[发明专利]一种空间机械臂末端工具更换装置及更换方法

摘要

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。

主权项

一种对空间机械臂的末端工具进行更换的方法，涉及的设备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，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。