机械式灵巧对接锁死机构.pdf

本发明提供一种机械式灵巧对接锁死机构，包括对接杆和目标体，对接杆由相互连接的机械臂和对接头组成，目标体由圆锥套筒、拉爪、触发杆和销块组成，通过目标体完成对对接头的捕获和锁死；通过将对接杆设在水下机器人外壁上，目标体漂浮在水里，通过目标体完成对对接头的捕获和锁死，可以在无源的环境下利用很小的作用力完成导入、对接、锁死等任务，实用方便，结构简单，完成水下机器人的抓捕、链接、联动等诸多操作。

权利要求书
1.  机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：包括对接杆和目标体(3)，对接杆固定在水下机器人的壁面上，目标体(3)漂浮在水中，对接杆由相互连接的机械臂(2)和对接头(1)组成，目标体(3)由圆锥套筒(4)、拉爪(7)、触发杆和销块(9)组成，通过目标体完成对对接头(1)的捕获和锁死；
所述圆锥套筒(4)固定在目标体前端，触发杆设置在圆锥套筒(4)后方，所述触发杆是由触发杆外套筒(6)和触发杆内杆(8)组成的套筒式结构，触发杆内杆(8)末端边缘设置有斜面，销块(9)与触发杆的轴向垂直设置，销块(9)上套有销块弹簧(13)，销块(9)底部通过滚轮(12)与触发杆内杆(8)末端斜面滑动接触；触发杆外套筒(6)上套有主压弹簧(10)，主压弹簧(10)一端支撑在目标体外壳(5)上，另一端与触发杆外套筒(6)上的凸台相抵；拉爪(7)中部与触发杆外套筒(6)铰接，拉爪(7)尾部通过环形弹簧(11)收拢固定，拉爪(7)前部张开与圆锥套筒(4)位置对应；
当对接头(1)接触到目标体(3)后，对接头(1)前端沿圆锥套筒(4)的锥面移动至触发杆，撞击触发杆内杆(8)，销块(9)滚轮沿触发杆内杆(8)末端斜面滑动带动销块被推开，主压弹簧(10)弹性势能释放推动整个触发杆沿目标体内腔移动，同时带动拉爪(7)沿目标体外壳(5)中的固定形面移动，拉爪(7)前部合拢夹持住对接头(1)。

2.  根据权利要求1所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述对接头(1)为八棱柱体，拉爪(7)由四片爪片组成；四片爪片的形状与对接头棱柱对应。

3.  根据权利要求2所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述对接头(1)八棱柱体头部设置有锥面，机械臂(2)与对接头(1)通过螺钉连接。

4.  根据权利要求1-3任一项所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述机械臂(2)为单关节旋转机构。

5.  根据权利要求1-3任一项所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述圆锥套筒(4)通过螺孔固定在目标体(3)的前端。

6.  根据权利要求1-3任一项所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述目标体(3)整体为圆筒形。

7.  根据权利要求1-3任一项所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述销块(9)通过外套销块弹簧(13)固定于目标体外壳(5)形成的销槽内。

8.  根据权利要求1-3任一项所述的机械式灵巧对接锁死机构，其特征在于：所述触发杆内杆(8)由前后两部分组成，两部分通过螺纹连接。

说明书机械式灵巧对接锁死机构
技术领域
本发明属于机械领域，涉及机械对接锁死机构，尤其涉及一种机械式灵巧对接锁死机构。
背景技术
在航天航海领域，水下机器人的研究越来越具有重要性，任务的多样性使得水下机器人需要完成更多的操作，为了能使水下机器人能完成捕获、连接、移动目标等功能需要在机器人外壁悬挂对接机构来实现这些操作。
现有技术中，针对水下的对接锁死机构，常常是机电式的，这类装置需要电源并且由于需要对设备进行密封结构相对复杂，并且此种结构在无源的情况下很难完成水下机器人的指定操作。因此，有必要提供一种机械式的对接机构。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单、实用方便，适用于水下使用的机械式灵巧对接锁死机构，在无源的水下工作环境能够完成水下机器人部件间的对接和锁死功能。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
机械式灵巧对接锁死机构，包括对接杆和目标体，对接杆固定在水下机器人的壁面上，目标体漂浮在水中，对接杆由相互连接的机械臂和对接头组成，目标体由圆锥套筒、拉爪、触发杆和销块组成，通过目标体完成对对接头的捕获和锁死；所述圆锥套筒固定在目标体前端，触发杆设置在圆锥套筒后方，所述触发杆是由触发杆外套筒和触发杆内杆组成的套筒式结构，触发杆内杆末端 边缘设置有斜面，销块与触发杆的轴向垂直设置，销块上套有销块弹簧，销块底部通过滚轮与触发杆内杆末端斜面滑动接触；触发杆外套筒上套有主压弹簧，主压弹簧一端支撑在目标体外壳上，另一端与触发杆外套筒上的凸台相抵；拉爪中部与触发杆外套筒铰接，拉爪尾部通过环形弹簧收拢固定，拉爪前部张开与圆锥套筒位置对应；当对接头接触到目标体后，对接头前端沿圆锥套筒的锥面移动至触发杆，撞击触发杆内杆，销块滚轮沿触发杆内杆末端斜面滑动带动销块被推开，主压弹簧弹性势能释放推动整个触发杆沿目标体内腔移动，同时带动拉爪沿目标体外壳中的固定形面移动，拉爪前部合拢夹持住对接头。
进一步，所述对接头为八棱柱体，拉爪由四片爪片组成；四片爪片的形状与对接头棱柱对应。
进一步，所述对接头八棱柱体头部设置有锥面，机械臂与对接头通过螺钉连接。
进一步，所述机械臂为单关节旋转机构。
进一步，所述圆锥套筒通过螺孔固定在目标体的前端。
进一步，所述目标体整体为圆筒形。
进一步，所述销块通过外套销块弹簧固定于目标体外壳形成的销槽内。
进一步，所述触发杆内杆由前后两部分组成，两部分通过螺纹连接。
本发明的机械式灵巧对接锁死机构，包括对接杆和目标体，通过将对接杆设在水下机器人外壁上，目标体漂浮在水里，通过目标体完成对对接头的捕获和锁死，可以在无源的环境下利用很小的作用力完成导入、对接、锁死等任务，实用方便，结构简单，完成水下机器人的抓捕、链接、联动等诸多操作。
进一步，对接头采用八棱柱体，四片爪片组成的拉爪形状与对接头棱柱对 应，触发杆带动拉爪收缩后，四片爪片可以限制八棱柱的转动，完全锁死，避免目标体转动。
附图说明
图1是本发明目标体和对接头与水下机器人外壁立体分解示意图；
图2是本发明中对接头的分解图；
图3是本发明中目标体的示意图；
图3-1是目标体的剖面图；
图3-2是圆锥套筒与目标体外壳的安装示意图；
图3-3是触发杆和拉爪的结构示意图；
图3-4是销块和销块弹簧的结构示意图；
图4是本发明目标体和对接头的配合示意图；
图4-1是整体结构示意图；
图4-2是图4-1的B-B向剖视图；
图中：1-对接头，2-机械臂，3-目标体，4-圆锥套筒，5-目标体外壳，6-触发杆外套筒，7-拉爪，8-触发杆内杆，9-销块，10-主压弹簧，11-环形弹簧，12-滚轮，13-销块弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述：
参照图1和图2，本发明的对接锁死机构包括对接杆和目标体3，对接杆由相互连接的机械臂2和对接头1组成，对接臂2后安装有支座板，对接臂2通过支座板与机器人壁面安装，对接头1由一前端圆滑的八棱柱杆构成，机械臂2 与对接头1靠六个螺孔链接；机械臂2为单关节旋转机构。
请参照图3，目标体3由拉爪7，触发杆外套筒6，触发杆内杆8，销块9，圆锥套筒4，主压弹簧10，环形弹簧11构成，所述圆锥套筒4固定在目标体前端，触发杆设置在圆锥套筒4后方，所述触发杆是由触发杆外套筒6和触发杆内杆8组成的套筒式结构，拉爪7中部与触发杆外套筒6铰接，拉爪7尾部通过环形弹簧11收拢固定，拉爪7前部张开与圆锥套筒4位置对应，触发杆外套筒6上套有主压弹簧10，主压弹簧10一端支撑在目标体外壳5上，另一端与触发杆外套筒6上的凸台相抵；触发杆内杆8置于触发杆外套筒6内侧可沿触发杆外套筒6直线运动，触发杆内杆8末端设有斜面，销块9与触发杆的轴向垂直设置，销块9底部通过滚轮12与触发杆内杆8末端斜面滑动接触；销块9通过外套销块弹簧13固定于目标体外壳5形成的销槽内，初始时依靠触发杆外套筒6压力产生的摩擦固定。圆锥套筒4是为了使得在更大范围内满足对对接头2的捕获和导向对中，圆锥套筒4利用螺钉固定于目标体3前表面。
如图3-1是目标体3的剖面图，圆锥套筒4与目标体外壳5用螺钉连接，触发杆外套筒6和拉爪7用圆柱滚子铰接连接；触发杆内杆8末端边缘为斜面用于推开销块9。
如图3-2为圆锥套筒4与目标体外壳5安装示意图，两部分用螺钉连接，这样方便根据不同任务更改圆锥角。
如图3-3为触发杆和拉爪的结构示意图，图中触发杆内杆8分两部分用螺钉连接便于安装，主压弹簧10此时为压缩状态，另一端支撑在5目标体套壳上；环形弹簧11用于使拉爪7处于张开状态。
如图3-4为销块9和销块弹簧13的示意图，销块弹簧13使得销块9可从 销块槽中弹出，并且销块9上有12滚轮变滑动摩擦为滚动摩擦使得结构更为灵巧。
如图4是本发明目标体和对接头的配合示意图；
如图4-1为对接头1沿圆锥套筒4滑动的整体结构示意图；图4-2是图4-1的B-B向剖视图；参考图4-2所示，对接头1滑至圆锥套筒4最底端接触到目标体后，对接头前端沿圆锥套筒4的锥面移动至触发杆，撞击触发杆内杆8，使得销块滚轮带动销块9被推开，主弹簧弹性势能释放带动整个触发杆沿目标体内腔移动，与此同时带动拉爪沿固定形面移动完成夹持住对接头把棱柱的动作。
本实施例中，机械臂后底座板通过16个螺孔与水下机器人壁板连接，机械臂与八棱柱对接头通过六个螺杆螺母连接；目标体前端为用四个螺母连接的圆锥套筒，将四片拉爪嵌入撞击杆顶端的凹槽内并用环形弹簧固定，将撞击内杆前后段用螺钉连接，再将拉爪内触发杆外套筒放置于一端固定于目标体内腔上的主压力弹簧上；将套有弹簧的销钉放入销钉槽末端用螺帽固定防止脱出。
本实施例使用时，将内外套筒内压，使得销块弹出并限制主压弹簧，使弹簧积累弹性势能，此时为初始状态；实例进行时对接头接近圆锥套筒，圆锥套筒将其导入锥底的触发杆内杆处，撞击内杆可通过斜面的省力作用很轻松推开下端为滚轮的销块，触发杆带动拉爪沿目标体外壳的形面收缩，四片拉爪可以限制八棱柱的转动，完成锁死。
本发明的对接锁死机构的两部分分别为对接杆和目标体，对接杆固定在水下机器人的一个壁面上，目标体携带锁死机构漂浮在水中。对接杆由机械臂和对接头组成，对接头为八棱柱体用于触发目标体使目标体对其进行捕获。圆锥套筒为一个圆锥套筒通过螺孔固定在圆柱目标体的前端，圆锥套筒底部为触发 杆；触发杆为套筒式，内杆底部有斜面且搭靠在两个销块上，外杆与主弹簧连接同时由于主弹簧积蓄弹性势能利用摩擦力使得销块不能收回；销块底部有滚轮与触发杆之间为滚动摩擦且内有压簧使其可以弹回；拉爪由四片爪片组成尾部利用触发杆上的凹槽和环形弹簧固定，并且利用目标体外壳内侧设计的形面完成收缩，且四片爪片的形状与对接头的棱柱对应可自矫正位置，并且抑制了相对转动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。