一种基于电磁铁的机械臂的关节连接装置的制作方法

本实用新型涉及智能机械臂领域，尤其涉及一种基于电磁铁的机械臂的关节连接装置。

背景技术：

现有的机械臂一般为若干个关节通过一连接零件用螺丝连接而成，机械臂关节的更换与切换需要先拆解螺丝，耗费时间长，工作效率极其低下。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种能够实现全自动快速更换的基于电磁铁的机械臂的关节连接装置，具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种基于电磁铁的机械臂的关节连接装置，包括关节接头和关节接口，所述关节接头包括接头基体、机械接头和电气接头，所述机械接头和所述电气接头分别固定连接在所述接头基体上；所述关节接口包括接口基体、机械接口和电气接口，所述机械接口和所述电气接口分别固定连接在所述接口基体上，所述机械接头和所述机械接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口机械连接，所述电气接头和所述电气接口相互对应以将所述关节接头和所述关节接口电气连接；其中：

所述机械接头包括衔铁柱、线圈和永磁铁，所述衔铁柱固定连接在所述接头基体上，所述永磁铁和所述线圈分别固定设置于所述衔铁柱内，所述永磁铁用于导通所述衔铁柱的磁性，所述线圈用于在通电后使得所述衔铁柱产生与磁力相反方向的力；

所述机械接口包括衔铁块，所述衔铁块固定连接在所述接口基体上，所述衔铁块与所述衔铁柱相互对应，以使得导磁后的所述衔铁柱能够与所述衔铁块固定连接。

优选地，所述接头基体包括第一法兰盘和第一圆柱套筒，所述第一圆柱套筒固定连接在所述第一法兰盘上；所述接口基体包括第二法兰盘和第二圆柱套筒，所述第二圆柱套筒固定连接在所述第二法兰盘上；其中所述第二圆柱套筒能够套合在所述第一圆柱套筒外。

优选地，所述第一圆柱套筒的外壁上设置凹陷的定位槽，所述第二圆柱套筒的内壁上设置凸出的定位柱，所述定位槽与所述定位柱相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。

优选地，所述第一圆柱套筒的外壁上设置凸出的定位柱，所述第二圆柱套筒的内壁上设置凹陷的定位槽，所述定位柱与所述定位槽相互对应以使得所述定位柱能够插入到所述定位槽中。

优选地，所述电气接头包括插针，所述电气接口包括插座，所述插针可上下移动地连接在所述接头基体上，所述插座固定连接在所述接口基体上，所述插针与所述插座相互对应以使得所述插针能够与所述插座电气连接。

优选地，所述插针的端部为球面结构。

优选地，所述电气接头还包括调节柱、弹性元件和连接柱，所述插针固定连接在所述调节柱上，所述调节柱连接在所述弹性元件的一端，所述连接柱连接在所述弹性元件的另一端，所述连接柱连接在所述接头基体的孔洞内，在所述孔洞内设有第一台阶，所述调节柱上设有第二台阶，所述第二台阶与所述第一台阶相互卡合以使得所述调节柱能够在所述孔洞内上下移动。

优选地，所述连接柱通过螺纹连接在所述接头基体的孔洞内。

优选地，所述衔铁柱包括圆环柱体和中心柱体，所述圆环柱体和/或所述中心柱体固定连接在所述接头基体上，所述线圈固定设置于所述圆环柱体内且套合在所述中心柱体的外圈处，所述永磁铁固定设置于所述圆环柱体和所述中心柱体之间以分别导通所述圆环柱体和所述中心柱体的磁性。

优选地，所述机械接头还包括不导磁的定位块，所述定位块固定设置于所述圆环柱体和所述中心柱体之间以将所述线圈固定套合在所述中心柱体的外圈的预设位置处。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的基于电磁铁的机械臂的关节连接装置，通过电磁铁的方式实现关节接头和关节接口的机械连接，连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换；而且采用电磁铁的方式也使得关节接头和关节接口的轴向尺寸都非常小，降低了机械臂的构型的难度，提高机械臂重构的能力；且本实用新型的机械臂的关节连接装置具有结构简单、重量轻、连接可靠、切换速度快且操作方便等优点，解决了传统机械臂关节的拆卸、更换劳动强度高以及效率低下的问题，能够满足机械臂关节全自动快速更换的需求。

在进一步的方案中，在机械臂的接头基体和接口基体上分别设有定位柱或定位槽，以在对关节接头和关节接口机械连接时实现定位抗扭作用，保证了关节接头和关节接口的连接的可靠性。

在更进一步的方案中，电气接头中的插针为可伸缩结构，能够保证插针与电气接口中的插座充分接触以连接电源，因此电气接头和电气接口的连接具有连接方便可靠、结构简单的优点；进一步地，插针的端部设计为球面结构，也使得在插针与插座进行电气连接时对精度的要求降低，解决了传统的航空插头对接精度要求高、分离需要较大轴向力的问题。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的基于电磁铁的机械臂的关节连接装置的结构示意图；

图2是图1中的关节接头的结构示意图；

图3是图1中的关节接头的剖面示意图；

图4是图1中的关节接口的结构示意图；

图5是图1中的关节接口的剖面示意图；

图6是图1的关节连接装置的剖面示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图6所示，本实用新型优选实施例的机械臂的基于电磁铁的关节连接装置包括关节接头A和关节接口B，其中关节接头A包括接头基体A-1、机械接头A-2和电气接头A-3，机械接头A-2和电气接头A-3分别固定连接在接头基体A-1上，关节接口B包括接口基体B-1、机械接口B-2和电气接口B-3，机械接口B-2和电气接口B-3分别固定连接在接口基体B-1上；机械接头A-2和机械接口B-2相互对应以将关节接头A和关节接口B机械连接，电气接头A-3和电气接口B-3相互对应以将关节接头A和关节接口B电气连接。

如图2和图3，接头基体A-1包括第一法兰盘A-11和第一圆柱套筒A-12，第一圆柱套筒A-12固定连接在第一法兰盘A-11上；如图4和图5，接口基体 B-1包括第二法兰盘B-11和第二圆柱套筒B-12，第二圆柱套筒B-12固定连接在第二法兰盘B-11上，其中第一法兰盘A-11用于连接机械臂的其中一个关节的一端，第二法兰盘B-11用于连接机械臂中的另外一个关节的一端，第二圆柱套筒 B-12能够套合在第一圆柱套筒A-12外；第一圆柱套筒A-12的外壁上设置凹陷的定位槽A-121，第二圆柱套筒B-12的内壁上设置凸出的定位柱B-121，定位槽 A-121与定位柱B-121相互对应以使得定位柱B-121能够插入到定位槽A-121中，以实现关节接头A与关节接口B连接时的定位抗扭作用。在另外一些实施例中，为实现关节接头A与关节接口B连接时的定位抗扭作用，也可在关节接头A-1 上设置凸出的定位柱，而在在关节接口B-1上相应地设置凹陷的定位槽。

如图3，机械接头A-2包括衔铁柱、线圈A-23、永磁铁A-24和定位块A-25，其中衔铁柱包括圆环柱体A-21和中心柱体A-22，在本实施例中，中心柱体A-22 固定连接在接头基体A-1上，圆环柱体A-21套合连接在中心柱体A-22外，线圈A-23固定设置于圆环柱体A-21内且套合在中心柱体A-22的外圈处，永磁铁 A-24固定设置于圆环柱体A-21和中心柱体A-22之间以分别导通圆环柱体A-21 和中心柱体A-22的磁性，线圈A-23用于在通电后使得衔铁柱(圆环柱体A-21 和中心柱体A-22)产生反方向力(即与初始情况下永磁铁A-24的磁力方向相反的力)；定位孔A-25为不导磁材料，定位块A-25固定设置于圆环柱体A-21和中心柱体A-22之间以将线圈A-23固定套合在中心柱体A-22的外圈的预设位置处。如图5，机械接口B-2包括衔铁块B-21，衔铁块B-21固定连接在接口基体 B-1上，衔铁块B-21与衔铁柱(圆环柱体A-21和中心柱体A-22)相互对应，以使得导磁后的衔铁柱能够与衔铁块B-21固定连接。在本实施例中，圆环柱体 A-21、线圈A-23、永磁铁A-24和定位块A-25分别通过灌胶固定设置于接头基体A-1的第一圆柱套筒A-12内；在另外一些实施例中，也可以是圆环柱体A-21 固定连接在接头基体A-1上，而中心柱体A-22、线圈A-23、永磁铁A-24和定位块A-25分别通过灌胶固定设置于接头基体A-1的第一圆柱套筒A-12内。

如图6，电气接头A-3包括插针A-31、调节柱A-32、弹簧A-33和连接柱 A-34，插针A-31固定连接在调节柱A-32上，调节柱A-32连接在弹簧A-33的一端，连接柱A-34连接在弹簧A-33的另一端，连接柱A-34连接在接头基体 A-1的孔洞内(该孔洞是设置在第一圆柱套筒A-12上)，在孔洞内设有第一台阶，调节柱A-32上设有第二台阶，第二台阶与第一台阶相互卡合以使得调节柱A-32 能够在孔洞内上下移动，进一步使得插针A-31可上下移动地连接在接头基体A-1 上；在本实施例中，在第一圆柱套筒A-12上设置了8个电气接头A-3，以使得关节接头A和关节接口B的电气连接更加稳固。电气接口B-3包括插座B-31和连接柱B-32，插座B-31固定连接在连接柱B-32上，连接柱B-32固定连接在接口基体B-1上，在本实施例中，接口基体B-1上也相应设置了8个电气接口B-3，插座B-31与插针A-31一一相互对应以使得插针A-31能够与插座B-31电气连接，进一步实现关节接头A和关节接口B的电气连接。其中，在本实施例中，连接柱A-34通过螺纹连接在接头基体A-1的孔洞内，以使得连接柱A-34可以上下旋转调整弹簧A-33的张紧力，以进一步增强关节接头A和关节接口B的电气连接的可靠性。电气接头A-3和电气接口B-3在机械接头A-2与机械接口B-2 对接后，插针A-31为可伸缩结构，保证插针A-31能够和插座B-31充分接触以连接电源，因此电气接头A-3和电气接口B-3的连接具有连接方便可靠、结构简单的优点；且在一些实施例中插针A-31的端部设计为球面结构，与插针A-31 端部配合的插座B-31的表面为平面结构，也使得在插针A-31与插座B-31进行电气连接时对精度的要求降低，解决了传统的航空插头对接精度要求高、分离需要较大轴向力的问题。

采用本实用新型优选实施例的基于电磁铁的机械臂的关节连接装置，关节接头A和关节接口B分别通过第一法兰盘A-11和第二法兰盘B-11连接在机械臂的相邻两个关节的端部，连接之后完成机械臂相邻两关节的对位连接，也即将关节接头A和关节接口B进行对接，首先将定位柱B-121与定位槽A-121相互对接定位，继续对接直至关节接头A与关节接口B的对接面贴合大约5mm时，被永磁铁A-24导磁后的衔铁柱(圆环柱体A-21和中心柱体A-22)与衔铁块B-21 瞬间吸合完成对接锁紧，与此同时各个电气接头A-3与各个电气接口B-3分别完成对接，此时机械臂的对接完成。而将机械臂的关节连接装置进行分离的过程为：对线圈A-23进行通电产生反方向推力，即可瞬间完成关节的分离。本实用新型优选实施例的基于电磁铁的机械臂的关节连接装置通过电磁铁的方式实现机械连接，连接和断开的速度都非常快，能实现全自动快速更换。而且采用上述优选的方案，也使得关节接头和关节接口的轴向尺寸都非常小，降低了机械臂的构型的难度，提高机械臂重构的能力。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。