CN105587264A - 在建筑物天花板上打孔的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在建筑物天花板上打孔的机器人,包括程序控制行走车,及安装在程序控制行走车上的地面差速行走左右驱动轮机构和万向轮转向机构、主控制系统、人机交互显示器、报警指示灯;安装在程序控制行走车台面上的升降平台机构;安装在升降平台机构上部的打孔模块,在打孔模块上安装的有:控制打孔深度的垂直进给结构,在垂直进给结构的平台上安装有控制Y轴精确定位的Y轴平移机构;在Y轴平移机构的平台上安装有冲击钻固定架和Y轴方向的激光水平仪激光束接收传感器;在打孔模块上还安装有:在建筑物天花板上打孔的机器人从地面到建筑物天花板之间做张力固定用的4个张力检测弹性立柱,水平X轴方向的激光水平仪激光束接收传感器。

Description

在建筑物天花板上打孔的机器人
技术领域
本发明涉及一种装修工程机械机器人,具体涉及一种在建筑物天花板上打孔的机器人,属于智能建筑装修工程机械技术领域。
背景技术
工业机器人技术日趋完善,其高度的自动化、智能化的生产能力愈加显示出其优越性,同时各类型的机器人已在社会的各个行业广泛大量使用,代替人工完成各种高重复、强体力、高要求的作业。
在建筑装修、布线、架设空调管道等安装作业过程中,在建筑物天花板上打孔是一件又脏又累并且是在空中作业的操作,操作人员的体力消耗大、粉尘污染严重、效率低下、具有一定的危险性。因此,迫切需要一种智能化、自动化的机器人来代替人工完成这项工作。
在建筑物天花板上打孔的机器人,作为一种装修工程机械机器人,可以通过自身的程序控制行走车来实现在建筑物平面内任意移动到指定位置,同时通过在程序控制行走车上装有的升降平台完成将打孔模块提升到操作平面的高度,并通过安装在升降平台上的打孔模块装有的4个弹性立柱顶到建筑物天花板上,将打孔机器人从地面到建筑物天花板之间靠张力固定。固定后,通过安装在升降平台上的打孔模块完成在建筑物天花板上打孔的操作。整个打孔操作过程,按设定程序运行并接收激光水平仪的激光束的定位控制,实现自动在建筑物天花板上打孔的作业。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种在建筑物天花板上打孔的机器人,可以代替人工完成连续自动的在建筑物天花板上打孔的作业。
本发明通过以下技术方案来实现:一种在建筑物天花板上打孔的机器人,包括:程序控制行走车,及安装在程序控制行走车上的地面差速行走左右驱动轮机构和万向轮转向机构、主控制系统、人机交互显示器、报警指示灯;安装在程序控制行走车台面上的升降平台机构;安装在升降平台机构上部的打孔模块,在打孔模块上安装的有:控制打孔深度的垂直进给机构,在垂直进给机构的平台上安装有控制Y轴精确定位的Y轴平移机构;在Y轴平移机构的平台上安装有冲击钻固定架和Y轴方向的激光水平仪激光束接收传感器;在打孔模块上还安装有:在建筑物天花板上打孔的机器人从地面到建筑物天花板之间做张力固定用的4个张力检测弹性立柱,水平X轴方向的激光水平仪激光束接收传感器。
本发明所实现的技术效果是:
在施工现场,在建筑物天花板上打孔的机器人,通过自身主控制系统的人机交互报警显示模块、无线通讯模块和传感器检测模块及激光束接收传感器,接收设定参数和控制指令,检测激光水平仪的激光束,并按照设定参数和激光水平仪激光束定位移动到指定打孔位置。到指定打孔位置后,升降平台机构提升,直到打孔模块上安装的4个张力检测弹性立柱顶到建筑物的天花板上,完成在建筑物天花板上打孔的机器人的从地面到建筑物天花板之间的张力固定。在建筑物天花板上打孔的机器人固定后,通过安装在升降平台上的打孔模块完成在建筑物天花板上打孔的操作。孔打完成后,升降平台机构下降到打孔模块上安装的4个张力检测弹性立柱离开建筑物天花板一定距离后,程序控制行走车将按设定参数、编程路径和激光水平仪激光束的定位引导移动到下一个打孔位置,完成连续打孔作业,从而替代人工实现在建筑物天花板上打孔的自动化作业。
附图说明
图1在建筑物天花板上打孔的机器人正侧视图;
图2在建筑物天花板上打孔的机器人打孔状态正视图;
图3程序控制行走车后侧视图;
图4程序控制行走车前侧视图;
图5升降平台机构正侧视图;
图6升降平台机构底侧视图;
图7打孔模块正侧视图;
图8打孔模块上侧视图;
图9打孔模块底侧视图;
图10张力检测弹性立柱非工作状态正视图;
图11张力检测弹性立柱工作状态(张力固定时弹簧压缩)正视图;
图12在建筑物天花板上打孔的机器人主控制系统模块示意框图。
附图说明中的名称、标号、图号对应表:
名称 标号 图号
程序控制行走车 100 图1、图2
车主体 101 图3
车左右轮伺服电机 102 图3、图12
车左右轮行星齿轮减速器 103 图3
车左右驱动轮 104 图3
车万向轮 105 图4
人机交互显示器、报警指示灯 106 图3、图12
无线通讯天线 107 图3、图12
交流220V接头 108 图3、图12
主控制系统 110 图4
主控制计算机模块 111 图12
程序控制行走车差速转向伺服控制模块 112 图12
名称 标号 图号
升降平台伺服控制模块 113 图12
冲击钻打孔进给、Y轴平移伺服控制模块 114 图12
电池模块 115 图12
电源模块 116 图12
无线通讯模块 117 图12
传感器检测模块 118 图12
人机交互报警显示模块 119 图12
冲击钻控制模块 120 图12
升降平台机构 200 图1、图2
多层“X”型升降机构 201 图5
“X”型升降臂固定侧连接轴 202 图6
“X”型升降臂滑动侧连接轴 203 图6
升降直线电动推杆机构 204 图6
升降直线电动推杆伺服电机 205 图6、图12
升降平台下平台 206 图1、图5、图6
升降平台上平台 207 图1、图5、图6
打孔模块 300 图1、图2
打孔模块底座 301 图7
垂直进给机构固定架 310 图9
垂直进给圆柱直线导轨 311 图8
垂直进给直线电动推杆机构 312 图9
垂直进给移动平台 313 图7
垂直进给直线电动推杆伺服电机 314 图9、图12
Y轴平移直线导轨 320 图7
Y轴平移直线电动推杆机构 321 图8
Y轴平移移动平台 322 图8
Y轴平移直线电动推杆伺服电机 323 图8、图12
冲击钻固定架 330 图7
冲击钻 331 图7、图12
冲击钻头 332 图7
张力检测弹性立柱 340 图7
张力检测弹性立柱座 341 图10
张力(压力)传感器 342 图10、图12
张力弹簧 343 图10
名称 标号 图号
张力检测弹性立柱滑动头 344 图10
两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器 350 图8、图12
两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器 351 图8、图12
垂直MEMS倾斜角度(X、Y方向)传感器 360 图9、图12
建筑物天花板 370 图2
建筑物地面 371 图2
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明做进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了相互排斥的特质和/或步骤以外,均可以以任何方式组合,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换,即,除非特别叙述,每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。
实施例
如图1--图2所示,一种在建筑物天花板上打孔的机器人,包括以下部分:程序控制行走车100;安装在程序控制行走车100台面上的升降平台机构200;安装在升降平台机构200上的打孔模块300。
如图3-图4所示,所述程序控制行走车100包含:车主体101,安装在车主体101上的车左右轮伺服电机102、车左右轮行星齿轮减速器103、车左右驱动轮104、车万向轮105、人机交互显示器、报警指示灯106、无线通讯天线107、交流220V接头108,主控制系统110。
所述程序控制行走车100通过控制车左右驱动轮104的差速行走和车万向轮105实现直线行走和左右转向。
如图12所示,所述主控制系统110包含:主控制计算机模块111,程序控制行走车差速转向伺服控制模块112,升降平台伺服控制模块113,冲击钻打孔进给、Y轴平移伺服控制模块114,电池模块115,电源模块116,无线通讯模块117,传感器检测模块118,人机交互报警显示模块119,冲击钻控制模块120。
所述程序控制行走车100通过主控制系统110包含的主控制计算机模块111,无线通讯模块117,人机交互报警显示模块119,完成人机交互编程和路径、打孔深度等参数发定。
所述程序控制行走车100通过交流220V接头108,主控制系统110包含的电池模块115,电源模块116实现对电池模块115的充电,同时可以交直流两用功能。
如图5-图6所示,所述升降平台机构200包含:多层“X”型升降机构201,“X”型升降臂固定侧连接轴202,“X”型升降臂滑动侧连接轴203,升降直线电动推杆机构204,升降直线电动推杆伺服电机205,升降平台下平台206,升降平台上平台207。
所述升降平台机构200通过控制升降直线电动推杆伺服电机205的正反转驱动升降直线电动推杆机构204产生伸缩动作完成升降平台机构200的升降。
如图7-图11所示,所述打孔模块300包含:打孔模块底座301;垂直进给机构固定架310,4个垂直进给圆柱直线导轨311,垂直进给直线电动推杆机构312,垂直进给移动平台313,垂直进给直线电动推杆伺服电机314;Y轴平移直线导轨320,Y轴平移直线电动推杆机构321,Y轴平移移动平台322,Y轴平移直线电动推杆伺服电机323;冲击钻固定架330,冲击钻331,冲击钻头332;4个张力检测弹性立柱340;两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器350;两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器351;垂直MEMS倾斜角度(X、Y方向)传感器360。
其中:在打孔模块底座301上安装有垂直进给机构固定架310,4个垂直进给圆柱直线导轨311,4个张力检测弹性立柱340,两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器351。
其中控制打孔深度的垂直进给机构包含:垂直进给机构固定架310,4个垂直进给圆柱直线导轨311,垂直进给直线电动推杆机构312,垂直进给移动平台313,垂直进给直线电动推杆伺服电机314;垂直进给机构固定架310固定打孔模块底座301上,在垂直进给机构固定架310连接垂直进给直线电动推杆机构312、垂直进给直线电动推杆伺服电机314,垂直进给直线电动推杆机构312的推杆连接垂直进给移动平台313;在垂直进给直线电动推杆伺服电机314的驱动下垂直进给直线电动推杆机构312做伸缩运动带动垂直进给移动平台313沿着4个垂直进给圆柱直线导轨311做垂直方向也就是图中所示的Z方向上下移动,完成冲击钻331打孔的动作和控制打孔深度。
其中在垂直进给机构固定架310上还安装有垂直MEMS倾斜角度(X、Y方向)传感器360,其作用是监测在建筑物天花板上打孔的机器人本机相对地面的(X、Y方向)倾斜角度,当超过设定值时将控制程序控制行走车100停止移动或升降平台机构200停止升降动作以保证在建筑物天花板上打孔的机器人不至于倾倒,同时报警请求人工干预排除故障。
其中Y轴平移机构包含:Y轴平移直线导轨320,Y轴平移直线电动推杆机构321,Y轴平移移动平台322,Y轴平移直线电动推杆伺服电机323;Y轴平移直线导轨320,Y轴平移直线电动推杆机构321和Y轴平移直线电动推杆伺服电机323安装在垂直进给移动平台313上,Y轴平移直线电动推杆机构321的推杆连接Y轴平移移动平台322;在Y轴平移直线电动推杆伺服电机323的驱动下Y轴平移直线电动推杆机构321做伸缩运动带动Y轴平移移动平台322做水平Y轴方向运动;同时在Y轴平移移动平台322上安装的还有两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器350,冲击钻固定架330,冲击钻331,冲击钻头332。
其中在打孔模块底座301上安装的两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器351,两个传感器的中心线安装在同一直线上,并且此直线穿过冲击钻331的钻头中心;在Y轴平移移动平台322上安装的两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器350,两个传感器的中心线也安装在同一直线上,并且此直线也穿过冲击钻331的钻头中心;所以X方向、Y方向两组传感器的两条中心线十字交点就是冲击钻331钻头的中心点;这两组传感器的作用是接收激光水平仪的激光束信号,用以引导定位在建筑物天花板上打孔的机器人移动到指定打孔位置。
如图10-图11所示,其中在打孔模块底座301上安装的4个张力检测弹性立柱340包含:张力检测弹性立柱座341,张力(压力)传感器342,张力弹簧343,张力检测弹性立柱滑动头344;张力检测弹性立柱座341固定在打孔模块底座301的四个角上,张力检测弹性立柱座341上安装张力(压力)传感器342,张力(压力)传感器342上安装张力弹簧343,张力弹簧343上安装弹性立柱滑动头344;弹性立柱滑动头344可以在张力检测弹性立柱座341上同轴上下滑动;当张力检测弹性立柱340随着打孔模块底座301在升降平台机构200提升到张力检测弹性立柱滑动头344顶到建筑物天花板后,随着升降平台机构200继续提升当张力超过张力弹簧343的弹性值时,张力弹簧343压缩,压迫张力(压力)传感器342,当主控制系统110包含的主控制计算机模块111通过传感器检测模块118监测到4个张力(压力)传感器342郁达到张力(压力)设定值时,表明在建筑物天花板上打孔的机器人以完成张力固定,就停止升降平台机构200继续提升,当某一个张力(压力)传感器342的张力(压力)值超过上限值时,也将停止升降平台机构200继续提升并报警请求人工干预处理。
其中在建筑物天花板上打孔的机器人通过其设有的张力弹簧343来控制张力的大小以保证恒定的张力;同时通过其设有的4个张力检测弹性立柱340同时达到张力(压力)设定值来保证在建筑物天花板上打孔的机器人平衡张力固定;另外4个张力检测弹性立柱340还可以适应一定范围的建筑物地面不平整和建筑物地面与建筑物天花板不平行的需求。
本发明虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.在建筑物天花板上打孔的机器人,其特征在于包括:
程序控制行走车,所述的程序控制行走车包含车主体,安装在车主体上的车左右轮伺服电机、车左右轮行星齿轮减速器、车左右驱动轮、车万向轮、人机交互显示器、报警指示灯、无线通讯天线、交流220V接头,主控制系统;
升降平台机构,所述升降平台机构安装在程序控制行走车台面上,升降平台机构包含多层“X”型升降机构,“X”型升降臂固定侧连接轴,“X”型升降臂滑动侧连接轴,升降直线电动推杆机构,升降直线电动推杆伺服电机,升降平台下平台,升降平台上平台;
打孔模块,所述打孔模块安装在升降平台机构的升降平台上,打孔模块包含打孔模块底座;垂直进给机构固定架,4个垂直进给圆柱直线导轨,垂直进给直线电动推杆机构,垂直进给移动平台,垂直进给直线电动推杆伺服电机;Y轴平移直线导轨,Y轴平移直线电动推杆机构,Y轴平移移动平台,Y轴平移直线电动推杆伺服电机;冲击钻固定架,冲击钻,冲击钻头;4个张力检测弹性立柱;两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器;两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器;垂直MEMS倾斜角度(X、Y方向)传感器。
2.如权利要求1所述的在建筑物天花板上打孔的机器人,其特征在于,其中,所述程序控制行走车中的主控制系统包含主控制计算机模块,程序控制行走车差速转向伺服控制模块,升降平台伺服控制模块,冲击钻打孔进给、Y轴平移伺服控制模块,电池模块,电源模块,无线通讯模块,传感器检测模块,人机交互报警显示模块,冲击钻控制模块。
3.如权利要求1所述的在建筑物天花板上打孔的机器人,其特征在于,其中,所述打孔模块包含的打孔模块底座的四个角上安装有4个张力检测弹性立柱;每个张力检测弹性立柱包含张力检测弹性立柱座,张力(压力)传感器,张力弹簧,张力检测弹性立柱滑动头;张力检测弹性立柱座上安装张力(压力)传感器;张力(压力)传感器上安装张力弹簧;张力弹簧上安装弹性立柱滑动头;弹性立柱滑动头可以在张力检测弹性立柱座上同轴上下滑动。
4.如权利要求1所述的在建筑物天花板上打孔的机器人,其特征在于,其中,所述打孔模块上安装有控制打孔深度的垂直进给机构,在控制打孔深度的垂直进给机构的垂直进给移动平台上安装有Y轴平移机构,在Y轴平移机构的Y轴平移移动平台上安装有冲击钻固定架。
5.如权利要求1所述的在建筑物天花板上打孔的机器人,其特征在于,其中,所述打孔模块包含的打孔模块底座上安装的两侧水平X方向的激光水平仪激光束检测传感器,两个传感器的中心线安装在同一直线上,并且此直线穿过冲击钻的钻头中心;在Y轴平移移动平台上安装的两侧水平Y方向的激光水平仪激光束检测传感器,两个传感器的中心线也安装在同一直线上,并且此直线也穿过冲击钻的钻头中心,所以X方向、Y方向两组传感器的两条中心线十字交点就是冲击钻钻头的中心点。
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