專利名稱：電磁型連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機器人技術(shù)領(lǐng)域的裝置，尤其涉及的是一種電磁型連接裝置。
背景技術(shù)：
在可重構(gòu)機器人系統(tǒng)中，若干機器人個體可以通過特定的連接裝置形成新的構(gòu) 形，從而增強其整體的性能，以適應(yīng)新的環(huán)境與任務(wù)要求。因此，連接裝置是可重構(gòu)機器人 設(shè)計中最為重要的一部分，直接影響可重構(gòu)機器人的整體性能。目前，應(yīng)用于可重構(gòu)機器人 領(lǐng)域的連接裝置主要有利用形狀記憶合金的插銷式連接機構(gòu)、永磁型連接機構(gòu)、機械連接 機構(gòu)以及電磁型連接機構(gòu)。但由于這些連接機構(gòu)尺寸的限制，很難應(yīng)用到可重構(gòu)微型機器 人領(lǐng)域。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?00910049401. 5，名稱為微 型萬向連接裝置，該裝置中，連接器的底座和球形端蓋前端上下對接在一起組成一個大于 半球的球孔，球形連接桿插入其中組成一個靈活的球形萬向節(jié)，端蓋可以繞底座旋轉(zhuǎn)，通過 控制鎖緊機構(gòu)，實現(xiàn)該裝置的自動連接/脫離。攜帶該裝置的多個微型機器人可以自動連 接在一起，在任意曲率的曲面上運動。該裝置只能進行機械連接，無法實現(xiàn)可重構(gòu)微機器人 之間的電氣連接。進一步的檢索發(fā)現(xiàn)，T. Haga等在《Microsystem Technologies》(微系統(tǒng) 技術(shù))2000 年 4 月發(fā)表的:Development of microconnector with an automatic connecting/disconnectingmechanism( 一種可自動連接/脫離的微型連接裝置)，該技術(shù) 公開了一種機械和電氣一體的微型連接裝置，其直徑和厚度分別為2. 5mm和2mm，實現(xiàn)連接 /脫離的鎖緊機構(gòu)由電磁鐵、永磁體以及螺旋彈簧組成，用于鏈?zhǔn)轿⑿鸵苿訖C器人的柔性連 接。該連接裝置的優(yōu)點是整體體積較小，可同時實現(xiàn)機械以及電氣的連接，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù) 雜，需采用造價昂貴的X射線光刻微細加工技術(shù)制作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電磁型連接裝置，通過控制電 磁鐵和永磁體之間產(chǎn)生的吸引和斥力來實現(xiàn)主動件與被動件的連接與脫離，不僅實現(xiàn)了微 機器人之間的機械連接，而且同時還實現(xiàn)了它們之間的電氣連接。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括接頭、對準(zhǔn)孔、主動電極、電磁 鐵、主動底座、對準(zhǔn)頭、被動電極、插頭、永磁體和被動底座，其中接頭設(shè)置于主動底座上， 對準(zhǔn)孔和主動電極分別固定在接頭上，電磁鐵的一端固定設(shè)于接頭的中央，另一端上設(shè)有 線圈，插頭設(shè)于被動底座上，對準(zhǔn)頭和被動電極分別固定在插頭上，對準(zhǔn)頭和對準(zhǔn)孔的位置 相對應(yīng)，主動電極和被動電極的位置相對應(yīng)，永磁體固定在插頭的中央，插頭和接頭大小相等。所述的接頭設(shè)于主動底座的上表面的圓形凹槽中，所述的插頭設(shè)于被動底座的上表面的圓形凹槽中。所述的對準(zhǔn)孔和主動電極分別等距離的固定在接頭上，對準(zhǔn)頭和被動電極分別等距離的固定在插頭上。所述的接頭、對準(zhǔn)孔、主動電極、電磁鐵和主動底座構(gòu)成了主動件。所述的對準(zhǔn)頭、被動電極、插頭、永磁體和被動底座構(gòu)成了被動件。所述的主動電極的頂部是懸臂梁結(jié)構(gòu)，底部延伸至接頭的邊緣。所述的被動電極的頂部是長方體凸起，底部延伸至插頭的邊緣。所述的永磁體是釤鈷合金制成。所述的主動底座、被動底座、插頭和接接頭是硅材料制成。所述的電磁鐵是鐵鎳合金制成。所述的主動電極和被動電機是銅制成。主動電極和被動電極以引線方式與外部連接。通過控制電磁鐵和永磁體之間產(chǎn)生 的吸引和斥力來實現(xiàn)主動件與被動件的連接與脫離。當(dāng)主動件與被動件進行連接時，利用 插座上的對準(zhǔn)頭與接頭上的對準(zhǔn)孔進行對準(zhǔn)；當(dāng)主動件與被動件脫離時，對電磁鐵上的線 圈反向通電，電磁鐵就與永磁體產(chǎn)生斥力，從而主動件與被動件實現(xiàn)自動脫離。本發(fā)明人相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點在保證機械連接的情況下，增加了通道的 電氣接口，使可重構(gòu)微機器人之間能夠相互通信和共享能源，而且電極之間的彈性接觸可 以提高該裝置電氣連接的穩(wěn)定性；僅在脫離時需要消耗可重構(gòu)微機器人的能源；對準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 一方面可以降低其連接所需的精度，另一方面可有效地提高其連接后的抗扭能力；結(jié)構(gòu)比 較簡單，可采用UV-LIGA微細加工工藝制作，加工成本低廉。


圖1是本發(fā)明主動件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明被動件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1，圖2所示，本實施例包括包括接頭1、對準(zhǔn)孔2、主動電極3、電磁鐵4、主 動底座5、對準(zhǔn)頭6、被動電極7、插頭8、永磁體9和被動底座10，其中接頭1設(shè)置于主動 底座5上，對準(zhǔn)孔2和主動電極3分別固定在接頭1上，電磁鐵4的一端固定設(shè)于接頭1的 中央，另一端上設(shè)有線圈(圖中未顯示)，插頭8設(shè)于被動底座10上，對準(zhǔn)頭6和被動電極 7分別固定在插頭8上，對準(zhǔn)頭6和對準(zhǔn)孔2的位置相對應(yīng)，主動電極3和被動電極7的位 置相對應(yīng)，永磁體9固定在插頭8的中央，插頭8和接頭1大小相等。所述的接頭1設(shè)于主動底座5的上表面的圓形凹槽中，主動電極3共八個，相鄰的 主動電極3的夾角是45°。對準(zhǔn)孔2共四個，分別設(shè)于兩個主動電極3之間，相鄰對準(zhǔn)孔2 的夾角是90°。所述的插頭8設(shè)于被動底座10的上表面的圓形凹槽中，被動電極7共八個，相鄰的被動電極7的夾角是45°。對準(zhǔn)頭6共四個，分別設(shè)于兩個被動電極7之間，相鄰對準(zhǔn)頭6的夾角是90°。在其他實施例中，也可以根據(jù)實際通信需求增加或減少主動電極3、被動 電極7、對準(zhǔn)孔2和對準(zhǔn)頭6的個數(shù)所述的接頭1、對準(zhǔn)孔2、主動電極3、電磁鐵4和主動底座5構(gòu)成了主動件。所述的對準(zhǔn)頭6、被動電極7、插頭8、永磁體9和被動底座10構(gòu)成了被動件。所述的主動電極3的頂部是懸臂梁結(jié)構(gòu)，底部延伸至接頭1的邊緣以引線和外部 相連；被動電極7的頂部是長方體凸起，底部延伸至插頭8的邊緣以引線和外部相連。主動 電極3和被動電極7的接觸位置靠近主動電極3的懸臂梁的末端，因此懸臂梁在主動件和 被動件接觸時會發(fā)生一定量的形變，直至電磁鐵4和永磁體9相吸在一起；由于主動電極3 的懸臂梁結(jié)構(gòu)，可以消除裝置的加工誤差對連接的影響，確保每個電極均緊密接觸。所述的永磁體9是釤鈷合金制成，電磁鐵4是鐵鎳合金制成，主動電極3和被動電 機是銅制成，主動底座5、被動底座10、插頭8和接接頭1是硅材料制成。本實施例的尺寸主動件為長*寬*高=5mm*5mm*2. 5mm ；被動件為長*寬*高= 5mm氺5mm氺2. 5mm。當(dāng)主動件與被動件進行連接時，四個對準(zhǔn)頭6分別與相應(yīng)的對準(zhǔn)孔2進行同心對 準(zhǔn)，并插入對準(zhǔn)孔2 ；永磁體9吸引電磁鐵4并與其接觸，由于結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，主動電極3 和被動電極7會先于永磁體9和電磁鐵4接觸，由于主動電極3的懸臂梁結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生一 定量的形變，消除裝置的加工誤差對連接的影響，確保每個電極均緊密接觸；當(dāng)主動件與被 動件進行脫離時，對電磁鐵4上的線圈通電，使電磁鐵4和永磁體9之間的吸引力變?yōu)槌?力，從而主動件與被動件脫離。
權(quán)利要求
一種電磁型連接裝置，包括電磁鐵和永磁體，其特征在于，還包括接頭、對準(zhǔn)孔、主動電極、主動底座、對準(zhǔn)頭、被動電極、插頭和被動底座，其中接頭設(shè)置于主動底座上，對準(zhǔn)孔和主動電極分別固定在接頭上，電磁鐵的一端固定設(shè)于接頭的中央，另一端上設(shè)有線圈，插頭設(shè)于被動底座上，對準(zhǔn)頭和被動電極分別固定在插頭上，對準(zhǔn)頭和對準(zhǔn)孔的位置相對應(yīng)，主動電極和被動電極的位置相對應(yīng)，永磁體固定在插頭的中央，插頭和接頭大小相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁型連接裝置，其特征是，所述的接頭設(shè)于主動底座的上 表面的圓形凹槽中，插頭設(shè)于被動底座的上表面的圓形凹槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁型連接裝置，其特征是，所述的對準(zhǔn)孔和主動電極分別 等距離的固定在接頭上，對準(zhǔn)頭和被動電極分別等距離的固定在插頭上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁型連接裝置，其特征是，所述的接頭、對準(zhǔn)孔、主動電極、 電磁鐵和主動底座構(gòu)成了主動件，對準(zhǔn)頭、被動電極、插頭、永磁體和被動底座構(gòu)成了被動 件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁型連接裝置，其特征是，當(dāng)主動件與被動件進行連接時， 四個對準(zhǔn)頭分別與相應(yīng)的對準(zhǔn)孔進行同心對準(zhǔn)，并插入對準(zhǔn)孔，永磁體吸引電磁鐵并與其 接觸，主動電極和被動電極會先于永磁體和電磁鐵接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁型連接裝置，其特征是，當(dāng)主動件與被動件進行脫離時， 對電磁鐵上的線圈通電，使電磁鐵和永磁體之間的吸引力變?yōu)槌饬?，從而主動件與被動件 脫離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁型連接裝置，其特征是，所述的主動電極的頂部是懸臂 梁結(jié)構(gòu)，底部延伸至接頭的邊緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁型連接裝置，其特征是，所述的被動電極的頂部是長方 體凸起，底部延伸至插頭的邊緣。
全文摘要
一種機器人技術(shù)領(lǐng)域的電磁型連接裝置，包括接頭、對準(zhǔn)孔、主動電極、電磁鐵、主動底座、對準(zhǔn)頭、被動電極、插頭、永磁體和被動底座，接頭設(shè)置于主動底座上，對準(zhǔn)孔和主動電極分別固定在接頭上，電磁鐵的一端固定設(shè)于接頭的中央，另一端上設(shè)有線圈，插頭設(shè)于被動底座上，對準(zhǔn)頭和被動電極分別固定在插頭上，對準(zhǔn)頭和對準(zhǔn)孔的位置相對應(yīng)，主動電極和被動電極的位置相對應(yīng)，永磁體固定在插頭的中央，插頭和接頭大小相等。增加了通道的電氣接口，使可重構(gòu)微機器人之間能夠相互通信，僅在脫離時需要消耗可重構(gòu)微機器人的能源，對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)一方面可以降低其連接所需的精度，另一方面可有效地提高其連接后的抗扭能力，結(jié)構(gòu)比較簡單，加工成本低廉。
文檔編號B25J19/00GK101817183SQ20101015238
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者張大偉, 李振波, 楊帆, 陳佳品 申請人:上海交通大學(xué)