[发明专利]一种用于多旋翼机器人与多足步行机器人合体分离的对接机构

说明书

本发明公开一种用于多旋翼机器人与多足步行机器人合体分离的对接机构，主动驱动公头和被动锁定母头组成，分别安装于多足步行机器人与多旋翼机器人上。主动驱动公头具有由圆锥凸轮驱动朝向主动驱动公头中心移动的指爪架；且中心设计有棱锥形对接头。被动锁定母头具有三角形通孔，以及周向设计的对接斜面。主动驱动公头的对接头插入三角形通孔内，至被动锁定母头底面与主动驱动公头顶面；随后控制圆锥凸轮旋转，使指爪架向导轨架中心运动，最终使导轨架上的指爪轮与对接斜面接触实现锁定。本发明能够实现旋翼飞行机器人和足式步行机器人间柔顺、容错的快速对接与分离，且在合体与分离过程能够被动消除位姿误差并柔顺缓冲，同时在合体后还具有自锁功能。

技术领域

本发明涉及一种可以用于多旋翼飞行机器人与多足步行机器人合体分离的对接机构，属于机械设计领域。

背景技术

我国山地、高原面积广大，环境较为恶劣，很多区域人类难以穿越或作业，且地震、泥石流等自然灾害频发，利用机器人代替人类在复杂或恶劣环境下进行灾难救援、环境勘探、及多种军事任务成为了机器人领域的重要研究方向。同时随着我国城市化进程的加快，城市规模、人口和建筑物密度不断增大，对于城市突发事件的侦查、救生、反恐等高风险问题，亟需环境适应能力强、机动性能好、操作灵活且作业可靠的高性能机器人。

多旋翼无人机平台具有结构简单、功能性强、易于实现等特点，可以实现悬停和垂直起降；足式机器人由于其与支撑面是点接触，不需要连续的支撑面，可以在各种复杂地形上运动。多旋翼飞行机器人和足式步行机器人有机结合的空地协同移动操作机器人，集合了旋翼飞行机器人和足式机器人的优点，能够实现大范围高速机动、多模式移动操作、空地协同、灵活作业、稳定停泊、灵巧操作。

发明内容

本发明针对上述的空地协同移动操作机器人，提出了一种对接机构，用于旋翼飞行机器人和足式步行机器人的合体与分离，能够实现旋翼飞行机器人和足式步行机器人间柔顺、容错的快速对接与分离，且在合体与分离过程能够被动消除位姿误差并柔顺缓冲，同时在合体后还具有自锁功能。

本发明用于多旋翼机器人与多足步行机器人合体分离的对接机构，由主动驱动公头和被动锁定母头组成，分别安装多足步行机器人与多旋翼机器人。

所述主动驱动公头具有上下设置的导轨架与公头弹簧；两者间通过周向布置的公头弹簧相连。导轨架周向设计有指爪架导向通道，中心设计有棱锥形对接头。

上述指爪架导向通道内设置指爪架，指爪架顶端安装有内侧指爪轮与外侧指爪轮，指爪架底端与导轨架与公头弹簧间设置的圆锥凸轮上的导轨配合定位。圆锥凸轮由驱动舵机驱动转动，进而带动指爪架以垂直于导轨架表面的姿态沿指爪架导向通道向导轨架中心移动。

上述指爪架通公头弹性绳牵引；公头弹性绳一端固定于指爪架顶部，另一端绕过导轨架上安装的绳架后，向下固定于公头弹簧架上。当指爪架向导轨架中心移动时，带动公头弹性绳拉伸，由此牵拉公头弹簧架与主动驱动公头间相对运动，使公头弹簧压缩至锁紧。

所述被动锁定母头为三层结构，包括底层接头、中层弹簧架与上层弹簧架。底层接头、中层弹簧架间通过周向均设的螺柱相连；中层弹簧架与上层弹簧架间通过周向均设的外弹簧相连。

上述底层接头具有中心通孔，供棱锥形对接头通过。底层接头周向上还均设有沟槽，该沟槽底面为斜面，朝向底层接头中心倾斜。中层弹簧架具有中心通孔，内部设置有凸台，凸台与上层弹簧架间通过内弹簧相连；同时凸台底面中心设计有凹坑。

上述凸台通过母头弹性绳与中层弹簧架相连；母头弹性绳一端与凸台固定，并绕过中层弹簧架上安装的绕线轮后，另一端向下固定于中层弹簧架上。