CN105382845A - 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法 - Google Patents

一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105382845A
CN105382845A CN201510981650.3A CN201510981650A CN105382845A CN 105382845 A CN105382845 A CN 105382845A CN 201510981650 A CN201510981650 A CN 201510981650A CN 105382845 A CN105382845 A CN 105382845A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tool
steel ball
rack
mechanical arm
shift lever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510981650.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105382845B (zh
Inventor
周元子
张强
李晓辉
王斌
吕振华
于国庆
孙静
蒋俊
文闻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Control Engineering
Original Assignee
Beijing Institute of Control Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Control Engineering filed Critical Beijing Institute of Control Engineering
Priority to CN201510981650.3A priority Critical patent/CN105382845B/zh
Publication of CN105382845A publication Critical patent/CN105382845A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105382845B publication Critical patent/CN105382845B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof

Abstract

一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法，装置包括机械臂端和工具端两部分机械臂端由钢球架、卡套、弹簧、钢球、拨杆轴组成，钢球架与机械臂连接，弹簧自然伸长使卡套处于钢球上方限制钢球运动。工具端由工具头和工具架组成，工具头与末端工具连接，并放置在工具架中。通过机械臂运动使弹簧变形，钢球与卡套错开并进入工具头的钢球沟道内。拨杆轴上的拨杆插入工具头的V形导向槽内，实现机械臂端与工具端的连接锁紧。该装置借助机械臂的运动，不需要额外驱动源，使得空间机械臂可在轨自主更换末端工具，实现了机械臂的多功能化。

Description

一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法
技术领域
本发明属于空间操作领域，涉及一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法。
背景技术
针对于空间机械臂的多种操作任务，提出了采用更换装置进行末端工具的更换与操作，为此提出了一种空间机械臂末端工具更换装置。该装置借助机械臂的操作，不需要额外驱动源，可以实现工具更换，使得空间机械臂可在轨自主更换末端工具，实现了机械臂的多功能化。
已有的CN201310325270“一种用于空间机器人末端的工具更换装置”、CN201310268393“基于槽轮机构的轨道工具更换器”、CN201110230832“空间机器人轨道工具更换器”等发明专利涉及空间机械臂末端工具更换装置技术。但上述发明涉及的技术均采用专用的驱动电机和齿轮、凸轮、谐波减速器、槽轮等传动装置实现臂和工具的连接锁紧。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法，可使空间机械臂具备在轨自主更换末端工具的能力，使单独的机械臂可执行多种操作任务，实现机械臂的多功能化。
本发明的技术方案是：一种空间机械臂末端工具更换装置，包括机械臂端和工具端；机械臂端由钢球架、卡套、弹簧、钢球、拨杆轴组成；工具端由工具头和工具架组成；所述钢球架上方与机械臂连接，周向上的孔内放置有钢球；所述弹簧在钢球架和卡套中间，弹簧自然伸长状态下卡套顶住钢球；所述拨杆轴安装在钢球架内，周向上分布有拨杆；拨杆轴顶端为导向圆锥；所述工具头下方与末端工具连接，外圆上有钢球沟道；工具头周向上分布有V形导向槽，与拨杆轴上的拨杆配合；工具头顶端为导向锥孔，与拨杆轴顶端的导向圆锥配合；所述工具架上放置工具头，且工具头可沿工具架滑动。
一种利用所述更换装置对空间机械臂进行更换的方法，步骤如下：
1)机械臂运动，使拨杆轴顶端的导向圆锥与工具头顶端的导向锥孔配合，拨杆轴周向上的拨杆与工具头周向上的V形导向槽配合，校正机械臂端和工具端的位置和姿态偏差，使钢球架和工具头同轴，且卡套的下端面与工具架的上端面接触；此时弹簧处于自然伸长状态下，钢球被卡套顶住；
2)机械臂沿钢球架的轴线向下运动，卡套被工具架顶住不能移动，钢球架和拨杆轴随机械臂向下移动，使弹簧压缩，钢球与卡套错开并进入工具头的钢球沟道，拨杆轴上的拨杆插入工具头的V形导向槽内；
3)机械臂向工具架出口平移，装置机械臂端和工具头一起沿工具架滑动，卡套下端面逐渐失去与工具架上端面的接触，使弹簧逐渐伸长回到自然状态，钢球被卡套顶住，限制住了机械臂端与工具端间的径向和轴向运动，同时拨杆轴上的拨杆限制住了机械臂端与工具端间的周向旋转，使机械臂和末端工具达到连接锁紧状态。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)通过应用本发明，可使空间机械臂具备在轨自主更换末端工具的能力，使单独的机械臂可执行多种操作任务，实现机械臂的多功能化。
(2)本发明涉及的空间机械臂末端工具更换装置可用于执行空间操作任务的任意形式机械臂。与已有技术相比，在实现同样功能的前提下，本发明涉及的技术避免了专用的驱动电机或传动装置，具有体积小、重量轻、成本低的优势，市场竞争力强。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置执行机械臂和末端工具连接锁紧过程的初始状态图；
图3为本发明装置执行机械臂和末端工具连接锁紧过程的中间状态图；
图4为本发明装置执行机械臂和末端工具连接锁紧过程的最终状态图。
具体实施方式
空间机械臂末端工具更换装置由机械臂端和工具端两部分组成。
机械臂端由钢球架1、卡套2、弹簧3、钢球4、拨杆轴5组成。钢球架1上方与机械臂连接，周向上的孔内放置有钢球4。弹簧3在钢球架1和卡套2中间，弹簧3自然伸长状态下卡套2顶住钢球4。拨杆轴5安装在钢球架内，周向上分布有拨杆，拨杆轴5顶端是导向圆锥。
工具端由工具头6和工具架7组成。工具头6下方与末端工具连接，外圆上有钢球沟道；工具头6周向上分布有V形导向槽，可与拨杆轴5上的拨杆配合；工具头6顶端是导向锥孔，可与拨杆轴5顶端的导向圆锥配合。机械臂端和工具端分离状态下，工具头6放置在工具架7中，且可沿工具架7滑动。
本发明装置执行机械臂和末端工具连接锁紧过程如下：第一步，机械臂运动，使本发明装置机械臂端与工具端达到如图2所示的初始状态。这一过程中，拨杆轴5顶端的导向圆锥与工具头6顶端的导向锥孔配合，拨杆轴5周向上的拨杆与工具头6周向上的V形导向槽配合，校正机械臂端和工具端的位置和姿态偏差，使钢球架1和工具头6同轴，且卡套2的下端面与工具架7的上端面接触。此时弹簧3处于自然伸长状态下，钢球4被卡套2顶住。
第二步，机械臂沿钢球架1的轴线向下运动，使本发明装置机械臂端与工具端达到如图3所示的中间状态。这一过程中，卡套2被工具架7顶住不能移动，钢球架1和拨杆轴5随机械臂向下移动，使弹簧3压缩，钢球4与卡套2错开并进入工具头6的钢球沟道，拨杆轴5上的拨杆插入工具头6的V形导向槽内。
第三步，机械臂向工具架7出口平移，使本发明装置机械臂端与工具端达到如图4所示的最终状态。这一过程中，本发明装置机械臂端和工具头6一起沿工具架7滑动，卡套2下端面逐渐失去与工具架7上端面的接触，使弹簧3逐渐伸长回到自然状态，钢球4被卡套2顶住，限制住了机械臂端与工具端间的径向和轴向运动，同时拨杆轴5上的拨杆限制住了机械臂端与工具端间的周向旋转，使机械臂和末端工具达到连接锁紧状态。
本发明装置执行机械臂和末端工具解锁释放过程按上述过程逆向操作即可。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种空间机械臂末端工具更换装置，其特征在于：包括机械臂端和工具端；机械臂端由钢球架(1)、卡套(2)、弹簧(3)、钢球(4)、拨杆轴(5)组成；工具端由工具头(6)和工具架(7)组成；所述钢球架(1)上方与机械臂连接，周向上的孔内放置有钢球(4)；所述弹簧(3)在钢球架(1)和卡套(2)中间，弹簧(3)自然伸长状态下卡套(2)顶住钢球(4)；所述拨杆轴(5)安装在钢球架(1)内，周向上分布有拨杆；拨杆轴(5)顶端为导向圆锥；所述工具头(6)下方与末端工具连接，外圆上有钢球沟道；工具头(6)周向上分布有V形导向槽，与拨杆轴(5)上的拨杆配合；工具头(6)顶端为导向锥孔，与拨杆轴(5)顶端的导向圆锥配合；所述工具架(7)上放置工具头(6)，且工具头(6)可沿工具架(7)滑动。
2.一种利用权利要求1所述更换装置对空间机械臂进行更换的方法，其特征在于步骤如下：
1)机械臂运动，使拨杆轴(5)顶端的导向圆锥与工具头(6)顶端的导向锥孔配合，拨杆轴(5)周向上的拨杆与工具头(6)周向上的V形导向槽配合，校正机械臂端和工具端的位置和姿态偏差，使钢球架(1)和工具头(6)同轴，且卡套(2)的下端面与工具架(7)的上端面接触；此时弹簧(3)处于自然伸长状态下，钢球(4)被卡套(2)顶住；
2)机械臂沿钢球架(1)的轴线向下运动，卡套(2)被工具架(7)顶住不能移动，钢球架(1)和拨杆轴(5)随机械臂向下移动，使弹簧(3)压缩，钢球(4)与卡套(2)错开并进入工具头(6)的钢球沟道，拨杆轴(5)上的拨杆插入工具头(6)的V形导向槽内；
3)机械臂向工具架(7)出口平移，装置机械臂端和工具头(6)一起沿工具架(7)滑动，卡套(2)下端面逐渐失去与工具架(7)上端面的接触，使弹簧(3)逐渐伸长回到自然状态，钢球(4)被卡套(2)顶住，限制住了机械臂端与工具端间的径向和轴向运动，同时拨杆轴(5)上的拨杆限制住了机械臂端与工具端间的周向旋转，使机械臂和末端工具达到连接锁紧状态。
CN201510981650.3A 2015-12-23 2015-12-23 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法 Active CN105382845B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510981650.3A CN105382845B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510981650.3A CN105382845B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105382845A true CN105382845A (zh) 2016-03-09
CN105382845B CN105382845B (zh) 2017-03-22

Family

ID=55415950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510981650.3A Active CN105382845B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105382845B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105666487A (zh) * 2016-03-28 2016-06-15 河南工程学院 一种多功能机械臂
CN106514685A (zh) * 2017-01-11 2017-03-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种机器人快换手指结构
CN106954402A (zh) * 2017-04-14 2017-07-18 河南科技大学 一种作物栽培用快速更换式三液/气线磁耦合执行部件
CN109352675A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 北京控制工程研究所 一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口
CN109551512A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 电子科技大学中山学院 一种可便捷拆装的关节装置
CN109551506A (zh) * 2018-11-13 2019-04-02 北京新立机械有限责任公司 一种焊接头装拆装置
CN109571534A (zh) * 2018-12-13 2019-04-05 青岛东卡环保工程技术有限公司 一种主从机械手护套拆装装置及其使用方法
CN110539298A (zh) * 2019-09-03 2019-12-06 亿嘉和科技股份有限公司 一种自动换接工具的室外带电作业机器人作业系统
CN112157675A (zh) * 2020-09-14 2021-01-01 北京如影智能科技有限公司 一种机械臂系统
CN112208804A (zh) * 2020-09-22 2021-01-12 哈尔滨工业大学 空间可重构桁架式抓捕机构及其抓捕方法
CN112372658A (zh) * 2020-10-30 2021-02-19 北京如影智能科技有限公司 一种末端工具更换设备
CN112476399A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 哈尔滨工业大学 机械臂模块化关节快速机电对接装置
WO2022047812A1 (zh) * 2020-09-01 2022-03-10 亿嘉和科技股份有限公司 机器人空中脱困机构
CN114174016A (zh) * 2019-08-07 2022-03-11 右手机器人股份有限公司 机器人装置配置
CN115070804A (zh) * 2022-07-25 2022-09-20 杭州申昊科技股份有限公司 一种机械臂末端工具快速转换装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07100783A (ja) * 1993-10-05 1995-04-18 Sanyo Electric Co Ltd ロボットのハンド交換装置
US20040167001A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Fanuc Ltd Apparatus for automatically changing a robot tool tip member
CN2734405Y (zh) * 2004-10-08 2005-10-19 浙江三鸥机械股份有限公司 一种快换接头
CN102390548A (zh) * 2011-08-12 2012-03-28 哈尔滨工业大学 空间机器人轨道工具更换器
CN103358325A (zh) * 2013-06-28 2013-10-23 哈尔滨工业大学 基于槽轮机构的轨道工具更换器
CN103386688A (zh) * 2013-07-30 2013-11-13 哈尔滨工业大学 一种用于空间机器人末端的工具更换装置
CN104816311A (zh) * 2015-04-20 2015-08-05 哈尔滨工业大学 一种可在轨更换的机械臂关节快换接口系统
CN104924322A (zh) * 2014-03-20 2015-09-23 淮安市博泽科技有限公司 自保型机器人末端快换盘

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07100783A (ja) * 1993-10-05 1995-04-18 Sanyo Electric Co Ltd ロボットのハンド交換装置
US20040167001A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Fanuc Ltd Apparatus for automatically changing a robot tool tip member
CN2734405Y (zh) * 2004-10-08 2005-10-19 浙江三鸥机械股份有限公司 一种快换接头
CN102390548A (zh) * 2011-08-12 2012-03-28 哈尔滨工业大学 空间机器人轨道工具更换器
CN103358325A (zh) * 2013-06-28 2013-10-23 哈尔滨工业大学 基于槽轮机构的轨道工具更换器
CN103386688A (zh) * 2013-07-30 2013-11-13 哈尔滨工业大学 一种用于空间机器人末端的工具更换装置
CN104924322A (zh) * 2014-03-20 2015-09-23 淮安市博泽科技有限公司 自保型机器人末端快换盘
CN104816311A (zh) * 2015-04-20 2015-08-05 哈尔滨工业大学 一种可在轨更换的机械臂关节快换接口系统

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105666487A (zh) * 2016-03-28 2016-06-15 河南工程学院 一种多功能机械臂
CN105666487B (zh) * 2016-03-28 2017-12-12 河南工程学院 一种多功能机械臂
CN106514685A (zh) * 2017-01-11 2017-03-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种机器人快换手指结构
CN106514685B (zh) * 2017-01-11 2018-09-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种机器人快换手指结构
CN106954402A (zh) * 2017-04-14 2017-07-18 河南科技大学 一种作物栽培用快速更换式三液/气线磁耦合执行部件
CN106954402B (zh) * 2017-04-14 2024-01-26 河南科技大学 一种作物栽培用快速更换式三液/气线磁耦合执行部件
CN109352675A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 北京控制工程研究所 一种空间机械臂用机电一体化快速更换接口
CN109551506B (zh) * 2018-11-13 2021-04-09 北京新立机械有限责任公司 一种焊接头装拆装置
CN109551506A (zh) * 2018-11-13 2019-04-02 北京新立机械有限责任公司 一种焊接头装拆装置
CN109571534A (zh) * 2018-12-13 2019-04-05 青岛东卡环保工程技术有限公司 一种主从机械手护套拆装装置及其使用方法
CN109571534B (zh) * 2018-12-13 2024-01-30 青岛东卡环保工程技术有限公司 一种主从机械手护套拆装装置及其使用方法
CN109551512A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 电子科技大学中山学院 一种可便捷拆装的关节装置
CN114174016A (zh) * 2019-08-07 2022-03-11 右手机器人股份有限公司 机器人装置配置
CN110539298B (zh) * 2019-09-03 2021-03-26 亿嘉和科技股份有限公司 一种自动换接工具的室外带电作业机器人作业系统
CN110539298A (zh) * 2019-09-03 2019-12-06 亿嘉和科技股份有限公司 一种自动换接工具的室外带电作业机器人作业系统
WO2022047812A1 (zh) * 2020-09-01 2022-03-10 亿嘉和科技股份有限公司 机器人空中脱困机构
CN112157675A (zh) * 2020-09-14 2021-01-01 北京如影智能科技有限公司 一种机械臂系统
CN112208804A (zh) * 2020-09-22 2021-01-12 哈尔滨工业大学 空间可重构桁架式抓捕机构及其抓捕方法
CN112372658A (zh) * 2020-10-30 2021-02-19 北京如影智能科技有限公司 一种末端工具更换设备
CN112372658B (zh) * 2020-10-30 2022-04-05 北京如影智能科技有限公司 一种末端工具更换设备
CN112476399A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 哈尔滨工业大学 机械臂模块化关节快速机电对接装置
CN115070804A (zh) * 2022-07-25 2022-09-20 杭州申昊科技股份有限公司 一种机械臂末端工具快速转换装置
CN115070804B (zh) * 2022-07-25 2022-11-15 杭州申昊科技股份有限公司 一种机械臂末端工具快速转换装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105382845B (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105382845A (zh) 一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法
CN203330739U (zh) 一种连杆式对中夹紧装置
CN206296936U (zh) 一种机器人末端工具快换装置
CN106583945B (zh) 四爪自动对中卡盘以及机床
CN103551772A (zh) 一种焊接机器人装置
CN109333576B (zh) 一种空间机械臂用末端抓捕手爪及抓捕方法
CN203831300U (zh) 三爪式卡钳夹持装置
CN101844308A (zh) 一种新型机床工件定位夹紧机构
CN114523307B (zh) 薄壁管件夹持装置及使用其的机床
CN103143911A (zh) 齿轮自动装配机
CN105414960A (zh) 刹车气管全自动装配机
CN203863355U (zh) 一种钻攻两用装置
CN103317163B (zh) 小直径孔内壁垂直小孔加工装置
CN103372842B (zh) 一种同时装配若干根软管的芯子和螺帽装配装置
CN103465223A (zh) 轴承拆卸工具
CN106378636B (zh) 可滑移回转台抱夹自动开启装置
CN106763600B (zh) 一种双凸轮双轴运动机构
CN105135193B (zh) 一种自动轴承黄油注油机
CN207756937U (zh) 管件加工用转动定位设备
CN104259508A (zh) 可同时加工两个以上工件的镗削机
CN103921238A (zh) 三爪卡钳
CN105773583B (zh) 一种四工位机械手
CN210210127U (zh) 一种零件夹持工装
CN108098304A (zh) 一种旋转压入凸轮装置以及旋转压入工作台
CN203917955U (zh) 一种可快速夹紧工件的机床主轴结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant