CN106513774A - 一种智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统 - Google Patents

Abstract

一种智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统，涉及自动化领域。其中智能钻孔机器人系统包括数据控制中心、第一数据获取模块、第二数据获取模块和智能钻孔机器人。第一数据获取模块安装于智能钻孔机器人上。第二数据获取模块安装于智能钻孔机器人上。数据控制中心与第一数据获取模块连接，数据控制中心与第二数据获取模块连接。数据控制中心与智能钻孔机器人连接，并根据接收到的位置信息控制智能钻孔机器人的动作。本发明提供的智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统提高了钻孔的工作效率。采用了智能钻孔机器人系统实现了自动化定位，提高了钻孔的工作精度。

Description

一种智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统

技术领域

本发明涉及自动化领域，具体而言，涉及一种智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统。

背景技术

在铁路系统的隧道电气化施工中，隧道顶部间隔20米左右的距离就需要钻取一组孔，这些孔安装化学栓柱，以便固定电气化线缆的支架。栓柱的孔径、孔深、孔坐标位置都是有严格规范和要求，如果低于标准值，就会影响到后期装配的技术要求，造成安全隐患。

目前的钻孔工作都是采用人工打孔的方式来实现，为了达到要求，就需要采用多人小组合作的方式来工作。由于隧道顶比较高，需要4人搭建工作平台，同时测量并确保对应的每组孔之间的距离，需要4人专门测量定位坐标孔位置，每个钻孔电锤都在7公斤左右，垂直向上打孔的难度非常大，这也需要至少4人专门负责钻孔。

由于是人工施工，就必然是造成了进度缓慢、效率低下，同时人工施工容易造成有些孔径不一致、孔深度不一致。另外，隧道顶一般都是圆弧状，所有孔的方向都需要与圆弧对应孔位置的切线垂直，人工在施工时很难把控制到位，有些孔的坐标都会出现移位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能钻孔机器人，其旨在改善现有的钻孔设备工作效率低的问题。

本发明的目的在于提供一种智能钻孔机器人系统，其旨在改善现有的钻孔设备工作精度低的问题。

本发明提供一种技术方案：

一种智能钻孔机器人，包括移动支架平台、机械臂、固定架、第一位移调整架、第二位移调整架和钻孔器；所述机械臂的一端固定安装于所述移动支架平台上；所述固定架固定安装于所述机械臂远离所述移动支架平台的一端；所述第一位移调整架固定安装于所述固定架上；所述第二位移调整架固定安装于所述第一位移调整架上；所述钻孔器固定安装于所述第二位移调整架上；所述第一位移调整架可控制所述第二位移调整架平行于所述固定架的表面移动；所述第二位移调整架可控制所述钻孔器垂直于所述固定架的表面移动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一位移调整架包括第一滑轨和第一滑块，所述第一位移调整架上设置有第一滑槽，所述第一滑轨设置在所述第一滑槽的侧壁上，所述第一滑块安装于所述第一滑轨上并可沿所述第一滑轨滑动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二位移调整架包括第二滑轨和第二滑块，所述第二位移调整架上设置有第二滑槽，所述第二滑轨设置在所述第二滑槽的侧壁上，所述第二滑块安装于所述第二滑轨上并可沿所述第二滑轨滑动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述移动支架平台包括支撑板、伸缩部和底座，所述伸缩部的一端固定连接所述底座，所述伸缩部的另一端固定连接所述支撑板，所述机械臂固定安装于所述支撑板上，所述底座包括多个伸缩脚和多个滚轮。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述机械臂为多轴机械臂。

一种智能钻孔机器人系统，包括数据控制中心、第一数据获取模块、第二数据获取模块和所述智能钻孔机器人；

所述第一数据获取模块安装于所述移动支架平台上，用于获取所述移动支架平台的位置信息；

所述第二数据获取模块安装于所述固定架上，用于获取所述固定架的位置信息；

所述数据控制中心与所述第一数据获取模块连接，用于获取所述移动支架平台的位置信息；所述数据控制中心与所述第二数据获取模块连接，用于获取所述固定架的位置信息；

所述数据控制中心与所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架、所述钻孔器连接，并根据接收到的位置信息控制所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架和所述钻孔器的动作。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述智能钻孔机器人系统还包括控制终端，所述控制终端与所述数据控制中心连接，用于向所述数据控制中心发出控制指令，所述数据控制中心根据所述控制指令控制所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架和所述钻孔器的动作。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一数据获取模块包括第一距离传感器、第一坐标传感器和第一中央处理器；

所述第一距离传感器与所述第一中央处理器连接，用于采集障碍物与所述移动支架平台的距离信号，或者采集所述移动支架平台水平方向上的位移，并传送给所述第一中央处理器；

所述第一坐标传感器与所述第一中央处理器连接，用于采集所述移动支架平台的三维坐标值；

所述第一中央处理器与所述数据控制中心连接，用于将所述移动支架平台的距离信号和三维坐标值传送给所述数据控制中心。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二数据获取模块包括第二距离传感器、第二坐标传感器和第二中央处理器；

所述第二距离传感器与所述第二中央处理器连接，用于采集障碍物与所述固定架的距离信号，并传送给所述第二中央处理器；

所述第二坐标传感器与所述第二中央处理器连接，用于采集所述固定架的三维坐标值；

所述第二中央处理器与所述数据控制中心连接，用于将所述固定架的距离信号和三维坐标值传送给所述数据控制中心。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述控制终端包括触控显示屏，所述触控显示屏用于显示所述移动支架平台的距离信号和三维坐标值或所述固定架的距离信号和三维坐标值，并用于输入所述控制指令。

本发明提供的智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统的有益效果是：第一数据获取模块采集移动支架平台的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心。第二数据获取模块采集固定架的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心。数据控制中心将所获取的信号进行分析处理，根据分析处理的结果来控制移动支架平台、机械臂、第一位移调整架、第二位移调整架及钻孔器的动作。本发明提供的智能钻孔机器人及智能钻孔机器人系统提高了钻孔的工作效率。采用了智能钻孔机器人系统实现了自动化定位，提高了钻孔的工作精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的智能钻孔机器人系统的组成框图。

图2为本发明实施例提供的智能钻孔机器人系统的智能钻孔机器人的局部的第一视角的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的智能钻孔机器人系统的智能钻孔机器人的局部的第二视角的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的智能钻孔机器人系统的第一数据获取模块的组成框图。

图5为本发明实施例提供的智能钻孔机器人系统的第二数据获取模块的组成框图。

图标：10-智能钻孔机器人系统；100-智能钻孔机器人；120-第一位移调整架；122-第一滑轨；124-第一滑块；126-第一滑槽；130-第二位移调整架；132-第二滑轨；134-第二滑块；136-第二滑槽；140-钻孔器；160-固定架；200-第一数据获取模块；210-第一距离传感器；220-第一坐标传感器；230-第一中央处理器；240-第一通讯接口；300-第二数据获取模块；310-第二距离传感器；320-第二坐标传感器；330-第二中央处理器；340-第二通讯接口；400-数据控制中心；410-第三中央处理器；430-第三通讯接口；500-控制终端；510-触控显示屏。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供了一种智能钻孔机器人系统10，包括智能钻孔机器人100、第一数据获取模块200、第二数据获取模块300、数据控制中心400和控制终端500。第一数据获取模块200设置在智能钻孔机器人100上，第二数据获取模块300设置在智能钻孔机器人100上，数据控制中心400分别与第一数据获取模块200和第二数据获取模块300连接，用于获取智能钻孔机器人100的位置信息，控制终端500与数据控制中心400连接，用于向数据控制中心400发出指令，控制智能钻孔机器人100的动作。

请参阅图2，智能钻孔机器人100包括移动支架平台(图未示)、第一位移调整架120、第二位移调整架130、钻孔器140、机械臂(图未示)和固定架160。机械臂一端固定安装于移动支架平台上，固定架160固定安装于机械臂远离移动支架平台的一端。第一位移调整架120固定安装在固定架160上，第二位移调整架130安装在第一位移调整架120上，钻孔器140安装于第二位移调整架130上。

移动支架平台包括支撑板(图未示)、伸缩部(图未示)和底座(图未示)，伸缩部一端与支撑板连接，另一端与底座连接，机械臂安装在支撑板远离伸缩部的一端。伸缩部可以调节机械臂在竖直方向上的位移，以使钻孔机器人适应不同的工作高度。

底座包括多个伸缩脚(图未示)和多个滚轮(图未示)。优选地，在本实施例中，底座包括四个伸缩脚和四个滚轮。

需要说明的是，在本实施例中，底座包括四个伸缩脚和四个滚轮，但是不限于此，伸缩脚和滚轮的具体数量不作限定。

需要说明的是，在本实施例中，移动支架平台包括支撑板、伸缩部和底座。但是不限于此，也可以是其他结构，与本实施例的等同的方案，能够达到本实施例的效果，也在本发明的保护范围内。

第二位移调整架130包括第二滑轨132和第二滑块134，第二位移调整架130上设置有第二滑槽136，第二滑轨132设置在第二滑槽136的侧壁上，第二滑块134安装在第二滑轨132上且第二滑块134可沿第二滑块134滑动。钻孔器140设置在第二滑块134远离第二位移调整架130的一端。第二位移调整架130用来调节钻孔器140在竖直方向上的位置，提高智能钻孔机器人100的工作精度。

请参阅图3，第一位移调整架120包括第一滑轨122和第一滑块124，第一位移调整架120上设置有第一滑槽126，第一滑轨122设置在第一滑槽126的侧壁上，第一滑块124安装在第一滑轨122上且第一滑块124可沿第一滑块124滑动。第二位移调整架130设置在第一滑块124远离第一位移调整架120的一侧。第一位移调整架120用来调节钻孔器140在水平方向上的位置，提高智能钻孔机器人100的工作精度。

优选地，在本实施例中，钻孔器140是电锤。

需要说明地是，在本实施例中，钻孔器140是电锤，但是不仅限于此，除此之外，钻孔器140还可以是冲击锤。与本实施例等同的方案，能够达到本实施例的效果，也在本发明的保护范围内。

优选地，在本实施例中，机械臂是六轴机械臂。

需要说明地是，在本实施例中，机械臂是六轴机械臂，但是不仅限于此，除此之外，还可以是四轴机械臂。与本实施例的等同的方案，能够达到本实施例的效果，也在本发明的保护范围内。

请参阅图4，第一数据获取模块200安装在支撑板上，用于获取移动支架平台的位置信息。第一数据获取模块200包括第一距离传感器210、第一坐标传感器220、第一中央处理器230和第一通讯接口240。

第一距离传感器210与第一中央处理器230连接，用于采集障碍物与移动支架平台的距离信号，并将所采集的信号传送给第一中央处理器230。

第一坐标传感器220与第一中央处理器230连接，用于采集移动支架平台的三维坐标值及移动支架平台在水平方向移动的距离。

第一中央处理器230通过第一通讯接口240与数据控制中心400连接，将第一距离传感器210采集的距离信号以及第一坐标传感器220采集的坐标值传送给数据控制中心400。

请参阅图5，第二数据获取模块300安装在固定架160上，用于获取固定架160的位置信息。第二数据获取模块300包括第二距离传感器310、第二坐标传感器320、第二中央处理器330和第二通讯接口340。

第二距离传感器310与第二中央处理器330连接，用于采集障碍物与固定架160的距离信号，即第二距离传感器310可以测量固定架160与周围障碍物在水平方向以及垂直方向上的距离，并将所采集的信号传送给第二中央处理器330。

第二坐标传感器320与第二中央处理器330连接，用于采集固定架160的三维坐标值及固定架160在水平方向移动的距离。

第二中央处理器330通过第二通讯接口340与数据控制中心400连接，将第二距离传感器310采集的距离信号以及第二坐标传感器320采集的坐标值传送给数据控制中心400。

在本实施例中，第二数据获取模块200为四个，四个第二数据获取模块200分别安装在固定板上。

请继续参阅图1，数据控制中心400包括第三中央处理器410、存储芯片(图未示)和第三通讯接口430。数据控制中心400通过第三通讯接口430与第一数据获取模块200、第二数据获取模块300和控制终端500连接。

需要说明地是，在本实施例中，数据控制中心400通过第三通讯接口430与控制终端500连接，除此之外，也可以通过无线通讯方式与控制终端500进行数据交换，与本实施例等同的方案，能够达到本实施例的效果，也在本发明的保护范围内。

控制终端500包括触控显示屏510，触控显示屏510用于显示移动支架平台的距离信号和三维坐标值或固定架160的距离信号和三维坐标值，并用于输入控制指令，并将控制指令发给数据控制中心400。

本实施例提供的智能钻孔机器人100及智能钻孔机器人系统10的工作原理：首先触控显示屏510上设置控制指令，控制终端500通过第三通讯接口430将所输入的控制指令传送给数据控制中心400。第一数据获取模块200采集移动支架平台的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心400。第二数据获取模块300采集固定架160的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心400。数据控制中心400将所获取的信号进行分析处理，根据分析处理的结果来控制移动支架平台、机械臂、第一位移调整架120、第二位移调整架130及钻孔器140的动作。

综上所述，本发明提供的智能钻孔机器人100及智能钻孔机器人系统10：首先触控显示屏510上设置控制指令，控制终端500通过第三通讯接口430将所输入的控制指令传送给数据控制中心400。第一数据获取模块200采集移动支架平台的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心400。第二数据获取模块300采集固定架160的距离信号及三维坐标并传送给数据控制中心400。数据控制中心400将所获取的信号进行分析处理，根据分析处理的结果来控制移动支架平台、机械臂、第一位移调整架120、第二位移调整架130及钻孔器140的动作。本发明提供的智能钻孔机器人100及智能钻孔机器人系统10提高了钻孔的工作效率。采用了智能钻孔机器人系统10实现了自动化定位，提高了钻孔的工作精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能钻孔机器人，其特征在于，包括移动支架平台、机械臂、固定架、第一位移调整架、第二位移调整架和钻孔器；所述机械臂的一端固定安装于所述移动支架平台上；所述固定架固定安装于所述机械臂远离所述移动支架平台的一端；所述第一位移调整架固定安装于所述固定架上；所述第二位移调整架固定安装于所述第一位移调整架上；所述钻孔器固定安装于所述第二位移调整架上；所述第一位移调整架可控制所述第二位移调整架平行于所述固定架的表面移动；所述第二位移调整架可控制所述钻孔器垂直于所述固定架的表面移动。

2.根据权利要求1所述的智能钻孔机器人，其特征在于，所述第一位移调整架包括第一滑轨和第一滑块，所述第一位移调整架上设置有第一滑槽，所述第一滑轨设置在所述第一滑槽的侧壁上，所述第一滑块安装于所述第一滑轨上并可沿所述第一滑轨滑动。

3.根据权利要求1所述的智能钻孔机器人，其特征在于，所述第二位移调整架包括第二滑轨和第二滑块，所述第二位移调整架上设置有第二滑槽，所述第二滑轨设置在所述第二滑槽的侧壁上，所述第二滑块安装于所述第二滑轨上并可沿所述第二滑轨滑动。

4.根据权利要求1所述的智能钻孔机器人，其特征在于，所述移动支架平台包括支撑板、伸缩部和底座，所述伸缩部的一端固定连接所述底座，所述伸缩部的另一端固定连接所述支撑板，所述机械臂固定安装于所述支撑板上，所述底座包括多个伸缩脚和多个滚轮。

5.根据权利要求1所述的智能钻孔机器人，其特征在于，所述机械臂为多轴机械臂。

6.一种智能钻孔机器人系统，其特征在于，包括数据控制中心、第一数据获取模块、第二数据获取模块和权利要求1-5任意一项所述的智能钻孔机器人；

所述第一数据获取模块安装于所述移动支架平台上，用于获取所述移动支架平台的位置信息；

所述第二数据获取模块安装于所述固定架上，用于获取所述固定架的位置信息；

所述数据控制中心与所述第一数据获取模块连接，用于获取所述移动支架平台的位置信息；所述数据控制中心与所述第二数据获取模块连接，用于获取所述固定架的位置信息；

所述数据控制中心与所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架、所述钻孔器连接，并根据接收到的位置信息控制所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架和所述钻孔器的动作。

7.根据权利要求6所述的智能钻孔机器人系统，其特征在于，所述智能钻孔机器人系统还包括控制终端，所述控制终端与所述数据控制中心连接，用于向所述数据控制中心发出控制指令，所述数据控制中心根据所述控制指令控制所述移动支架平台、所述机械臂、所述第一位移调整架、所述第二位移调整架和所述钻孔器的动作。

8.根据权利要求7所述的智能钻孔机器人系统，其特征在于，所述第一数据获取模块包括第一距离传感器、第一坐标传感器和第一中央处理器；

所述第一距离传感器与所述第一中央处理器连接，用于采集障碍物与所述移动支架平台的距离信号，或者采集所述移动支架平台在水平方向上的位移，并传送给所述第一中央处理器；

所述第一坐标传感器与所述第一中央处理器连接，用于采集所述移动支架平台的三维坐标值；

所述第一中央处理器与所述数据控制中心连接，用于将所述移动支架平台的距离信号和三维坐标值传送给所述数据控制中心。

9.根据权利要求7所述的智能钻孔机器人系统，其特征在于，所述第二数据获取模块包括第二距离传感器、第二坐标传感器和第二中央处理器；

所述第二距离传感器与所述第二中央处理器连接，用于采集障碍物与所述固定架的距离信号，并传送给所述第二中央处理器；

所述第二坐标传感器与所述第二中央处理器连接，用于采集所述固定架的三维坐标值；

所述第二中央处理器与所述数据控制中心连接，用于将所述固定架的距离信号和三维坐标值传送给所述数据控制中心。

10.根据权利要求8或9所述的智能钻孔机器人系统，其特征在于，所述控制终端包括触控显示屏，所述触控显示屏用于显示所述移动支架平台的距离信号和三维坐标值或所述固定架的距离信号和三维坐标值，并用于输入所述控制指令。