CN105587107A - 一种全自动墙体材料施工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动墙体材料施工机器人，包括支撑板、一框架、二框架、三框架、工作平台、电气柜和履带底盘，支撑板上设置有旋转轴，旋转轴下方连接有旋转驱动电机，工作平台安装在一框架的上端，三框架上设置有二框架驱动电机，二框架上设置有一框架驱动电机，一框架上设置有驱动平台电机，电气柜表面设置有带触摸屏的嵌入式工控机；本发明具有如下的有益效果：可用各种墙面涂料如墙漆、腻子粉、硅藻泥等由粉体材料配制出的糊状或流体状的材料通过改机器人解析编制的G代码对墙面进行各种造型的施工如曲面浮雕、平面造型等，还可通过喷墨打印对是已施工的材料进行逐层上色，可控制一框架和二框架伸缩，并可控制一框架和二框架旋转。

Description

一种全自动墙体材料施工机器人

技术领域

本发明是一种全自动墙体材料施工机器人，属于家装机器人机械设备领域。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。现有技术中的机器人多数为工业现场使用的机械手或按着固定轨道移动的机器人，现有技术中的机器人体积庞大，不易移动，是制约本技术领域的一大难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种全自动墙体材料施工机器人，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明使用方便，便于操作，稳定性好，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种全自动墙体材料施工机器人，包括支撑板、一框架、二框架、三框架、工作平台和履带底盘，所述支撑板上设置有旋转轴，所述三框架安装在旋转轴上，所述旋转轴下方连接有旋转驱动电机，所述二框架安装在三框架的左侧，所述一框架安装在二框架的左侧，所述工作平台安装在一框架的上端，所述工作平台上安装有喷墨盒，所述三框架上设置有二框架驱动电机，所述二框架上设置有一框架驱动电机，所述一框架上设置有驱动平台电机，所述二框架驱动电机上方连接有第二滚珠丝杆螺母副，所述一框架驱动电机的上方连接有第一滚珠丝杆螺母副，所述驱动平台电机的上方连接有第三滚珠丝杆螺母副，所述一框架的顶端中间位置设置有倾角传感器，所述支撑板上方还设置有电气柜，所述电气柜表面设置有带触摸屏的嵌入式工控机，所述带触摸屏的嵌入式工控机内部设置有PLC控制系统，所述PLC控制系统由运动控制器以及PLC通讯单元构成，所述支撑板安装在履带底盘的上方，所述履带底盘内设置有左行走电机、右行走电机、左蜗轮蜗杆减速箱、右蜗轮蜗杆减速箱以及蓄电池，所述蓄电池的上方连接有逆变器；所述带触摸屏的嵌入式工控机的输出端与PLC控制系统的输入端连接，所述PLC控制系统的输入端还与倾角传感器的输出端连接，所述PLC控制系统的输出端与驱动平台电机的输入端连接，所述PLC控制系统的输出端还与一框架驱动电机的输入端、二框架驱动电机的输入端、旋转驱动电机的输入端、左行走电机的输入端以及右行走电机的输入端连接，所述左行走电机的输出端与左蜗轮蜗杆减速箱的输入端连接，所述右行走电机的输出端与右蜗轮蜗杆减速箱的输入端连接。

进一步地，所述二框架驱动电机通过第二滚珠丝杆螺母副连接二框架，所述第二滚珠丝杆螺母副的底端连接二框架驱动电机，所述第二滚珠丝杆螺母副的上端连接二框架的上端，所述二框架通过二框架驱动电机转动，继而带动第二滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动二框架的上下移动。

进一步地，所述一框架驱动电机通过第一滚珠丝杆螺母副连接一框架，所述第一滚珠丝杆螺母副的底端连接一框架驱动电机，所述第一滚珠丝杆螺母副的上端连接一框架的上端，所述一框架通过一框架驱动电机转动，继而带动的第一滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动一框架的上下移动。

进一步地，所述驱动平台电机通过第三滚珠丝杆螺母副连接工作平台，所述第三滚珠丝杆螺母副的底端连接驱动平台电机，所述第三滚珠丝杆螺母副的上端连接工作平台的上端，所述工作平台通过驱动平台电机转动，继而带动的第三滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动工作平台的上下移动。

进一步地，所述旋转轴设置在旋转驱动电机的上端，所述旋转轴通过旋转驱动电机转动，继而实现旋转轴的旋转，所述旋转轴的旋转角度为180°。

进一步地，所述电气柜安装在旋转轴右侧，所述电气柜为一种活动机构，所述电气柜通过旋转轴旋转带动电气柜自身的水平移动，所述电气柜的移动范围在支撑板的范围之内。

进一步地，所述蓄电池通过逆变器与所述PLC控制系统、所述左行走电机以及所述右行走电机电性连接，在履带底盘的转运过程中，通过逆变器将蓄电池的48V直流电转换成220V交流电，向PLC控制系统、左行走电机以及右行走电机提供电源，带触摸屏的嵌入式工控机向PLC控制系统发送模拟量电压信号，PLC控制系统将此电压信号转换为对应的转速和方向，控制履带底盘内的左行走电机以及右行走电机的动作，以实现前进、后退、左转和右转四方向的动作。

进一步地，所述带触摸屏的嵌入式工控机为一种触摸显示屏，在控制的时候，带触摸屏的嵌入式工控机通过向PLC控制系统发送模拟量电压信号，继而控制PLC控制系统工作。

本发明的有益效果：本发明的一种全自动墙体材料施工机器人，可用各种墙面涂料如墙漆、腻子粉、硅藻泥等由粉体材料配制出的糊状或流体状的材料通过改机器人解析编制的G代码可对墙面进行各种造型的施工如曲面浮雕、平面造型等，还可通过喷墨打印对是已施工的材料进行逐层上色，可通过带触摸屏的嵌入式工控机操作，控制一框架和二框架伸缩，并可控制一框架和二框架旋转，减少体积，便于携带和移动，具备有创造性，新颖性和实用性，创造了家装行业新潮流。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种全自动墙体材料施工机器人的结构示意图；

图2为本发明一种全自动墙体材料施工机器人的左视图；

图3为本发明一种全自动墙体材料施工机器人的电气柜移出示意图；

图4为本发明一种全自动墙体材料施工机器人的电气柜移入示意图；

图5为本发明一种全自动墙体材料施工机器人的工作原理框图；

图中：1-倾角传感器、2-工作平台、3-第三滚珠丝杆螺母副、4-驱动平台电机、5-第二滚珠丝杆螺母副、6-第一滚珠丝杆螺母副、7-一框架驱动电机、8-二框架驱动电机、9-三框架、10-二框架、11-带触摸屏的嵌入式工控机、12-旋转轴、13-一框架、14-旋转驱动电机、15-电气柜、16-左行走电机、17-左蜗轮蜗杆减速箱、18-蓄电池、19-PLC控制系统、20-右行走电机、21-右蜗轮蜗杆减速箱、22-逆变器、23-履带底盘、24-支撑板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明提供一种技术方案：一种全自动墙体材料施工机器人，包括支撑板24、一框架13、二框架10、三框架9、工作平台2和履带底盘23，支撑板24上设置有旋转轴12，三框架9安装在旋转轴12上，旋转轴12下方连接有旋转驱动电机14，二框架10安装在三框架9的左侧，一框架13安装在二框架10的左侧，工作平台2安装在一框架13的上端，工作平台2上安装有喷墨盒，喷墨盒用于完成一个平面内的喷墨着色工作，三框架9上设置有二框架驱动电机8，二框架10上设置有一框架驱动电机7，一框架13上设置有驱动平台电机4，二框架驱动电机8上方连接有第二滚珠丝杆螺母副5，一框架驱动电机7的上方连接有第一滚珠丝杆螺母副6，驱动平台电机4的上方连接有第三滚珠丝杆螺母副3，一框架13的顶端中间位置设置有倾角传感器1，支撑板24上方还设置有电气柜15，电气柜15表面设置有带触摸屏的嵌入式工控机11，带触摸屏的嵌入式工控机11内部设置有PLC控制系统19，所述PLC控制系统19由运动控制器以及PLC通讯单元构成，支撑板24安装在履带底盘23的上方，履带底盘23内设置有左行走电机16、右行走电机20、左蜗轮蜗杆减速箱17、右蜗轮蜗杆减速箱21以及蓄电池18，蓄电池18的上方连接有逆变器22；带触摸屏的嵌入式工控机11的输出端与PLC控制系统19的输入端连接，PLC控制系统19的输入端还与倾角传感器1的输出端连接，PLC控制系统19的输出端与驱动平台电机4的输入端连接，PLC控制系统19的输出端还与一框架驱动电机7的输入端、二框架驱动电机8的输入端、旋转驱动电机14的输入端、左行走电机16的输入端以及右行走电机20的输入端连接，左行走电机16的输出端与左蜗轮蜗杆减速箱17的输入端连接，右行走电机20的输出端与右蜗轮蜗杆减速箱21的输入端连接。

二框架驱动电机8通过第二滚珠丝杆螺母副5连接二框架10，第二滚珠丝杆螺母副5的底端连接二框架驱动电机8，第二滚珠丝杆螺母副5的上端连接二框架10的上端，二框架10通过二框架驱动电机8转动，继而带动第二滚珠丝杆螺母副5上下位移，从而带动二框架10的上下移动。

一框架驱动电机7通过第一滚珠丝杆螺母副6连接一框架13，第一滚珠丝杆螺母副6的底端连接一框架驱动电机7，第一滚珠丝杆螺母副6的上端连接一框架13的上端，一框架13通过一框架驱动电机7转动，继而带动的第一滚珠丝杆螺母副6上下位移，从而带动一框架13的上下移动。

驱动平台电机4通过第三滚珠丝杆螺母副3连接工作平台2，第三滚珠丝杆螺母副3的底端连接驱动平台电机4，第三滚珠丝杆螺母副3的上端连接工作平台2的上端，工作平台2通过驱动平台电机4转动，继而带动的第三滚珠丝杆螺母副3上下位移，从而带动工作平台2的上下移动。

旋转轴12设置在旋转驱动电机14的上端，旋转轴12通过旋转驱动电机14转动，继而实现旋转轴12的旋转，旋转轴12的旋转角度为180°，电气柜15安装在旋转轴12右侧，电气柜15为一种活动机构，电气柜15通过旋转轴12旋转带动电气柜15自身的水平移动，电气柜15的移动范围在支撑板24的范围之内。

蓄电池18通过逆变器22与PLC控制系统19、左行走电机16以及右行走电机20电性连接，在履带底盘23的转运过程中，通过逆变器22将蓄电池18的48V直流电转换成220V交流电，向PLC控制系统19、左行走电机16以及右行走电机20提供电源，带触摸屏的嵌入式工控机11为一种触摸显示屏，在控制的时候，带触摸屏的嵌入式工控机11通过向PLC控制系统19发送模拟量电压信号，继而控制PLC控制系统19工作。

做为本发明的一个实施例：用各种墙面涂料如墙漆、腻子粉、硅藻泥等由粉体材料配制出的糊状或流体状的材料通过改机器人解析编制的G代码可对墙面进行各种造型的施工如曲面浮雕、平面造型等，在履带底盘23行走时，工作人员可通过带触摸屏的嵌入式工控机11控制履带底盘23的行走，带触摸屏的嵌入式工控机11通过向PLC控制系统19发送模拟量电压信号，PLC控制系统19将此电压信号转换为对应的转速和方向，控制履带底盘23内的左行走电机16以及右行走电机20的动作，以实现前进、后退、左转和右转四方向的动作，左行走电机16以及右行走电机20同时正转或者反转，履带底盘23可向前或向后直行，左行走电机16以及右行走电机20一个正转另一个反转则履带底盘23就左或右拐弯。

倾角传感器1可检测工作平台2是否水平，当工作平台2左右不平时，倾角传感器1把信号传给PLC控制系统19，PLC控制系统19将会自动修复，PLC控制系统19通过控制一框架驱动电机7、二框架驱动电机8以及三框架9驱动电机，继而控制对应的转速，二框架10通过二框架驱动电机8转动，继而带动第二滚珠丝杆螺母副5上下位移，从而带动二框架10的上下移动，一框架13通过一框架驱动电机7转动，继而带动的第一滚珠丝杆螺母副6上下位移，从而带动一框架13的上下移动，工作平台2通过驱动平台电机4转动，继而带动的第三滚珠丝杆螺母副3上下位移，从而带动工作平台2的上下移动，从而保证工作平台2保持水平状态。

旋转轴12通过旋转驱动电机14来驱动，PLC控制系统19通过控制旋转驱动电机14，在工作前将一框架13和二框架10旋出来，工作后旋进去，旋进的目的是让总体宽度小于房间门的宽度，使履带底盘23能通过房间门，旋进旋出都要先将电气柜15移出来，也是由旋转驱动电机14驱动，目的是旋转时电气柜15让开位子后而不会碰到一框架13和二框架10。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims (8)

1.一种全自动墙体材料施工机器人，包括支撑板、一框架、二框架、三框架、工作平台和履带底盘，其特征在于：所述支撑板上设置有旋转轴，所述三框架安装在旋转轴上，所述旋转轴下方连接有旋转驱动电机，所述二框架安装在三框架的左侧，所述一框架安装在二框架的左侧，所述工作平台安装在一框架的上端，所述工作平台上安装有喷墨盒，所述三框架上设置有二框架驱动电机，所述二框架上设置有一框架驱动电机，所述一框架上设置有驱动平台电机，所述二框架驱动电机上方连接有第二滚珠丝杆螺母副，所述一框架驱动电机的上方连接有第一滚珠丝杆螺母副，所述驱动平台电机的上方连接有第三滚珠丝杆螺母副，所述一框架的顶端中间位置设置有倾角传感器，所述支撑板上方还设置有电气柜，所述电气柜表面设置有带触摸屏的嵌入式工控机，所述带触摸屏的嵌入式工控机内部设置有PLC控制系统，所述PLC控制系统由运动控制器以及PLC通讯单元构成，所述支撑板安装在履带底盘的上方，所述履带底盘内设置有左行走电机、右行走电机、左蜗轮蜗杆减速箱、右蜗轮蜗杆减速箱以及蓄电池，所述蓄电池的上方连接有逆变器；

所述带触摸屏的嵌入式工控机的输出端与PLC控制系统的输入端连接，所述PLC控制系统的输入端还与倾角传感器的输出端连接，所述PLC控制系统的输出端与驱动平台电机的输入端连接，所述PLC控制系统的输出端还与一框架驱动电机的输入端、二框架驱动电机的输入端、旋转驱动电机的输入端、左行走电机的输入端以及右行走电机的输入端连接，所述左行走电机的输出端与左蜗轮蜗杆减速箱的输入端连接，所述右行走电机的输出端与右蜗轮蜗杆减速箱的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述二框架驱动电机通过第二滚珠丝杆螺母副连接二框架，所述第二滚珠丝杆螺母副的底端连接二框架驱动电机，所述第二滚珠丝杆螺母副的上端连接二框架的上端，所述二框架通过二框架驱动电机转动，继而带动第二滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动二框架的上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述一框架驱动电机通过第一滚珠丝杆螺母副连接一框架，所述第一滚珠丝杆螺母副的底端连接一框架驱动电机，所述第一滚珠丝杆螺母副的上端连接一框架的上端，所述一框架通过一框架驱动电机转动，继而带动的第一滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动一框架的上下移动。

4.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述驱动平台电机通过第三滚珠丝杆螺母副连接工作平台，所述第三滚珠丝杆螺母副的底端连接驱动平台电机，所述第三滚珠丝杆螺母副的上端连接工作平台的上端，所述工作平台通过驱动平台电机转动，继而带动的第三滚珠丝杆螺母副上下位移，从而带动工作平台的上下移动。

5.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述旋转轴设置在旋转驱动电机的上端，所述旋转轴通过旋转驱动电机转动，继而实现旋转轴的旋转，所述旋转轴的旋转角度为180°。

6.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述电气柜安装在旋转轴右侧，所述电气柜为一种活动机构，所述电气柜通过旋转轴旋转带动电气柜自身的水平移动，所述电气柜的移动范围在支撑板的范围之内。

7.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述蓄电池通过逆变器与所述PLC控制系统、所述左行走电机以及所述右行走电机电性连接，在履带底盘的转运过程中，通过逆变器将蓄电池的48V直流电转换成220V交流电，向PLC控制系统、左行走电机以及右行走电机提供电源，带触摸屏的嵌入式工控机向PLC控制系统发送模拟量电压信号，PLC控制系统将此电压信号转换为对应的转速和方向，控制履带底盘内的左行走电机以及右行走电机的动作，以实现前进、后退、左转和右转四方向的动作。

8.根据权利要求1所述的一种全自动墙体材料施工机器人，其特征在于：所述带触摸屏的嵌入式工控机为一种触摸显示屏，在控制的时候，带触摸屏的嵌入式工控机通过向PLC控制系统发送模拟量电压信号，继而控制PLC控制系统工作。