基于形状记忆合金驱动器的快换接头制造技术

基于形状记忆合金驱动器的快换接头，属于机器人技术领域。本发明专利技术的基于形状记忆合金驱动器的快换接头，包括执行机构、形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统；所述的形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统均与执行机构的主动连接板和被动接口板连接。本发明专利技术具有体积小，连接稳定可靠，具备较大的连接刚度，同时响应时间短等突出优点。在结构上面优化设计，提高了对接过程的从容差设计。对结构进行仿真实验验证，整个连接机构具备轴向2mm，周向18°的对接容差。本发明专利技术用于机器人关节上，具备机械式和电磁式的优点，保证构型转换稳定的实现。

Fast switching joint based on shape memory alloy actuator

The utility model relates to a fast changing joint based on a shape memory alloy actuator, belonging to the technical field of robotics. The invention of the quick joint shape memory alloy actuator based on shape memory alloy actuator, including dual drive, electrical interface and sensor system; the dual drive, shape memory alloy electrical interface and sensor system with actuator active and passive interface board is connected with the connecting plate. The invention has the advantages of small size, stable and reliable connection, large connecting rigidity, short response time, etc.. The optimum design on the structure improves the tolerance design of the docking process. The simulation experiments show that the whole connection mechanism has the axial 2mm and the circumferential 18 degree docking tolerance. The invention is applied to robot joints, and has the advantages of mechanical and electromagnetic type, so as to ensure the stable transformation of configuration.

【技术实现步骤摘要】
基于形状记忆合金驱动器的快换接头
本专利技术涉及一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，属于机器人

技术介绍
快换接头在机器人设计中具有十分重要的作用，现在的机器人大多具备不同的关节，而不同的关节之间由于固定连接，构型固定，工作时能够完成的任务十分单一，由于快换接头的产生便可以使构型相互转换，从而按照任务不停地变换自己的构型。由于超冗余机械臂具备冗余的自由度，可以满足很多工况下的任务执行，当和快换接头连接时，其工作空间可以大幅提高，因此连接结构对于整个机器人的任务实现具备十分重要的作用。从现有的对接机构来看，连接分离机构大致可以分为电磁式结构和机械结构，而机械结构又可以分为销钉结构和卡爪结构。电磁式结构具有的优点是结构简单，缺点是链接过程中切向的连接强度较低，同时如果采用电磁铁连接，在模块中间存在散热问题需要解决；而机械结构不存在散热问题，其中销钉式结构在分离过程中需要两个模块分开一定的距离才能够彻底分离，因此当机器人长度较长时，在狭窄空间会受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为机械臂的构型转换提供一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，从而完成自重构过程。本专利技术在连接分离机构上采用卡爪形式，同时综合考虑运动灵活性和结构复杂性，因此，本专利技术旨在设计一种自重构的连接机构，具备机械式和电磁式的优点，保证构型转换稳定的实现。实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，包括：执行机构、形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统；所述的形状记忆合金双程驱动器与执行机构的主动连接板连接，所述的电气接口与执行机构的主动连接板和被动接口板连接，所述的传感系统也与主动连接板和被动接口板连接。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术中，利用形状记忆合金驱动器作为驱动系统，利用凸轮摆动从动件作为执行机构，同时结合稳定的电气接口和传感系统设计了一种快换接头，快换接头利用形状记忆合金驱动机械卡爪结构进行连接。正常工作情况下，主被动连接接口进行对接，完成机器人构型的转换。本专利技术具有体积小，连接稳定可靠，具备较大的连接刚度，同时响应时间短等突出优点。在结构上面优化设计，提高了对接过程的从容差设计。对结构进行仿真实验验证，整个连接机构具备轴向2mm，周向18°的对接容差。附图说明图1是本专利技术的基于形状记忆合金驱动器的快换接头整体结构的等轴测图；图2是本专利技术的基于形状记忆合金驱动器的快换接头的主剖视图；图3是凸轮的等轴测图；图4是主动连接板的等轴测图；图5是执行机构的主剖面图；图6是图5的俯视图；图7是形状记忆合金双程驱动器的主剖视图；图8是图7的俯视图；图9是电气接口的主视图；图10是图9的C处放大图；图11是图9的L-L剖视图；图12是传感系统的轴侧拆分图。图中：上壳体1、下壳体2、主动连接板4、安装座4-1、限位块二4-2、凸轮6、限位块一6-1、正方形板6-2、圆角6-3、正方形台肩6-4、圆弧形顶角6-5、轮轴6-6、钩爪7、深沟球轴承8、垫片9、螺钉一10、阶梯轴12、塑料轴承套13、铝套14、钩爪连接销轴15、形状记忆合金丝一16、形状记忆合金丝二17、铜触点电路板19、主动铜触点20、合金丝固定下板24、合金丝固定上板25、螺钉二26、合金丝固定板一27-1、合金丝固定板二27-2、塑料滑动轴承28、摄像头29、红外接口电路板31、红外发射管32、螺母34、定位销轴36、被动接口板41、圆台形通孔41-1、合金丝固定板三42、合金丝固定板四43、电器接口固定件44、蝶簧45、螺钉四46、弹簧触点电路板47、弹簧触针48、螺钉三49、红外接收管50、弹簧卡圈51。下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。具体实施方式具体实施方式一：如图2所示，本实施方式披露了一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，包括：执行机构、形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统；所述的形状记忆合金双程驱动器与执行机构的主动连接板4连接，所述的电气接口与执行机构的主动连接板4和被动接口板41连接，所述的传感系统也与主动连接板4和被动接口板41连接。如图1及图2所示，本实施方式中的基于形状记忆合金驱动器的快换接头还包括两个壳体，所述的两个壳体分别是上壳体1和下壳体2，所述的上壳体1和下壳体2上下正对设置，上壳体1下端中心处和下壳体2上端中心处分别设有接口，执行机构设置在上壳体1和下壳体2内，且主动连接板4设置在上壳体1的接口内，被动接口板41固定在下壳体2的上端面，形状记忆合金双程驱动器设置在上壳体1内，电气接口设置在下壳体2内，传感系统设置在上壳体1内。具体实施方式二：如图2-图6所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步限定，所述的执行机构包括：主动连接板4、凸轮6、垫片9、螺钉一10、合金丝固定下板24、合金丝固定上板25、螺钉二26、定位销轴36、被动接口板41、四个钩爪7、两个深沟球轴承8及四个钩爪连接销轴15；所述的凸轮6的轮轴6-6竖直朝下设置，凸轮6的上端设有正方形板6-2，所述的正方形板6-2的四个棱角均为圆角6-3，凸轮6上设有一正方形台肩6-4，所述的正方形台肩6-4的四个顶角均为沿各自对角线方向延伸的圆弧形顶角6-5(每相邻两个圆弧形顶角6-5之间通过圆弧过渡面相连)，所述的主动连接板4中部设有安装座4-1，所述的安装座4-1设有中心台肩通孔，主动连接板4与被动接口板41上下平行设置，所述的被动接口板41中心处设有倒置的与所述的中心台肩通孔同轴的圆台形通孔41-1，主动连接板4中部的安装座匹配设置在被动接口板41所述的圆台形通孔41-1内，主动连接板9和被动接口板41通过定位销轴36定位，凸轮6的轮轴6-6上设有限位块一6-1，主动连接板4的安装座4-1的中心台肩通孔内设有用于与凸轮6的轮轴6-6上的限位块一6-1机械限位的限位块二4-2；主动连接板4和被动接口板41对应位置分别设有四个长方形槽，四个所述的长方形槽沿主动连接板4的十字中心线设置，被动接口板41上的四个长方形槽相对于被动接口板41十字中心线对称设置，每个钩爪7的钩端分别对应穿出主动连接板4和被动连接板41的长方形槽，四个钩爪7相对于凸轮6的中心轴线对称设置，所述的四个钩爪7分别通过钩爪连接销轴15与主动连接板4铰接，四个钩爪7的钩端均朝向凸轮6一侧设置，凸轮6的轮轴6-6设置在主动连接板4的中心台肩通孔内，凸轮6的轮轴6-6上安装有两个深沟球轴承8，所述的两个深沟球轴承8设置在主动连接板4的中心台肩通孔内，凸轮6的轮轴6-6外端设有垫片9，所述的凸轮6的轮轴6-6中心处设有螺纹孔，所述的螺钉一10穿过垫片9与凸轮6的轮轴6-6的螺纹孔旋接，凸轮6的正方形板6-2上端固定有合金丝固定下板24，合金丝固定上板25设置在合金丝固定下板24上方，合金丝固定下板24与合金丝固定上板25之间通过螺钉二26连接。本实施方式的效果是：利用结构上的定位，钩爪7的抓取，以及限位块的作用，可以保证主被动连接接口(即主动连接板4和被动接口板41)实现稳定的连接。本实施方式将凸轮6的旋转运动转换为钩爪7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，其特征在于：包括：执行机构、形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统；所述的形状记忆合金双程驱动器与执行机构的主动连接板(4)连接，所述的电气接口与执行机构的主动连接板(4)和被动接口板(41)连接，所述的传感系统也与主动连接板(4)和被动接口板(41)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金驱动器的快换接头，其特征在于：包括：执行机构、形状记忆合金双程驱动器、电气接口及传感系统；所述的形状记忆合金双程驱动器与执行机构的主动连接板(4)连接，所述的电气接口与执行机构的主动连接板(4)和被动接口板(41)连接，所述的传感系统也与主动连接板(4)和被动接口板(41)连接。2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金驱动器的快换接头，所述的执行机构包括：主动连接板(4)、凸轮(6)、垫片(9)、螺钉一(10)、合金丝固定下板(24)、合金丝固定上板(25)、螺钉二(26)、定位销轴(36)、被动接口板(41)、四个钩爪(7)、两个深沟球轴承(8)及四个钩爪连接销轴(15)；所述的凸轮(6)的轮轴(6-6)竖直朝下设置，凸轮(6)的上端设有正方形板(6-2)，所述的正方形板(6-2)的四个棱角均为圆角(6-3)，凸轮(6)上设有一正方形台肩(6-4)，所述的正方形台肩(6-4)的四个顶角均为沿各自对角线方向延伸的圆弧形顶角(6-5)，所述的主动连接板(4)中部设有安装座(4-1)，所述的安装座(4-1)设有中心台肩通孔，主动连接板(4)与被动接口板(41)上下平行设置，所述的被动接口板(41)中心处设有倒置的与所述的中心台肩通孔同轴的圆台形通孔(41-1)，主动连接板(4)中部的安装座匹配设置在被动接口板(41)所述的圆台形通孔(41-1)内，主动连接板(9)和被动接口板(41)通过定位销轴(36)定位，凸轮(6)的轮轴(6-6)上设有限位块一(6-1)，主动连接板(4)的安装座(4-1)的中心台肩通孔内设有用于与凸轮(6)的轮轴(6-6)上的限位块一(6-1)机械限位的限位块二(4-2)；主动连接板(4)和被动接口板(41)对应位置分别设有四个长方形槽，四个所述的长方形槽沿主动连接板(4)的十字中心线设置，被动接口板(41)上的四个长方形槽相对于被动接口板(41)十字中心线对称设置，每个钩爪(7)的钩端分别对应穿出主动连接板(4)和被动连接板(41)的长方形槽，四个钩爪(7)相对于凸轮(6)的中心轴线对称设置，所述的四个钩爪(7)分别通过钩爪连接销轴(15)与主动连接板(4)铰接，四个钩爪(7)的钩端均朝向凸轮(6)一侧设置，凸轮(6)的轮轴(6-6)设置在主动连接板(4)的中心台肩通孔内，凸轮(6)的轮轴(6-6)上安装有两个深沟球轴承(8)，所述的两个深沟球轴承(8)设置在主动连接板(4)的中心台肩通孔内，凸轮(6)的轮轴(6-6)外端设有垫片(9)，所述的凸轮(6)的轮轴(6-6)中心处设有螺纹孔，所述的螺钉一(10)穿过垫片(9)与凸轮(6)的轮轴(6-6)的螺纹孔旋接，凸轮(6)的正方形板(6-2)上端固定有合金丝固定下板(24)，合金丝固定上板(25)设置在合金丝固定下板(24)上方，合金丝固定下板(24)与合金丝固定上板(25)之间通过螺钉二(26)连接。3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金驱动器的快换接头，其特征在于：所述的形状记忆合金双程驱动器包括：合金丝固定板一(27-1)、合金丝固定板二(27-2)、合金丝固定板三(42)、合金丝固定板四(43)、四个阶梯轴(12)、两根形状记忆合金丝、多个塑料轴承套(13)、多个铝套(14)、四个塑料滑动轴承(28)及四个螺母(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐源，倪风雷，朱映远，樊绍巍，张晟毓，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23