如今,工业机器人在生产制造领域起着至关重要的作用。为进一步提高工业机器人的使用效率,促使其向模块化、重构化方向演进,在机器人手臂的末端安装工具快速更换装置,机器人可以根据指令要求更换末端执行工具以实现多种操作,从而增强机器人作业柔性,降低企业生产成本。当前,对机器人末端工具快换装置的研究,主要集中于零件结构的设计、位姿容差的分析以及控制方案的设计,对动力学以及装配偏差分析等方向的研究较少。另外,企业调研发现,机器人末端工具快换装置在使用过程中有时会出现钢球晃动现象,固定于机器人手臂上的主盘无法可靠锁紧并拾起工具盘及末端执行工具,也就无法确保机器人的正常工作。如何保证机器人能够稳定可靠地拾取或更换不同的末端执行工具以完成多种作业任务,是如今亟需解决的问题。本文依据机器人末端工具快换装置的研究现状以及市面上现有的快换产品,对使用过程中存在的问题进行分析和研究,结合机械设计理论提出一种新的机器人末端工具快速更换装置,并对其进行设计及优化,论文的主要工作如下:(1)综述国内外机器人末端工具快换装置的发展及研究现状,调研并分析快换装置使用过程中存在的问题;(2)提出一种机器人末端工具快速更换装置的改进方案,采用碟簧式气压切换方式来实现主盘与工具盘的连接与分离,提高装置的稳定性和可靠性;(3)结合机械设计手册,对机器人末端工具快换装置的零件进行参数设计计算,采用功能强大的三维设计软件UG9.0对该装置的实体结构特征建模;(4)对机器人末端工具快换装置进行动力学仿真,对碟簧作用力、运动构件的位移、速度、加速度等进行评估和分析,并将套筒作为柔性件建立刚柔耦合动力学模型,进行刚柔耦合状态下的动力学仿真,验证其是否满足材料强度要求;(5)在满足强度要求的条件下,对机器人末端工具快换装置中的关键机构进行装配偏差分析及优化,缩短开发周期,提高产品质量。