CN106522643A - 一种多功能立柱机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能立柱机器人，属于工程机械领域，该发明包括行走底盘1、水平位置调节系统2、立柱装载系统3、中心回转系统4、变幅系统5、立柱固定系统6、动力控制系统7，行走底盘1驱动机器人的整体运动，水平位置调节系统2在水平方向调节其上各装置的位置，立柱装载系统3将处于地面或其他位置的柱子搬运到立柱机器人上，中心回转系统4调节其上各装置的位置，变幅系统5调节其上各装置相对地面的角度，立柱固定系统6用于固定柱子并且驱动柱子绕轴线方向转动，动力控制系统7可以为整机提供能量，并控制各部分协同工作，本发明在立柱安装过程中，功能更加丰富，适用工况更广，操作更加便捷。

Description

一种多功能立柱机器人

技术领域

本发明涉及一种工程机械设备，具体说涉及一种多功能立柱机器人。

背景技术

在工程建设中，经常会有竖立柱子的需求，比如风力发电机立柱的安装，道路亮化工程中的灯柱的安装，轻钢厂房建设中的支撑柱的安装，电力系统建设中的电线杆的竖立等，目前主要采用吊车来满足这些需求，我们公司为改变立柱施工现状，于2016年6月2号已经申报了一种新型立柱机器人（专利申请号：2016103831129），该专利公开的立柱方案较吊装方案有了很大改进，但也存在着一些缺陷，如功能相对单一，某些工况下使用不是太方便等。本发明公开一种多功能立柱机器人，该种机器人在立柱安装过程中，功能更加丰富，适用工况更广，操作更加便捷。

发明内容

为了实现多功能立柱机器人在立柱安装过程中，功能更加丰富，适用工况更广，操作更加便捷这一目的，本发明公开一种多功能立柱机器人，该发明包括行走底盘、水平位置调节系统、立柱装载系统、中心回转系统、变幅系统、立柱固定系统、动力控制系统，行走底盘处于机器人底部，可以驱动机器人的整体运动，水平位置调节系统位于行走底盘上，可以在水平方向调节其上各装置的位置，立柱装载系统可以将处于地面或其他位置的柱子搬运到立柱机器人上，中心回转系统位于水平位置调节系统上，可以绕中心回转系统轴线调节其上各装置的位置，变幅系统位于中心回转系统上，可以调节其上各装置相对地面的角度，立柱固定系统位于变幅系统上，立柱固定系统可以在变幅系统上滑动，立柱固定系统用于固定柱子并且可以驱动柱子绕轴线方向转动，动力控制系统可以根据整个机器人各部分的具体需要为其提供能量，并控制各部分协同工作。

优选地，所述立柱装载系统包括立柱装载第一工作臂和立柱装载第二工作臂两个工作臂，工作臂上设有工作臂变幅驱动马达，工作臂变幅驱动马达可以驱动工作臂转动，工作臂可伸缩支杆可以伸缩改变整体长度，工作臂可伸缩支杆末端设有立柱抓手，立柱抓手呈半环形，并且可以根据柱子的大小更换不同尺寸的立柱抓手，立柱抓手上设有立柱固定卡板，立柱固定卡板可以夹紧置于立柱抓手内部的柱子。

优选地，所述立柱装载第一工作臂和立柱装载第二工作臂可以都设置在第二调节支架上，这样这两个工作臂之间的位置就是固定的，也可以将立柱装载第一工作臂和立柱装载第二工作臂分别设置在第二调节支架和行走底盘上，这样就可以通过水平位置调节系统移动调节两个工作臂之间的相对位置。

优选地，所述变幅系统上设有起重系统，起重系统上设有吊钩、起重伸缩臂以及相关配套附件。

优选地，所述变幅系统的变幅的驱动可以通过加装变幅液压缸来实现，也可以通过加装变幅马达来实现，这两个驱动模式可以只采用一种，也可以两种同时采用。

优选地，所述变幅系统和立柱固定系统之间设有第一驱动油缸，第一驱动油缸可以驱动立柱固定系统相对于变幅系统上下移动。

优选地，所述立柱固定系统上设有螺母安装系统，螺母安装系统和立柱固定系统的主支架之间设有第二驱动油缸，螺母安装系统可以进行螺母及垫片的自动化安装。

优选地，所述螺母安装系统上的不完全齿环固定在第二驱动油缸末端，半环支架通过导轨嵌套在不完全齿环上，两者可以绕轴线相互转动，旋转驱动马达设置在半环支架和不完全齿环之间，可以驱动半环支架和不完全齿环相互转动，导轨设置在半环支架上，其方向垂直于半环支架所在圆的切线方向，螺母安装装置安装在导轨上，螺母安装装置可以在导轨上自由移动。

优选地，所述立柱固定系统上的导轨架和立柱固定系统支架之间设有第三驱动油缸，这样通过控制第三驱动油缸的伸缩就可以控制导轨架和立柱固定系统支架之间的夹角。

优选地，所述立柱固定系统支架上还设有固定销轴，该销轴可以对导轨架和立柱固定系统支架之间的相对位置进行锁定，这样能有效防止第三驱动油缸失效时出现意外，可使立柱安装过程更加安全。

通过上述技术方案，该种多功能立柱机器人在立柱安装过程中，功能更加丰富，适用工况更广，操作更加便捷。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是多功能立柱机器人整体布局示意图；

图2是水平位置调节系统部分结构示意图；

图3是立柱装载系统部分结构示意图；

图4是起重系统部分结构示意图；

图5是立柱固定系统部分结构示意图；

图6是螺母安装系统部分结构示意图；

图7是立柱机器人抓取地面灯柱的动作状态示意图；

图8是使用立柱装载系统装载立柱的状态示意图；

图9是使用螺母安装系统安装螺母的状态示意图。

附图标记说明

1、行走底盘；2、水平位置调节系统；201、第一调节支架；202、第二调节支架；3、立柱装载系统；301、立柱装载第一工作臂；302、立柱装载第二工作臂；303、工作臂变幅驱动马达；304、工作臂可伸缩支杆；305、立柱抓手；306、立柱固定卡板；4、中心回转系统；5、变幅系统；5a、起重系统；501、吊钩；502、起重伸缩臂；503、变幅液压缸；504、变幅马达；6、立柱固定系统；6a、螺母安装系统；601、第一驱动油缸；602、第二驱动油缸；603、不完全齿环；604、半环支架；605、导轨；606、螺母安装装置；607、旋转驱动马达；608、导轨架；609、铰链；610、立柱固定系统支架；611、第三驱动油缸；612、固定销轴；7、动力控制系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。使用的方位词如“左、右”是指附图中的左、右方位。

如图1所示，本发明提供了一种多功能立柱机器人，该发明包括行走底盘1、水平位置调节系统2、立柱装载系统3、中心回转系统4、变幅系统5、立柱固定系统6、动力控制系统7，行走底盘1处于机器人底部，可以驱动机器人的整体运动，水平位置调节系统2位于行走底盘1上，可以在水平方向调节其上各装置的位置，立柱装载系统3可以将处于地面或其他位置的柱子搬运到立柱机器人上，中心回转系统4位于水平位置调节系统2上，可以绕中心回转系统4轴线方向调节其上各装置的位置，变幅系统5位于中心回转系统4上，可以调节其上各装置相对地面的角度，立柱固定系统6位于变幅系统5上，立柱固定系统6可以在变幅系统5上移动，立柱固定系统6用于固定柱子并且可以驱动柱子绕轴线方向转动，动力控制系统7可以根据整个机器人各部分的具体需要为其提供能量，并控制各部分协同工作。

如图2所示，第一调节支架201位于行走底盘1上，可以相对于行走底盘1沿X方向移动，第二调节支架202位于第一调节支架201上，可以相对于第一调节支架201沿Y方向移动，X方向和Y方向为相互垂直的两个方向。可以理解的是，第一调节支架201和第二调节支架202的移动可以由丝杠电机驱动，也可以由液压油缸或直线电机等其他动力元件驱动，这些方案都属于成熟的现有技术，在此就不在详细叙述。

如图3所示，立柱装载系统3包括立柱装载第一工作臂301和立柱装载第二工作臂302两个工作臂，工作臂上设有工作臂变幅驱动马达303，工作臂变幅驱动马达303可以驱动工作臂转动，工作臂可伸缩支杆304可以伸缩改变整体长度，工作臂可伸缩支杆304末端设有立柱抓手305，立柱抓手305呈半环形，并且可以根据柱子的大小更换不同尺寸的立柱抓手305，为了使置于立柱抓手305内部的柱子更加稳定，在立柱抓手305上设有立柱固定卡板306，立柱固定卡板306可以夹住置于立柱抓手305内部的柱子。立柱装载第一工作臂301和立柱装载第二工作臂302可以都设置在第二调节支架202上，这样这两个工作臂之间的位置就是固定的，也可以将立柱装载第一工作臂301和立柱装载第二工作臂302分别设置在第二调节支架202和行走底盘1上，这样就可以通过水平位置调节系统2调节两个工作臂之间的相对位置，在一些工况下对抓取柱子能产生有益效果。

中心回转系统4置于第二调节支架202上，中心回转系统4整体结构与现有起重机的中心回转系统相似，已经属于成熟的现有技术，在此不再叙述。本发明与原来公开的技术方案比较添加了中心回转系统4，就使得立柱机器人既可以在后侧进行立柱安装工作也可以在左右两侧进行安装工作，这就为操作者调节行走底盘1的走向提供了更多选择，尤其在安装场地狭窄的场合，加装中心回转系统4产生的有益效果更加明显。

如图4所示，变幅系统5上设有起重系统5a，起重系统5a上设有吊钩501、起重伸缩臂502以及相关配套附件。在立柱机器人的变幅系统5上加装起重系统5a，使立柱机器人又多了一项起重机的附属功能。在实际工作中，有时需要将运输的柱子从运输车上转运下来，这时就需要起重机，如果只是为了转运运输车上的柱子再另外租赁起重机，这在一定程度上增加了施工方的成本。为了解决这个问题，本发明公布的方案在变幅系统5上配套加装起重系统5a，刚好能满足这一需要，并且在很多地方可以借用变幅系统5原有的结构，使得这一功能的添加成本较低。由于此处所述的起重系统5a实现方式属于现有技术范畴，对起重系统5a的具体结构和工作过程就不再赘述。变幅系统5的变幅的驱动可以通过加装变幅液压缸503来实现，也可以通过加装变幅马达504来实现，这两个驱动模式可以只采用一种，也可以两种同时采用。在安装重型柱子时，更倾向于采用加装变幅液压缸503来实现变幅驱动，如安装较重风机立柱等，在安装轻型柱子时则倾向于采用加装变幅马达504来实现变幅驱动，如果需要立柱机器人的功能更加全面，可以同时加装这两种驱动装置，并且变幅液压缸503方便拆装。

如图5所示，在变幅系统5和立柱固定系统6之间设有第一驱动油缸601，第一驱动油缸601可以驱动立柱固定系统6相对于变幅系统5上下移动。在原专利方案中采用的是链条形式驱动，链条形式有着本身的优势，比如驱动立柱固定系统6的移动范围较油缸形式大，但也有着劣势，比如安装立柱时没有油缸形式平稳性好。立柱固定系统6上设有螺母安装系统6a，螺母安装系统6a和立柱固定系统6的主支架之间设有第二驱动油缸602，螺母安装系统6a可以进行螺母及垫片的自动化安装。第二驱动油缸602可以将螺母安装系统6a驱动到柱子底端需要安装螺母的地锚螺杆附近，螺母安装系统6a可以根据实际需要安装部分或是全部固定螺母。

如图6所示，不完全齿环603固定在第二驱动油缸602末端，半环支架604通过导轨嵌套在不完全齿环603上，两者可以绕轴线相互转动，旋转驱动马达607设置在半环支架604和不完全齿环603之间，可以驱动半环支架604和不完全齿环603相互转动，导轨605设置在半环支架604上，其方向垂直于半环支架604所在圆的切线方向，螺母安装装置606安装在导轨605上，螺母安装装置606可以在导轨605上自由移动。这样，螺母安装装置606就可以运动到需要安装螺母的各位置点。螺母安装装置606可以根据需要进行各种垫片及螺母的安装，螺母的自动上料及安装在自动化领域有着很成熟的方案，在此不再赘述。

如图7所示，立柱机器人可以直接抓取放置在地面上的待立柱子，导轨架608与变幅系统5之间嵌套配合，导轨架608和立柱固定系统支架610之间一端设有铰链609，另一端设有第三驱动油缸611，这样通过控制第三驱动油缸611的伸缩就可以控制导轨架608和立柱固定系统支架610之间的夹角，调节立柱固定系统6与待立柱子平行，以便立柱固定系统6抓取固定柱子。原专利公开的技术方案中没有加装第三驱动油缸611，而是采用重力自由下落的方式，自由下落的方式结构相对简单，但是可控性比较差，本专利技术方案中加装了第三驱动油缸611，使得立柱固定系统6角度的调节更加便捷。立柱固定系统支架610上还设有固定销轴612，该销轴可以根据具体需要对导轨架608和立柱固定系统支架610之间的相对位置进行锁定，这样能有效防止第三驱动油缸611失效时出现意外，可使立柱安装过程更加安全。

为了更清楚的反应该多功能立柱机器人的结构和功能，现在介绍该种多功能立柱机器人的工作过程，此举例仅为多种选择方案中的一种，不是对本发明的限制。

装载柱子：将柱子装载到立柱固定系统6上是进行立柱工作的第一步，该种立柱机器人装载立柱主要有两种工作模式，第一种是采用立柱装载系统3装载立柱，第二种是采用立柱固定系统6配合变幅系统5直接从地面抓取立柱。采用立柱装载系统3装载立柱时，工作臂变幅驱动马达303驱动立柱装载第一工作臂301和立柱装载第二工作臂302旋转到柱子所在位置，配合工作臂可伸缩支杆304可以将柱子分别置于两个工作臂的立柱抓手305内部，再控制立柱固定卡板306动作固定柱子，然后由工作臂变幅驱动马达303驱动立柱装载第一工作臂301和立柱装载第二工作臂302旋转到立柱固定系统6上方，再配合工作臂可伸缩支杆304的伸缩可以将柱子移动到立柱固定系统6内部合适位置加紧固定，这样就完成了柱子的装载，其状态如图8所示。采用立柱固定系统6配合变幅系统5直接从地面抓取柱子时，操作者调节行走底盘1、水平位置调节系统2以及中心回转系统4使得立柱固定系统6的轴线与柱子的中轴线在同一个垂直平面上，变幅系统5在变幅马达504的驱动下旋转移向柱子，立柱固定系统6接近柱子后，控制第三驱动油缸611动作，使得立柱固定系统6与待立柱子平行，待柱子进入到立柱固定系统6内部的合适位置后对其加紧固定，这样就完成了柱子的装载，其状态如图7所示。

立柱子：采用立柱装载系统3装载立柱之后，可以通过变幅液压缸503直接将柱子竖立成垂直状态，当然，可以理解的是，这种方式下也可以采用变幅马达504驱动或者是变幅液压缸503和变幅马达504共同驱动使柱子竖立成垂直状态。采用立柱固定系统6配合变幅系统5直接从地面抓取柱子时，这种模式下需要把变幅液压缸503去掉，通过变幅马达504驱动使柱子竖立成垂直状态，在竖立柱子的过程中还要逐渐收缩第三驱动油缸611，使得固定销轴612可以对导轨架608和立柱固定系统支架610之间的相对位置进行锁定。

对正安装孔：柱子立起来之后其上的安装孔和地面上地锚并不一定处于对正状态，这时就可以通过控制水平位置调节系统2、中心回转系统4、以及立柱固定系统6上的柱子调向装置，使得柱子底端的安装孔和地面上地锚完全对正，对正后，第一驱动油缸601收缩，将柱子安装到地锚上。

安装地锚螺母：将柱子安装到地锚上之后，就需要将螺母安装到地锚上来固定柱子，这个过程可以通过人工完成也可以选择机械安装模式。选择机械安装模式时，第二驱动油缸602向下伸出将螺母安装系统6a驱动到柱子底端需要安装螺母的地锚螺杆附近，旋转驱动马达607可以驱动半环支架604沿柱子轴线转动，导轨605又设置在半环支架604上，所以导轨605也可以沿柱子轴线转动，螺母安装装置606又安装在导轨605上，所以螺母安装装置606也可以沿柱子轴线转动，又由于导轨605的方向垂直于半环支架604所在圆的切线方向，所以螺母安装装置606就可以运动到需要安装螺母的各位置点。螺母安装装置606可以根据需要进行各种垫片及螺母的安装。

搬运柱子：在实际工作中，有时需要将运输的柱子从运输车上转运下来，这时就需要起重机，如果只是为了转运运输车上的柱子再另外租赁起重机，这会在一定程度上增加了施工方的成本。为了解决这个问题，本发明公布的方案在变幅系统5上配套加装了起重系统5a，刚好能满足这一需要，这样多功能立柱机器人就具有起重机的部分功能，在立柱现场可以搬运柱子，这一功能的集成在很多地方可以借用变幅系统5原有的结构，使得这一功能的添加成本较低，而且这一功能又是立柱安装过程中需要的，因此这一功能的集成是恰得其所。

通过上述技术方案，该种多功能立柱机器人在立柱安装过程中，功能更加丰富，适用工况更广，操作更加便捷。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型及功能重组，这些简单变型及功能重组均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能立柱机器人，其特征在于，该种机器人包括行走底盘（1）、水平位置调节系统（2）、立柱装载系统（3）、中心回转系统（4）、变幅系统（5）、立柱固定系统（6）、动力控制系统（7），行走底盘（1）处于机器人底部，可以驱动机器人的整体运动，水平位置调节系统（2）位于行走底盘（1）上，可以在水平方向调节其上各装置的位置，立柱装载系统（3）可以将处于地面或其他位置的柱子搬运到立柱机器人上，中心回转系统（4）位于水平位置调节系统（2）上，可以绕中心回转系统（4）轴线调节其上各装置的位置，变幅系统（5）位于中心回转系统（4）上，可以调节其上各装置相对地面的角度，立柱固定系统（6）位于变幅系统（5）上，立柱固定系统（6）可以在变幅系统（5）上移动，立柱固定系统（6）用于固定柱子并且可以驱动柱子绕轴线方向转动，动力控制系统（7）可以根据整个机器人各部分的具体需要为其提供能量，并控制各部分协同工作。

2.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述立柱装载系统（3）包括立柱装载第一工作臂（301）和立柱装载第二工作臂（302）两个工作臂，工作臂上设有工作臂变幅驱动马达（303），工作臂变幅驱动马达（303）可以驱动工作臂转动，工作臂可伸缩支杆（304）可以伸缩改变整体长度，工作臂可伸缩支杆（304）末端设有立柱抓手（305），立柱抓手（305）呈半环形，并且可以根据柱子的大小更换不同尺寸的立柱抓手（305），立柱抓手（305）上设有立柱固定卡板（306），立柱固定卡板（306）可以夹紧置于立柱抓手（305）内部的柱子。

3.根据权利要求2所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述立柱装载第一工作臂（301）和立柱装载第二工作臂（302）可以都设置在第二调节支架（202）上，这样这两个工作臂之间的位置就是固定的，也可以将立柱装载第一工作臂（301）和立柱装载第二工作臂（302）分别设置在第二调节支架（202）和行走底盘（1）上，这样就可以通过水平位置调节系统（2）调节两个工作臂之间的相对位置。

4.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述变幅系统（5）上设有起重系统（5a），起重系统（5a）上设有吊钩（501）、起重伸缩臂（502）以及相关配套附件。

5.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述变幅系统（5）的变幅的驱动可以通过加装变幅液压缸（503）来实现，也可以通过加装变幅马达（504）来实现，这两个驱动模式可以只采用一种，也可以两种同时采用。

6.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述变幅系统（5）和立柱固定系统（6）之间设有第一驱动油缸（601），第一驱动油缸（601）可以驱动立柱固定系统（6）相对于变幅系统（5）上下移动。

7.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述立柱固定系统（6）上设有螺母安装系统（6a），螺母安装系统（6a）和立柱固定系统（6）的主支架之间设有第二驱动油缸（602），螺母安装系统（6a）可以进行螺母及垫片的自动化安装。

8.根据权利要求7所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述螺母安装系统（6a）上的不完全齿环（603）固定在第二驱动油缸（602）末端，半环支架（604）通过导轨嵌套在不完全齿环（603）上，两者可以绕轴线相互转动，旋转驱动马达（607）设置在半环支架（604）和不完全齿环（603）之间，可以驱动半环支架（604）和不完全齿环（603）相互转动，导轨（605）设置在半环支架（604）上，其方向垂直于半环支架（604）所在圆的切线方向，螺母安装装置（606）安装在导轨（605）上，螺母安装装置（606）可以在导轨（605）上自由移动。

9.根据权利要求1所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述立柱固定系统（6）上的导轨架（608）和立柱固定系统支架（610）之间设有第三驱动油缸（611），这样通过控制第三驱动油缸（611）的伸缩就可以控制导轨架（608）和立柱固定系统支架（610）之间的夹角。

10.根据权利要求9所述的一种多功能立柱机器人，其特征在于，所述立柱固定系统支架（610）上还设有固定销轴（612），该销轴可以对导轨架（608）和立柱固定系统支架（610）之间的相对位置进行锁定。