一种用于空间细胞机器人的间质细胞的制作方法

本发明涉及一种用于空间细胞机器人的间质细胞。

背景技术：

目前国内外已有的空间细胞机器人系统所采用的间质细胞主要有电磁式、记忆合金式和机械式：电磁式间质细胞体积大、抗剪切能力差，发热大，且在磁性环境中难以重构和运动；记忆合金式虽然体积小，但耗能大，难以适应模块自带电源的条件；而机械式受环境影响较小，耗能较低，同时具有较好的连接刚度和较高的可靠性。而机械式又具有销轴式、钩爪式和尼龙搭扣式等形式，但这三种连接方式的系统互换性较差，且加工较为复杂，不利用细胞机器人的自重构。

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的间质细胞。

基本技术方案是：空间细胞机器人的间质细胞由伺服电机，l型板，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，滑块，导轨支杆，弹簧，沟槽锥齿轮，侧盖板，上盖板，下盖板，紧定螺钉，连接面，凸台组成。伺服电机借助l型板与支撑板相连，作为间质细胞的源动力装置。传动轴与伺服电机相连，凸轮和不完全锥齿轮同轴安装，通过改变伺服电机的通电相序，为细胞之间的连接断开提供动力。凸轮与十字导轨表面相接触，通过凸轮转动，驱动十字导轨向前移动。滑块与导轨支杆相连构成导轨组件，导轨支杆安装在十字导轨滑槽中，十字导轨可带动导轨组件做直线运动。弹簧安装在支撑板与十字导轨之间，在导轨组件运动中起限位阻尼的作用。沟槽锥齿轮安装在支撑板上，借助沟槽锥齿轮上的正弦形沟槽，导轨支杆始终与正弦形沟槽相切，通过沟槽锥齿轮的转动，可带动导轨组件径向移动。支撑板、侧盖板、上盖板和下盖板通过紧定螺钉，共同构成间质细胞的六面体构型。连接面通过凸台与各盖板相连，共同构成间质细胞的连接面机构。

本发明的有益效果是：

1.本细胞采用正六面体的构型方案，与其他功能细胞不仅可以形成串联式移动组织，又可以形成并联式移动机构，增加了运动的灵活性和复杂性。

2.本细胞所采用的连接面，具有相同的结构和尺寸，既是主动连接面又是被动连接面，非常适合于模块化的加工制造，降低了生产成本。

3.本细胞创新设计了一种单自由度的四方卡槽式结构，能够保证连接面之间的可靠连接和灵活释放，充分发挥了空间细胞机器人的互换性和适应性。

附图说明

下面结合附图对本细胞进一步说明。

附图1：空间细胞机器人的间质细胞整体示意图

附图2：空间细胞机器人的间质细胞局部放大图

附图3：空间细胞机器人的间质细胞连接示意图

图中：1伺服电机，2l型板，3支撑板，4传动轴，5凸轮，6不完全锥齿轮，7十字导轨，8滑块，9导轨支杆，10弹簧，11沟槽锥齿轮，12侧盖板，13上盖板，14下盖板，15紧定螺钉，16连接面，17凸台。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。

本发明的结构组成如图1、图2和图3所示。空间细胞机器人的间质细胞由伺服电机（1），l型板（2），支撑板（3），传动轴（4），凸轮（5），不完全锥齿轮（6），十字导轨（7），滑块（8），导轨支杆（9），弹簧（10），沟槽锥齿轮（11），侧盖板（12），上盖板（13），下盖板（14），紧定螺钉（15），连接面（16），凸台（17）组成。伺服电机（1）借助l型板（2）与支撑板（3）相连，作为间质细胞的源动力装置。传动轴（4）与伺服电机（1）相连，凸轮（5）和不完全锥齿轮（6）同轴安装，通过改变伺服电机（1）的通电相序，为细胞之间的连接断开提供动力。凸轮（5）与十字导轨（7）表面相接触，通过凸轮（5）转动，驱动十字导轨（7）向前移动。滑块（8）与导轨支杆（9）相连构成导轨组件，导轨支杆（9）安装在十字导轨（7）滑槽中，十字导轨（7）可带动导轨组件做直线运动。弹簧（10）安装在支撑板（3）与十字导轨（7）之间，在导轨组件运动中起限位阻尼的作用。沟槽锥齿轮（11）安装在支撑板（3）上，借助沟槽锥齿轮（11）上的正弦形沟槽，导轨支杆（9）始终与正弦形沟槽相切，通过沟槽锥齿轮（11）的转动，可带动导轨组件径向移动。支撑板（3）、侧盖板（12）、上盖板（13）和下盖板（14）通过紧定螺钉（15），共同构成间质细胞的六面体构型。连接面（16）通过凸台（17）与各盖板相连，共同构成间质细胞的连接面（16）机构。

本发明工作过程如下：

工作时，首先伺服电机（1）带动安装在传动轴（4）上的一对凸轮（5）和不完全锥齿轮（6）同步转动，凸轮（5）推动前端的十字导轨（7）以及安装在十字导轨（7）滑槽中的四组导轨组件向前移动，移动过程中弹簧（10）不断压缩起到限位阻尼的作用。当导轨组件移动到一定距离时，凸轮（5）由工作区域转为停止区域，此时间质细胞完成直线驱动工作。然后当不完全锥齿轮（6）的有齿部分与沟槽锥齿轮（11）相互啮合时，间质细胞开始转动驱动工作，在沟槽锥齿轮（11）的带动下，四组导轨组件沿连接面（16）的沟槽径向移动；当导轨支杆（9）到达沟槽锥齿轮（11）正弦形沟槽的末端位置时，滑块（8）嵌入到另一间质细胞的卡槽中，完成间质细胞间的锁紧连接工作。最后当连接面（16）需要断开时，伺服电机（1）反转，在沟槽锥齿轮（11）的带动下，四组导轨组件沿连接面（16）的径向沟槽向连接面（16）中心位置靠拢，到达正弦形沟槽的始端位置后；在凸轮（5）与弹簧（10）的共同作用下，四组导轨组件从连接面（16）以外缩回，回到初始位置，完成间质细胞间的分离断开工作。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于空间细胞机器人的间质细胞，由伺服电机，L型板，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，滑块，导轨支杆，弹簧，沟槽锥齿轮，盖板，紧定螺钉，连接面，凸台组成。伺服电机为间质细胞的源动力装置，可以改变其通电相序，为细胞之间的连接断开提供动力；凸轮与十字导轨表面相接触，滑块与导轨支杆相连构成导轨组件，凸轮转动，可以驱动十字导轨向前移动，同时带动导轨组件做直线运动。导轨支杆始终与沟槽锥齿轮上的正弦形沟槽相切，通过沟槽锥齿轮的转动，可带动导轨组件径向移动。支撑板与各盖板通过紧定螺钉，共同构成间质细胞的六面体构型；连接面通过凸台与各盖板相连，共同构成间质细胞的连接面机构。

技术研发人员：戴野;张瀚博;于新达;魏文强;刘朝旭
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.09.20
技术公布日：2018.12.18