CN106120617B - 一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手，包括三自由度并联机构和刮扫装置；所述的三自由度并联机构位于刮扫装置正下方，且三自由度并联机构上端与刮扫装置相连接。本发明集方位调节、沟壁刮划和沟壁旋扫等多种功能于一体，可对水利工程中的园林景观输水沟沟壁进行移动式刮扫清理作业，且刮扫清理速度快、位置调节灵活、智能化程度高、刮扫清理效率高，解决了现在人工刮扫清理劳动量大、效率低和成本高等问题。

Description

一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手

技术领域

本发明涉及城市市政建设工程沟壁清理机械领域，具体的说是一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手。

背景技术

随着社会经济的发展，城市建设、交通建设、农业建设和水利建设等民生工程越来越受到社会各界的关注，政府对这些方面的投入也越来越大，此方面的工程建设也是遍地开花，随处可见，但是城市建设、交通建设、农业建设和水利建设等民生工程中都会涉及到一块，那就是给水排水系统的布置预留以及建设，比如农业灌溉、水利水电工程、市政工程、园林工程、房屋给水排水工程、污水处理工程、化工企业排放工程、城市交通道路建设工程、居民用水工程等等工程中都会涉及到输水排水沟渠，输水排水沟渠的作用主要用于雨水天气和平时生活工业用水的排放以及各种用水的长途输送；但是，由于生活用水、农业用水和工业用水中均存在矿物质，因此输水排水沟渠两内侧壁上经过长时间的累积形成大面积的水垢，除此之外，由于水中某些水生物或者水藻的作用，使得输水排水沟渠内侧壁上还易形成青苔等附着水生物，水垢和附着水生物的形成容易导致输水排水沟渠整体宽度变窄，容易造成输水排水沟渠堵塞；因此，对于这些输水排水沟渠需要定期进行清理疏通的日常维护，但是，目前多采用人工使用铲锹或者铲刀进行刮划疏松冲洗作业，由于输水排水沟渠内侧壁为垂直面上的，人工清理不方便，占用了大量的劳动力，且刮划疏松工程量大，成本高，效率低，除此之外，由于时常弯腰进行清理作业，容易导致工人腰椎颈椎等关节性疾病。鉴于此，本发明提供了一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手，包括三自由度并联机构和刮扫装置；所述的三自由度并联机构位于刮扫装置正下方，且三自由度并联机构上端与刮扫装置相连接。

作为本发明的进一步改进，所述的三自由度并联机构包括定平台、动平台、耳座、转轴、电动推杆、球铰链、连接座和限位弹簧，且耳座、转轴、电动推杆、球铰链、连接座和限位弹簧的数量均为三；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，且动平台位于定平台正上方，耳座位于定平台的上端面上，且耳座之间的安装中心角度为60度，连接座位于动平台下端面上，且耳座与连接座分别一一对应；所述的电动推杆底端通过转轴安装在耳座上，电动推杆顶端与连接座之间通过球铰链进行连接，限位弹簧绕套在电动推杆上端；具体工作时，通过电动推杆的上下往复运动可带动动平台的运动，且通过限位弹簧降低了三自由度并联机构运动时抖动性，增加了三自由度并联机构运动的平稳性，三自由度并联机构与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，三自由度并联机构采用3-RPS的并联机构的形式，将三自由度并联机构应用到本发明中，一方面起到了对刮扫装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对园林景观输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置起到了减震的效果，使得刮扫装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置刮扫作业产生影响。

作为本发明的进一步改进，所述的刮扫装置包括刮扫转台、刮扫支座、刮扫液压缸、移动刮板、刮扫导向筒、刮扫伸缩杆、刮扫锁柱、拉伸弹簧、刮划装置和旋扫装置；所述的刮扫支座位于刮扫转台正上方，且刮扫支座与刮扫转台固连，刮扫支座呈倒立的T型结构，刮扫支座中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸分别位于刮扫支座左右两侧，且刮扫液压缸沿刮扫支座的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸后端与刮扫支座相连接，刮扫液压缸前端安装有移动刮板，刮扫液压缸采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒中部固定在刮扫液压缸上，刮扫伸缩杆一端固定在刮扫液压缸后端，刮扫伸缩杆另一端固定在移动刮板后端面上，拉伸弹簧位于刮扫支座与移动刮板之间，且拉伸弹簧一端通过刮扫锁柱与刮扫支座相连接，拉伸弹簧另一端与移动刮板后端面之间通过刮扫锁柱相连接，刮划装置位于移动刮板外侧前端位置处，旋扫装置位于刮划装置正后方；作业时，首先根据待刮扫清理的园林景观输水沟的沟宽来调节本发明的刮扫直径，具体是通过刮扫液压缸的伸缩运动来带动移动刮板向内侧收缩和向外侧伸张，从而改变本发明的刮扫直径，便于本发明适用于不同宽度的水利工程输水沟的刮扫作业，且通过刮扫导向筒和刮扫伸缩杆的配合使用对刮扫液压缸伸缩运动起到了一定的支撑作用，拉伸弹簧对刮扫液压缸的伸缩运动起到了支撑和限位的作用。

作为本发明的进一步改进，所述的刮划装置包括刮划滑轨、刮划滑块和刮划刀爪；所述的刮划滑轨数量为二，且刮划滑轨沿移动刮板的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板外侧上下两端，刮划滑轨前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块的横截断面呈工字型结构，刮划滑块安装在刮划滑轨上，刮划刀爪数量不少于五，刮划刀爪沿刮划滑块的纵向方向均匀布置，刮划刀爪底端固定在刮划滑块上，且刮划刀爪后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料；通过刮划滑块在刮划滑轨上的来回往复运动带动刮划刀爪的来回往复移动，刮划刀爪与园林景观输水沟沟壁之间产生移动摩擦，从而将园林景观输水沟沟壁上的杂物污垢进行刮划疏松以及破碎，且采用锯齿状的刮划刀爪提高了刮划装置刮划清理沟壁的作业能力。

作为本发明的进一步改进，所述的旋扫装置包括旋扫转盘和旋扫刷；所述的旋扫转盘后端固定在移动刮板外侧端面上，旋扫转盘前端安装有旋扫刷，旋扫刷后端设置有旋扫刷座，旋扫刷前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料；通过旋扫转盘的转动带动旋扫刷的旋转，旋扫刷的刷头采用尖头状的不锈钢材料制成的，具有良好的锋利性，旋扫装置可对刮划装置刮划后的园林景观输水沟沟壁进行二次旋扫清理作业，使得园林景观输水沟沟壁清理的更加干净彻底。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明集方位调节、沟壁刮划和沟壁旋扫等多种功能于一体，可对水利工程中的园林景观输水沟沟壁进行移动式刮扫清理作业，且刮扫清理速度快、位置调节灵活、智能化程度高、刮扫清理效率高，解决了现在人工刮扫清理劳动量大、效率低和成本高等问题。

(3)本发明的三自由度并联机构采用3-RPS的并联机构的形式，将三自由度并联机构应用到本发明中，一方面起到了对刮扫装置方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对园林景观输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置起到了减震的效果，使得刮扫装置在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置刮扫作业产生影响。

(4)本发明的刮扫装置在空间内可进行一平移一转动共两个自由度方向的运动，且刮扫整体作业直径可调，便于本发明适用于不同宽度的水利工程输水沟的刮扫作业，适用对象广，作业能力强；其通过刮划装置可对沟壁上的杂物污垢进行一次刮划疏松以及破碎，通过旋扫装置可对刮划装置刮划后的沟壁进行二次旋扫清理作业，使得沟壁清理的更加干净彻底。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明三自由度并联机构的主视图；

图3是本发明刮扫装置的立体结构示意图；

图4是本发明刮划装置、旋扫装置和移动刮板配合时的立体结构示意图。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手，包括三自由度并联机构4和刮扫装置5；所述的三自由度并联机构4位于刮扫装置5正下方，且三自由度并联机构4上端与刮扫装置5相连接。

如图1和图2所示，所述的三自由度并联机构4包括定平台41、动平台42、耳座43、转轴44、电动推杆45、球铰链46、连接座47和限位弹簧48，且耳座43、转轴44、电动推杆45、球铰链46、连接座47和限位弹簧48的数量均为三；所述的定平台41和动平台42均呈圆形状结构，且动平台42位于定平台41正上方，耳座43位于定平台41的上端面上，且耳座43之间的安装中心角度为60度，连接座47位于动平台42下端面上，且耳座43与连接座47分别一一对应；所述的电动推杆45底端通过转轴44安装在耳座43上，电动推杆45顶端与连接座47之间通过球铰链46进行连接，限位弹簧48绕套在电动推杆45上端；具体工作时，通过电动推杆45的上下往复运动可带动动平台42的运动，且通过限位弹簧48降低了三自由度并联机构4运动时抖动性，增加了三自由度并联机构4运动的平稳性，三自由度并联机构4与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，三自由度并联机构4采用3-RPS的并联机构的形式，将三自由度并联机构4应用到本发明中，一方面起到了对刮扫装置5方位角度的整体调节，便于本发明各种姿态全方位对园林景观输水沟沟壁刮扫清理作业的进行，实现了柔性清理作业的功能，另一方面对刮扫装置5起到了减震的效果，使得刮扫装置5在本发明行走颠簸状态下始终处于水平平稳状态，防止抖动性过大对刮扫装置5刮扫作业产生影响。

如图3和图4所示，所述的刮扫装置5包括刮扫转台51、刮扫支座52、刮扫液压缸53、移动刮板54、刮扫导向筒55、刮扫伸缩杆56、刮扫锁柱57、拉伸弹簧58、刮划装置59和旋扫装置510；所述的刮扫支座52位于刮扫转台51正上方，且刮扫支座52与刮扫转台51固连，刮扫支座52呈倒立的T型结构，刮扫支座52中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸53分别位于刮扫支座52左右两侧，且刮扫液压缸53沿刮扫支座52的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸53后端与刮扫支座52相连接，刮扫液压缸53前端安装有移动刮板54，刮扫液压缸53采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒55中部固定在刮扫液压缸53上，刮扫伸缩杆56一端固定在刮扫液压缸53后端，刮扫伸缩杆56另一端固定在移动刮板54后端面上，拉伸弹簧58位于刮扫支座52与移动刮板54之间，且拉伸弹簧58一端通过刮扫锁柱57与刮扫支座52相连接，拉伸弹簧58另一端与移动刮板54后端面之间通过刮扫锁柱57相连接，刮划装置59位于移动刮板54外侧前端位置处，旋扫装置510位于刮划装置59正后方；作业时，首先根据待刮扫清理的水利工程输水沟的沟宽来调节本发明的刮扫直径，具体是通过刮扫液压缸53的伸缩运动来带动移动刮板54向内侧收缩和向外侧伸张，从而改变本发明的刮扫直径，便于本发明适用于不同宽度的园林景观输水沟的刮扫作业，且通过刮扫导向筒55和刮扫伸缩杆56的配合使用对刮扫液压缸53伸缩运动起到了一定的支撑作用，拉伸弹簧58对刮扫液压缸53的伸缩运动起到了支撑和限位的作用。

如图3和图4所示，所述的刮划装置59包括刮划滑轨591、刮划滑块592和刮划刀爪593；所述的刮划滑轨591数量为二，且刮划滑轨591沿移动刮板54的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板54外侧上下两端，刮划滑轨591前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块592的横截断面呈工字型结构，刮划滑块592安装在刮划滑轨591上，刮划刀爪593数量不少于五，刮划刀爪593沿刮划滑块592的纵向方向均匀布置，刮划刀爪593底端固定在刮划滑块592上，且刮划刀爪593后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪593前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料；通过刮划滑块592在刮划滑轨591上的来回往复运动带动刮划刀爪593的来回往复移动，刮划刀爪593与园林景观输水沟沟壁之间产生移动摩擦，从而将园林景观输水沟沟壁上的杂物污垢进行刮划疏松以及破碎，且采用锯齿状的刮划刀爪593提高了刮划装置59刮划清理沟壁的作业能力。

如图3和图4所示，所述的旋扫装置510包括旋扫转盘5101和旋扫刷5102；所述的旋扫转盘5101后端固定在移动刮板52外侧端面上，旋扫转盘5101前端安装有旋扫刷5102，旋扫刷5102后端设置有旋扫刷座，旋扫刷5102前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料；通过旋扫转盘5101的转动带动旋扫刷5102的旋转，旋扫刷5102的刷头采用尖头状的不锈钢材料制成的，具有良好的锋利性，旋扫装置510可对刮划装置59刮划后的园林景观输水沟沟壁进行二次旋扫清理作业，使得园林景观输水沟沟壁清理的更加干净彻底。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手，其特征在于：包括三自由度并联机构和刮扫装置；所述的三自由度并联机构位于刮扫装置正下方，且三自由度并联机构上端与刮扫装置相连接；其中：

所述的三自由度并联机构包括定平台、动平台、耳座、转轴、电动推杆、球铰链、连接座和限位弹簧，且耳座、转轴、电动推杆、球铰链、连接座和限位弹簧的数量均为三；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，且动平台位于定平台正上方，耳座位于定平台的上端面上，且耳座之间的安装中心角度为60度，连接座位于动平台下端面上，且耳座与连接座分别一一对应；所述的电动推杆底端通过转轴安装在耳座上，电动推杆顶端与连接座之间通过球铰链进行连接，限位弹簧绕套在电动推杆上端；

所述的刮扫装置包括刮扫转台、刮扫支座、刮扫液压缸、移动刮板、刮扫导向筒、刮扫伸缩杆、刮扫锁柱、拉伸弹簧、刮划装置和旋扫装置；所述的刮扫支座位于刮扫转台正上方，且刮扫支座与刮扫转台固连，刮扫支座呈倒立的T型结构，刮扫支座中部位置处设置有加强筋，刮扫液压缸分别位于刮扫支座左右两侧，且刮扫液压缸沿刮扫支座的纵向中心轴线呈直线等间距布置，刮扫液压缸后端与刮扫支座相连接，刮扫液压缸前端安装有移动刮板，刮扫液压缸采用二级伸缩液压缸，刮扫导向筒中部固定在刮扫液压缸上，刮扫伸缩杆一端固定在刮扫液压缸后端，刮扫伸缩杆另一端固定在移动刮板后端面上，拉伸弹簧位于刮扫支座与移动刮板之间，且拉伸弹簧一端通过刮扫锁柱与刮扫支座相连接，拉伸弹簧另一端与移动刮板后端面之间通过刮扫锁柱相连接，刮划装置位于移动刮板外侧前端位置处，旋扫装置位于刮划装置正后方；

所述的刮划装置包括刮划滑轨、刮划滑块和刮划刀爪；所述的刮划滑轨数量为二，且刮划滑轨沿移动刮板的纵向中心轴线分别对称布置在移动刮板外侧上下两端，刮划滑轨前后两端分别设置有刮划挡块，刮划滑块的横截断面呈工字型结构，刮划滑块安装在刮划滑轨上，刮划刀爪数量不少于五，刮划刀爪沿刮划滑块的纵向方向均匀布置，刮划刀爪底端固定在刮划滑块上，且刮划刀爪后端设置有刮划刀座，刮划刀座呈梯形结构，刮划刀爪前端设置有刮刀，刮刀呈锯齿状结构，且刮刀材质为不锈钢材料。

2.根据权利要求1所述的一种城市园林景观工程沟渠作业智能装备用柔性机械手，其特征在于：所述的旋扫装置包括旋扫转盘和旋扫刷；所述的旋扫转盘后端固定在移动刮板外侧端面上，旋扫转盘前端安装有旋扫刷，旋扫刷后端设置有旋扫刷座，旋扫刷前端设置有刷头，且刷头沿旋扫刷座等间距均匀布置，刷头顶端处设置有尖头，刷头材质为不锈钢材料。