CN102277955B - 智能铺砖机 - Google Patents

Abstract

本发明为智能铺砖机，属于机械电子一体化的智能铺砖机械人。目前，建筑物铺设地面砖均为手工铺设，手工铺设存在质量差、工作效率低、劳动成本高等诸多缺陷，本发明采用了全新的生产工艺，采用了智能铺砖机；该机在探测仪、扫描仪及计算机程序管理下快速精准地完成地面砖铺设作业，其效率是手工操作的数十倍，大幅提高了铺设质量，加快了工程进度、降低了劳动成本，该专利技术、产品的推广与应用，将有效提升建筑机械的电子信息化、产业化生产水平，将为企业、社会创造良好的经济及社会效应。

Description

智能铺砖机

技术领域

本发明属于电子机械领域的一种智能机械，涉及一种建筑施工应用的智能铺砖机。

技术背景

目前建筑施工中的地面砖铺设均为手工铺设，手工铺设存在很多缺陷；地砖间隙不均、高低不平、地砖与其下粘接层的粘接率低，而且地砖铺设进度非常缓慢，严重制约了该行业的健康发展，一项专利号为200910157579.1、申请日为2009年07月15日的发明专利“智能铺砖机”采用该智能铺砖机，克服了手工操作存在的缺陷，提高了铺砖质量、生产效率，该“智能铺砖机”虽有灵活机动、体积小的特点，但铺设一块地面砖移动一次工位，工作效率受到影响，仅适宜中小面积的地砖铺设作业，而本发明专利“智能铺砖机”则是移动一次工位可铺设多块地面砖，是上述“智能铺砖机”工作效率的数十倍，适宜大面积地面砖铺设作业，从而大大提高了铺砖生产效率，故本发明专利与上述发明专利在地面砖铺设作业中形成良好的互补性，使砖铺设机械更为齐全，从而大大提升了建筑施工企业的产业化生产水平，提高了建筑机械的信息化水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能铺砖机，一种克服手工操作存在的诸多缺陷、能提高铺砖质量及效率、降低劳动成本的智能铺砖机。

本发明的技术方案是：一种智能铺砖机，该智能铺砖机包括结构体、垫层铺设装置、地砖铺设装置、地砖储运装置、三维定位运行装置，还包括计算机程序管理系统装置；其特征在于所述结构体包括基轴、机座，所述基轴是以竖向坐标为基准固定在以水平坐标为基准的所述机座的中心位置上，所述垫层铺设装置、地砖铺设装置、地砖储运装置、三维定位运行装置均以所述结构体固定、连接，构成一个以基轴、机座为基准的三维坐标结构体。

所述垫层铺设装置包括铺料机械臂、铺料机构、铺料导向机构，所述铺料机械臂包括大臂、中臂、小臂，并依次呈滑动配合连接，所述大臂后端与所述基轴呈轴样连接，所述小臂的前端与所述铺料导向机构连接；所述铺料机构包括滚筒搅拌机构、振动铺料机构、刮边清理机构，所述滚筒搅拌机构置于振动铺料机构之上，所述滚筒搅拌机构包括滚筒、搅拌器、搅拌电机，所述滚筒的上方设有一进料口、下方设有一狭长的出料口，所述振动铺料机构包括振动料斗、振动电机、排料刮板，还包括使料斗倾斜的驱动机构，所述振动料斗套装在所述滚筒的下方，所述振动料斗的下方是一狭长的排料口，所述排料刮板是所述狭长排料口呈弧状翘起的两个长边，所述振动电机固定在所述振动料斗上，所述刮边清理机构包括刮边电机、刮边刷、电机滑道，所述电机滑道设置在所述排料刮板的边缘，所述刮边刷安装在所述刮边电机轴端，所述刮边电机安装在滑道上，刮边电机、刮边刷与滑道构成约45度夹角、且有一定的向下倾斜度。

所述地砖铺设装置包括铺砖机构、铺砖机械臂、主轴、主轴驱动机构、铺砖导向机构，还包括纠错传感器，所述铺砖机构包括液压缸、电动吸盘、振动盘、结构盘、振动电机，所述液压缸包括相同的四个液压缸，每个液压缸由缸筒、缸杆构成，所述四个缸筒上部等高的位置垂直地固定在所述结构盘上，所述四个缸杆下部等高的位置垂直地与振动盘构成滑动连接，使所述振动盘与结构盘平行，所述缸杆与振动盘、结构盘垂直，所述四个缸杆的下端在同一平面上，所述电动吸盘置于所述振动盘四角隆起部位的下方，所述电动吸盘与振动盘是通过套装在缸杆上的一对压力弹簧将其锁定在缸杆上，所述四个缸杆下端分别装有一同样大小、适度规格的、硬质地材料板，使其包含在所述电动吸盘内，并使其下端适度高于电动吸盘的下平面，所述振动盘的下平面安装一非钢性的硬质地材料板，所述振动电机固定在所述振动盘上平面的中心位置，所述主轴置于所述基轴之内，与基轴呈轴样配合连接，所述主轴驱动机构置于机座之下，所述主轴、连同铺砖机械臂在所述驱动机构的驱动下沿着基轴的径向旋动，所述铺砖机械臂包括后臂、中间臂、前壁，所述后臂、中间臂、前壁依次轴样连接，所述后臂的后端与所述主轴上部轴样连接，前臂的前端与所述铺砖导向机构连接。

所述地砖储运装置包括砖框结构体、砖框驱动机构，所述砖框结构体包括结构架、轴套、地砖座、锁砖卡，所述结构架是一个立体结构的支撑架，所述地砖座安装在所述结构架之前，所述地砖座的宽度是可调的，所述锁砖卡安装在地砖座的两侧，所述轴套连接在结构架之后，所述轴套包括上轴套、下轴套，所述上、下轴套套装在所述基轴上，并与基轴呈轴样连接，所述砖框驱动机构包括砖框驱动电机、齿轮、齿盘，所述砖框驱动电机固定在所述下轴套、与结构架对称的位置上，并与结构架形成一体，所述齿轮安装在电机轴上，所述齿盘固定在所述上、下轴套之间的所述基轴上，所述砖框结构体在电机齿轮的驱动下与固定在所述基轴上的齿盘产生相对运动，使所述地砖储运装置沿着基轴的径向旋动，以完成地砖的补给作业。

所述计算机程序管理系统装置包括根据智能铺砖机的作业特点及作业程序专门编制的应用软件、计算机、扫描仪等，所述扫描仪对待铺地砖的格式化图纸资料进行扫描，通过所述计算机应用软件对所述扫描数据进行分析处理、并发出系列动作指令，所述智能铺砖机的所有装置、机构、部件将一丝不苟地按照计算机发出的系列指令完成系列铺砖作业，智能铺砖机也可采用自定义铺砖方式，通过所述计算机设置某种作业程序、发出相关动作指令、完成相关铺砖作业。

所述三维定位运行装置包括探测机构、升降定位机构、运行定位机构，所述探测机构包括探测仪、三维坐标标识、探测仪旋转机构，所述探测仪是具有高倍率聚焦、高分辨率特征的数字光学探测仪器，所述三维坐标标识是设置在施工场地周边的三维坐标数码标识，所述探测仪旋转机构包括旋转轴、旋转驱动电机，所述旋转轴置于所述基轴、主轴的轴心，与所述主轴呈轴样配合连接、并贯通整个主轴，所述探测仪精准地固定在所述旋转轴的顶端，使所述探测仪的旋转平面与所述机座平面平行，所述旋转驱动电机设置在所述机座下方、主轴驱动机构之下的部位，所述旋转轴在驱动电机的驱动下按照一定的频率旋转，所述探测仪对场地周边设置的所述三维坐标标识进行360度旋转探测、精准地获取智能铺砖机所在的三维空间数据信息，所述升降定位机构设置在所述机座下方的四个角，包括水平液压伸缩臂、垂直液压升降柱脚，所述水平液压伸缩臂由四个构成、分别对称地固定在机座的下平面，其中设置在近端的两个伸缩臂即可向中间合拢又可分开、设置在远端{视图中看不到}的两个伸缩臂也可向中间合拢又可分开，所述垂直液压升降柱脚由四个构成、分别固定在所述水平液压伸缩臂前端的下平面，所述四个液压升降柱脚即可同时升降、又可分别升降，用以调整机座的水平高程，所述四个升降柱脚是所述智能铺砖机进行铺砖作业时、实现水平定位的升降柱脚、同时又是承载智能铺砖机全部或部分重量的柱脚，所述运行定位机构是设置在所述智能铺砖机下部两侧的履带式或轮式运行机构，所述履带式或轮式运行机构通过所述运行定位机构的结构架与所述机座固定连接，所述运行定位机构是所述智能铺砖机进出工作场地、移动工位的运行机构，同时也是实时调整该机运行中坐标方位的机构，使智能铺砖机准确地到达工位，所述升降定位机构及所述运行定位机构实现智能铺砖机的三维定位均是在所述旋转的探测仪对场地周边设置的三维坐标标识进行实时探测、探测信息经计算机迅速处理、由计算机实时发出相关动作指令下完成的，使所述智能铺砖机始终沿着准确的经纬路径、即正交路径运行，并准确地到达工位、在准确的工位上作业。

所述铺料导向机构包括机械臂导向机构、滚筒导向机构，所述机械臂导向机构包括电机、电机齿轮、齿盘，装有齿轮的电机固定在所述大臂上，所述齿盘固定在所述机座上，所述机械臂导向是通过所述电机齿轮驱动所述齿盘、使机械臂沿着所述基轴的径向转动，所述滚筒导向机构包括电机、齿轮、旋转齿盘，装有齿轮的所述电机固定在所述小臂前端的侧面，所述旋转齿盘由旋转轴、齿盘构成，所述旋转轴与齿盘呈轴样连接，所述旋转轴的上平面与所述小臂的下平面固定连接，所述齿盘的下平面与所述滚筒搅拌机构的上平面固定连接，所述滚筒导向是通过所述电机齿轮的旋动、拖动滚筒上方固定的齿盘实现的。械臂导向机构与滚筒导向机构的导向作业是同步、协调进行的，是实现振动铺料机构铺设任一垫层时、始终沿着水平的正交坐标轨迹运行。

所述地砖铺设装置的铺砖导向机构包括驱动电机、齿轮、导向齿盘、旋转轴，装有齿轮的驱动电机固定在所述前臂前端的侧面，所述旋转轴包括轴样连接的上、下两部分，所述旋转轴的上端与前臂前端的下平面固定连接，所述旋转轴的下端固定在所述结构盘上平面的中心位置上，所述导向齿盘固定在旋转轴的下部，所述导向齿盘在驱动电机齿轮的驱动下拖动所述结构盘、连同铺砖机构旋动，所述铺砖导向机构是所述铺砖机械臂拖动所述铺砖机构、在铺设不同方位的地砖时、调整铺砖机构方位的导向机构，使所述铺砖机构的空间方位始终与铺设的地面砖方位保持正交坐标作业状态。

所述地砖铺设装置还设置了纠错传感器，所述传感器安装在所述铺砖机构的结构盘边部，所述传感器对其下的待铺地砖与已铺地砖做近距离扫描、以确认待铺地砖与已铺邻砖的位置关系，若关系数据在允许的公差范围内、则待铺地砖按照既定程序铺设作业，若关系数据超出公差范围、则既定的铺砖程序将自动停止，待排除机械等相关故障后、满足了铺设要求时铺砖程序继续启动，该传感器是确保地砖铺设按照要求的标准进行作业的检验、纠错部件。

附图说明

附图为智能铺砖机的示意图。

具体实施方式

以下结合智能铺砖机附图对本发明作进一步说明。

附图所示部件A-1、A-2，是智能铺砖机的结构体。

附图所示部件A-1，是智能铺砖机的机座；

附图所示部件A-2，是智能铺砖机的基轴。

基轴是以竖向坐标为基准固定在以水平坐标为基准的机座中心位置上，智能铺砖机所有需要定位的装置均直接或间接地与基轴、机座固定、连接，构成一个以基轴、机座为基准的三维坐标结构体。

附图示意的部件B，是智能铺砖机的计算机程序管理系统装置。计算机程序管理系统装置包括根据智能铺砖机的作业特点及作业程序专门编制的应用软件、计算机、扫描仪等，扫描仪对待铺地砖的格式化图纸资料进行扫描，通过计算机应用软件对扫描数据进行分析处理、并发出系列动作指令，智能铺砖机的所有装置、机构、部件将一丝不苟地按照计算机发出的指令完成系列铺砖作业，智能铺砖机也可采用自定义铺砖方式，通过所述计算机设置某种作业程序、发出相关动作指令、完成相关铺砖作业，该装置设置在部件K驾驶舱内。

智能铺砖机垫层铺设装置的‘垫层’是指按一定比例配置的水泥、砂料、水的掺和物铺设到地面的层面，以下所述“铺料”即指“铺设掺和物”。

附图所示部件C-1至C-11，是智能铺砖机的垫层铺设装置。该装置由滚筒搅拌机构、振动铺料机构、地砖端面清理机构、垫层铺设导向机构构成。

附图所示部件C-1，是垫层铺设装置的滚筒搅拌机构。该机构包括滚筒、搅拌器、搅拌电机，搅拌器以轴样形式安装在滚筒内，搅拌器在搅拌电机的拖动下在滚筒内转动，滚筒上方设有一进料口、下方设有一狭长的排料口，掺和物经由输送管道注入进料口、在搅拌器的搅拌下均匀地从滚筒下方狭长的排料口排出，掺和物是经由另外的水泥搅拌装置的管道注入进料口的；

附图所示部件C-2、C-3，是垫层铺设装置的振动铺料机构。该机构包括振动料斗、振动电机、排料刮板，还包括使振动料斗前、后倾斜的驱动机构，振动料斗套装在部件C--1滚筒搅拌机构的下方，振动电机安装在振动料斗上，排料刮板是振动料斗排料口呈弧状翘起的两个长边、即c1-c2边与d1-d2边，振动料斗承接部件C--1滚筒排料口排出的掺和物、在振动电机的振动下均匀地从振动料斗下方狭长的排料口排至地面，当振动铺料机构的振动料斗在垫层铺设装置中可伸缩机械臂的拖动下开始从a1向a2方向运行时，振动料斗在驱动机构的驱动下呈前倾状态，排料刮板的c1-c2边缘将不断排出的掺和物刮平，当排料刮板即要运行至b1-b2位置时、部件C--1滚筒搅拌机构停止搅拌供料，振动电机随即停止振动，此时垫层掺和物铺设完毕，当振动料斗在垫层铺设装置甲可伸缩机械臂的拖动下开始从b1-b2位沿着a2至a1的方向开始返回时，振动料斗在驱动机构的驱动下呈后倾状态、即附图所示状态，排料刮板的d1-d2边在返回时将初步刮平的掺和物再次细化刮平；

附图所示部件C-4、C-5，是垫层铺设装置的地砖端面清理机构。

该机构是用来清除已铺地砖立面残留沙粒的机构；

附图所示部件C-4，是地砖端面清理机构的刮边电机。刮边电机的轴端安装一高弹性、耐磨材料制成的刮边刷；

附图所示部件C-5，是地砖端面清理机构的电机滑道。该滑道固定在振动铺料机构的排料刮板的d1-d2边部，部件C-4刮边电机安装在电机滑道上，电机与滑道构成约45度夹角、且有一定的向下倾斜度，地砖端面清理机构是在部件C-2振动料斗运行至b1-b2位置呈后倾状态时开始工作的，刮边刷随电机从d1位滑动至d2、将已铺地砖W1的b1-b2立面存留的沙粒清理干净，当振动料斗从b1-b2位置沿着a2至a1的方向返回时，刮边刷随着振动料斗的返回将已铺地砖W3的a2-a1立面残留的沙粒清理干净；

附图所示部件C-6至C-11，是垫层铺设装置的导向机构。垫层铺设导向机构包括机械臂导向机构、滚筒导向机构；

附图所示部件C-6，是机械臂导向机构的机械臂。该机械臂包括大臂、中臂、小臂，大臂、中臂、小臂分别呈滑动连接，大臂后端与部件A-2基轴呈轴样连接；

附图所示部件C-7，是机械臂导向机构的导向驱动电机。导向驱动电机固定在部件C-6机械臂大臂的侧面上，电机轴装有一驱动齿轮；

附图所示部件C-8，是机械臂导向机构的齿盘。该齿盘固定在部件A-1机座上、并与驱动齿轮相咬合，故驱动齿轮在驱动电机的驱动下与齿盘产生相对运动，拖动机械臂沿着部件A-2基轴的径向旋动；

附图所示部件C-9，是滚筒导向机构的驱动电机。该电机固定在机械小臂的侧端，电机装有一驱动齿轮；

附图所示部件C-10，是滚筒导向机构的齿盘。该齿盘固定在部件C-1滚筒搅拌机构的滚筒上方，电机齿轮与齿盘相咬合；

附图所示部件C-11，是滚筒导向机构的旋转轴。该旋转轴的上平面固定在机械小臂的下平面上、与部件C-10齿盘呈轴样连接；故部件C-10齿盘在部件C-9驱动电机齿轮的驱动下、拖动与齿盘固定连接的滚筒搅拌机构、振动铺料机构转动。

机械臂导向机构与滚筒导向机构的导向作业是同步、统一进行的，两导向机构是确保振动铺料机构铺设任一垫层时始终沿着地砖铺设的正交轨迹运行，两导向机构的导向作业是计算机根据扫描仪对图纸中待铺地砖的坐标布局与数据进行分析处理、向两导向机构发出相关动作指令下进行的，在图中所示W已铺垫层、W1已铺地砖的垫层，因滚筒搅拌机构与导向机械臂是垂直的，故机械臂导向与滚筒导向作业不予启动，在铺设图中所示W2、W3位置的垫层时两导向机构是必须启动的。

附图所示部件D1至D-14，是智能铺砖机的地砖铺设装置。该装置由铺砖机构、铺砖机械臂、主轴、主轴驱动机构、铺砖导向机构、纠错传感器构成。

附图所示部件D-1至D-5是铺砖机构。

附图所示部件D-1，是电动吸盘。该电动吸盘由四个构成，是用来吸取地面砖的部件；

附图所示部件D-2，是液压缸。该液压缸由四个构成，每个液压缸由缸筒、缸杆构成；

附图所示部件D-3，是振动盘。振动盘的四个角是隆起的，部件D-2四个缸杆下部等高的位置、垂直地与振动盘隆起的四个角构成滑动连接，振动盘的下平面安装一非钢性的硬质地材料板，部件D-1电动吸盘置于振动盘四个角隆起部位的下方，部件D-1电动吸盘与振动盘通过一对压力弹簧锁定在部件D-2缸杆的等高位置上，四个缸杆下端分别装有一同样的、适度规格的、硬质地材料板，将其包含在电动吸盘内，并使缸杆下端适度高于电动吸盘的下平面；

附图所示部件D-4，是结构盘。该结构盘是一个机械强度较高的、大小适度的结构性方盘，部件D-2四个缸筒上部等高的位置、垂直地固定在结构盘四个角适当的部位；

附图所示部件D-5，是振动电机。该振动电机固定在振动盘的中心位置上，是用来振动地面砖使之下沉，加大垫层密度、增强与垫层的结合力，使地砖到达要求铺设的位置，电机的振动频率、振幅及冲击动力应满足使用的需要，此时，振动盘与结构盘平行，缸杆与振动盘、结构盘垂直，四个缸杆的下端在同一平面上，形成一个稳固的三维作业结构体，铺砖机构在水平状态铺砖时、在垂直状态下从地砖储运框吸取地砖时均呈正交坐标状态；

附图所示部件D-9，是主轴。主轴置于基轴之内，与基轴呈轴样配合连接，有较强的机械强度，是安装、支撑铺砖机械臂的主轴；

附图所示部件D-10，是主轴驱动机构。该机构置于机座之下，主轴、连同铺砖机械臂在主轴驱动机构的驱动下沿着基轴的径向旋动；

附图所示部件D-6至D-8，是铺砖机械臂。

附图所示部件D-6，是前臂。前臂的升降由前液压缸驱动；

附图所示部件D-7，是中间臂。中间臂的前端与前臂呈轴样连接，中间臂的升降由中间液压缸驱动；

附图所示部件D-8，是铺后臂。后臂的前端与中间臂呈轴样连接、后端与主轴的上部轴样连接，后臂的升降由后液压缸驱动；

附图所示部件D-11至D-13，是铺砖导向机构。

附图所示部件D-11，是铺砖导向机构的驱动电机。该电机固定在前臂前端的侧面，电机装有一驱动齿轮；

附图所示部件D-12，是导向齿盘。导向齿盘的下部与部件D-4结构盘固定连接；

附图所示部件D-13，是旋转轴。旋转轴由轴样连接的上、下两部分构成，上部端面与前臂前端的下平面固定连接，导向齿盘固定在旋转轴的下部、结构盘的中心部位置上；铺砖导向机构是用来调整铺砖机构坐标方位的机构，使铺砖机构在铺设不同位置的地砖时永远处于水平的正交坐标状态、即与已铺地砖的正交坐标完全一致的状态；铺砖机构在铺砖导向机构、铺砖机械臂的拖动铺砖下在水平状态铺砖作业时、以及在垂直状态下从地砖储运框吸取地砖时均呈正交坐标状态；

附图所示部件D-14，是地砖铺设装置的纠错传感器。该传感器安装在部件D-4结构盘边部的适当位置上，在铺设地砖时近距离向下扫描、以确认待铺地砖与已铺邻砖的位置关系，若关系数据在允许的公差范围内、则待铺地砖按照既定程序铺设，若关系数据超出公差范围、则既定的铺砖程序将自动停止，待排除机械等相关故障后、满足了铺设要求时铺砖程序继续启动，该传感器是确保地砖铺设按照要求的标准进行作业的检验、纠错部件，该纠错作业是传感器扫描数据上传、经计算机处理、即时发布相关指令进行的。

附图所示部件E-1至E-8，是地砖储运装置。

附图所示部件E-1，是地砖储运装置的砖框结构架。该架是一个立体支撑结构架；

附图所示部件E-2，是地砖储运装置的地砖座。地砖座安装在砖框结构架的前端，是存放待铺地砖的座架，地砖框的宽度尺寸是可调的，以适应铺设不同规格地砖的需要；

附图所示部件E-3，是地砖储运装置的锁砖卡。锁砖卡安装在地砖座的两侧，是防止竖立的地砖倾倒的锁紧卡具，放置在地砖座的每块地砖均由锁砖卡分别锁紧、并隔离开，使地砖之间留有一定的空间；

附图所示部件E-4，是地砖储运装置的砖框上轴套。

附图所示部件E-5，是地砖储运装置的砖框下轴套。上、下轴套均安装在部件A-2基轴上，与基轴呈轴样连接，采用上、下两个轴套可大大加强砖框结构架的结构力与承载力；

附图所示部件E-6，是地砖储运装置的砖框驱动电机。该电机固定在下轴套的适当位置上，电机通过下轴套与砖框结构架连接为一体；

附图所示部件E-7，是地砖储运装置的砖框驱动齿轮。该齿轮安装在电机轴上；

附图所示部件E-8，是地砖储运装置的砖框齿盘。该齿盘固定在上、下轴套之间的部件A-2基轴上，齿盘与驱动齿轮相咬合，地砖储运框在电机齿轮的驱动下与固定在基轴上的齿盘产生相对运动，使地砖储运框沿着基轴的径向旋动，旋转至图中所示地砖储运框的左侧或右侧补给地砖，补给地砖作业是由专用的人力补给车将已备好的地砖快速地放置到地砖座上，这一补给作业程序是由智能铺砖机的操作人员控制的，地砖储运框的工作工位永远与地砖铺设装置的铺砖机械臂在同一垂直位置上。

附图所示部件F-1至F-5，是三维定位运行装置。F-1至F-2是该装置的探测机构，F-3至F-4是该装置的升降定位机构，F-5是该装置的运行定位机构，

附图所示部件F-1，是探测机构的探测仪。该探测仪是具有高倍率聚焦、高分辨率特征的数字光学探测仪器；

附图所示部件F-2，是探测机构的旋转机构。该机构包括旋转轴、旋转驱动电机，旋转轴置于部件A-2基轴、部件D-9主轴的轴心，与主轴呈轴样配合连接、并贯通整个主轴，探测仪精准地固定在旋转轴的顶端，在安装所述探测仪时一定使探测仪的旋转平面与部件A-1机座的平面平行，旋转驱动电机设置在部件A-1机座下方、主轴驱动机构之下的部位，旋转轴在旋转驱动电机的驱动下按照一定的频率旋转，探测仪对场地周边设置的三维标识进行360度旋转探测、精准地获取到智能铺砖机所在的三维坐标数据信息；

附图所示部件F-5，是运行定位机构。该机构是设置在智能铺砖机下部两侧的履带式或轮式运行机构，该机构通过结构骨架与机座下方固定连接，运行定位机构是智能铺砖机进出工作场地、移动工位的运行机构，同时也是实时调整该机运行中坐标方位的机构，智能铺砖机到达工位时应达到正交坐标状态；

附图所示部件F-3、F-4，是升降定位机构。该机构设置在机座的下方，由四个F-4水平液压伸缩臂、四个F-3垂直液压升降柱脚构成，四个水平液压伸缩臂对称地固定在机座的下平面，其中设置在近端的两个伸缩臂即可向中间合拢又可分开、设置在后面{看不到}的两个伸缩臂也可向中间合拢又可分开，垂直液压升降柱脚分别固定在水平液压伸缩臂前端的下平面，四个升降柱脚即可同时升降、又可分别升降，四个升降柱脚是智能铺砖机到达正交坐标工位时、实现水平定位的升降柱脚，同时又是承载智能铺砖机全部或部分重量的柱脚；

升降定位机构与运行定位机构使智能铺砖机实现三维定位均是旋转的探测仪对场地周边设置的三维坐标标识进行实时探测、将探测信息经计算机实时处理、由计算机实时发出相关动作指令下完成的。

附图所示部件G，是机械臂安全防护传感器。该传感器安装在铺砖机械臂的前臂上，是用来感应一定距离内是否有人、或障碍物的存在，若有人及障碍物存在，则机械臂停止运行，以确保机械臂挥动作业时的运行安全。

附图所示部件K，是智能铺砖机的驾驶舱。该驾驶舱安装在铺砖机械臂的对应面，与基轴固定连接，是智能铺砖机操作人员的工作室，计算机管理系统装置设置在驾驶舱，该驾驶舱也是铺砖机基轴负重的平衡物。

附图所示部件L，是智能铺砖机的配电箱。智能铺砖机的配电设施及集成模块安装在该箱内，该箱置于驾驶舱的座垫下。

以下对智能铺砖机的全部铺设作业作一连续说明，对智能铺砖机简称为铺砖机。

铺砖机进场，向扫描仪输入规范的图纸技术资料，扫描数据上传至计算机处理中心，铺砖机旋转的探测仪对场地周边设置的三维数码坐标标识进行探测，将铺砖机所在的三维空间数据上传至计算机处理中心，计算机对上传数据进行分析处理，发出相关动作指令，令铺砖机进入三维定位运行作业程序，运行定位机构在旋转探测仪实时上传的数据、经由计算机实时处理、实时发出动作指令下，使铺砖机运行至要求的正交坐标作业工位，随即升降定位机构的升降柱脚在旋转探测仪的实时探测、数据实时处理、处理中心实时发出指令，将铺砖机调整至要求的三维坐标空间状态，由此铺砖机在新的工位上确立了以基轴、机座为坐标基准的标准作业平台，计算机处理中心是以该坐标数据为基准数据，根据上传的待铺地砖规格、地砖间隙、铺砖顺序等固定参数，迅速计算出每块待铺地砖铺设、包括垫层铺设作业的派生数据，垫层铺设装置即按此数据信息进行垫层铺设作业的，该作业程序已在垫层铺设装置的说明中做了详细说明，继之进入地砖铺设作业程序，地砖铺设装置按照计算机给出的铺砖顺序、给出的某一待铺地砖的铺设数据进行铺设作业，在这一数据指令下，铺砖机械臂携铺砖机构在主轴驱动电机的驱动下旋转至待铺地砖的坐标位置，铺砖机构通过铺砖导向机构旋转至正交坐标工作状态，此时，铺砖机构恰好置于待铺地砖、即已铺垫层坐标方位的正上方，铺砖机械臂的前臂、中间臂、后臂按照既定的作业程序在液压缸的驱动下、拖动铺砖机构运行至地砖储运框的正前方、与地砖框放置的地砖平面平行，此时，铺砖机构的四个液压缸启动、四个缸杆小幅伸长，当缸杆端部的四个电动吸盘触及到地砖框放置的地砖时，电动吸盘启动、并吸取地砖，四缸杆停止伸长，机械臂携地砖回转至已铺垫层的正上方、继之，四缸杆启动、伸长，当振动盘的下平面触及到已铺垫层时，四缸杆即刻减速下伸，振动电机启动，地砖在振动盘的振动下缓慢下沉，垫层密度逐渐增大，此时四缸杆下部装配的压力弹簧的弹性压力也逐渐加大，当四缸杆下端装配的硬质地材料板触及到地面砖的上平面时，振动电机立即停止振动、四个伸缩杆停止下伸、电动吸盘停止吸附，因四个缸杆下伸的终点是设定的终点，四个伸缩杆下端形成的平面是待铺地砖要求到达的平面，故该地砖按照计算机的指令、按照铺设的标准铺设完毕，如此，铺砖机按照计算机给出的序列铺砖数据、完成每一块地砖的铺设作业。

在三维定位运行装置的运行定位中，只要铺砖机运行至铺砖机械臂可以覆盖的作业范围内，铺砖机基本运行到作业工位时、三维定位运行装置即可进行水平正交定位，只要实现了水平正交定位、即可进行铺砖作业，而铺砖机无需精准地到达工位，也无需通过升降定位机构将铺砖机调整至精准的高程，因为旋转的探测仪通过对场地周边设置的三维坐标标识进行探测、会精准地将铺砖机所在的三维空间数据、即时传输至数据处理中心，处理中心便以此三维坐标数据为基准数据，迅速计算出与标准坐标数据的差别数据，处理中心根据这一差别参数对待铺地砖采用的标准三维坐标数据进行加减补偿、迅速给出序列待铺地砖的三维坐标作业数据，铺砖机便会在此数据指令下进行铺砖作业。

为使三维定位运行装置的三维定位作业更为快捷，在设计中也可在铺砖机结构架的机座下设置一旋转机构，通过该旋转机构拖动机座做微量旋转、配合升降定位机构可快速实现水平定位。

地砖间隙的大小是在上传图纸中设置的，处理中心是根据设置的间隙数据、地砖边长数据、铺砖机所在的坐标数据进行处理，经计算机发出相关指令、由精准的机械作业实现的。

本说明书所谓“正交坐标”即指“经纬坐标”、均为水平坐标，所谓三维坐标即指水平坐标与垂直坐标形成的立体坐标。

说明书附图示意的机械外形、电机、齿轮、齿盘等仅仅是为了说明智能铺砖机的工作原理，机械外形的设计、动力及传动方式可有多种选择。

地砖铺设前应做好各项准备工作。首先勘察施工现场，确定地砖铺设的高程，在精密勘测仪器的勘测下，按照规定的高程、要求的标准、在施工场地周边设置三维坐标数码标识，按照要求的格式绘制铺砖施工图纸；然后筛选地砖，使地砖边直、面平、对角线等长、无缺损，筛选砂料，使砂料中无超标石子、无粘土，选用符合要求的水泥；调试智能铺砖机，首先做空载运行，无误后做有载试铺，确认无误后开始铺砖作业。

本发明智能铺砖具有较高的智能化水平，是地道的铺砖机械人，该机适宜较大面积的地面砖铺设作业，可大幅提升地面砖铺设的效率与质量；在国家大规模推进基础设施建设、推进城乡一体化的形势下，在全球经济一体化的今天，为建筑施工企业带来巨大市场、商机，采用智能铺砖机将为企业创造巨大财富，尤其是在劳动力成本大幅上涨的趋势下，同时，也对我国、乃至世界建筑机械装备实现信息化、产业化生产产生重要影响。

Claims (9)

1.一种智能铺砖机，其特征在于：包括结构体、垫层铺设装置、地砖铺设装置、地砖储运装置、三维定位运行装置，还包括计算机程序管理系统装置；所述结构体包括基轴、机座，所述基轴是以竖向坐标为基准固定在以水平坐标为基准的所述机座的中心位置上，所述垫层铺设装置、地砖铺设装置、地砖储运装置、三维定位运行装置均以所述结构体固定、连接，构成一个以基轴、机座为基准的三维坐标结构体。

2.根据权利要求1所述的智能铺砖机，其特征在于：所述垫层铺设装置包括铺料机械臂、铺料机构、铺料导向机构，所述铺料机械臂包括大臂、中臂、小臂，并依次呈滑动配合连接，所述大臂后端与所述基轴呈轴样连接，所述小臂的前端与所述铺料导向机构连接；所述铺料机构包括滚筒搅拌机构、振动铺料机构、刮边清理机构，所述滚筒搅拌机构置于振动铺料机构之上，所述滚筒搅拌机构包括滚筒、搅拌器、搅拌电机，所述滚筒的上方设有一进料口、下方设有一狭长的出料口，所述振动铺料机构包括振动料斗、振动电机、排料刮板，还包括使料斗倾斜的驱动机构，所述振动料斗套装在所述滚筒的下方，所述振动料斗的下方是一狭长的排料口，所述排料刮板是所述狭长排料口呈弧状翘起的两个长边，所述振动电机固定在所述振动料斗上，所述刮边清理机构包括刮边电机、刮边刷、电机滑道，所述刮边电机滑道设置在所述排料刮板的边缘，所述刮边刷安装在所述刮边电机轴端，所述刮边电机安装在滑道上，刮边电机、刮边刷与滑道构成约45度夹角、且有一定的向下倾斜度。

3.根据权利要求1所述的智能铺砖机，其特征在于：所述地砖铺设装置包括铺砖机构、铺砖机械臂、主轴、主轴驱动机构、铺砖导向机构，所述铺砖机构包括液压缸、电动吸盘、振动盘、结构盘、振动电机，所述液压缸包括相同的四个液压缸，每个液压缸由缸筒、缸杆构成，所述四个缸筒上部等高的位置垂直地固定在所述结构盘上，所述四个缸杆下部等高的位置垂直地与振动盘构成滑动连接，使所述振动盘与结构盘平行，所述缸杆与振动盘、结构盘垂直，所述四个缸杆的下端在同一平面上，所述电动吸盘置于所述振动盘四角隆起部位的下方，所述电动吸盘与振动盘是通过套装在缸杆上的一对压力弹簧将其锁定在缸杆上，所述四个缸杆下端分别装有一同样大小、适度规格的、硬质地材料板，使其包含在所述电动吸盘内，并使其下端适度高于电动吸盘的下平面，所述振动盘的下平面安装一非钢性的硬质地材料板，所述振动电机固定在所述振动盘上平面的中心位置，所述主轴置于所述基轴之内，与基轴呈轴样配合连接，所述主轴驱动机构置于机座之下，所述主轴、连同铺砖机械臂在所述驱动机构的驱动下沿着基轴的径向旋动，所述铺砖机械臂包括后臂、中间臂、前壁，所述后臂、中间臂、前壁依次轴样连接，所述后臂的后端与所述主轴上部轴样连接，前臂的前端与所述铺砖导向机构连接。

4.根据权利要求1所述的智能铺砖机，其特征在于：所述地砖储运装置包括砖框结构体、砖框驱动机构，所述砖框结构体包括结构架、轴套、地砖座、锁砖卡，所述结构架是一个立体结构的支撑架，所述地砖座安装在所述结构架之前，所述地砖座的宽度是可调的，所述锁砖卡安装在地砖座的两侧，所述轴套连接在结构架之后，所述轴套包括上轴套、下轴套，所述上、下轴套套装在所述基轴上，并与基轴呈轴样连接，所述砖框驱动机构包括砖框驱动电机、齿轮、齿盘，所述砖框驱动电机固定在所述下轴套、与结构架对称的位置上，并与结构架形成一体，所述齿轮安装在电机轴上，所述齿盘固定在所述上、下轴套之间的所述基轴上。

5.根据权利要求1所述的智能铺砖机，其特征在于：所述计算机程序管理系统装置包括根据智能铺砖机的作业特点及作业程序专门编制的应用软件、计算机、扫描仪等，所述扫描仪对待铺地砖的格式化图纸资料进行扫描，通过所述计算机应用软件对所述扫描数据进行分析处理、并发出系列动作指令。

6.根据权利要求1所述的智能铺砖机，其特征在于：所述三维定位运行装置包括探测机构、升降定位机构、运行定位机构，所述探测机构包括探测仪、三维坐标标识、探测仪旋转机构，所述探测仪旋转机构包括旋转轴、旋转驱动电机，所述旋转轴置于所述基轴、主轴的轴心，与所述主轴呈轴样配合连接、并贯通整个主轴，所述探测仪精准地固定在所述旋转轴的顶端，使所述探测仪的旋转平面与所述机座平面平行，所述旋转驱动电机设置在所述机座下方、主轴驱动机构之下的部位，所述旋转轴在驱动电机的驱动下按照一定的频率旋转，所述升降定位机构设置在所述机座下方的四个角，包括水平液压伸缩臂、垂直液压升降柱脚，所述水平液压伸缩臂由四个构成、分别对称地固定在机座的下平面，其中设置在前面的两个伸缩臂即可合拢又可分开、设置在后面的两个伸缩臂也可合拢又可分开，所述垂直液压升降柱脚由四个构成、分别固定在所述水平液压伸缩臂前端的下平面，所述四个液压升降柱脚即可同时升降、又可分别升降，所述运行定位机构是设置在所述智能铺砖机下部两侧的履带式或轮式运行机构，所述履带式或轮式运行机构通过所述运行定位机构的结构架与所述机座固定连接。

7.根据权利要求2所述的智能铺砖机，其特征在于：所述铺料导向机构包括机械臂导向机构、滚筒导向机构，所述机械臂导向机构包括大臂导向电机、大臂导向齿轮、齿盘，装有大臂导向齿轮的大臂导向电机固定在所述大臂上，所述齿盘固定在所述机座上，所述机械臂导向是通过所述大臂导向电机、大臂导向齿轮驱动所述齿盘、使机械臂沿着所述基轴的径向转动，所述滚筒导向机构包括滚筒导向电机、滚筒导向齿轮、旋转齿盘，装有滚筒导向齿轮的所述滚筒导向电机固定在所述小臂前端的侧面，所述旋转齿盘由旋转轴、齿盘构成，所述旋转轴与齿盘呈轴样连接，所述旋转轴的上平面与所述小臂的下平面固定连接，所述齿盘的下平面与所述滚筒搅拌机构的上平面固定连接。

8.根据权利要求3所述的智能铺砖机，其特征在于：所述地砖铺设装置的铺砖导向机构包括驱动电机、齿轮、导向齿盘、旋转轴，装有齿轮的驱动电机固定在所述前臂前端的侧面，所述旋转轴包括轴样连接的上、下两部分，所述旋转轴的上端与前臂前端的下平面固定连接，所述旋转轴的下端固定在所述结构盘上平面的中心位置上，所述导向齿盘固定在旋转轴的下部。

9.根据权利要求3所述的智能铺砖机，其特征在于：所述地砖铺设装置还设置了纠错传感器，所述纠错传感器安装在所述铺砖机构的结构盘边部。

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