一种抓持式对接机构的制作方法

本实用新型涉及一种对接机构，尤其是涉及一种抓持式对接机构。

背景技术：

在模块化多机器人研究领域，机器人之间分工协作及对接组合的实现方式，与模块化机器人作业范围及构形能力直接相关．其中，连接机构的设计又是该问题的关键所在．近年来，国内外学者就此提出了多种机构方案，如：采用勾爪型结构的ATRON自重构多机器人系统连接机构；SWARM BOT模块连接机构则设计为钳形；东京工业大学的SMC机器人为了实现连接机构的多功能化，研制了扩张式的对接机械手，以实现多个模块的连接；Guarnieri等设计的HELIOS VⅢ型模块化机器人系统利用绳驱式指机械手来实现机器人连接与协作；CONRO机器人则出于紧凑化设计考虑，使用了记忆合金驱动的卡销式对接机构；北京航空航天大学研制的JL-1型可重构多机器人系统采用楔块式连接机构，以获得可靠的连接效果。

上述连接机构在一定程度上实现了重构机器人之间的自组合分解功能。但对于崎岖地形作业、多机器人自修复与自搬运等特殊任务，上述连接机构还不能满足使用要求，存在的主要缺陷为：1）连接机构不能大角度抓持物体，功能范围具有局限性；2）连接机构与抓持机构彼此干涉，造成附加载荷以及结构臃肿；3）对位姿偏差的适应能力尚有不足，尤其在机器人本体相互位姿偏差较大的情况下，连接机构难以实现刚性对接。

根据崎岖地形的特点，本发明提出了一种新型抓持式对接机构，该机构集成抓持、对接功能于一体，采用等效球铰作为关节，通过凸轮槽形变化控制其手指张合。其主要特点是采用少自由度驱动消除6个维度的位姿偏差，不仅能在较大偏差情况下主动对接及分解，还满足抓举物体、相互协作及构型转换等野外作业要求。

技术实现要素：

本发明提供一种抓持式对接机构，该机构集成抓持、对接功能于一体，采用等效球铰作为关节，通过凸轮槽形变化控制其手指张合。

本发明所采用的技术方案是。

抓持对接组件是实现机器人刚性对接的关键组件，包括并联调姿机构、凸轮抓持机构两部分。并联调姿机构可以实现偏摆、俯仰两自由度调整；凸轮抓持机构的最大特点是具备两种工作状态：抓持状态和对接状态，两种状态的过渡通过凸轮槽进行控制，可分别完成多机器人协作、抓取物体及刚性对接等。

所述的抓持式对接机构需要3个电机驱动：两个调姿电机和1个对接电机。调姿电机带动两个滚珠丝杠旋转，凸轮抓持机构通过1个主虎克铰与主支撑杆相联，又通过两个副虎克铰和滚珠丝杠单元相联。

所述的抓持式对接机构以主虎克铰旋转中心为原点建立坐标系，可独立实现俯仰（绕Y轴）、偏摆（绕X轴）的姿态调整。对接电机带动滑键单元旋转，滑键单元可随机械手单元的空间姿态变化自动调整长度，同时传递扭矩驱动齿轮单元、夹持丝杠旋转，推动对接套进退，并带动滑槽柱在凸轮滑槽中前后滑动，用以控制机械手指的张合角度。对接套端面上设有1个主对接锥孔和4个副对接锥孔，对接操作时主对接锥孔和副对接锥孔将依次进行导引和纠偏，最终实现两机器人的完全约束。

所述的翻滚组件是旋转调姿组件，该组件具有1个绕Z轴旋转的自由度。与对接套的锥孔相对应，翻滚对接盘端面设有1个主对接锥头和4个副对接锥头，对接时与抓持对接组件配合协调位姿关系。

本发明的有益效果是：集成抓持、对接功能于一体，采用等效球铰作为关节，通过凸轮槽形变化控制其手指张合。其主要特点是采用少自由度驱动消除6个维度的位姿偏差，不仅能在较大偏差情况下主动对接及分解，还满足抓举物体、相互协作及构型转换等野外作业要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的抓持对接组件的机构原理图。

图2是本发明的抓持对接组件的整体结构图。

图3是本发明的翻滚组件结构图。

其中，1为主支撑杆、2为滑键单元、3为主虎克铰、4为齿轮单元、5为夹持丝杠、6为机械手指、7为对接套、8为凸轮抓持机构、9为副虎克铰、10为滚珠丝杠单元、11为调资电视、12为对接电机、13为俯仰调整、14为机械手张合、15为偏摆调整、16为主对接锥头、17为翻滚对接盘、18为翻滚驱动电机、19为副对接锥头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，抓持对接组件是实现机器人刚性对接的关键组件，包括并联调姿机构、凸轮抓持机构两部分。并联调姿机构可以实现偏摆、俯仰两自由度调整；凸轮抓持机构的最大特点是具备两种工作状态：抓持状态和对接状态，两种状态的过渡通过凸轮槽进行控制，可分别完成多机器人协作、抓取物体及刚性对接等。

如图1，抓持式对接机构需要3个电机驱动：两个调姿电机和1个对接电机。调姿电机带动两个滚珠丝杠旋转，凸轮抓持机构通过1个主虎克铰与主支撑杆相联，又通过两个副虎克铰和滚珠丝杠单元相联。

如图2，抓持式对接机构以主虎克铰旋转中心为原点建立坐标系，可独立实现俯仰（绕Y轴）、偏摆（绕X轴）的姿态调整。对接电机带动滑键单元旋转，滑键单元可随机械手单元的空间姿态变化自动调整长度，同时传递扭矩驱动齿轮单元、夹持丝杠旋转，推动对接套进退，并带动滑槽柱在凸轮滑槽中前后滑动，用以控制机械手指的张合角度。对接套端面上设有1个主对接锥孔和4个副对接锥孔，对接操作时主对接锥孔和副对接锥孔将依次进行导引和纠偏，最终实现两机器人的完全约束。

如图3，翻滚组件是旋转调姿组件，该组件具有1个绕Z轴旋转的自由度。与对接套的锥孔相对应，翻滚对接盘端面设有1个主对接锥头和4个副对接锥头，对接时与抓持对接组件配合协调位姿关系。