一种空间细胞机器人复合功能细胞制造技术

本发明专利技术专利公开了一种空间细胞机器人复合功能细胞，属于机器人技术领域，具体是空间机器人领域的一种空间细胞机器人复合功能细胞，所述空间细胞机器人复合功能细胞，结合传统柱形机器人和自重构模块化机器人的优势，包括主动对接锁紧接头机构、被动接头、移动机构、旋转机构以及传感系统使得该柱形机器人具备自主对接重构能力，多个柱形机器人模块对接重新构型后可根据任务需要成为不同构型的机器人系统，使不同构型的空间细胞机器人的灵活性和适应性得到提高，从而增强机器人通过性，空间细胞机器人可以应用多种不同的场合和完成各种复杂的空间任务。各种复杂的空间任务。各种复杂的空间任务。

【技术实现步骤摘要】
一种空间细胞机器人复合功能细胞


[0001]本专利技术属于机器人
，具体是空间机器人领域的一种空间细胞机器人复合功能细胞。

技术介绍

[0002]随着航天技术的日益进步，以及人类对太空探索与利用的需求增加，人类在太空所面临的问题与任务的复杂程度也日渐提升，对在轨操作机构提出更高的要求。空间站的装配、对接、维修、升级等任务都趋向于空间机械臂来完成。但是，目前的空间机械臂均针对特定的应用场合与目的；自身结构以及基座机动范围严重限制其操作范围；机械形式固定，功能单一，无法适应多种装配任务的需求。
[0003]在此情况下，人们开始寻求一种多功能的机器人来代替，模块化机器人是由多个基本模块单元组成的复杂系统，这些基本模块单元能够重新组合成不同的结构以适应不同的工作任务。
[0004]面向空间任务需求的空间细胞机器人可以通过自重构的方式满足不同种类、不同尺度的空间在轨任务。空间细胞机器人与模块化机器人最主要的区别就在于每个空间细胞机器人单胞就是一个可以独立完成任务的机器人，通过细胞之间的自重构可以面向不同任务拓展其功能，而模块化机器人单个模块不能独立完成任务，只能通过模块之间的组合完成特定任务。空间细胞机器人具有环境适应能力强、制造成本低、可自行修复、自变形等优点,可以应用于多种不同的场合和完成各种复杂的任务。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术当中存在的问题，进而提供一种空间细胞机器人复合功能细胞。
[0006]本专利技术提出一种空间细胞机器人复合功能细胞，所述空间细胞机器人复合功能细胞，结合传统柱形机器人和自重构模块化机器人的优势，通过主动对接锁紧接头机构、被动接头、移动机构、旋转机构以及传感系统使得该柱形机器人具备自主对接重构能力，多个柱形机器人模块对接重新构型后可根据任务需要成为蛇形或轮腿式机器人等新构型，从而增强机器人通过性，机器人可以应用多种不同的场合和完成各种复杂的任务。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术提出一种空间细胞机器人复合功能细胞，包括：被动接头，旋转机构，移动机构，主动对接锁紧接头机构。
[0009]所述被动接头通过螺栓Ⅰ与齿轮架相对固定，在被动接头上有两个电磁导体，在细胞对接过程中，当主动对接锁紧接头机构所在的细胞的主动对接锁紧接头机构嵌入被动接头所在细胞时，两个电磁导体与另一细胞的主动对接锁紧接头机构接触，主动对接锁紧接头机构所在细胞的电路短路，其移动机构停止工作，电磁导体起制动另一细胞的作用，使主动对接锁紧接头机构所在的细胞与被动接头所在细胞的位置相对静止，方便完成下一步对
接工作完成细胞间对接。
[0010]所述主动对接锁紧接头机构包括楔形块，凸轮Ⅰ，螺母Ⅰ，电机Ⅰ，联轴器Ⅱ，压缩弹簧，轴Ⅳ，螺栓Ⅲ，其中电机Ⅰ通过联轴器Ⅱ与轴Ⅳ联结，带动轴Ⅳ旋转，螺母Ⅰ使凸轮Ⅰ在轴Ⅳ上轴向固定，凸轮Ⅰ径向固定在轴Ⅳ的平键上，螺栓Ⅲ将电机Ⅰ以及电机支架与电磁体、壳体Ⅱ固定，避免电机Ⅰ运作过程中发生偏移。当细胞间对接时，电机Ⅰ驱动轴Ⅳ旋转，带动凸轮Ⅰ转动，与楔形块接触的凸轮Ⅰ曲面由基圆面转动至远休止角所对应曲面，推动楔形块径向移动，嵌入被动接头的卡槽中完成对接锁紧，主动对接锁紧接头机构外壳嵌入被动接头内部，两个电磁导体与另一细胞的主动对接锁紧接头机构接触，主动对接锁紧接头机构所在细胞的电路短路，其移动机构停止工作，电磁导体起制动另一细胞的作用，使主动对接锁紧接头机构所在的细胞与被动接头所在细胞的位置相对静止，方便完成细胞间对接工作；当细胞间分离时，电机Ⅰ带动凸轮Ⅰ旋转，与楔形块接触的凸轮Ⅰ曲面由远休止角所对应曲面转动至基圆面，压缩弹簧回复形变，推动楔形块退出被动接头卡槽，两细胞分开，主动对接锁紧接头机构所在的细胞的移动机构开始运作，使主动对接锁紧接头机构所在细胞退出被动接头，离开被动接头所在细胞，完成细胞间分离。
[0011]本专利技术提出一种空间细胞机器人复合功能细胞，所述细胞呈对称结构，柱体两端各有一组被动接头、移动机构、旋转机构以及感知系统。所述移动机构包括外环齿圈、惰轮、轴Ⅱ、轴Ⅲ、驱动轮Ⅰ、电机Ⅱ、联轴器Ⅱ、螺母Ⅲ，其中端盖Ⅱ与端盖Ⅲ外侧均有弧形凸环，外环齿圈上有弧形凹槽，三者相互配合，外环齿圈两侧嵌入端盖Ⅱ与端盖Ⅲ中，使外环齿圈轴向相对固定，仅具备绕轴旋转的功能，端盖Ⅲ与壳体Ⅱ相对固定，轴Ⅱ一端与轴基座通过螺母Ⅱ轴向固定，而轴基座固定在壳体Ⅱ上，外环齿圈同时与驱动轮Ⅰ、惰轮传动啮合，螺母Ⅲ将驱动轮Ⅰ在轴Ⅲ上轴向固定，当电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ联结轴Ⅲ，带动驱动轮Ⅰ旋转时，因外环齿圈轴向相对固定仅具备绕轴旋转的功能，驱动轮Ⅰ与外环齿圈传动啮合使外环齿圈绕轴Ⅰ旋转，结合壳体Ⅱ内部的电磁体，其中电磁体嵌入壳体Ⅱ内部，通过螺栓Ⅲ与壳体Ⅱ固定，当细胞重构处于存在重力的平台情况下，电磁体可不通电，细胞仅凭借自身重力与重力平台接触面产生压力，二者相互摩擦，使外环齿圈绕轴Ⅰ旋转的同时具备使细胞自由移动的功能；当细胞重构处于存在失重的金属平台情况下，电磁体通电，细胞凭借电磁体产生的磁力与金属平台接触面产生压力，二者相互摩擦，使外环齿圈绕轴Ⅰ旋转的同时具备使细胞自由移动的功能，而且通过电机Ⅱ提供不同的转速，使细胞两侧的外环齿圈具备不同的转速，可实现两个外环齿圈差速运动，通过左右两个外环齿圈进行差速运动，可以实现细胞的原地360
°
旋转，使细胞精确传动，可以使细胞在转弯时更加平稳，而且可以防止外环齿圈在行驶时产生打滑，从而提高了细胞的牵引力，增加了细胞爬坡和加速的能力，同时提高了整个细胞的操控性和行驶稳定性，其中惰轮内嵌在轴承上，可实现惰轮的自转，轴承固定在轴Ⅱ上，螺母Ⅲ将惰轮与轴承轴向固定在轴Ⅱ上，两组惰轮与驱动轮Ⅰ圆周阵列分布在外环齿圈内部的一周，其中两组惰轮可以减小由于外环齿圈的运动而带来的负载，使轮系受力更加合理，满足整个传动系统布置。
[0012]所述旋转机构包括壳体Ⅰ、环形齿轮、齿轮架、驱动轮Ⅱ、行星轮、轴承、轴Ⅰ、联轴器Ⅰ、电机Ⅲ，其中电机Ⅲ通过联轴器Ⅰ联结轴Ⅰ，使轴Ⅰ转动，带动驱动轮Ⅱ旋转，螺母Ⅱ使驱动轮Ⅱ轴向固定，轴Ⅰ使端盖Ⅱ与端盖Ⅲ的位置相对壳体Ⅱ固定，环形齿轮与壳体Ⅰ通过螺栓Ⅱ固定，端盖Ⅰ与壳体Ⅰ通过开槽圆螺钉Ⅰ固定，通过开槽圆螺钉Ⅱ将端盖Ⅱ与壳体Ⅰ固定，行
星轮内嵌两个轴承可以实现行星轮的自转，两个轴承固定在被动接头上，两个轴承两侧的垫片使轴承轴向固定，三个行星轮绕轴Ⅰ圆周阵列分布在驱动轮Ⅱ的一圈，三个行星轮同时与驱动轮Ⅱ、环形齿轮传动啮合，当电机Ⅲ带动驱动轮Ⅱ旋转时，因环形齿轮与壳体Ⅰ固定，使三个行星轮在自转的同时绕驱动轮Ⅱ旋转，带动被动接头周转，在细胞间对接重构完成后的工作状态下可根据不同任务要求实现细胞间的旋转运动，其中三个行星轮可以大大增加减速比；其行星轮的轮齿与驱动轮Ⅱ和环形齿轮的轮齿相互作用，比直接作用的轮齿更多，故而可以提供更平滑的传动；三个行星轮可以均匀分配负载，这使得旋转机构负载更均衡。
[0013]本专利技术达到的技术效果如下：本专利技术提出了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提出一种空间细胞机器人复合功能细胞，包括：被动接头，旋转机构，移动机构，主动对接锁紧接头机构。所述被动接头通过螺栓Ⅰ与齿轮架相对固定，在被动接头上有两个电磁导体，在细胞对接过程中，当主动对接锁紧接头机构所在的细胞的主动对接锁紧接头机构嵌入被动接头所在细胞时，两个电磁导体与另一细胞的主动对接锁紧接头机构接触，主动对接锁紧接头机构所在细胞的电路短路，其移动机构停止工作，电磁导体起制动另一细胞的作用，使主动对接锁紧接头机构所在的细胞与被动接头所在细胞的位置相对静止，方便完成下一步对接工作完成细胞间对接。2.根据权利要求1所述主动对接锁紧接头机构包括楔形块，凸轮Ⅰ，螺母Ⅰ，电机Ⅰ，联轴器Ⅱ，压缩弹簧，轴Ⅳ，螺栓Ⅲ，其中电机Ⅰ通过联轴器Ⅱ与轴Ⅳ联结，带动轴Ⅳ旋转，螺母Ⅰ使凸轮Ⅰ在轴Ⅳ上轴向固定，凸轮Ⅰ径向固定在轴Ⅳ的平键上，螺栓Ⅲ将电机Ⅰ以及电机支架与电磁体、壳体Ⅱ固定，避免电机Ⅰ运作过程中发生偏移。当细胞间对接时，电机Ⅰ驱动轴Ⅳ旋转，带动凸轮Ⅰ转动，与楔形块接触的凸轮Ⅰ曲面由基圆面转动至远休止角所对应曲面，推动楔形块径向移动，嵌入被动接头的卡槽中完成对接锁紧，主动对接锁紧接头机构外壳嵌入被动接头内部，两个电磁导体与另一细胞的主动对接锁紧接头机构接触，主动对接锁紧接头机构所在细胞的电路短路，其移动机构停止工作，电磁导体起制动另一细胞的作用，使主动对接锁紧接头机构所在的细胞与被动接头所在细胞的位置相对静止，方便完成细胞间对接工作；当细胞间分离时，电机Ⅰ带动凸轮Ⅰ旋转，与楔形块接触的凸轮Ⅰ曲面由远休止角所对应曲面转动至基圆面，压缩弹簧回复形变，推动楔形块退出被动接头卡槽，两细胞分开，主动对接锁紧接头机构所在的细胞的移动机构开始运作，使主动对接锁紧接头机构所在细胞退出被动接头，离开被动接头所在细胞，完成细胞间分离。3.根据权利要求1所述移动机构包括外环齿圈、惰轮、轴Ⅱ、轴Ⅲ、驱动轮Ⅰ、电机Ⅱ、联轴器Ⅱ、螺母Ⅲ，其中端盖Ⅱ与端盖Ⅲ外侧均有弧形凸环，外环齿圈上有弧形凹槽，三者相互配合，外环齿圈两侧嵌入端盖Ⅱ与端盖Ⅲ中，使外环齿圈轴向相对固定，仅具备绕轴旋转的功能，端盖Ⅲ与壳体Ⅱ相对固定，轴Ⅱ一端与轴基座通过螺母Ⅱ轴向固定，而轴基座固定在壳体Ⅱ上，外环齿圈同时与驱动轮Ⅰ、惰轮传动啮合，螺母Ⅲ将驱动轮Ⅰ在轴Ⅲ上轴向固定，当电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ联结轴Ⅲ，带动驱动轮Ⅰ旋转时，因外环齿圈轴向相对固...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴野，芮旭坤，李世坤，聂鑫磊，曲文印，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：