本文基于一种遥操作机器人在危险环境下的作业需求,对机器人末端工具操作系统展开了研究,设计了一种机器人末端工具快速更换装置,使作业员能够通过远程遥操作对机器人进行末端工具的更换。本文首先介绍了快换装置的工作原理,根据遥操作机器人平台的需求提出了设计指标。然后设计了快换装置的机械结构,并对其锁紧机构的工作流程及锁紧原理进行了分析。同时确定了切换机构及动力输出机构的驱动方式。接着在三维软件CATIA中建立了快换装置的三维模型。依据机器人对快换装置位姿误差补偿能力的要求,从理论上分析了快换装置的位姿误差补偿能力,并用动力学仿真软件ADAMS进行了快换装置对接过程及锁紧状态下的动力学仿真分析。根据动力学仿真分析的结果,使用有限元分析软件Workbench对其关键零部件进行了在锁紧状态下的静强度分析。最后加工出了快换装置的试验样机,对其进行了换装测试。本文设计出了满足需求的机器人末端工具快速更换装置,使用仿真软件进行了虚拟样机试验,最后加工出了试验样机,完成了整套设计流程。同时通过理论、仿真、试验三者的对比,为快换装置的进一步改进优化提供了依据。