本发明公开了一种用于协作机器人的同构式快换接口，属于机器人技术领域。本发明的用于协作机器人的同构式快换接口包括接口主体以及封合端，封合端与接口主体相匹配形成一中空的圆柱结构，接口主体的轴心位置处固设有插座，插座上周向设置有一对插头以及一对插芯，插头与插芯交错设置，相邻的插头与插芯之间的圆心角为90度，封合端上开设有供插头与插芯穿过的过孔，封合端上还周向设置有一对锁合柱以及一对锁合通孔，一对锁合柱与一对锁合通孔交错设置，且相邻的所述锁合柱与所述锁合通孔之间圆心角为90度，接口主体与封合端之间、对应于锁合通孔位置处设置有锁合机构。本发明的用于协作机器人的同构式快换接口具有结构简单、对接方便的有益效果。
1.一种用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：包括接口主体以及固设于所述接口主体上的封合端，所述封合端与所述接口主体相匹配形成一中空的圆柱结构，所述接口主体的轴心位置处固设有插座，所述插座上、周向设置有一对插头以及一对插芯，所述插头与所述插芯交错设置，且相邻的所述插头与所述插芯之间的圆心角为90度，所述封合端上开设有供所述插头与所述插芯穿过的过孔，所述封合端上还周向设置有一对锁合柱以及一对锁合通孔，一对锁合柱与一对锁合通孔交错设置，且相邻的所述锁合柱与所述锁合通孔之间圆心角为90度，所述接口主体与所述封合端之间、对应于所述锁合通孔位置处设置有锁合机构，对接时，将两个所述用于协作机器人的同构式快换接口的其中一个旋转90度，使两者的所述插头、插芯相互匹配，且所述锁合柱插入所述锁合通孔内，并通过所述锁合机构将所述锁合柱锁紧。
2.根据权利要求1所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述锁合机构包括对应于其中一个锁合口设置的第一锁合档杆、第一张紧绳、第一记忆合金以及对应于其中另一个所述锁合口设置的第二锁合档杆、第二张紧绳、第二记忆合金，所述第一锁合档杆一端转动设置于所述封合端上，另一端与所述第一张紧绳以及所述第一记忆合金固定连接，所述第一张紧绳向远离于对应的所述锁合口方向设置，所述第一记忆合金向对应的所述锁合口方向设置，所述第二锁合档杆一端转动设置于所述封合端上，所述第二锁合档杆另一端固定连接有所述第二张紧绳以及所述第二记忆合金，所述第二张紧绳向远离于与之对应的所述锁合口方向设置，所述第二记忆合金向与之对应的所述锁合口方向设置，所述第一张紧绳与所述第二记忆合金通过第一弹簧弹性连接，所述第一记忆合金与所述第二张紧绳通过第二弹簧弹性连接。
3.根据权利要求2所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述锁合柱上开设锁合槽，以供对应的所述第一锁合档杆或所述第二锁合档杆嵌入。
4.根据权利要求3所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述锁合槽与对应的所述第一锁合档杆或所述第二锁合档杆上设置有相互匹配的斜面。
5.根据权利要求2所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述锁合机构还包括与所述第一张紧绳匹配的第一导向滚轮、与所述第一记忆合金匹配的第二导向滚轮、与所述第二张紧绳匹配的第三导向滚轮、与所述第二记忆合金匹配的第四导向滚轮。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：
所述第一记忆合金与所述第一弹簧连接一端还固设有第一张紧螺钉，所述第一记忆合金与所述第一弹簧均卷绕于所述第一张紧螺钉上，所述第二记忆合金与所述第二弹簧相连接一端还固设有第二张紧螺钉，所述第二记忆合金与所述第二弹簧均卷绕于所述第二张紧螺钉上，通过拧动所述第一张紧螺钉可将所述第一记忆合金以及所述第一弹簧拉紧或放松，通过拧动所述第二张紧螺钉可将所述第二记忆合金以及所述第二弹簧拉紧或放松。
7.根据权利要求6所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述接口主体轴线位置处还固设有滑动槽道，所述滑动槽道中空设置，所述滑动槽道内固设有一对磁性相反的电磁铁，且所述插座滑动设置于所述滑动槽到内，其中一个所述电磁铁固设于所述接口主体上，其中另一个所述电磁铁与所述插座抵持，将两个所述电磁铁通电时，与所述插座抵持的所述电磁铁受到磁场作用带动所述插座向远离于所述接口主体方向移动。
8.根据权利要求7所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述滑动槽道内还滑动设置有推动圈，所述推动圈与所述插座抵持，且一对所述电磁铁嵌设与所述推动圈内，所述推动圈上设置有与远离于所述接口主体的所述电磁铁抵持的抵持壁，一对所述电磁铁通电后，远离于所述接口主体的所述电磁铁通过所述抵持壁推动所述推动圈滑动，进而带动所述插座滑动。
9.根据权利要求8所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述推动圈上还缠绕有恢复弹簧。
10.根据权利要求1所述的用于协作机器人的同构式快换接口，其特征在于：所述封合端上周向设置有一对对接槽、一对对接块，所述对接槽与所述对接块沿所述封合端周向交错设置，相邻的所述对接槽与所述对接块之间的圆心角为90度。
一种基于协作机器人的同构式快换接口
技术领域
[0001] 本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种用于协作机器人的同构式快换接口。
背景技术
[0002] 机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，机器人应用的领域和范围正在不断扩展，人们希望机器人能完成更加复杂的任务。通过重新编程，机器人可以很容易地完成许多不同的任务，然而一台机器人能完成任务的范围却受其自身的机械结构限制。如喷漆或焊接作业，一般采用垂直关节结构的机械手；而对于高精度的桌面精密装配作业，则采用水平SCARA结构的机械手。所以针对于不断变化的作业环境，机器人的最适结构也不断随之变化，如果对于每种情况都使用不同运动学和动力学特性的机器人来完成作业任务，这就会大大增加运行的成本，耗资巨大，甚至于不可行。例如，空间站上许多工作需要机器人来完成，由于重量的限制，不可能将所有机器人都发射到空间站中，因此，就需要一种能根据任务要求而改变自身构型的机器人来完成不可预知的作业任务。可重构机器人的研究正是此类应用背景下开始的。
[0003] 可重构机器人是一种能根据任务需要，重新组合构型的机器人，它是在模块化机器人的研究基础上发展起来的，可以利用一些不同尺寸和性能的可互换的连杆和关节模块，象搭积木似的组合成特定构型的机器人，这种组合并不是简单的机械重构，还包括控制系统(子硬件、控制算法、软件等)的重构，因此模块关节本身就是一种集通讯、控制、驱动、传动一体化的单元，利用可重构的模块环单元，可以根据具体任务重新组合装配成具有不同结构和运动特性的机器人，通过改变其控制及运动策略，更好的适应环境，从而提高整个机器人系统的运动能力和使用效率。
[0004] 可重构机器人在航空领域应用广泛，为满足空间站等大型空间维护平台的长期稳定运行，空间大型机械臂的在轨寿命一般在10年以上，而且机械臂造价以及发射费用及其昂贵，为保证机械臂的长期稳定运行，还需要考虑关节失效的情况下，通过宇航员的出舱活动进行关节更换，这就需要将空间机械臂关节设计为可实现在轨更换的结构。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于协作机器人的同构式快换接口，其接口轻便、对接方便。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的解决方案是：提供一种用于协作机器人的同构式快换接口，包括接口主体以及固设于所述接口主体上的封合端，所述封合端与所述接口主体相匹配形成一中空的圆柱结构，所述接口主体的轴心位置处固设有插座，所述插座上、周向设置有一对插头以及一对插芯，所述插头与所述插芯交错设置，且相邻的所述插头与所述插芯之间的圆心角为90度，所述封合端上开设有供所述插头与所述插芯穿过的过孔，所述封合端上还周向设置有一对锁合柱以及一对锁合通孔，一对锁合柱与一对锁合通孔交错设置，且相邻的所述锁合柱与所述锁合通孔之间圆心角为90度，所述接口主体与所述封合端之间、对应于所述锁合通孔位置处设置有锁合机构，对接时，将两个所述用于协作机器人的同构式快换接口的其中一个旋转90度，使两者的所述插头、插芯相互匹配，且所述锁合柱插入所述锁合通孔内，并通过所述锁合机构将所述锁合柱锁紧。
[0007] 作为上述技术方案的进一步改进，所述锁合机构包括对应于其中一个所述锁合口设置的第一锁合档杆、第一张紧绳、第一记忆合金以及对应于其中另一个所述锁合口设置的第二锁合档杆、第二张紧绳、第二记忆合金，所述第一锁合档杆一端转动设置于所述封合端上，另一端与所述第一张紧绳以及所述第一记忆合金固定连接，所述第一张紧绳向远离于对应的所述锁合口方向设置，所述第一记忆合金向对应的所述锁合口方向设置，所述第二锁合档杆一端转动设置于所述封合端上，所述第二锁合档杆另一端固定连接有所述第二张紧绳以及所述第二记忆合金，所述第二张紧绳向远离于与之对应的所述锁合口方向设置，所述第二记忆合金向与之对应的所述锁合口方向设置，所述第一张紧绳与所述第二记忆合金通过第一弹簧弹性连接，所述第一记忆合金与所述第二张紧绳通过第二弹簧弹性连接。
[0008] 作为上述技术方案的进一步改进，所述锁合柱上开设锁合槽，以供对应的所述第一锁合档杆或所述第二锁合档杆嵌入。
[0009] 作为上述技术方案的进一步改进，所述锁合槽与对应的所述第一锁合档杆或所述第二锁合档杆上设置有相互匹配的斜面。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进，所述锁合机构还包括与所述第一张紧绳匹配的第一导向滚轮、与所述第一记忆合金匹配的第二导向滚轮、与所述第二张紧绳匹配的第三导向滚轮、与所述第二记忆合金匹配的第四导向滚轮。
[0011] 作为上述技术方案的进一步改进，述第一记忆合金与所述第一弹簧连接一端还固设有第一张紧螺钉，所述第一记忆合金与所述第一弹簧均卷绕于所述第一张紧螺钉上，所述第二记忆合金与所述第二弹簧相连接一端还固设有第二张紧螺钉，所述第二记忆合金与所述第二弹簧均卷绕于所述第二张紧螺钉上，通过拧动所述第一张紧螺钉可将所述第一记忆合金以及所述第一弹簧拉紧或放松，通过拧动所述第二张紧螺钉可将所述第二记忆合金以及所述第二弹簧拉紧或放松。
[0012] 作为上述技术方案的进一步改进，所述接口主体轴线位置处还固设有滑动槽道，所述滑动槽道中空设置，所述滑动槽道内固设有一对磁性相反的电磁铁，且所述插座滑动设置于所述滑动槽到内，其中一个所述电磁铁固设于所述接口主体上，其中另一个所述电磁铁与所述插座抵持，将两个所述电磁铁通电时，与所述插座抵持的所述电磁铁受到磁场作用带动所述插座向远离于所述接口主体方向移动。
[0013] 作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动槽道内还滑动设置有推动圈，所述推动圈与所述插座抵持，且一对所述电磁铁嵌设与所述推动圈内，所述推动圈上设置有与远离于所述接口主体的所述电磁铁抵持的抵持壁，一对所述电磁铁通电后，远离于所述接口主体的所述电磁铁通过所述抵持壁推动所述推动圈滑动，进而带动所述插座滑动。
[0014] 作为上述技术方案的进一步改进，所述推动圈上还缠绕有恢复弹簧。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进，所述封合端上周向设置有一对对接槽、一对对接块，所述对接槽与所述对接块沿所述封合端周向交错设置，相邻的所述对接槽与所述对接块之间的圆心角为90度。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] 本发明的用于协作机器人的同构式快换接口包括接口主体以及固设于所述接口主体上的封合端，所述封合端与所述接口主体相匹配形成一中空的圆柱结构，所述接口主体的轴心位置处固设有插座，所述插座上、周向设置有一对插头以及一对插芯，所述插头与所述插芯交错设置，且相邻的所述插头与所述插芯之间的圆心角为90度，所述封合端上开设有供所述插头与所述插芯穿过的过孔，所述封合端上还周向设置有一对锁合柱以及一对锁合通孔，一对锁合柱与一对锁合通孔交错设置，且相邻的所述锁合柱与所述锁合通孔之间圆心角为90度，所述接口主体与所述封合端之间、对应于所述锁合通孔位置处设置有锁合机构，对接时，将两个所述用于协作机器人的同构式快换接口的其中一个旋转90度，使两者的所述插头、插芯相互匹配，且所述锁合柱插入所述锁合通孔内，并通过所述锁合机构将所述锁合柱锁紧。本发明的用于协作机器人的同构式快换接口采用圆心对称式的设计结构，结构更加简单、对接方便。
附图说明
[0018] 图1是本发明的用于协作机器人的同构式快换接口结构示意图；
[0019] 图2是本发明的用于协作机器人的同构式快换接口的内部结构示意图；
[0020] 图3是本发明的锁紧机构的结构示意图；
[0021] 图4是本发明的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0022] 以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0023] 如图1所示，本发明的用于协作机器人的同构式快换接口包括接口主体1以及固设于接口主体1上的封合端10，该封合端10与接口主体1配合形成以中空的圆柱结构，在封合端10上周向设置有一对对接槽100、一对对接块101，且对接槽100、对接块101交错设置，相邻的对接槽100与对接块101的圆心角为90度，将两个快换接口对接在一起时，只需要将其中一个快换接口旋转90度，即可使两者的对接槽100与对接块101匹配插合，从而实现对该快换接口的轴向固定于径向固定。
[0024] 请一并参照图1与图4，封合端10的轴心位置处还开设有过孔102，接口主体1的轴心位置处固设有插座110，插座110上轴向设置有一对插头111与一对插芯112，插头111与插芯112交错设置，相邻的插头111与插芯112的圆心角为90度，且插头111与插芯112对应于过孔102位置设置，对接时，将其中一个快换接口旋转90度，即可使得两个快换接口的插头111与插芯112相互匹配插合，对接十分方便。
[0025] 封合端10上还周向设置有一对锁合柱103、一对锁合通孔104，锁合柱103与锁合通孔104交错设置，且相邻的锁合柱103与所述通孔104之间的圆心角为90度，对接时，一个快换接口的锁合柱103插入另一个快换接口104的锁合通孔104内，进而通过锁合机构将两个快换接口锁合紧固。
[0026] 如图2与图3所示，接口主体1与封合端10形成的中空结构内设置有锁合机构，锁合机构固设于封合端10上，锁合机构包括对应于其中一个锁合通孔104位置设置的第一锁合档杆200、第一张紧绳201、第一记忆合金202以及对应于其中另一个锁合通孔104位置设置的第二锁合档杆210、第二张紧绳211、第二记忆合金212，第一锁合档杆200一端通过销转动设置于封合端10上，另一端与第一张紧绳201、第一记忆合金202连接，第一张紧绳201向带动第一锁合档杆200远离于对应的锁合口104的方向设置，第一记忆合金202向带动第一锁合档杆200趋近对应的锁合口104运动的方向设置，对应的，第二锁合档杆210、第二张紧绳211、第二记忆合金212也采用同样的连接方式进行连接，特别的，第一锁合档杆200、第一张紧绳201、第一记忆合金202与第二锁合档杆210、第二张紧绳211、第二记忆合金212相互对称设置，且第一张紧绳201与第二记忆合金212通过第一弹簧203弹性连接，第一记忆合金
202与第二张紧绳211通过第二弹簧213弹性连接，从而锁合机构形成一首尾相连的封闭结构。当对第一记忆合金202与第二记忆合金212通电时，第一记忆合金202与第二记忆合金
212受热恢复原长度，表现为长度缩短，进而在第一锁合档杆200与第二锁合档杆210向朝向锁合柱103方向转动，进而将锁合柱103抵持，以将两个快换接口锁紧，当第一记忆合金202与第二记忆合金212断电后，在第一弹簧203与第二弹簧213的作用下，第一记忆合金202与第二记忆合金212长度伸长，进而第一锁合档杆200与第二锁合档杆210向远离于锁合柱103的方向转动，使两个快换接口松开。
[0027] 优选的，锁合机构还包括与第一张紧绳201匹配的第一导向滚轮204、与第一记忆合金202匹配的第二导向滚轮205、与第二张紧绳211匹配的第三导向滚轮214、与第二记忆合金212匹配的第四导向滚轮215，通过第一导向滚轮204、第二导向滚轮205、第三导向滚轮214、第四导向滚轮215，将第一张紧绳201、第一记忆合金202、第二张紧绳211、第二记忆合金212张紧，并使第一张紧绳201、第一记忆合金202向第一锁合档杆200转动的切线方向设置，第二张紧绳211、第二记忆合金212向第二锁合档杆210转动的切线方向设置。
[0028] 本实施例中，第一弹簧203与第二记忆合金212的连接位置处还固设有第一张紧螺钉206，第一弹簧203与第二记忆合金212均卷绕在第一张紧螺钉206上，通过拧动第一张紧螺钉206即可调节第一弹簧203与第二记忆合金212的伸缩量，第二弹簧213与第一记忆合金202的连接位置处还设置有第二张紧螺钉216，第二弹簧213与第一记忆合金202均卷绕在第二张紧螺钉216上，通过拧动第二张紧螺钉216即可调节第二弹簧213与第一记忆合金202的伸缩量。
[0029] 本实施例中，封合端10上还固设有第一固定架207与第二固定架217，第一记忆合金202穿过第一固定架207设置，第二记忆合金212穿过第二固定架217设置，第一固定架207的垂直方向上的两端交错设置有若干过轮(图中未示出)，第一记忆合金202依次绕设上述过轮，从而使得第一记忆合金202在固定架207内多次掉转方向，极大的增加了有限空间内的第一记忆合金202的长度，同理，第二固定架217内也设置有若干供第二记忆合金212绕设的过轮，以增加第二记忆合金212的长度。
[0030] 本实施例中，如图4所示，接口主体1的轴线位置处还固设有滑动槽道11，滑道槽道11中空设置，插座110滑动设置于滑动槽道11内，且贯穿滑动槽道11远离于接口主体1的一端，滑动槽道11内还设置有一对磁性相反的电磁铁12，其中一个电磁铁12与接口主体1固定连接，其中另一个电磁铁12与插座110抵持，并与滑动槽道11滑动连接，当对一对电磁铁12通电时，与插座110抵持的电磁铁12在磁场的作用的下推动插座110向远离于接口主体1的方向移动，进而方便两个快换接口的插头111与插芯112的插合。
[0031] 优选的，本实施例中，为了保证第一锁合档杆200、第二锁合档杆210与对应的锁合柱103紧固锁紧，锁合柱103上开设有供第一锁合档杆200或第二锁合档杆210嵌入的锁合槽1030，且锁合槽1030与第一锁合档杆200或第二锁合档杆210上设置有相互匹配的斜面。
[0032] 优选的，滑动槽道11内还滑动设置有推动圈13，一对电磁铁12嵌设于推动圈13内，推动圈13一端与插座110抵持，推动圈13还设置有与远离于接口主体1的电磁铁12抵持的抵持壁130，一对电磁铁12通电时，远离于接口主体1的电磁铁12通过抵持壁130带动推动圈13滑动，进而带动插座110滑动。
[0033] 优选的，推动圈13的外表面上还缠绕有恢复弹簧14，在一对电磁铁12失电后，恢复弹簧14带动推动圈13回复原位置，进而带动电磁铁12以及插座110回复原位置。
[0034] 以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
