CN103266751A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人，其包括机身、固定在机身上的机械臂、以及固定在机身下方以带动机器人移动的行走机构。所述机械臂包括活动固定在机身上的腰关节、驱动腰关节水平旋转的腰关节驱动机构、活动固定在腰关节远离机身的一端的大臂、驱动大臂纵向旋转的大臂驱动机构、活动固定在大臂远离腰关节的一端的小臂、驱动小臂纵向旋转的小臂驱动机构、活动固定在小臂远离大臂的一端的手腕以及驱动手腕纵向旋转的手腕驱动机构。所述手腕包括位于其顶端以固定一喷枪的枪夹。所述小臂靠近所述手腕的位置处设有一沿小臂径向贯穿小臂以供连接在喷枪后方的喷管向下穿过的第一空腔。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种用于喷浆的机器人。

背景技术

在房屋建筑过程中，一般房屋建筑内壁均会附有一层大约20毫米的水泥坯子。该水泥坯子的附着施工过程一般分为上泥浆、抹平和搓面三个步骤。其中上泥浆的环境最差，而现有施工一般通过人工完成，人工施工时劳动量较大且存在人身安全隐患。当然，也有部分施工开始采用泥浆喷射技术，即利用水泥泵和压缩空气将泥浆喷射到墙面上，该种方式在一定程度上缓解了工人的劳动强度，提高了作业效率；但是，对于高于人体的墙面，需要双人操作，同时喷枪需要倾斜设置，由此增加了泥浆的回弹率，使得原材料得不到有效利用，并且同样还存在人身安全隐患。

因此，有必要提供一种机器人以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于室内喷浆、能灵活快速转场、喷浆自由度及工程质量较高的机器人。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种机器人，包括机身、固定在机身上的机械臂、以及固定在机身下方以带动机器人移动的行走机构；所述机械臂包括活动固定在机身上的腰关节、驱动腰关节水平旋转的腰关节驱动机构、活动固定在腰关节远离机身的一端的大臂、驱动大臂纵向旋转的大臂驱动机构、活动固定在大臂远离腰关节的一端的小臂、驱动小臂纵向旋转的小臂驱动机构、活动固定在小臂远离大臂的一端的手腕以及驱动手腕纵向旋转的手腕驱动机构；所述手腕包括位于其顶端以固定一喷枪的枪夹；所述小臂靠近所述手腕的位置处设有一沿小臂径向贯穿小臂以供连接在喷枪后方的喷管向下穿过的第一空腔。

作为本发明的进一步改进，所述小臂还包括固定在第一空腔内以支撑所述喷管的第一滚轮。

作为本发明的进一步改进，所述大臂设有沿大臂径向贯穿大臂以供喷管穿过的第二空腔、以及固定在第二空腔内以支撑喷管的第二滚轮。

作为本发明的进一步改进，所述手腕包括位于小臂末端的手腕竖直关节、固定在手腕竖直关节末端的手腕水平关节、设置在手腕的壳体内并驱动手腕水平关节水平旋转的水平驱动机构，所述枪夹固定在所述手腕水平关节上。

作为本发明的进一步改进，所述腰关节包括固定在机身上的底座和位于底座上方的关节外壳；所述腰关节驱动机构包括腰关节驱动电机、与腰关节驱动电机配合的腰关节减速机、固定在腰关节减速机输出端的减速机输出齿轮、以及固定在底座上并与减速机输出齿轮相啮合的大齿轮轴；所述关节外壳与所述腰关节减速机的外壳相固定。

作为本发明的进一步改进，所述腰关节驱动机构包括并排设置的两组所述腰关节减速机、两组所述减速机输出齿轮、与两组腰关节减速机的外壳相固定的固定座、固定在腰关节驱动电机输出端的转接齿轮、以及与转接齿轮两侧分别啮合并分别固连在两组所述腰关节减速机的输入轴上的电机输出齿轮；两组所述减速机输出齿轮均与所述大齿轮轴相啮合。

作为本发明的进一步改进，所述腰关节驱动电机下方固连有一设置在所述固定座中心并可沿固定座水平滑动的电机座，所述电机座上设置有一预紧机构，所述预紧机构包括固定于固定座上的夹紧座、固定在夹紧座上并朝电机座方向设置的螺杆、以及设置在夹紧座与电机座之间并套在螺杆上的压缩弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述行走机构包括并排设置的两个主动行走轮、分别驱动两个主动行走轮移动的两组行走驱动机构、与两个主动行走轮分别位于同一直线上的两个从动行走轮、以及分别连接位于同一直线上的主动行走轮和从动行走轮的履带。

作为本发明的进一步改进，所述行走机构还包括设置在位于同一直线上的主动行走轮和从动行走轮之间的稳定机构，所述稳定机构包括三角架、活动定位于三角架顶部并能自由转动的张紧轮、以及对称设置在三角架底部两侧并能自由转动的两个支撑轮，两个所述支撑轮分别靠近所述主动行走轮和从动行走轮设置并向下抵持履带。

作为本发明的进一步改进，所述三角架中间设有一收容槽，所述稳定机构还包括位于收容槽内并与收容槽侧壁配合滑动的滑块、抵持在滑块下方的弹簧、抵持在弹簧下方的螺母以及贯穿弹簧的丝杆，所述张紧轮固定在滑块顶部并向上抵持履带。 

本发明的有益效果是：本发明机器人通过机械臂的旋转控制可进行墙面不同高度的喷浆操作，喷浆自由度高，且可有效提高工程质量，改善劳动者工作环境，同时还节省浆料。另外，通过在小臂靠近所述手腕的位置处设置第一空腔，使得连接在喷枪后方的喷管自第一空腔中向下倾斜穿出，从而在手腕转动时，喷管可在第一空腔中根据手腕的转动方向自由上下移动，有效防止喷管打折断裂或影响喷浆作业。此外，本发明机器人下方设置行走机构，可方便机器人的移动，能灵活快速转场，适应窄小作业空间。

附图说明

图1是本发明机器人的立体图；

图2是图1中机器人的机身和行走机构的部分剖视图；

图3是图2中行走机构中的稳定机构的立体图；

图4是图1中机器人的腰关节和腰关节驱动机构的部分剖视图；

图5是图1中手腕和手腕驱动机构的部分剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

请参照图1至图5所示为本发明机器人100的较佳实施方式。本实施方式中所述机器人100主要用于室内喷浆，并携带有用来输送浆料的喷管81和设置在喷管81末端的喷枪82。所述机器人100包括机身1、固定在机身1上方的机械臂以及固定在机身1下方以带动机器人100移动的行走机构6。所述机械臂包括活动固定在机身1上的腰关节21、驱动腰关节21水平旋转的腰关节驱动机构22、活动固定在腰关节21远离机身1的一端的大臂31、驱动大臂31纵向旋转的大臂驱动机构32、活动固定在大臂31远离腰关节21的一端的小臂41、驱动小臂41纵向旋转的小臂驱动机构42、活动固定在小臂41远离大臂31的一端的手腕51以及驱动手腕51纵向旋转的手腕驱动机构52。

参照图2所示，所述机身1包括用以固定所述行走机构6的底盘11，以及设置在机身1壳体内的控制装置12。所述机身1壳体与底盘11为框架式整体焊接结构。

参照图2及图3所示，所述行走机构6包括固定在底盘11两侧且并排设置的两个主动行走轮61、分别驱动两个主动行走轮61移动的两组行走驱动机构62、固定在底盘11上并与两个主动行走轮61分别位于同一直线上的两个从动行走轮63、分别连接位于同一直线上的主动行走轮61和从动行走轮63的履带64、以及设置在位于同一直线上的主动行走轮61和从动行走轮63之间的稳定机构65。所述行走驱动机构62包括行走驱动电机621、固定在行走驱动电机621的输出轴上的锥齿轮换向器622、以及与锥齿轮换向器622配套设置的减速机623。所述主动行走轮61固定在减速机623的输出端。所述稳定机构65包括位于中间的三角架651、活动定位于三角架651顶部并能自由转动的张紧轮652、以及对称设置在三角架651底部两侧并能自由转动的两个支撑轮653。两个所述支撑轮653分别靠近所述主动行走轮61和从动行走轮63设置，并且向下抵持履带64，由此可防止履带64随主动行走轮61和从动行走轮63向上旋转走动，保证机器人100行走稳定。

所述三角架651中间设有一收容槽6511。所述稳定机构65还包括位于收容槽6511内并与收容槽6511侧壁配合滑动的滑块654、抵持在滑块654下方的弹簧655、抵持在弹簧655下方的螺母656以及贯穿弹簧655的丝杆657。所述张紧轮652固定在滑块654顶部并向上抵持履带64，由此可通过旋转螺母656以调节弹簧的预紧力，进而调节履带64的张紧度。本实施方式中采用上述稳定机构65进行履带64张紧度的调节，当然，也可将上述从动行走轮63设置为可前后调节的方式，从而通过调节从动行走轮63与主动行走轮61之间的距离来调整履带64的张紧度，同样也可达成使机器人100行走稳定的效果。

参照图1及图4所示，所述腰关节21包括固定在机身1上的底座211和位于底座211上方的关节外壳212。所述关节外壳212设有向上延伸、且横向间隔设置的两个第一连接臂213。所述第一连接臂213上设有第一穿孔214。此外，所述第一连接臂213外侧还固定有用以支撑喷管81的支撑架215。所述支撑架215包括一U型架2151、以及间隔固定在U型架2151内侧上下的第三滚轮2152。所述喷管82自两个第三滚轮2152中穿过。

所述腰关节驱动机构22包括腰关节驱动电机221、与腰关节驱动电机221配合的腰关节减速机222、固定在腰关节减速机222输出端的减速机输出齿轮223、以及固定在底座211上并与减速机输出齿轮223相啮合的大齿轮轴224。

在本实施方式中，所述腰关节驱动机构22包括并排设置的两组所述腰关节减速机222、两组所述减速机输出齿轮223、与两组腰关节减速机222的外壳相固定的固定座225、固定在腰关节驱动电机221输出端的转接齿轮226、以及与转接齿轮226两侧分别啮合并分别固连在两组所述腰关节减速机222的输入轴上的电机输出齿轮227。两组所述减速机输出齿轮223均与所述大齿轮轴224相啮合。所述关节外壳212与所述腰关节减速机222的外壳相固定。由此，当腰关节驱动电机221旋转时，减速机输出齿轮223绕大齿轮轴224旋转，进而使得与腰关节减速机222的外壳相固定的腰关节外壳212以大齿轮轴224为轴心旋转。

此外，参照图1及图4所示，所述腰关节驱动电机221下方固连有一设置在所述固定座225中心并可沿固定座225水平滑动的电机座2211。所述电机座2211上设置有一预紧机构。所述预紧机构包括固定于固定座225上的夹紧座2212、固定在夹紧座2212上并朝电机座2211方向设置的螺杆2213、以及设置在夹紧座2212与电机座2211之间并套在螺杆2213上的压缩弹簧2214。通过旋进所述螺杆2213可消除腰关节21转动时的反向间隙，提高腰关节21的强度。本实施方式中通过设置上述一个电机221带动两组减速机222、以及预紧机构调节腰关节21转动时的反向间隙；当然也可设置为包括两个所述电机221，且该两个电机221分别配置一个所述减速机222，同样也可达成本发明的目的。

参照图1所示，所述大臂31呈长形设置，并且在大臂驱动机构32的驱动下可绕腰关节21在竖直平面内旋转。所述大臂31下端伸入腰关节21的两个第一连接臂213之间。所述大臂31中间位置处设有用以供喷管81穿过的第二空腔311、间隔固定在第二空腔311内以支撑喷管81的两个第二滚轮312、以及自远离腰关节21的一端突伸的两个第二连接臂313。所述第二连接臂313上设有第二穿孔（未标号）。所述第二空腔311沿大臂31径向贯穿大臂31。

所述大臂驱动机构32包括固定于腰关节21的第一穿孔214内的电机座321、固定在电机座321上的大臂驱动电机322、以及与大臂驱动电机322相配套设置的大臂减速机323。所述大臂减速机323的壳体与大臂31相固定以带动大臂31旋转。

参照图1及图5所示，所述小臂41也呈长形设置，并且在小臂驱动机构42的驱动下可绕大臂31在竖直平面内旋转。所述小臂41下端伸入大臂31的两个第二连接臂313之间。所述小臂41靠近所述手腕51的位置处设有第一空腔411、间隔固定在第一空腔411内以支撑所述喷管81的第一滚轮412、以及自远离大臂31的一端突伸且相对设置的两个第三连接臂413。所述第一空腔411沿小臂41径向贯穿小臂41以供连接在喷枪82后方的喷管81向下穿过。所述第三连接臂413上设有第三穿孔（未标号）。

所述小臂驱动机构42包括固定于大臂31的第二穿孔（未标号）内的电机座421、固定在电机座421上的小臂驱动电机422、以及与小臂驱动电机422相匹配的小臂减速机423。所述小臂减速机423的壳体与小臂41相固定以带动小臂41旋转。

参照图1及图5所示，所述手腕51包括固定在小臂41末端的两个第三连接臂413上的手腕竖直关节511、固定在手腕竖直关节511末端的手腕水平关节512、设置在手腕51的壳体内并驱动手腕水平关节512水平旋转的水平驱动机构513、以及固定在所述手腕水平关节512上的枪夹514。所述枪夹514位于手腕51顶端以固定所述喷枪82。所述水平驱动机构513包括水平驱动电机5131、和与水平驱动电机5131配置的直角减速机5132。所述手腕水平关节512固定在直角减速机5132的末端。

所述手腕驱动机构52包括固定在小臂41一侧的手腕驱动电机521、用于手腕驱动电机521配套设置的直角减速机522、位于直角减速机522末端的小齿轮523、与小齿轮523啮合的大齿轮524、以及连接大齿轮524、手腕竖直关节511和第三连接臂413的传动轴525。此处小齿轮523和大齿轮524的啮合传递方式也可改为带传动或链传动，同样也可达成驱动手腕51转动的目的。

综上，本发明机器人100通过控制装置12控制行走机构6进行行走，方便机器人100的移动，能灵活快速转场，适应窄小作业空间；通过机械臂的旋转控制进行墙面不同高度的喷浆操作，由此可使得机器人100能够在室内沿墙面环绕行走，实现整套住宅宅户户型或厂房的喷浆作业；并且该行走机构6中设置的稳定机构65可方便调整履带64的张紧度、以及主动行走轮61和从动行走轮63的行走稳定性，最终使得本发明人机器人100即使在恶劣的环境中也能够稳定行走。由此可见，本发明机器人100可以有效改善劳动者的劳动条件和劳动强度，喷浆自由度高，可有效提高作业效率及工程质量，节省浆料。

另外，本发明通过在小臂41靠近所述手腕51的位置处设置第一空腔411，使得连接在喷枪82后方的喷管81自第一空腔411中向下倾斜穿出，从而在手腕51转动时，喷管81可在第一空腔411中根据手腕51的转动方向自由上下移动，有效防止喷管81打折断裂或影响喷浆作业；并且，设置在第一空腔411内的第一滚轮412可支撑喷管81，并促使喷管81上下滑动顺利，防止喷管81外侧面摩擦损坏。同理，在大臂31上设置第二空腔311和第二滚轮312、在腰关节21上设置具有第三滚轮2152的支撑架215，可进一步促进喷管81的拉伸移动作业。此外，在本实施方式中，所述腰关节21、大臂31、小臂41和手腕51均设有关节转角限位装置（未标号），以防止机械臂过度旋转。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人，包括机身、固定在机身上的机械臂、以及固定在机身下方以带动机器人移动的行走机构，其特征在于：所述机械臂包括活动固定在机身上的腰关节、驱动腰关节水平旋转的腰关节驱动机构、活动固定在腰关节远离机身的一端的大臂、驱动大臂纵向旋转的大臂驱动机构、活动固定在大臂远离腰关节的一端的小臂、驱动小臂纵向旋转的小臂驱动机构、活动固定在小臂远离大臂的一端的手腕以及驱动手腕纵向旋转的手腕驱动机构，所述手腕包括位于其顶端以固定一喷枪的枪夹，所述小臂靠近所述手腕的位置处设有一沿小臂径向贯穿小臂以供连接在喷枪后方的喷管向下穿过的第一空腔。

2.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述小臂还包括固定在第一空腔内以支撑所述喷管的第一滚轮。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述大臂设有沿大臂径向贯穿大臂以供喷管穿过的第二空腔、以及固定在第二空腔内以支撑喷管的第二滚轮。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于：所述手腕包括位于小臂末端的手腕竖直关节、固定在手腕竖直关节末端的手腕水平关节、设置在手腕的壳体内并驱动手腕水平关节水平旋转的水平驱动机构，所述枪夹固定在所述手腕水平关节上。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述腰关节包括固定在机身上的底座和位于底座上方的关节外壳；所述腰关节驱动机构包括腰关节驱动电机、与腰关节驱动电机配合的腰关节减速机、固定在腰关节减速机输出端的减速机输出齿轮、以及固定在底座上并与减速机输出齿轮相啮合的大齿轮轴；所述关节外壳与所述腰关节减速机的外壳相固定。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于：所述腰关节驱动机构包括并排设置的两组所述腰关节减速机、两组所述减速机输出齿轮、与两组腰关节减速机的外壳相固定的固定座、固定在腰关节驱动电机输出端的转接齿轮、以及与转接齿轮两侧分别啮合并分别固连在两组所述腰关节减速机的输入轴上的电机输出齿轮；两组所述减速机输出齿轮均与所述大齿轮轴相啮合。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于：所述腰关节驱动电机下方固连有一设置在所述固定座中心并可沿固定座水平滑动的电机座，所述电机座上设置有一预紧机构，所述预紧机构包括固定于固定座上的夹紧座、固定在夹紧座上并朝电机座方向设置的螺杆、以及设置在夹紧座与电机座之间并套在螺杆上的压缩弹簧。

8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述行走机构包括并排设置的两个主动行走轮、分别驱动两个主动行走轮移动的两组行走驱动机构、与两个主动行走轮分别位于同一直线上的两个从动行走轮、以及分别连接位于同一直线上的主动行走轮和从动行走轮的履带。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于：所述行走机构还包括设置在位于同一直线上的主动行走轮和从动行走轮之间的稳定机构，所述稳定机构包括三角架、活动定位于三角架顶部并能自由转动的张紧轮、以及对称设置在三角架底部两侧并能自由转动的两个支撑轮，两个所述支撑轮分别靠近所述主动行走轮和从动行走轮设置并向下抵持履带。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于：所述三角架中间设有一收容槽，所述稳定机构还包括位于收容槽内并与收容槽侧壁配合滑动的滑块、抵持在滑块下方的弹簧、抵持在弹簧下方的螺母以及贯穿弹簧的丝杆，所述张紧轮固定在滑块顶部并向上抵持履带。

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