一种空间细胞机器人重构平台的单元模块

本发明涉及空间细胞机器人领域，具体涉及一种空间细胞机器人重构平台的单元模块。

背景技术：

现有的空间机械臂主要负责太空站建设过程中的机构对接、物料搬运以及在轨维修等任务，但面对未来基于大型桁架的空间站的建设和运行，现有的空间机械臂存在着局限性，存在着工作范围有限、灵活度低等缺点。空间细胞机器人具有高灵活性，通过不同功能细胞之间的组合，可以衍生出多种结构，来面对复杂空间环境下不同的工作。而空间细胞机器人重构平台就是用来组装各种细胞机器人的，不同种类的细胞机器人模块，在重构平台上可以实现快速稳定的对接。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于空间细胞机器人重构的平台单元模块，单元模块组成的重构平台，用于一个或多个不同构型的空间细胞机器人进行快速组装。

为了解决上述的技术问题：本发明采取以下基本技术方案：

本发明公开了一种用于空间细胞机器人组装的重构平台单元模块，包括柔性履带、齿轮轴、传动齿轮、轴承、联轴器、弹簧、触发器、电机、导向板、内圆形机架、外圆形机架、上方形板、下方形板等，所述单元模块内部安装内圆行旋转体，套在外圆形机架中，可实现细胞机器人在z轴方向上旋转，所述柔性履带安装在内旋转体上，可实现细胞机器人x或y向移动。

进一步地，所述柔性履带套在两个齿轮轴上，齿轮轴两侧的齿与柔性履带两侧的孔位配合，达到柔性履带与齿轮轴之间同步不打滑，柔性履带外侧设计成栅状，可防止细胞机器人在移动过程中与履带接触面之间打滑现象，所述齿轮轴端部安装有轴端齿轮和轴承，所述轴承安装在轴承座机架上，轴承座机架由轴承上座和轴承下座组成，轴承座机架下方与圆形底板中间安装有八个均匀分布的弹簧，所述圆形底板上安装两个导向板，所述导向板套在所述的轴承座机架上，在弹簧被压缩时可以使轴承座机架在导向板内滑动，所述弹簧的作用是在失重的环境下，利用细胞机器人两侧重构平台内的弹簧被压缩后的弹力提供压力，来获得柔性履带运动时与细胞机器人之间的摩擦力，所述轴端齿轮与过度齿轮相啮合，所述过度齿轮与驱动齿轮相啮合，所述驱动齿轮通过联轴器与履带驱动电机相连接，所述的履带驱动电机通过电机座固定在所述的轴承座机架上，以上所述零件一起组合构成内圆形旋转体。

进一步地，内圆旋转体下方安装有轴板件，所述轴板件的轴端通过联轴器与z轴旋转电机连接，板端与内圆旋转体固定，z轴旋转电机可以带动内圆旋转体在z轴方向旋转，所述z轴旋转电机固定在外圆形机架下方形板上，外圆形机架下方形板与外圆形机架连接，外圆形机架与外圆形机架上方形板相连接。

进一步地，重构平台单元模块拼接在一起，搭建成一个面积大小可变的重构平台，细胞机器人可以在重构平台上自由的移动对接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.采用双电机控制，可实现细胞机器人x、y方向的平动和z轴的转动，可高效、自由的在平台上移动到任意位置，和目标对接面进行对接。

2.采用弹簧装置，利用双侧重构平台内的弹簧被压缩产生的弹力，给予细胞机器人上下两侧压力，在空间失重的情况下固定细胞机器人，以及在细胞机器人移动过程中提供与履带之间的摩擦力。

3.采用两侧带孔位外侧成栅状柔性履带，柔性履带两侧孔位和齿轮轴两侧齿相啮合可以精确实现与齿轮轴旋转同步不打滑，同时栅状履带可以防止细胞机器人在移动过程中与履带接触面间打滑现象。

4.采用触发器装置，当细胞机器人完全停留在重构平台单元模块上时，八个弹簧被均匀压缩，触发器接通，此时重构平台此处的单元模块被标记，证明此处已经有细胞机器人停留，其他细胞机器人移动对接时的路径可避开此处，防止碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为重构平台单元模块总体示意图；

图2为重构平台的总体示意图；

图3为重构平台分区及细胞机器人移动对接示意图；

图4为内圆形旋转体结构示意图；

图5为旋转体内部结构示意图；

图6为去掉圆形盖板后内部结构示意图；

图7局部放大示意图；

图8为齿轮传动系统示意图；

图9为内旋转体内部机架结构截面图；

图中：a细胞机器人；b细胞机器人重构平台；c重构平台单元模块；ⅰ为细胞机器人存储库区；ⅱ为细胞机器人重构区；ⅲ为具有夹取功能的细胞机器人模块；1为柔性履带；2为圆形盖板；3为上方形板；4为外圆形机架；5为下方形板；6为机架固定螺栓；7为圆形盖板固定螺钉；8为内圆形机架；9为z轴旋转电机联轴器；10为z轴旋转电机；11为轴板件；12为轴板件连接螺栓；13为圆形底板固定螺栓；14为圆形底板；15为齿轮轴；16为轴承；17为过度齿轮；18为轴承上座；19为轴承下座；20为导向板；21为弹簧；22为触发器；23为轴端齿轮；24为轴端齿轮固定螺栓；25为驱动齿轮；26为履带驱动电机；27为履带驱动电机联轴器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于空间细胞机器人的重构平台单元模块，单元模块组成的重构平台，用于一个或多个不同构型的空间细胞机器人进行快速组装。

为使本发明上述目的、特征能更加清晰易懂，下面结合附图进行具体说明。

参见图1-8，本发明公开了一种用于空间细胞机器人的重构平台单元模块，下面结合附图进行具体说明。

细胞机器人a、细胞机器人重构平台b、重构平台单元模块c、细胞机器人存储库区域ⅰ、细胞机器人重构区ⅱ、具有夹取功能的细胞机器人ⅲ、柔性履带1、圆形盖板2、上方形板3、外圆形机架4、下方形板5、机架固定螺栓6、圆形盖板固定螺栓7、内圆形机架8、z轴旋转电机联轴器9、z轴旋转电机10、轴板件11、轴板件连接螺栓12、圆形底板固定螺栓13、圆形底板14、齿轮轴15、轴承16、过度齿轮17、轴承上座18、轴承下座19、导向板20、弹簧21、触发器22、轴端齿轮23、轴端齿轮固定螺栓24、驱动齿轮25、履带驱动电机26、履带驱动电机联轴器27，细胞机器人重构平台分为两层，在太空失重的情况下，细胞机器人夹在两侧重构平台之间，由细胞机器人单元模块内部的弹簧产生的弹力使其固定。

由齿轮驱动电机带动柔性履带工作，实现细胞机器人的横纵移动，由z轴旋转电机带动内圆形机架旋转，实现细胞机器人z轴转动，从而改变细胞机器人移动过程中的方向，实现细胞机器人在重构平台上的对接，如图2所示，带箭头的实线为具有执行功能的夹取细胞机器人的移动路径，与目标机器人进行对接。

当细胞机器人完全移动到在重构平台单元模块上时，八个弹簧被均匀压缩，轴承下座与圆形底板间的触发器触点接触，形成回路，此时此处的重构平台单元模块被标记，发出信号，证明此处单元模块被占用，实现细胞机器人定位的同时，为其他细胞机器人移动设计路径规划时可对标记单元模块进行避让。

本发明具体工作过程如下：

柔性履带1套在两根齿轮轴15上，使其孔位与齿轮轴15上的齿相配合。齿轮轴15的两侧安装轴端齿轮23，通过轴端齿轮固定螺栓24使其与齿轮轴15固定，在齿轮轴15两侧轴端处安装轴承16，轴承16由轴承上座18和轴承下座19固定，在轴承下座一侧安装有两个过度齿轮17，分别与两个轴端齿轮23相啮合，驱动齿轮25与两个过度齿轮17一起啮合，履带驱动电机26通过联轴器27与驱动齿轮25连接，履带驱动电机26固定在轴承下座19上。当履带驱动电机26工作，假设顺时针转动，带动驱动齿轮25顺时针旋转，使两个过度齿轮17逆时针转动，逆时针旋转的过渡齿轮17带动两个轴端齿轮23一起顺时针旋转，实现两个齿轮轴15旋方向与履带驱动电机旋转方向相同。

轴承下座19与圆形底板14之间安装有八个弹簧21，分布在圆形底板14周围，圆形底板14中心处与轴承下座19之间装有接触式触发器22，预装弹簧21处于轻微压缩状态，但触发器22没有接触，在圆形底板14上安装两块导向板20，弹簧21被压缩时，轴承下座19可在导向板20内滑动而不偏移。当八个弹簧21被均匀压缩，轴承下座19下降到一定距离后，触发器22会被接通，标记此单元模块。

圆形底板14上侧安装内圆形机架8，内圆形机架8上侧安装中间有矩形孔的圆形盖板2，可使柔性履带1从矩形孔中露出，圆形底板14下侧安装轴板件11，轴板件11板端与圆形底板14连接，轴板件11轴端通过联轴器9与旋转电机10连接，旋转电机10固定在下方形板5上，上方形板3和下方形板5间安装外圆形机架4，内圆形机架8的外径略小于外圆形机架4的内径，旋转电机10通电时带动内旋转体旋转，实现柔性履带1的z轴旋转。

重构平台单元模块c搭建成的空间细胞机器人重构平台b，通过控制各单元模块c电机的动作，可实现细胞机器人a处于空间失重的环境下，在重构平台b上实现自由移动与目标细胞机器人进行对接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。