CN112091930A - 核应急机器人末端工具自动换装方法 - Google Patents

Abstract

核应急机器人末端工具自动换装方法，应用于核应急多功能作业机器人。核应急多功能作业机器人，包括包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置。自动换装末端工具的方法如下：1，将空置安置腔转动至换装工位；2，将待卸载的末端工具卸载在空置安置腔内；3，连接目标末端工具。基于本发明提供的方法，核应急多功能作业机器人可实现在作业现场自动换装末端工具，实现了核应急多功能作业机器人的多工具快速、自动切换作业，无需在作业现场设置换装区域或提前将末端工具放入作业现场内，极大拓展了核应急多功能作业机器人的适用范围。

Description

核应急机器人末端工具自动换装方法

技术领域

本发明涉及核应急机器人技术领域，特别是一种核应急机器人末端工具自动换装方法。

背景技术

随着核电产业的快速发展，对核安全的要求也日益提高，对核电站应急响应机器人的研发需求也逐渐凸显。核电站应急机器人涉及的电气部件耐辐射性能、机器人系统耐辐射性能、系统可靠性及功能多样化都是应急机器人的设计重点和难点。

对核电站应急情况而言，在核辐射环境下发生的事故存在较大的辐射风险，尤其需要核应急机器人参与各项救援工作，核应急机器人可代替操作人员，针对核设施紧急情况采取措施(例如切割、焊接、钻孔作业)。

但在实际应用过程中，往往需要一台核应急机器人进行多种工种的作业，则该核应急机器人需要相应的匹配数种不同的末端工具，常见的末端工具包括铲斗、液压锤、液压剪、液压钳、切割机等。目前在更换末端工具时，往往需要人工拆装，步骤繁琐并且费时费力，并且，在核辐射环境下，人工拆装难度极大且存在健康隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种核应急机器人末端工具自动换装方法，它满足了核应急机器人在核辐射环境下自动且自动换装末端工具的需求。

本发明的技术方案是：核应急机器人末端工具自动换装方法，应用于核应急多功能作业机器人；核应急多功能作业机器人，包括包括基座、机械臂、工具换接装置、运动支持装置及传感器组件；基座包括底座、安装座A、安装座B、安装座C、回转驱动机构A和回转驱动机构B；安装座C上设有三个绕安装座C的中心线呈环形均布的安置腔；回转驱动机构A包括电机A、主动齿轮、从动齿轮轴及从动齿轮；回转驱动机构B包括电机B、主动销轮、转轴B及从动槽轮；机械臂后端活动安装在安装座B上；工具换接装置包括公接头和母接头；公接头活动连接在机械臂前端，母接头用于连接末端工具；公接头包括壳体A、电磁铁、卡片、卡片转轴及卡片控制机构；壳体A上设有卡片安装孔，卡片控制机构包括支架、二折杆、齿轮轴、转盘、传动杆、齿轮F、齿轮G及电机D；支架上设有滑道；二折杆包括相互铰接的第一节段和第二节段；母接头包括壳体B和铁板；壳体B内设有容纳腔B，容纳腔B中设有卡片定位坑；运动支持装置安装在底座的前端两侧和后端两侧；传感器组件包括摄像头，摄像头安装在安装座A上；

自动换装末端工具的方法如下：

S01，将空置安置腔转动至换装工位：核应急多功能作业机器人需要更换末端工具时，控制回转驱动机构B的电机B启动，电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮及转轴B传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动，将目标空置安置腔转动至最靠近底座后端的位置；

S02，将待卸载的末端工具卸载在空置安置腔内：

a、控制回转驱动机构A的电机A启动，电机A的动力通过主动齿轮、从动齿轮及主动齿轮轴传递至安装座B上，以驱动安装座B转动，使机械臂及待卸载的末端工具转动至接近目标空置安置腔；

b、控制机械臂的位姿，使待卸载的末端工具伸入目标空置安置腔中；

c、控制卡片控制机构的电机D启动，电机D的动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过二折杆的第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使所有的卡片通过卡片安装孔缩回到壳体A内部，再控制电磁铁断电，使电磁铁与铁板分离，进而使母接头与公接头分离，母接头与待卸载的末端工具随即落入目标空置安置腔中；

S03，连接目标末端工具：

a、控制机械臂的位姿，以抬升公接头的高度，以避免公接头干涉安装座C转动；

b、控制回转驱动机构B的电机B启动，电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮及转轴B传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动，将装有目标末端工具的安置腔转动至最靠近底座后端的位置；

c、控制机械臂的位姿，使壳体A伸入目标末端工具所连接的母接头的容纳腔B中；

d、控制卡片控制机构的电机D启动，电机D的动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过二折杆的第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使所有的卡片从卡片安装孔伸出到壳体A外，并嵌入母接头的卡片定位坑中；再控制电磁铁通电，使电磁铁与铁板吸合固定，进而使公接头和母接头连接为一体；

e、控制机械臂的位姿，将目标末端工具从安置腔中取出。

本发明进一步的技术方案是：S01步骤中，安装座C每次转动的角度为120°。

本发明进一步的技术方案是：S01步骤中，安装座C上至少有一个空置的安置腔。

本发明进一步的技术方案是：在S02步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a、b分步骤的动作；在S03步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a～e分步骤的动作。

本发明再进一步的技术方案是：。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

基于本发明提供的方法，核应急多功能作业机器人可实现在作业现场自动换装末端工具，实现了核应急多功能作业机器人的多工具快速、自动切换作业，无需在作业现场设置换装区域或提前将末端工具放入作业现场内，极大拓展了核应急多功能作业机器人的适用范围。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的核应急多功能作业机器人在换装末端工具时的状态图；

图2为核应急多功能作业机器人的结构示意图；

图3为基座的结构示意图；

图4为基座中的底座的结构示意图；

图5为基座中的安装座A的结构示意图；

图6为基座中的安装座B的结构示意图；

图7为基座中的回转驱动机构A的结构示意图；

图8为基座中的回转驱动机构B的结构示意图；

图9为基座中的回转驱动机构A的安装位置示意图；

图10为基座中的回转驱动机构B的安装位置示意图；

图11为机械臂的结构示意图；

图12为机械臂中的第一转动机构和第二转动机构安装位置示意图；

图13为机械臂中的连接架的结构示意图；

图14为工具换接装置的结构示意图；

图15为工具换接装置中的卡片控制机构的结构示意及安装位置示意图；

图16为工具换接装置中的卡片与卡片转轴的连接关系示意图；

图17为工具换接装置中的壳体A与电磁铁的连接关系示意图；

图18为传感器组件的安装位置示意图。

图例说明：底座11；电机安装孔A111；电机安装孔B112；安装缺口A113；安装座A12；前部安装区域121；后部安装区域122；安装座B13；安装缺口B131；滑轨1311；安装座C14；安置腔141；上安置腔1411；下安置腔1412；定位台阶面1413；电机A151；主动齿轮152；主动齿轮轴153；从动齿轮154；电机B161；主动销轮162；圆销1621；锁止凸弧1622；转轴B163；从动槽轮164；锁止凹弧1641；插槽1642；

臂A21；条形槽211；弧形弯曲段212；转轴A22；滑块A231；液压缸A232；液压缸B233；臂B24；后段杆241；前段杆242；液压缸E243；转轴B25；液压缸C261；菱形框架262；一号杆2621；二号杆2622；三号杆2623；连接杆263；连接架271；第一铰接部2711；第二铰接部2712；第三铰接部2713；液压缸D272；

公接头31；壳体A311；容纳腔A3111；卡片安装孔3112；连接耳3113；第四铰接部31131；第五铰接部31132；电磁铁312；卡片313；卡片转轴314；支架3151；滑道31511；二折杆3152；第一节段31521；第二节段31522；齿轮轴3153；转盘3154；传动杆3155；齿轮F3156；齿轮G3157；电机D3158；母接头32；壳体B321；容纳腔B3211；卡片定位坑32111；插入口3212；安装面3213；铁板322；运动支持装置4；摄像头51。

具体实施方式

实施例1：

如图1-18所示，核应急机器人末端工具自动换装方法，应用于核应急多功能作业机器人。

核应急多功能作业机器人，包括包括基座、机械臂、工具换接装置、运动支持装置4及传感器组件；基座包括底座11、安装座A12、安装座B13、安装座C14、回转驱动机构A和回转驱动机构B；安装座C14上设有三个绕安装座C14的中心线呈环形均布的安置腔141；回转驱动机构A包括电机A151、主动齿轮152、从动齿轮轴153及从动齿轮154；回转驱动机构B包括电机B161、主动销轮162、转轴B163及从动槽轮164；机械臂后端活动安装在安装座B13上；工具换接装置包括公接头31和母接头32；公接头31活动连接在机械臂前端，母接头32用于连接末端工具；公接头31包括壳体A311、电磁铁312、卡片313、卡片转轴314及卡片控制机构；壳体A311上设有卡片安装孔3112，卡片控制机构包括支架3151、二折杆3152、齿轮轴3153、转盘3154、传动杆3155、齿轮F3156、齿轮G3157及电机D3158；支架3151上设有滑道31511；二折杆3152包括相互铰接的第一节段31521和第二节段31522；母接头32包括壳体B321和铁板322；壳体B321内设有容纳腔B3211，容纳腔B3211中设有卡片定位坑32111；运动支持装置4安装在底座11的前端两侧和后端两侧；传感器组件包括摄像头51摄像头51安装在安装座A12上。

自动换装末端工具的方法如下：

S01，将空置安置腔转动至换装工位：核应急多功能作业机器人需要更换末端工具时，控制回转驱动机构B的电机B161启动，电机B161的动力通过主动销轮162、从动槽轮164及转轴B163传递至安装座C14，以驱动安装座C14间歇转动，将目标空置安置腔141转动至最靠近底座11后端的位置。

S02，将待卸载的末端工具卸载在空置安置腔内：

a、控制回转驱动机构A的电机A151启动，电机A151的动力通过主动齿轮152、从动齿轮154及主动齿轮轴153传递至安装座B13上，以驱动安装座B13转动，使机械臂及待卸载的末端工具转动至接近目标空置安置腔141；

b、控制机械臂的位姿，使待卸载的末端工具伸入目标空置安置腔141中；

c、控制卡片控制机构的电机D3158启动，电机D3158的动力通过齿轮G3157、齿轮F3156、齿轮轴3153、转盘3154及传动杆传递至二折杆3152的第一节段31521上，驱动二折杆3152的第一节段31521沿支架3151的滑道31511移动，进而通过二折杆3152的第二节段31522推动卡片313绕卡片转轴314转动，使所有的卡片313通过卡片安装孔3112缩回到壳体A311内部，再控制电磁铁312断电，使电磁铁312与铁板322分离，进而使母接头32与公接头31分离，母接头32与待卸载的末端工具随即落入目标空置安置腔141中。

S03，连接目标末端工具：

a、控制机械臂的位姿，以抬升公接头31的高度，以避免公接31干涉安装座C14转动；

b、控制回转驱动机构B的电机B161启动，电机B161的动力通过主动销轮162、从动槽轮164及转轴B163传递至安装座C14，以驱动安装座C14间歇转动，将装有目标末端工具的安置腔141转动至最靠近底座11后端的位置；

c、控制机械臂的位姿，使壳体A311伸入目标末端工具所连接的母接头32的容纳腔B3211中；

d、控制卡片控制机构的电机D3158启动，电机D3158的动力通过齿轮G3157、齿轮F3156、齿轮轴3153、转盘3154及传动杆传递至二折杆3152的第一节段31521上，驱动二折杆3152的第一节段31521沿支架3151的滑道31511移动，进而通过二折杆3152的第二节段31522推动卡片313绕卡片转轴314转动，使所有的卡片313从卡片安装孔3112伸出到壳体A311外，并嵌入母接头32的卡片定位坑32111中；再控制电磁铁312通电，使电磁312与铁板322吸合固定，进而使公接头31和母接头32连接为一体；

e、控制机械臂的位姿，将目标末端工具从安置腔141中取出。

优选，S01步骤中，安装座C14上至少有一个空置的安置腔141。

优选，在S02步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a、b分步骤的动作。在S03步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a～e分步骤的动作。

如图1-18所示，核应急多功能作业机器人，包括基座、机械臂、工具换接装置及运动支持装置4。

基座包括底座11、安装座A12、安装座B13、安装座C14、回转驱动机构A和回转驱动机构B。

底座11上设有电机安装孔A111和电机安装孔B112，底座11的前端两侧和后端两侧分别设有用于安装运动支持装置的安装缺口A113。

安装座A12固定安装在底座11上端，其前后两端分别设有前部安装区域121和后部安装区域122，前部安装区域121为设在安装座A12前端、从上至下贯通安装座A12的弧形缺口，后部安装区域122为设在安装座A12后端、从上至下贯通安装座A12的安装孔。

安装座B13活动安装在安装座A12的前部安装区域121中，安装座B13呈圆柱形，并与前部安装区域121的弧度相适应，其上设有用于安装机械臂的安装缺口B131，安装缺口B131的底部设有滑轨1311。

安装座C14活动安装在安装座A12的后部安装区域122中，安装座C14呈圆柱形，并与后部安装区域122的孔径相适应，其上设有绕安装座C14的中心线呈环形均布的三个安置腔141，安置腔141从上至下依次包括用于放置母接头32的上安置腔1411和用于容纳与母接头32相连接的末端工具的下安置腔1412，上安置腔1411在安装座C14的上端形成开口。

回转驱动机构A安装在底座11与安装座B13之间，以驱动安装座B13做水平方向的旋转。回转驱动机构A包括电机A151、主动齿轮152、主动齿轮轴153及从动齿轮154。电机A151固定安装在底座11的电机安装孔A111中。主动齿轮152固定安装在电机A151的机轴上。主动齿轮轴153竖直布置并可转动的安装在底座11上，其上端与安装座B13的下端固接。从动齿轮154固定安装在主动齿轮轴153上并与主动齿轮152啮合。电机A151的动力通过主动齿轮152、从动齿轮154及主动齿轮轴153传递至安装座B13上，以驱动安装座B13转动。

回转驱动机构B安装在底座11与安装座C14之间，以驱动安装座C14做水平方向的旋转。回转驱动机构B包括电机B161、主动销轮162、转轴B163及从动槽轮164。电机B161固定安装在底座11的电机安装孔B112中。主动销轮162中部设有中心孔A，端面上固接有圆销1621，侧壁面上设有锁止凸弧1622，主动销轮162通过中心孔A固定安装在电机B161的机轴上。转轴B163竖直布置并可转动的安装在底座11上，其上端与安装座C14的下端固接。从动槽轮164中部设有中心孔B，侧壁面上设有三段锁止凹弧1641，三段锁止凹弧1641绕中心孔B呈环形均布，相邻的锁止凸弧1641之间设有供圆销1621插入的插槽1642，从动槽轮164通过中心孔B固定安装在转轴B163上，并通过锁止凹弧1641与主动销轮162的锁止凸弧1622相贴合。电机B161的动力通过主动销轮162、从动槽轮164及转轴B163传递至安装座C14，以驱动安装座C14间歇转动，每次转动角度为120°。

机械臂包括臂A21、转轴A22、第一转动机构、臂B24、转轴B25、第二转动机构和末端连接机构。

臂A21在后端通过转轴A22可转动的安装在安装座B13的安装缺口B131中，臂A21上设有可供臂B24部分嵌入的条形槽211，条形槽211从臂A21前端向臂A21后端延伸。

第一转动机构包括滑块A231、液压缸A232及液压缸B233。滑块A231活动安装在安装缺口B131底部的滑轨1311内。液压缸A232的缸体固定安装在安装座B13的安装缺口B131中，液压缸A232的活塞杆与滑块A231连接，液压缸A232的活塞杆伸缩以驱动滑块A231沿滑轨1311往复移动。液压缸B233的缸体与滑块A231铰接，液压缸B233的活塞杆与臂A21铰接，液压缸B233的活塞杆伸缩以驱动臂A21绕转轴A22转动。

臂B24在后端通过转轴B25可转动的安装在臂A21前端的条形槽211内，当臂B24向下转动至极限位置时，其可部分嵌入臂A21的条形槽211内。

第二转动机构包括液压缸C261和四连杆机构。四连杆机构包括两个菱形框架262和一根连接杆263，两个菱形框架262对称布置在臂A21前端的条形槽211内，菱形框架262包括一号杆2621、二号杆2622和三号杆2623，一号杆2621和二号杆2622的下端分别铰接在三号杆2623的两端，两个菱形框架262的二号杆2622的上端分别铰接在转轴B25的两端，两个菱形框架262的一号杆2621的上端分别铰接在臂B24的两侧。连接杆263的两端分别与两个菱形框架262的一号杆2621和三号杆2623的铰接处铰接。液压缸C261的缸体与臂A21铰接，并位于臂A21的条形槽211内，液压缸C261的活塞杆与连接杆263铰接，液压缸C261的活塞杆伸缩以驱动臂B24绕转轴B25转动。

末端连接机构包括连接架271和液压缸D272。连接架271上设有第一铰接部2711、第二铰接部2712和第三铰接部2713，连接架271通过第一铰接部2711铰接在臂B24前端。液压缸D272的缸体铰接在臂B24前端，液压缸D292的活塞杆与连接架271的第二铰接部2712铰接，液压缸D272的活塞杆伸缩以驱动连接架271绕第一铰接部2711转动，进而使连接架271的第三铰接部2713做弧形轨迹运动。

工具换接装置包括可相互对接或分离的公接头31和母接头32，公接头31活动连接在机械臂的臂B24后端，母接头32用于连接末端工具，末端工具为铲斗、液压剪或破拆锤。

公接头31包括壳体A311、电磁铁312、卡片313、卡片转轴314及卡片控制机构。壳体A311内设有容纳腔A3111，壳体A311上设有连通至容纳腔A3111的卡片安装孔3112，壳体A311一端为母接头连接端，另一端为机械臂连接端，机械臂连接端上设有两块相对布置的连接耳3113，两个连接耳3113上分别设有第四铰接部31131和第五铰接部31132，两个连接耳3113的第四铰接部31131相互正对，两个连接耳3113的第五铰接部31132相互正对，壳体A311通过第四铰接部31131铰接在臂B24前端，并通过第五铰接部31132与连接架271的第三铰接部2713铰接。电磁铁312固定安装在壳体A311的母接头连接端上。卡片313通过卡片转轴314可转动的安装在壳体A311的卡片安装孔3112中，其外侧表面朝向壳体A311的外部，内侧表面朝向壳体A311的容纳腔A3111。卡片控制机构设置在壳体A311的容纳腔A3111内，并与卡片313关联，以控制卡片313绕卡片转轴314转动，进而使卡片313在伸出状态和缩回状态之间切换，当卡片313在伸出状态时，其凸出于壳体A311在卡片安装孔3112周边的外表面，当卡片313在缩回状态时，其凹陷于(或齐平于)壳体A311在卡片安装孔3112周边的外表面。

卡片控制机构包括支架3151、二折杆3152、齿轮轴3153、转盘3154、传动杆3155、齿轮F3156、齿轮G3157及电机D3158。支架3151固定安装在壳体A311的容纳腔A3111底部，其上设有滑道31511。二折杆3152包括相互铰接的第一节段31521和第二节段31522，第一节段31521和第二节段31522相互铰接，第一节段31521可滑动的安装在支架3151的滑道31511内，第二节段31522与卡片313的内侧表面铰接。齿轮轴3153可转动的安装在支架3151上。转盘3154固定连接在齿轮轴3153上，并位于支架3151的滑道31511上端，其上设有呈弧形的轨迹限定孔31541。传动杆3155一端固接在二折杆3152的第一节段31521上，另一端从转盘3154的轨迹限定孔31541中伸出。齿轮F3156固接在齿轮轴3153上。齿轮G3157固接在电机D3158的机轴上。电机D3158固定安装在支架3151上，其动力通过齿轮G3157、齿轮F3156、齿轮轴3153、转盘3154及传动杆3155传递至二折杆3152的第一节段31521上，驱动二折杆3152的第一节段31521沿支架3151的滑道31511移动，进而通过二折杆3152的第二节段31522推动卡片313绕卡片转轴314转动，使卡片313在伸出状态和缩回状态之间切换。

母接头32包括壳体B321和铁板322。壳体B321内设有容纳腔B3211，容纳腔B3211与壳体A311的外形相适应，容纳腔B3211中设有供伸出状态的卡片313嵌入的卡片定位坑32111，壳体B321一端设有连通至容纳腔B3211的插入口3212，另一端设有用于连接末端工具(末端工具可以是铲斗、液压剪或破拆锤等工具)的安装面3213。铁板322固设在壳体B321的容纳腔B3211的底部。

当公接头31与母接头32对接时，壳体A311伸入母接头32的容纳腔B3211中，公接头31的卡片313处于伸出状态并嵌入母接头32的卡片定位坑32111中，公接头31的电磁铁312正对并接触母接头32的铁板322。

运动支持装置4安装在底座11的前端两侧和后端两侧，其用于驱动核应急多功能作业机器人运动。

传感器组件包括摄像头51，摄像头51安装在安装座A12上，用于观察核应急多功能作业机器人周围环境及辅助末端工具换装。

优选，上安置腔1411与母接头32的外形轮廓相适应，下安置腔1412用于容纳不同类型的末端工具。上安置腔1411和下安置腔1412之间设有定位台阶面1413。该结构可使母接头32装入安置腔141内后，位置被上安置腔1411和定位台阶面1413精确固定，没有滑移或晃动的空间，有利于保持作业机器人行进及作业过程的稳定性。

优选，安置腔141的轴心线相对于竖直平面倾斜8～12°。该结构可使最靠近底座11后端的安置腔141朝向底座11前端倾斜，当换装末端工具时，公接头31可很方便的与放置在底座11后端安置腔141内的母接头32进行对接。

优选，臂A21后端设有弧形弯曲段212，弧形弯曲段212使臂A21的前后两侧分别形成凸弧面和凹弧面，臂A21的条形槽211设在凸弧面所在的一侧表面上。因为臂A21上存在弧形弯曲段212的关系，使臂A21的前端和后端互成一个钝角夹角，当臂A21向上转动至极限角度时，可使臂A21前端的高度更低，进而使机械臂的重心更低，并且更靠近作业机器人的中部区域。当作业机器人在机械臂保持折叠状态下行进时，稳定性会更好。

优选，臂B24包括后段杆241、前段杆242和液压缸E243，后段杆241与前段杆242分别位于臂B24的后端和前端，两者相互活动套接，液压缸E243的缸体安装在后段杆241上，液压缸E243的活塞杆安装在前段杆242上，液压缸E243的活塞杆伸缩以驱动臂B24伸长或缩短。由于臂B24具有可伸缩的功能，一方面可扩大作业机器人的作业范围，另一方面不会增大机械臂折叠后的体积。

优选，壳体A311呈四棱柱形，其从机械臂连接端至母接头连接端轴向截面尺寸逐渐缩减，所述卡片安装孔3112设在壳体A311的四侧壁上。相应的，母接头32的容纳腔B2111呈上大下小(此处的“上”为靠近容纳腔B开口的一端，此处的“下”为远离容纳腔B开口的一端)的四棱柱形，卡片313的数量为四个。

Claims (4)

1.核应急机器人末端工具自动换装方法，应用于核应急多功能作业机器人；其特征是，核应急多功能作业机器人，包括包括基座、机械臂、工具换接装置、运动支持装置及传感器组件；基座包括底座、安装座A、安装座B、安装座C、回转驱动机构A和回转驱动机构B；安装座C上设有三个绕安装座C的中心线呈环形均布的安置腔；回转驱动机构A包括电机A、主动齿轮、从动齿轮轴及从动齿轮；回转驱动机构B包括电机B、主动销轮、转轴B及从动槽轮；机械臂后端活动安装在安装座B上；工具换接装置包括公接头和母接头；公接头活动连接在机械臂前端，母接头用于连接末端工具；公接头包括壳体A、电磁铁、卡片、卡片转轴及卡片控制机构；壳体A上设有卡片安装孔，卡片控制机构包括支架、二折杆、齿轮轴、转盘、传动杆、齿轮F、齿轮G及电机D；支架上设有滑道；二折杆包括相互铰接的第一节段和第二节段；母接头包括壳体B和铁板；壳体B内设有容纳腔B，容纳腔B中设有卡片定位坑；运动支持装置安装在底座的前端两侧和后端两侧；传感器组件包括摄像头，摄像头安装在安装座A上；

自动换装末端工具的方法如下：

S01，将空置安置腔转动至换装工位：核应急多功能作业机器人需要更换末端工具时，控制回转驱动机构B的电机B启动，电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮及转轴B传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动，将目标空置安置腔转动至最靠近底座后端的位置；

S02，将待卸载的末端工具卸载在空置安置腔内：

a、控制回转驱动机构A的电机A启动，电机A的动力通过主动齿轮、从动齿轮及主动齿轮轴传递至安装座B上，以驱动安装座B转动，使机械臂及待卸载的末端工具转动至接近目标空置安置腔；

b、控制机械臂的位姿，使待卸载的末端工具伸入目标空置安置腔中；

c、控制卡片控制机构的电机D启动，电机D的动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过二折杆的第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使所有的卡片通过卡片安装孔缩回到壳体A内部，再控制电磁铁断电，使电磁铁与铁板分离，进而使母接头与公接头分离，母接头与待卸载的末端工具随即落入目标空置安置腔中；

S03，连接目标末端工具：

a、控制机械臂的位姿，以抬升公接头的高度，以避免公接头干涉安装座C转动；

b、控制回转驱动机构B的电机B启动，电机B的动力通过主动销轮、从动槽轮及转轴B传递至安装座C，以驱动安装座C间歇转动，将装有目标末端工具的安置腔转动至最靠近底座后端的位置；

c、控制机械臂的位姿，使壳体A伸入目标末端工具所连接的母接头的容纳腔B中；

d、控制卡片控制机构的电机D启动，电机D的动力通过齿轮G、齿轮F、齿轮轴、转盘及传动杆传递至二折杆的第一节段上，驱动二折杆的第一节段沿支架的滑道移动，进而通过二折杆的第二节段推动卡片绕卡片转轴转动，使所有的卡片从卡片安装孔伸出到壳体A外，并嵌入母接头的卡片定位坑中；再控制电磁铁通电，使电磁铁与铁板吸合固定，进而使公接头和母接头连接为一体；

e、控制机械臂的位姿，将目标末端工具从安置腔中取出。

2.如权利要求1所述的核应急机器人末端工具自动换装方法，其特征是：S01步骤中，安装座C每次转动的角度为120°。

3.如权利要求2所述的核应急机器人末端工具自动换装方法，其特征是：S01步骤中，安装座C上至少有一个空置的安置腔。

4.如权利要求1-3中任一项所述的核应急机器人末端工具自动换装方法，其特征是：在S02步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a、b分步骤的动作；在S03步骤中，基于摄像头的实时拍摄画面辅助控制a～e分步骤的动作。

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