廖堃宇，刘满禄，张俊俊，张 华

(西南科技大学, 四川 绵阳 621010)

0 引 言

国际机器人联合会(International Federation ofRobotics，IFR)将应用于特殊环境的机器人称为特种机器人[1]。特种机器人的研究工作围绕在核环境、海洋工程、太空、军事应用展开[2]。特种机器人作业环境危险，所执行的任务通常具有多样性，任务目标的质量、形状和尺寸不尽相同。因此，仅使用单一的末端工具很难满足复杂的任务要求。最好的解决办法就是为机器人配备末端工具快速更换装置与工具库，使机器人能够根据作业任务实际需要更换末端工具，提高机器人的作业能力与作业效率[3]。

国内外都对快换装置进行了一定的研究。文献[4]设计了一种用于焊接机器人的快换装置，通过气动的方式完成末端工具的切换，但其密封性要求很高。荷兰为欧空局设计了一种小型快换装置，其需要很高的定位精度[5]。哈尔滨工业大学在国内对快换装置的研究比较多，主要针对太空环境，为了给末端工具提供转矩，使得快换装置的结构复杂化[6-9]。在前期设计工作中已经完成了一种螺母快换机构，其不能让机械臂与末端工具实现电气连接，且驱动机构体积很大[10]。

针对以上问题，优化设计了一种机器人末端工具快换装置，该装置具有位姿容差能力，能承受大载荷，不仅可以实现机械臂与末端工具的机械连接，同时可以实现两者的电气连接。

1 总体方案

1.1 工作原理

如图1所示，末端工具快换装置主要分为两部分，一部分为机械臂端，另一部分为工具端，机械臂端连接在机械臂上，工具端连接在末端工具上。……