[发明专利]一种动力机械手的工具快换装置和方法

说明书

本发明公开了一种动力机械手的工具快换装置和方法，采用遥操作控制技术，利用视频监控系统监控机械手运动的实时姿态，通过安装在机械手公盘上的水平传感器确定机械手的水平位姿，通过安装在机械手公盘旁边的工业相机实现末端工具公盘母盘的对中，从而实现机械手末端工具的快换；本发明改变了机械手单一功能的缺陷，同时与其他工具快换系统相比，缩短了工具快换时间，提高了工具快换的效率。

技术领域

本发明涉及特种装备领域，尤其涉及一种动力机械手的工具快换装置和方法。

背景技术

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点。

机械手是通过模仿手、臂的动作，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。随着在生产过程中使用，对于机械手工具的切换也是要求越来越高。

例如，中国公开日为2013年12月11日，公开号为CN103433928A的中国专利文献，公开了 “一种机械手工具快速切换设备”，该本发明申请公开了的技术方案为：该设备包括机械手模块和工具模块，所述工具模块上至少包括有一个工具装置，每一个工具装置都设有独立于其他工具装置的加工工具和为加工工具提供驱动力的驱动装置，所述的机械手模块设有用于与所述工具装置配合连接的通用接头组件。该机械手工具的更换装置，在某些生产过程中，特别适用，方便工具的切换。

但是上述这种机械手及切换工具应用于原子能、核退役与放射性废物处理领域时，则不能直接利用了，需要使用特殊的动力机械手及相应的工具切换方式。应用于这类领域的动力机械手需要替代人力在放射性环境下进行多种遥控作业工作，包括对放射性废物进行夹取、搬运、切割等处理作业，以及对核设施（如高放玻璃固化线）进行零件更换等维护作业。这样可以降低工人的劳动强度，减少核辐射对工人的危害。但机械手固定单一的末端工具不能满足多功能的需求，对核三废的处理效率、处理成本有较大的影响。因此需要有一种全新的动力机械手的工具快换方式，以适应现有放射性环境下对废物的处理作业。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种动力机械手的工具快换装置和方法，利用该装置和方法，操作人员通过视觉辅助以及传感器技术遥控控制机械手可以将不同的末端工具安装到机械手上，实现“核三废”处理过程中机械手末端工具的快速更换，提高末端工具快换的效率，从而解决机械手功能单一的问题，实现机械手的多功能的用途，降低“核三废”处理的成本，提高“核三废”处理的工作效率。

本发明的技术方案如下：

一种动力机械手的工具快换装置，其特征在于包括：

视频监控系统：包括云台控制器、监视器、安装在机械手热室内的多台云台相机和工业相机，工业相机通过工业相机安装板安装于机械手公盘旁边；通过以太网通讯将视频信号传输到监视器上，辅助操作人员进行工具快换作业。

工具搁架：用于不同工具放置的搁架，安装传感器提供贴合信号，辅助操作人员判断末端工具是否脱离工具搁架；设置有“十”字靶标，辅助操作人员实现公盘与母盘的对中，以及辅助末端工具与工具搁架的对中放置。

末端工具：安装于工具搁架上，末端工具上安装有电气接插件、母盘、电机，上端中间设置有钢珠槽，其中电气接插件用于与公盘进行电气连接；还设置有“十”字靶标，辅助操作人员实现末端工具上的公盘与母盘的对中，以及辅助末端工具与工具搁架的对中放置。