第二鎖槽對接連通形成鎖槽，所述鎖銷配合卡接于所述鎖槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)所述主動接口與所述被動接口的連接。

33、更進(jìn)一步地，所述圓柱凸輪設(shè)置有用于連接所述盤式電機(jī)的第一中心通孔、三個用于與所述盤式電機(jī)連接的等角度圓周陣列通孔以及三個圓周陣列的第一減重槽。

34、更進(jìn)一步地，所述主動接口和被動接口的中心均設(shè)置有熱接口和電氣接口。

35、更進(jìn)一步地，所述模塊化機(jī)器人為攀爬機(jī)械臂。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

37、本發(fā)明的對接接口驅(qū)動裝置用于空間在軌組裝，采用盤式電機(jī)和圓柱凸輪的驅(qū)動模塊，在保證較高驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的同時，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配簡單，較大程度減小了對接裝置的軸向尺寸，既有效減少了對接裝置在機(jī)器人或機(jī)械臂的占用空間，提高了對接裝置的應(yīng)用空間和場景；所采用的圓柱凸輪通過計算設(shè)計其表面的螺旋形的滑道，可以精確控制鎖緊推桿的移動距離，保證了鎖緊的精確性和可靠性。

38、本發(fā)明的對接接口驅(qū)動裝置采用花瓣式的異體同構(gòu)導(dǎo)向接口，結(jié)構(gòu)簡單，避免了公母頭設(shè)計，在對接過程中，即使機(jī)械臂或機(jī)器人具有一定的定位誤差，也可通過花瓣式導(dǎo)向接口滑入被動接口，實(shí)現(xiàn)了高可靠性對接，降低了對接位置的精度要求，對接容差高。

39、本發(fā)明的對接接口驅(qū)動裝置采用的鎖緊模塊使得鎖緊推桿只受來自鎖銷的徑向反力而不受軸向反力，保證了鎖緊模塊在電機(jī)斷電后依然可以實(shí)現(xiàn)對本對接裝置的可靠機(jī)械式自鎖，降低了功耗。

40、本發(fā)明的對接接口驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，可以實(shí)現(xiàn)快速的主動鎖緊與解鎖，留有快速裝配和數(shù)據(jù)接口等，通用性高，適用于模塊化機(jī)器人、攀爬機(jī)械臂等眾多需要快速對接和分離的任務(wù)場景。