水下充電連接機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供水下充電連接機構(gòu)，包括導向筒、滑動筒、第一空心連桿、第二空心連桿、空心球頭連接桿、充電頭安裝座、導向座，滑動筒安裝在導向筒里，上關(guān)節(jié)軸承設置在滑動筒里，下關(guān)節(jié)軸承固定在滑動筒下端部，第一空心連桿固定在下關(guān)節(jié)軸承下方，第二空心連接桿上端連接充電頭安裝座，第二空心連接桿下端連接上關(guān)節(jié)軸承，空心球頭連接桿的上下兩端分別安裝在上關(guān)節(jié)軸承和下關(guān)節(jié)軸承里，上關(guān)節(jié)軸承上連接第一-第四彈簧，第一-第四彈簧的另一端安裝在滑動筒內(nèi)壁上，導向座安裝在被充電的水下機器人上。本發(fā)明充電接頭可被動的調(diào)節(jié)自身姿態(tài)，以適應對接裝置與AUV充電接口存在的角度及位置偏差，保證充電接頭和充電接口連接后的精度。
【專利說明】水下充電連接機構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及的是一種連接機構(gòu)，具體地說是水下連接機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各類水下機器人的使用過程中，特別是自治式水下機器人(簡稱AUV)的使用，由于自帶能源的限制，通常需要頻繁打撈到岸上進行充電和數(shù)據(jù)交換。采用水下充電方式，即通過將AUV充電接口與水下對接裝置充電接頭連接進行能源補充，則可解決頻繁的打撈工作，減少人力物力的耗費，提高水下機器人的工作效率。當AUV在水下對接裝置中被鎖緊后，AUV上的充電接口與對接裝置上的充電接頭會存在位置及角度上的偏差，此偏差很難消除，因此設計一種能適應這種偏差的充電連接機構(gòu)以滿足充電連接的精度要求是很有必要。
[0003]目前可以在水下完成AUV與對接裝置充電模塊連接的機構(gòu)很少。蒙特利海灣水下研究中心(Monterey Bay Aquarium Research Institute)針對AUV與對接裝置充電接頭的連接設計了一種雙插針導向的連接機構(gòu)，充電機構(gòu)由一對金屬結(jié)構(gòu)的導向針和充電接頭構(gòu)成，整個機構(gòu)被安裝在直線驅(qū)動機構(gòu)上，導向針插入AUV上的導向孔帶動充電接頭與AUV充電接口的連接，通過雙插針與AUV的連接可保證充電接頭的連接精度，但是當AUV充電接口與對接裝置充電接頭存在較大位置偏差時，不能執(zhí)行連接動作。專利號為“00242747.8”的專利文件介紹了 一種應用在電腦上的充電連接機構(gòu)，其特點是充電座的接口可更換，可適應兩種類型的接頭；申請?zhí)枮椤?00820020341.5”的移動機器人充電連接器介紹了一種通過電機帶動齒輪齒條機構(gòu)帶動充電接頭運動的機構(gòu)，特點是可解決充電接頭虛連接的問題，上述兩種機構(gòu)都沒有涉及到充電接頭與充電接口連接時存在位置偏差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供能夠保證充電接頭和充電接口連接后的精度的水下充電連接機構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明水下充電連接機構(gòu)，其特征是:包括導向筒、滑動筒、第一空心連桿、第二空心連桿、空心球頭連接桿、充電頭安裝座、導向座，滑動筒安裝在導向筒里并與導向筒形成直線副，上關(guān)節(jié)軸承設置在滑動筒里，下關(guān)節(jié)軸承固定在滑動筒下端部，第一空心連桿固定在下關(guān)節(jié)軸承下方，第二空心連接桿上端連接充電頭安裝座，第二空心連接桿下端連接上關(guān)節(jié)軸承，空心球頭連接桿的上下兩端均為球形結(jié)構(gòu)，空心球頭連接桿的上下兩端分別安裝在上關(guān)節(jié)軸承和下關(guān)節(jié)軸承里，上關(guān)節(jié)軸承上連接第一-第四彈簧，第一-第四彈簧的另一端安裝在滑動筒內(nèi)壁上，導向座安裝在被充電的水下機器人上，充電頭安裝座輪廓與導向座內(nèi)壁形狀相適應。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、導向筒的下壁上設置通孔，第一空心連接桿下端通過通孔連接對接裝置的液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿。
[0009]2、第一-第二彈簧與滑動筒內(nèi)壁下部連接，第一-第二彈簧相對上關(guān)節(jié)軸承對稱布置成正八字形，第三-第四彈簧與滑動筒內(nèi)壁下部連接，第三-第四彈簧相對下關(guān)節(jié)軸承對稱布置成倒八字形。
[0010]3、所述的充電頭安裝座輪廓為外錐形，導向座的內(nèi)壁為內(nèi)錐形。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0012]1、雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)具有六個自由度，能適應比較大的位置及角度偏差；
[0013]2、八字型彈簧布置方式節(jié)省了空間，實現(xiàn)了雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)的自正功能，正反布置的八字形結(jié)構(gòu)使雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承在初始位置時受力平衡；
[0014]3、連桿采用空心管結(jié)構(gòu)，能夠內(nèi)部布線，合理利用了空間，提高了安全可靠性能；
[0015]4、錐形導向機構(gòu)能實現(xiàn)導向和高精度的連接要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為彈簧布置方式主視局部放大圖；
[0018]圖3為彈簧布置方式左視局部放大圖；
[0019]圖4為彈簧布置方式俯視局部放大圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0021]結(jié)合圖1?4，導向筒I和滑動筒4組成了直線副機構(gòu)，導向筒I上部邊緣設計安裝孔與對接裝置框架連接，滑動筒4下端通過螺栓與下關(guān)節(jié)軸承3聯(lián)接，滑動筒4可沿著導向筒I的內(nèi)壁做直線往復運動；第一空心連接桿2、下關(guān)節(jié)軸承3、空心球頭連接桿6、上關(guān)節(jié)軸承7和彈簧5組成自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)，第一空心連接桿2 —端與對接裝置上液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿連接，另一端與下關(guān)節(jié)軸承3通過螺栓聯(lián)接，空心球頭連接桿6連接下關(guān)節(jié)軸承3和上關(guān)節(jié)軸承7，上關(guān)節(jié)軸承7均布接出四根彈簧5，彈簧的另一端與滑動筒4連接，彈簧的布置形式如圖2、圖3和圖4所示；第二空心連接桿8、外錐形充電頭安裝座9和內(nèi)錐形導向座10組成錐形充電導向機構(gòu)，第二空心連接桿8一端通過螺栓與上關(guān)節(jié)軸承7聯(lián)接，另一端通過螺栓與外錐形充電頭安裝座9聯(lián)接，內(nèi)錐形導向座10安裝在AUV上。
[0022]連接時，液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿向上運動，推動第一空心連接桿2，及其上連接的其它機構(gòu)向上運動，外錐形充電接頭安裝座9向內(nèi)錐形導向座10運動并最終與內(nèi)錐形導向座10緊密貼合，實現(xiàn)外錐形充電安裝座9內(nèi)的充電模塊與AUV上充電接口的連接；空心球頭連接桿6下端會在下關(guān)節(jié)軸承3中轉(zhuǎn)動，上關(guān)節(jié)軸承7會繞空心球頭桿6上端轉(zhuǎn)動，因此，通過第二空心連接桿8連接在上關(guān)節(jié)軸承7上的外錐形充電接頭安裝座9位置可擺動，也可繞空心球頭桿6上端轉(zhuǎn)動，當外錐形充電接頭安裝座9與內(nèi)錐形導向座10的軸線存在角度及位置偏差時，外錐形充電接頭安裝座9會受到內(nèi)錐形導向座10的限制，位置和角度偏差會被校正，最終與內(nèi)錐形導向座緊密貼合；此后液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿停止運動。[0023]本發(fā)明的目的在于提供一種柔性的錐形水下充電連接機構(gòu)，充電接頭可被動的調(diào)節(jié)自身姿態(tài)，以適應對接裝置與AUV充電接口存在的角度及位置偏差，保證充電接頭和充電接口連接后的精度。
[0024]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0025]它包括內(nèi)外筒式直線副機構(gòu)、自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)，錐形充電導向機構(gòu)；所述內(nèi)外筒式直線副機構(gòu)由外部導向筒及內(nèi)部滑動筒組成，外部導向筒安裝在對接裝置機架上，內(nèi)部滑動筒可沿外部導向筒內(nèi)壁做直線往復運動；所述自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)由第一空心連接桿、上下兩個關(guān)節(jié)軸承及空心球頭連接桿組成，第一空心連接桿一端連接在對接裝置液壓缸活塞桿或其它直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿上，另一端連接下關(guān)節(jié)軸承，下關(guān)節(jié)軸承連接內(nèi)外筒式直線副機構(gòu)的滑動筒，空心球頭連接桿將上下兩個關(guān)節(jié)軸承連接，上關(guān)節(jié)軸承側(cè)面圓周上均布接出四根拉伸彈簧，兩根相對的彈簧成正八字形與滑動筒內(nèi)壁下部連接，另外兩根成倒八字形與滑動筒內(nèi)壁上部連接；錐形充電導向機構(gòu)由第二空心連接桿、外錐形充電頭安裝座和同錐度的內(nèi)錐形導向座組成，第二空心連接桿一端連接雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)的上關(guān)節(jié)軸承，另一端連接外錐形充電頭安裝座，內(nèi)錐形導向座安裝在AUV上。連接過程中，液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿向上運動，推動第一空心連接桿及其上連接的其它機構(gòu)向上運動，外錐形充電頭安裝座向內(nèi)錐形導向座運動并與內(nèi)錐形導向座接觸；液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿繼續(xù)向上運動，在內(nèi)錐形導向座的作用下，雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)及其上連接的外錐形充電頭安裝座位置和角度被校正，最終兩者緊密貼合，外錐形充電頭安裝座與內(nèi)錐形導向座軸線重合，實現(xiàn)定位要求，此后液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿停止運動。
[0026]本發(fā)明的水下多方位柔性錐形充電機構(gòu)，以液壓缸或直線驅(qū)動機構(gòu)作為充電連接機構(gòu)運動的動力來源，通過合理布置彈簧、設計滑動筒內(nèi)徑和第一、二空心連接桿的長度，使擁有六個自由度的自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)帶動外錐形充電頭安裝座隨內(nèi)錐形導向座的位置而調(diào)整，由于外錐形充電頭安裝座與內(nèi)錐形導向座同錐度大小，因此可以保證連接完成時，兩者軸線完全重合。所述一對正八子和一對倒八字的彈簧布置方式節(jié)省了空間，實現(xiàn)了雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)的自正功能，還可保證雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承在初始位置時受力平衡。所述連接桿及雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承采用空心管結(jié)構(gòu)，可內(nèi)部走線，合理利用了空間，為充電模塊及其連接線提供了安全保障。
[0027]本發(fā)明一種水下多方位柔性錐形充電連接機構(gòu)，包括內(nèi)外筒式直線副機構(gòu)、自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)，錐形充電導向機構(gòu)；內(nèi)外筒式直線副機構(gòu)由兩個間隙配合的導向筒和滑動筒組成，外部導向筒連接機架，內(nèi)部滑動筒在液壓缸或其它直線驅(qū)動機構(gòu)的帶動下可沿導向筒做直線往復運動；所述自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)由上下兩個桿接關(guān)節(jié)軸承組成，桿是空心管結(jié)構(gòu)，上桿接關(guān)節(jié)軸承處均布接出四根彈簧兩兩分別成正八字和倒八字型與內(nèi)筒壁相連；所述錐形充電導向機構(gòu)由外錐形充電頭安裝座和同錐度的內(nèi)錐形導向座構(gòu)成。
[0028]外部導向筒上部邊緣有用于與機架相連的連接孔，底部有用于通過導線和活塞桿的通孔。所述內(nèi)部滑動筒外壁與外部導向筒內(nèi)壁間隙配合，滑動筒內(nèi)壁有用于與彈簧連接的掛耳，底部有用于與自正式空心雙頭桿接關(guān)節(jié)軸承機構(gòu)的下桿接關(guān)節(jié)軸承相連的螺紋孔。[0029]上桿接關(guān)節(jié)軸承側(cè)面圓周上均布接出四根拉伸彈簧，兩根相對的彈簧成正八字形與滑動筒內(nèi)壁下部連接，另外兩根成倒八字形與滑動筒內(nèi)壁上部連接。所述下桿接關(guān)節(jié)軸承與滑動筒底部通螺栓聯(lián)接。
[0030]外錐形充電頭安裝座與內(nèi)錐形導向座同錐度大小，外錐形充電頭安裝座通過管狀連接桿與上桿接關(guān)節(jié)軸承相連，內(nèi)錐形導向座安裝在待連接的載體上。
【權(quán)利要求】
1.水下充電連接機構(gòu)，其特征是:包括導向筒、滑動筒、第一空心連桿、第二空心連桿、空心球頭連接桿、充電頭安裝座、導向座，滑動筒安裝在導向筒里并與導向筒形成直線副，上關(guān)節(jié)軸承設置在滑動筒里，下關(guān)節(jié)軸承固定在滑動筒下端部，第一空心連桿固定在下關(guān)節(jié)軸承下方，第二空心連接桿上端連接充電頭安裝座，第二空心連接桿下端連接上關(guān)節(jié)軸承，空心球頭連接桿的上下兩端均為球形結(jié)構(gòu)，空心球頭連接桿的上下兩端分別安裝在上關(guān)節(jié)軸承和下關(guān)節(jié)軸承里，上關(guān)節(jié)軸承上連接第一-第四彈簧，第一-第四彈簧的另一端安裝在滑動筒內(nèi)壁上，導向座安裝在被充電的水下機器人上，充電頭安裝座輪廓與導向座內(nèi)壁形狀相適應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下充電連接機構(gòu)，其特征是:導向筒的下壁上設置通孔，第一空心連接桿下端通過通孔連接對接裝置的液壓缸活塞桿或直線驅(qū)動機構(gòu)的運動桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下充電連接機構(gòu)，其特征是:第一-第二彈簧與滑動筒內(nèi)壁下部連接，第一-第二彈簧相對上關(guān)節(jié)軸承對稱布置成正八字形，第三-第四彈簧與滑動筒內(nèi)壁下部連接，第三-第四彈簧相對下關(guān)節(jié)軸承對稱布置成倒八字形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下充電連接機構(gòu)，其特征是:所述的充電頭安裝座輪廓為外錐形，導向座的內(nèi)壁為內(nèi)錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下充電連接機構(gòu)，其特征是:所述的充電頭安裝座輪廓為外錐形，導向座的內(nèi)壁為內(nèi)錐形。
【文檔編號】H01R13/629GK103986015SQ201410195469
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張銘鈞, 高海寶, 杜曉飛, 郭炳岐, 宗超勇, 郭冠群, 趙文德, 徐建安, 王玉甲 申請人:哈爾濱工程大學