[发明专利]一种机器人用可快速更换末端工具的接口

说明书

本发明提供了一种机器人用可快速更换末端工具的接口结构，包括机器人末端接口和工具端接口；所述机器人末端接口包括驱动装置、传动装置、第一锁紧机构，以及第一电气接口；所述工具端接口包括第二锁紧机构，以及第二电气接口；所述驱动装置能够通过所述传动装置驱动所述第一锁紧机构，从而首先使所述第一锁紧机构与所述第二锁紧机构形成机械锁紧，随后所述第一电气接口与所述第二电气接口形成电气连接。本发明不需要复杂的硬件控制系统，仅需一个电机就可完成机械锁紧和电器连接，保证了其重量轻，可靠性高，同时能够满足宇航员机器人在短时间内能够快速并且可靠的更换相应的末端工具。

技术领域

本发明涉及一种机器人用可快速更换末端工具的接口，属于机器人技术领域。

背景技术

在有害气体及核辐射等危险复杂的作业环境中，人类自身的局限性会导致其面临危险的场景，因此机器人代替人类完成某些工作可以极大地弥补人体本身的劣势并发挥机器人的优势，避免人类在危险环境中工作时受到伤害，还可以降低成本，提高工作效率。但是现有的机器人末端执行器很难完全代替人类五指手去进行各种任务，很难仅通过单独的末端进行复杂作业。

美国提出了一种快换接口，该接口通过三个分立驱动装置分别对接口的机械锁紧，电气连接以及力矩传递进行控制，实现工具的更换。但是，该技术采用分立设计，驱动装置过多导致接口复杂，重量大，可靠性低，无法满机器人宇航员对末端重量轻，可靠性高，方便灵活的要求。

针对上述问题，基于双臂机器人在复杂环境中进行多种作业任务的需求，本领域需要一种专用的工具接口，该接口能够满足双臂机器人在短时间内快速并且可靠的更换相应的末端工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以快速更换末端的工具接口，目的是在复杂环境中，机器人能够根据需求快速可靠的更换相应的末端工具。

本发明的技术方案如下。

本发明第一方面提供了一种机器人用可快速更换末端工具的接口结构，包括机器人末端接口和工具端接口；

所述机器人末端接口包括驱动装置、传动装置、第一锁紧机构，以及第一电气接口；

所述工具端接口包括第二锁紧机构，以及第二电气接口；

所述驱动装置能够通过所述传动装置驱动所述第一锁紧机构，从而首先使所述第一锁紧机构与所述第二锁紧机构形成机械锁紧，随后所述第一电气接口与所述第二电气接口形成电气连接。

优选地，所述驱动装置包括驱动电机；所述传动装置包括梯形丝杠，所述梯形丝杠具有自锁功能。

优选地，所述传动装置还包括锥齿轮，所述驱动电机的输出轴与所述梯形丝杠垂直设置，所述驱动电机通过所述锥齿轮带动所述梯形丝杠运动。

优选地，所述驱动装置包括液压驱动装置；所述传动装置包括推杆。

优选地，所述第一锁紧结构包括滑块和固定钢球；所述第二锁紧结构包括能够容纳所述固定钢球的钢球锁紧槽；

所述滑块能够在所述驱动装置的驱动下沿垂直于接口结构端面的轴线滑动，同时将所述固定钢球沿垂直于所述轴线的方向推出。

优选地，所述滑块具有沿所述轴线方向排列的一级导向斜面、二级导向斜面，以及位于一二级斜面交界处的平面；

当所述滑块沿所述轴线滑动时，所述固定钢球在所述一级导向斜面推动下向外运动，到达所述平面时，所述固定钢球进入所述钢球锁紧槽，形成所述机械锁紧；随后所述滑块继续沿所述轴线滑动，所述第一电气接口与所述第二电气接口形成电气连接。

优选地，所述二级导向斜面能够对所述滑块限位；从而使所述滑块在所述电气连接形成后停止滑动。

优选地，所述第二锁紧结构还包括导向斜面，其能够辅助将所述机器人末端接口和所述工具端接口对接。