机器人快换装置发展综述

卢明志1，

广西桂林（1.桂林电子科技大学机电工程学院，广西柳州541004；2.广西机电技师学院，545005）

摘要：文章在承载载荷和锁紧方式两个方面，对连接机器人手臂与末端执行器的自动快速分析总结了美国、德国、日本、瑞典、中国等国家在工业机器人快更换装置的结构特点进行对比，换装置的发展情况。

发展现状；行业发展分析；趋势关键词：快换装置；

在“中国制造2025”的时代背景下，数字化工一定程度上厂、加工岛链等柔性生产概念的产生，是以连接机器人手臂与末端执行器的自动快速更

换装置技术的不断发展为基础的。文章将在承载载

对各国连接机器人手臂与荷和锁紧方式两个维度，

末端执行器的自动快速更换装置的结构特点进行

对比，探索工业机器人快换装置的发展趋势。

而欧洲专利EP2369241A1则采用了4个异形断面的环形嵌件锁紧方式。

对于中小型设备，例如生产线的工业机器人，

其最大承载能力不超过3吨，美国的ATI、DESTACO、AGI、RAD，德国的Schunk，瑞典的RobotSystemProducts、BROKK，日本的BL、NITTA等公司均有丰富的产品系列。其快换装置均有连接快速、

重量轻、通用性强等特点。结构紧凑、体积小、

1不同承载能力下各国快换装置的结构特点水对于大型机器设备，例如大型救援机器人、下生产系统等，其承载能力都在40-60吨的重量级

别，瑞典OilQuick公司的全自动快换装置产品

2不同锁紧方式的结构特点OQ65-3和国产的ISO6028快速接头形成竞争产

对于机器人快换装置的锁紧方式可以分为四类：钢珠球式、卡盘式、凸轮式和插销式，其结构特点见表1不同锁紧方式的结构对比

品，两者均采用钢球锁和环形槽配合的锁紧方式。

表1不同锁紧方式的结构对比

锁紧方式产品品牌

钢珠球式ATI（美国）RAD（美国）

卡盘式

结构特点

本体采用圆形设计，内部集成了切换机构及锁紧机构，具有极高的抗力矩能力及重复精度。见图1）

在通过活塞柱的轮廓角度的特殊设计，可以保证在没有气体压力的时候保持锁紧不至于脱落。

只适用于较小载荷。GIMATIC锁紧装置刚度较差，

在最后锁紧之前能够补偿初始的对准误差。荷兰空间机器人有较高的结构强度，在柔顺控制模式下，

哈工大设计1对接时的定位要求较高。AGI（美国）NITTA（日本）BROKK哈工程设计哈工大设计2

具有防故障自动保护功能，在更换工具的柔顺性、可靠性以及重复定位精度上都较同类产品出色。（见图2）

（见图3）能够自动补偿连接便宜和磨损量

刚度较低，在换接过程中对定位要求很高。

结构简单紧凑

结构复杂且占用空间过大

凸轮式

插销式

3结语目前，工业机器人快换装置仍属于新技术产

可品，公开的相关资料较少。从上的结构特点对比，

以整理出以下三点比较明显的发展趋势：借助钢珠和锁紧环槽来锁紧相对于借助销连

刚度更大。接来锁紧结构更简单，

作者简介：卢明志（1982-），男，广西柳州人，大学本科，主要

研究方向：机械设计。

1182019年第2期第46卷第2期Vol.46No.2TIMESAGRICULTURALMACHINERY时代农机2019年2月Feb.2019除了机械结构的连接，越来越多地考虑同时能将末端执行器动力源与机器人主体动力源联通。

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在锁紧动力方面，大型设备毫无争议地采用液压，

中小型设备采用电动或者气动等更为灵敏精巧的方式。

（上接第117页）在采摘过程中可以夹住草莓茎部，置的刀头设计可以360毅旋转，实现了各种角度生长草莓的采摘工作，刀片处设计的凹槽，确保草莓在剪下时不会直接掉落，从而保证了草莓的成品质量，有效的解决了用剪刀和手直接采摘时出现的问题，非常适合广大的草莓种植户以及采摘草莓的游客使用。

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达到保护果肉的效果。试验表明该方法效果非常

并且该装置目前已好，完全满足草莓采摘的要求，获得浙江省大学生机械设计竞赛一等奖1项、并授

权专利1项。

3结语本作品具有操作方便、结构简单、成本低廉、方

该装便小巧、安全可靠等优点，此外还可随身携带，

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