本公开一般涉及手动机器人工具更换器，特别涉及具有由在第一方向上施加的力打开的把手的手动机器人工具更换器，所述把手具有通过在与第一方向大致相对的方向上施加力而脱离接合的安全闩锁。
背景技术：
1、工业机器人已成为现代制造业不可或缺的一部分。无论是在洁净室将半导体晶片从一个工艺室转移到另一个工艺室内，还是在汽车制造厂的地板上切割和焊接钢材，机器人都能在恶劣的环境中不知疲倦地执行许多制造任务，并具有高精度和可重复性。
2、在许多机器人制造应用中，工业机器人的可观成本通过提供不同的可与通用机器人臂耦合的工具或末端执行器来分摊到各种任务中。例如，在汽车制造应用中，机器人可用于在一次生产运行期间切割、研磨或以其他方式成形金属零件，并在另一次生产中执行各种点焊任务。此外，即使在执行一种类型的任务时，机器人也可以使用不同的工具。例如，不同的焊接工具几何形状可以有利地与特定的机器人配合，以在不同的位置或在不同的方向上执行焊接任务。
3、在这些应用中，机器人工具更换器用于将不同的工具与机器人配对。称为主组件的工具更换器的一半被永久装配在机器人臂上。称为工具组件的另一半被装配在机器人可能使用的每个工具上。当机器人控制器将机器人臂末端的主组件与附接到所需工具的工具组件(通常放置在工具支架中)对准时，它引导主组件与工具组件机械耦合，从而将工具附接到机器人。类似地，当在机器人操作之后将工具安全地设置在工具架中时，控制器引导主组件与工具组件解耦，从而允许机器人移动并附加到不同的工具。在一些机器人操作中，例如，在那些即使有也很少更换机器人工具的操作中，手动致动的机器人工具更换器可以安全地与工业机器人一起使用。在这种情况下，当一个人连接或拆卸机器人工具时，机器人臂通常停在“安全”位置，其自动致动被禁用。自动和手动致动的机器人工具更换器也有助于向工具提供公用设施，如电流、气压、液压流体、冷却水等，并将数据从一些工具传输回机器人控制器。
4、协作机器人(collaborative robot，也称为“cobot”)是一种机器人，其特征是与人类接近，在某些情况下与人类互动。与工业机器人不同，例如它们可能在为了安全起见将人排除在区域外的汽车装配线上操作，cobot和人类在共享空间工作，例如当cobot在仓库内移动物品时，人类正在此执行其他任务。机器人手术是另一个例子，此时机器人在外科医生和其他人(如护士、麻醉师、技术人员等)附近工作。在其他安全特征中，cobot往往比工业机器人更小、更轻、并且通常更慢，而且它们所能施加的力的大小也更有限。作为这一范式的一部分，cobot通常使用手动机器人工具更换器，其中人类使工具更换器致动来连接和断开各种工具或末端执行器，使得机器人可以执行不同的任务。手动机器人工具更换器的实例包括在美国专利号7,779,716、8,500,132、8,533,930、8,794,993、8,857,821、9,724,830、10,047,908、11,555,569中描述的那些，它们都转让给本技术的受让人，并且它们的公开内容通过引用整体并入本文。
5、机器人工具更换器采用多种耦合机构来选择性地将工具组件与主组件耦合(或解耦)。在工业机器人中，这些通常是自动的，由电动机或气动系统驱动。机器人工具更换器的耦合机构也通常采用安全特征，从而减少工具组件从主组件松动的机会，这将带来机器人工具掉落的重大安全隐患。机器人工具更换器安全特征的实例包括在美国专利6,840,895、7,252,453；7,779,716、8,005,570、8,209,840、8,500,132、8,533,930、8,601,667、8,794,993、8,857,821、9,724,830、10,047,908、10,661,449、10,759,061、和11,555,569中描述的那些，它们都转让给本技术的受让人，并且它们的公开内容通过引用整体并入本文。
6、球锁配置是一种已知类型的机器人工具更换器耦合机构。在一种这样的配置中，多个滚动构件，例如钢球，被容纳在主组件的轴环中，该轴环设置在工具组件的腔室内。例如通过前进的活塞，将球径向驱动，并且前进以抵靠工具组件中的轴承座圈，从而将主组件和工具组件机械耦合。要进行解耦，使活塞缩回，在主组件与工具组件分离时，使球退回到套环中。在美国专利号8,005,570、8,132,816、8,209,840、8,500,132、8,533,930、8,601,667、8,794,418、9,151,343、9,724,830、和10,335,957中描述了这种球锁配置的各种配置、驱动机构、安全特征和操作方面，它们都转让给本技术的受让人，并且它们的公开内容通过引用整体并入本文。
7、安全是机器人工具更换器设计和操作中最重要的问题。因此，已知手动操作的机器人工具更换器包括安全闩锁或互锁，在致动耦合机构以将工具更换器从耦合状态转换到解耦状态之前，必须致动该安全闩锁或互锁以使其脱离接合。然而，如果闩锁被在与解耦工具更换器所需的力大致相同的方向上施加的力致动，则这种安全闩锁的效用可能会受到损害。这种类型的安全闩锁存在的危险是，如果意外致动了闩锁，例如，如果一件设备、衣服、电线等“卡在”或以其他方式接合了安全闩锁，安全闩锁就会脱离接合。在同一方向上继续施加力将随后致动耦合机构，并使主组件与工具组件解耦，从而产生工具掉落的危险。
8、提供本文的背景技术部分是为了将本公开的各方面置于技术和操作背景中，以帮助本领域技术人员理解其范围和实用性。可以采用背景技术部分所述的方法，但不一定是以前设想或采用的方法。除非明确指出，否则本文中的陈述不会仅因为被包括在背景技术部分中而被认可为现有技术。
技术实现思路
1、为了向本领域技术人员提供基本理解，以下给出了本公开的简化概述。本概述不是本公开的广泛综述，也不旨在识别本公开各方面的关键/关键元素或描绘本公开的范围。本概述的唯一目的是以简化的形式呈现本文公开的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。
2、根据本文描述和要求保护的一个或多个方面，包括主组件和工具组件的手动机器人工具更换器包括耦合机构。通过在打开(解耦)和关闭(耦合)位置之间移动操纵杆来激活耦合机构。在操纵杆到达关闭位置时，安全闩锁自动接合并防止操纵杆向打开位置移动。要打开操纵杆，首先激活安全闩锁以脱离接合，然后将操纵杆移动到打开位置。为了实际上消除意外致动安全闩锁和意外向打开位置移动操纵杆的可能性，这些动作需要在基本相对的方向上施加力。因此，不可能不经意地施加到工具更换器的任何部分上的单个力能够既致动安全闩锁又打开操纵杆。此外，在一些实施例中，致动安全装置和移动操纵杆以耦合(或解耦)工具更换器两者都是单手完成的。这是一个重要的安全特征，因为技术人员通常用另一只手支撑和/或定位工具。
3、一个方面涉及一种手动机器人工具更换器。所述工具更换器包括：主组件，其构造为连接到机器人；工具组件，其构造为连接到机器人工具；手动致动的耦合机构，其构造为选择性地将所述主组件与所述工具组件耦合在一起；操纵杆，其构造为致动所述耦合机构；和安全闩锁，其构造为将所述操纵杆自动锁定在关闭位置，在所述关闭位置，所述主组件与所述工具组件耦合，并且仅当所述安全闩锁被致动时才允许所述操纵杆移动到打开位置以使所述主组件与所述工具组件解耦。致动所述安全闩锁所需的致动力与使所述操纵杆向打开位置移动所需的打开力在基本相对的方向上。
4、另一个方面涉及一种操作手动机器人工具更换器的方法，该手动机器人工具更换器包括构造为连接至机器人的主组件、构造为连接到机器人工具的工具组件和构造为选择性地将所述主组件与所述工具组件耦合在一起的手动致动耦合机构。为了将主组件和工具组件耦合在一起，将构造为选择性地致动所述耦合机构的操纵杆从打开位置移动到关闭位置。为了使所述主组件与所述工具组件解耦，致动安全闩锁，并将所述操纵杆从关闭位置移动到打开位置。致动所述安全闩锁所需的致动力与使所述操纵杆向打开位置移动所需的打开力在大致相对的方向上。
1.一种手动机器人工具更换器，包括：
2.根据权利要求1所述的工具更换器，其中所述操纵杆枢转地连接到所述主组件，并且在所述主组件与工具组件耦合在一起时,所述操纵杆部分地覆盖所述工具组件。
3.根据权利要求2所述的工具更换器，其中所述安全闩锁包括：
4.根据权利要求3所述的工具更换器，其中当将所述致动力施加到所述闩锁主体的致动表面时，所述致动表面与设置在所述闩锁锁定凹部中的所述闩锁主体的所述端部在所述闩锁枢轴的两侧，所述闩锁主体移出所述闩锁锁定凹部并且远离所述工具过盈表面，从而允许所述操纵杆移动到所述打开位置。
5.根据权利要求2所述的工具更换器，其中枢转地连接到所述主组件的所述操纵杆的端部包括偏心枢转部，并且其中将所述操纵杆连接到所述主组件的操纵杆枢转销不位于所述偏心枢转部的中心。
6.根据权利要求5所述的工具更换器，其中所述耦合机构包括：
7.根据权利要求6所述的工具更换器，其中所述工具组件包括对应的多个腔，每个腔的尺寸和形状被设置为当所述球形构件从所述活塞轴线径向向外移动时接收一个球形构件。
8.根据权利要求6所述的工具更换器，其中所述耦合机构还包括围绕所述活塞的多个弹簧垫圈，所述弹簧垫圈提供偏置力，当所述耦合机构将所述主组件耦合到所述工具组件时，所述偏置力将所述凸轮表面推向所述前进位置。
9.根据权利要求1所述的工具更换器，其中所述操纵杆和所述安全闩锁被定位成使得致动所述安全闩锁和将所述操纵杆向所述打开位置移动二者可以单手完成。
10.一种操作手动机器人工具更换器的方法，所述手动机器人工具更换器包括构造为连接到机器人的主组件、构造为被连接到机器人工具的工具组件、和构造为选择性地将所述主组件与所述工具组件耦合在一起的手动致动耦合机构，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述安全闩锁构造成将所述操纵杆自动锁定在所述关闭位置。
12.根据权利要求10所述的方法，其中致动安全闩锁和将所述操纵杆从所述关闭位置移动到所述打开位置二者可以单手执行。
