[发明专利]配电网作业机器人、工具快换装置及其控制系统、方法

权利要求书

1.一种配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，用于安装于机器人机械臂(6)末端与工具(4)之间，包括用于安装在机械臂(6)上的机械臂侧夹具(5)以及安装在工具上的工具侧夹具(2)；所述工具侧夹具(2)与机械臂侧夹具(5)通过锁紧机构旋转锁紧；所述工具侧夹具(2)包括能相对转动的第一夹具层(27)和第二夹具层(28)，工具侧夹具固定在工具放置架(1)内，第一夹具层(27)侧部设有拨片(20)，拨片嵌入工具放置架(1)上对应形状的凹槽(10)内；机械臂带动机械臂侧夹具(5)旋转，使机械臂侧夹具与工具侧夹具分离或锁紧。

2.根据权利要求1所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述锁紧机构包括位于机械臂测夹具上的插销(51)以及位于第一夹具层(27)对应位置的第一插孔(23)；所述插销(51)包括插销臂(510)和直径大于插销臂的插销头(511)；所述第一插孔(23)由圆形部(230)和弧形部(231)组成，所述圆形部直径对应插销头外径，所述弧形部宽度对应插销臂的外径；所述第二夹具层(28)设有位于第一插孔(23)圆形部下方的第二插孔，第二插孔直径对应插销头外径。

3.根据权利要求2所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述第一插孔(23)至少设有两个；各插孔不位于同一圆周，或者当各插孔位于同一圆周时，插孔间不等距。

4.根据权利要求1所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述工具侧夹具(2)与工具(4)之间设有过度法兰(3)。

5.根据权利要求4所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述过度法兰(3)顶部与工具放置架(1)通过设于过度法兰顶部侧壁的第一卡合机构和设于工具放置架内侧对应的第二卡合机构连接，第一卡合机构、第二卡合机构位置与锁紧机构位置交错，使得夹具转动锁紧时第一卡合机构和第二卡合机构分离。

6.根据权利要求4所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述过度法兰(3)包括上端法兰(31)、颈部(32)以及下端法兰(33)，上、下端法兰分别固定连接工具侧夹具(2)和工具(4)；所述颈部(32)高度大于工具放置架(1)厚度。

7.根据权利要求1所述的配电网作业机器人工具快换装置，其特征在于，所述拨片(20)包括连接件(22)以及拨片端(21)，拨片端直径和厚度均大于连接件。

8.一种配电网作业机器人，包括平台(7)以及设于平台上的机械臂(6)，其特征在于，还包括快换装置和通过快换装置放置在平台(7)上的工具(4)，所述快换装置基于权利要求1～8任一项所述的配电网作业机器人工具快换装置。

9.一种配电网作业机器人工具快换装置控制系统，基于权利要求1～7任一项所述的快换装置，其特征在于，包括设于机械臂的传感器模块、控制模块以及与控制模块连接的人机交互模块；所述传感器模块采集机械臂插拔快换装置时产生的受力数据，并将数据传输至控制模块；所述控制模块根据采集的数据，计算机械臂各关节扭矩及工具侧夹具的插孔位置，并控制机械臂动作；人机交互模块，用于显示数据、操作界面，通过人机交互模块的反馈调整、控制机械臂动作。

10.一种配电网作业机器人工具快换装置控制方法，基于权利要求8所述的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)机器人初始状态移动到工具侧夹具上方，修正传感器的零位值；

(2)控制机器人的机械臂移动到工具上方；

(3)通过传感器采集的位置数据判断夹具是否到位，若夹具未到位，通过传感器数据反馈并通过控制模块调整机械臂位置，直到两侧夹具锁紧；

(4)控制机械臂转动，使机械臂侧夹具和工具侧夹具的锁紧机构锁紧。

11.根据权利要求10所述的配电网作业机器人工具快换装置控制方法，其特征在于，步骤(3)具体包括下述步骤：

(30)判断插销是否在插孔外部，若在孔外，通过传感器搜孔，并根据反馈对机械臂位置进行修正；

(31)判断插销与插孔是否为两点接触，若不是两点接触，通过传感器实时采集数据，并根据反馈对机械臂位置进行修正；

步骤(4)还包括：判断拨片是否锁紧，若未锁紧，通过传感器实时采集数据，并根据反馈对机械臂位姿进行修正。