一種可在軌更換的機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種可在軌更換的機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大型空間機(jī)械臂是空間在軌維護(hù)的核心設(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、發(fā)射成本高、以及在軌運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。目前國(guó)際上在軌的大型空間機(jī)械臂有加拿大空間站遙操作機(jī)械臂SSRMS與日本實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂JEMRMS，這兩個(gè)機(jī)械臂均采用可在軌維護(hù)更換設(shè)計(jì)。為了降低機(jī)械臂的維護(hù)成本，機(jī)械臂在軌維護(hù)的關(guān)鍵是替換失效的關(guān)節(jié)模塊，因此設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)快換接口以便于宇航員快速更換維修。
[0003]關(guān)節(jié)快換接口需要保證機(jī)械臂的剛度連接，同時(shí)需要保證機(jī)械的電氣的及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的連接。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的有些電連接器不具備超行程量緩沖功能使其在使用時(shí)會(huì)因承受過(guò)載力發(fā)生損壞。目前還沒(méi)有一種實(shí)用且能夠應(yīng)用于空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)快換接口，存在的缺陷至今沒(méi)有有效解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可在軌更換的機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有使用的機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口的電連接器因不具備超行程量緩沖功能而使其承受過(guò)載力發(fā)生損壞的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種可在軌更換的機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口系統(tǒng)，它包括容差導(dǎo)向?qū)友b置、電氣連接裝置、多組鎖定定位裝置和多組機(jī)械連接快拆裝置，所述容差導(dǎo)向?qū)友b置包括凹本體、與凹本體結(jié)構(gòu)相配合的凸本體，所述凹本體和凸本體之間通過(guò)多組鎖定定位裝置和多組機(jī)械連接快拆裝置可拆卸連接，所述多組鎖定定位裝置均勻設(shè)置在凹本體和凸本體之間，所述多組機(jī)械連接快拆裝置均布在凹本體和凸本體之間，所述電氣連接裝置設(shè)置在凹本體和凸本體組成的腔體內(nèi)；
[0007]所述電氣連接裝置包括電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)和電連接器推送機(jī)構(gòu)，所述電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在凸本體或凹本體內(nèi)，所述電連接器浮動(dòng)裝置包括電連接器插頭、電連接器插頭安裝板、電連接器限位板、多個(gè)浮動(dòng)安裝螺釘I和多組浮動(dòng)彈簧，所述電連接器插頭上安裝有電連接器插頭安裝板，所述電連接器插頭安裝板的上端面設(shè)置有多個(gè)浮動(dòng)安裝螺釘I和多組浮動(dòng)彈簧，所述電連接器插頭上還設(shè)置有電連接器限位板；所述電連接器推送機(jī)構(gòu)安裝在凹本體或凸本體內(nèi)，所述電連接器推送機(jī)構(gòu)包括電連接器插座、電連接器插座滑塊安裝板、曲軸、施力軸、底板、穩(wěn)定彈簧、兩個(gè)連桿、兩個(gè)曲柄、兩個(gè)連桿基座、平鍵和多組滑柱，所述電連接器插座固定安裝在電連接器插座滑塊安裝板的上端面，電連接器插座滑塊安裝板的下端面并列設(shè)置有連桿基座，所述多組滑柱均豎直設(shè)置在底板上，所述電連接器插座滑塊安裝板滑動(dòng)連接在多組滑柱上，所述曲軸位于電連接器插座滑塊安裝板的下方，每個(gè)連桿的一端插設(shè)在其對(duì)應(yīng)的連桿基座內(nèi)，每個(gè)連桿的另一端連接在曲柄上，每個(gè)曲柄通過(guò)平鍵與曲軸相連接，所述曲軸安裝在底板上，所述曲軸的一端連接有施力軸，所述曲軸的另一端連接有穩(wěn)定彈簧；所述電連接器限位板穿過(guò)電連接器插頭對(duì)稱(chēng)安裝在電連接器插頭安裝板上。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0009]1、本發(fā)明是針對(duì)電連接器的性能進(jìn)行拓展，通過(guò)添加電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)使電連接器具有具備超行程量緩沖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)在空間環(huán)境下機(jī)械臂關(guān)節(jié)的高效快速拆卸與安裝，并且保證機(jī)械與電氣的可靠連接，同時(shí)保證在加工安裝誤差下電連接器不會(huì)因?yàn)檫^(guò)載力而損壞，有效保證了電連接器的正常使用的基本性能及完整性，同時(shí)能夠延長(zhǎng)電連接器的使用壽命。
[0010]2、針對(duì)不具超行程量的電連接器設(shè)計(jì)了電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低了對(duì)電連接器的性能要求。
[0011]3、針對(duì)空間環(huán)境設(shè)計(jì)了便于宇航員作業(yè)的功能:本發(fā)明中的容差導(dǎo)向?qū)友b置為大容差對(duì)接結(jié)構(gòu)，機(jī)械連接快拆裝置為快換拆裝結(jié)構(gòu)，鎖定定位裝置具有位置定位提示作用
[0012]4、本發(fā)明設(shè)計(jì)基于曲柄滑塊的電連接器推送機(jī)構(gòu)，將插拔力轉(zhuǎn)換為力矩，有效降低了宇航員操作難度，節(jié)省了宇航員操作時(shí)間，提高了宇航員的工作效率。
[0013]5、電連接器推送機(jī)構(gòu)具有限位設(shè)計(jì)，即電連接器限位板，與現(xiàn)有技術(shù)相比，此限位功能由電連接器推送機(jī)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，不需要添加額外的限位裝置。
[0014]6、本發(fā)明中的穩(wěn)定彈簧有效實(shí)現(xiàn)電連接器推送機(jī)構(gòu)的鎖緊功能，保證電連接器在振動(dòng)環(huán)境中不脫離。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明中容差導(dǎo)向?qū)友b置、電氣連接裝置、多組鎖定定位裝置和多組機(jī)械連接快拆裝置處于連接狀態(tài)下三維旋轉(zhuǎn)剖視圖；
[0016]圖2為處于對(duì)接前狀態(tài)的凹本體及連接在其上的鎖定定位裝置、機(jī)械連接快拆裝置與電氣連接裝置的部分結(jié)構(gòu)連接關(guān)系的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為處于對(duì)接前狀態(tài)的凸本體及連接在其上的鎖定定位裝置、機(jī)械連接快拆裝置與電氣連接裝置的部分結(jié)構(gòu)連接關(guān)系的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為鎖定定位裝置的局部剖視圖；
[0019]圖5為機(jī)械連接快拆裝置的三維旋轉(zhuǎn)剖視圖；
[0020]圖6為電氣連接裝置處于連接前的三維圖；
[0021]圖7為電氣連接裝置處于連接后的三維圖；
[0022]圖8為電氣連接裝置中的電連接器推送機(jī)構(gòu)的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括容差導(dǎo)向?qū)友b置、電氣連接裝置、多組鎖定定位裝置和多組機(jī)械連接快拆裝置，所述容差導(dǎo)向?qū)友b置包括凹本體1-1和凸本體1-2，凹本體1-1的結(jié)構(gòu)與凸本體1-2的結(jié)構(gòu)配合設(shè)置，所述凹本體1-1和凸本體1-2之間通過(guò)多組鎖定定位裝置和多組機(jī)械連接快拆裝置可拆卸連接，所述多組鎖定定位裝置均勻設(shè)置在凹本體1-1和凸本體1-2之間，所述多組機(jī)械連接快拆裝置均布在凹本體1-1和凸本體1-2之間，所述電氣連接裝置設(shè)置在凹本體1-1和凸本體1-2組成的腔體內(nèi)；
[0024]所述電氣連接裝置包括電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)和電連接器推送機(jī)構(gòu)，所述電連接器浮動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在凸本體1-2或凹本體1-1內(nèi)，所述電連接器浮動(dòng)裝置包括電連接器插頭4-1、電連接器插頭安裝板4-3、電連接器限位板4-11、多個(gè)浮動(dòng)安裝螺釘I 4-8和多組浮動(dòng)彈簧4-4，所述電連接器插頭4-1上安裝有電連接器插頭安裝板4-3，所述電連接器插頭安裝板4-3的上端面設(shè)置有多個(gè)浮動(dòng)安裝螺釘I 4-8和多組浮動(dòng)彈簧4-4，所述電連接器插頭4-1上還設(shè)置有電連接器限位板4-11 ;所述電連接器推送機(jī)構(gòu)安裝在凹本體1-1或凸本體1-2內(nèi)，所述電連接器推送機(jī)構(gòu)包括電連接器插座4-12、電連接器插座滑塊安裝板4-16、曲軸4-26、施力軸4-19、底板4-32、穩(wěn)定彈簧4_30、兩個(gè)連桿4_23、兩個(gè)曲柄4_22、兩個(gè)連桿基座4-28、平鍵4-36和多組滑柱4-17，所述電連接器插座4_12固定安裝在電連接器插座滑塊安裝板4-16的上端面，電連接器插座滑塊安裝板4-16的下端面并列設(shè)置有連桿基座4-28，所述多組滑柱4-17均豎直設(shè)置在底板4-32上，所述電連接器插座滑塊安裝板4_16滑動(dòng)連接在多組滑柱4-17上，所述曲軸4-26位于電連接器插座滑塊安裝板4-16的下方，每個(gè)連桿4-23的一端插設(shè)在其對(duì)應(yīng)的連桿基座4-28內(nèi)，每個(gè)連桿4-23的另一端連接在曲柄4-22上，每個(gè)曲柄4-22通過(guò)平鍵4-36與曲軸4_26相連接，所述曲軸4_26安裝在底板4-32上，所述曲軸4-26的一端連接有施力軸4-19，所述曲軸4_26的另一端連接有穩(wěn)定彈簧4-30 ;所述電連接器限位板4-11穿過(guò)電連接器插頭4-1對(duì)稱(chēng)安裝在電連接器插頭安裝板4-3上。
[0025]本實(shí)施方式中電連接器限位板4-11由兩個(gè)條狀板體組成。所述穩(wěn)定彈簧4-30通過(guò)緊固螺釘II 4-29連接在曲軸4-26上，同時(shí)通過(guò)緊固螺釘III4-31連接在安裝塊4-33上，所述安裝塊4-33通過(guò)連接螺釘ΧΠ 4-34固定在底板4_32上。所述曲軸4_26安裝在底板
4-32上。多個(gè)連接螺釘XIII4-35將底板4_32安裝在凹本體1_1上，所述一組滑柱4_17同時(shí)安裝在凹本體1-1于底板4-32上。多個(gè)緊定螺釘4-24將多個(gè)轉(zhuǎn)軸4_25固定在與其對(duì)應(yīng)的曲柄4-22或連桿基座4-28上。
[0026]所述電連接器插頭4-1與電連接器插座4-12均為國(guó)產(chǎn)某型號(hào)電連接器，其具有X/Y方向的容差能力，但是不具備Z向超行程量。所述電氣連接裝置針對(duì)此電連接器進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了具有Z向浮動(dòng)能力的底座。核心為一組大剛度浮動(dòng)彈簧提供超行程量，浮動(dòng)安裝螺釘I同時(shí)作為Z方向的滑柱使得電連接器插頭安裝板能夠Z向運(yùn)動(dòng)，所述凸本體1-2與浮動(dòng)安裝螺釘I 4-8提供限位功能，調(diào)整浮動(dòng)安裝螺釘I 4-8長(zhǎng)度可以調(diào)整Z向超行程量的大小。所述一組大剛度浮動(dòng)彈簧一端安裝在凸本體1-2內(nèi)，另一端通過(guò)電連接器限位板4-11安裝在電連接器插頭安裝板4-3上。
[0027]所述電氣連接裝置內(nèi)設(shè)置有限位裝置的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為電連接器推送機(jī)構(gòu)，將宇航員槍形操作工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為