CN107225557A - 一种建筑工程用多功能作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑工程用多功能作业机器人，包括一作业车，所述作业车包括一底盘，所述底盘下端的前部通过转向轴转动连接有转向三角盘，所述底盘下端的后部通过随动轴转动连接有随动三角盘，所述转向轴固定连接于转向三角盘的转向第一角点上，所述随动轴固定连接于随动三角盘的随动第一角点上，所述转向三角盘两侧设有连接套用于连接车前轴，所述车前轴两端各连接有一车前轮，所述随动三角盘两侧设有连接套用于连接车后轴，所述车后轴两端各连接有一车后轮。本发明的作业车可灵活转向，带着升降装置和焊接机器人进行灵活作业，升降装置的升降过程平稳且高效，焊接机器人在空间上灵活运动。

Description

一种建筑工程用多功能作业机器人

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是指一种建筑工程用多功能作业机器人。

背景技术

现有技术的作业机器的在移动转向时，不够灵活，转弯半径大，另外机器上缺乏可升降平台，或者说升降平台不好用；焊接机器人作业不灵活。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建筑工程用多功能作业机器人，以解决现有技术中作业机器的在移动转向时，不够灵活，转弯半径大，另外机器上缺乏可升降平台，或者说升降平台不好用，以及焊接机器人作业不灵活的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种建筑工程用多功能作业机器人，包括一作业车，所述作业车包括一底盘，所述底盘下端的前部通过转向轴转动连接有转向三角盘，所述底盘下端的后部通过随动轴转动连接有随动三角盘，所述转向轴固定连接于转向三角盘的转向第一角点上，所述随动轴固定连接于随动三角盘的随动第一角点上，所述转向三角盘两侧设有连接套用于连接车前轴，所述车前轴两端各连接有一车前轮，所述随动三角盘两侧设有连接套用于连接车后轴，所述车后轴两端各连接有一车后轮，所述转向三角盘上的转向第二角点通过转向连杆连接于随动三角盘上的随动第二角点，所述转向三角盘上的转向第三角点通过导正连杆连接于随动三角盘上的随动第三角点，所述转向连杆和导正连杆的两端均为铰接，所述导正连杆包括前杆部和后杆部，所述前杆部的后端设有内腔，所述内腔底端设有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端连接于后杆部的前端，所述内腔套设于后杆部上以使后杆部的前端部分在内腔中滑动，所述转向连杆和导正连杆在未受力状态下为等长；

所述底盘上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板、中板和顶板，所述底板和顶板为水平设置，所述中板为竖向设置，数量为两个，所述中板设于底板和顶板之间，所述底板两侧设有竖向的第一支撑板，所述第一支撑板两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮，所述第一齿轮的外侧固接第一连杆，所述第一支撑板上设有水平的第一导槽，所述第一导槽内安装有第一齿轮驱动板，所述底板上安装有气缸以驱动所述第一齿轮驱动板在第一导槽内来回移动，所述第一齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第一上齿条和第一下齿条，所述第一上齿条和第一下齿条分别啮合于第一支撑板两侧的各一第一齿轮上，所述中板两端通过转动轴分别连接有第二齿轮，所述中板两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮，所述第三齿轮位于第二齿轮上方，位于同侧的第二齿轮和第三齿轮相啮合，所述第一连杆的外端铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端固连于第二齿轮上，位于同一中板上相异侧的第二齿轮和第三齿轮通过稳定杆相铰接，所述稳定杆两端的铰接轴以及与稳定杆两端相连的第二齿轮和第三齿轮的铰接轴连线可组成一平行四边形，所述第三齿轮的外侧固接第三连杆，所述第三连杆的另一端铰接第四连杆；

所述顶板两侧设有竖向的第二支撑板，所述第二支撑板两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮，所述第四齿轮的外侧固接所述第四连杆，所述第二支撑板上设有水平的第二导槽，所述第二导槽内安装有第二齿轮驱动板，所述第二齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第二上齿条和第二下齿条，所述第二上齿条和第二下齿条分别啮合于第二支撑板两侧的各一第四齿轮上；

所述顶板上设有焊接机器人；

所述底盘上方的后部设有搬运装置，所述搬运装置包括底座、第五电机、第三轴承、第五齿轮、转动杆、转接轴、第六齿轮、第一放置板、滑轨、第一电动推杆、第五连杆、滑块、安装箱、第六连杆、第二电动推杆、第二放置板和夹持部，所述底盘上设有所述第五电机，所述第五电机顶部设有所述转接轴，所述转接轴上端设有所述第三轴承，所述转接轴中部设有所述第五齿轮，所述第三轴承外侧壁上设有所述第一放置板，所述第一放置板底部一侧设有所述转动杆，所述转动杆下端设有所述第六齿轮，所述第五齿轮和第六齿轮啮合，所述第一放置板顶部设有所述滑轨与第一电动推杆，所述滑轨上配合设有滑块，所述第一电动推杆用以驱动滑块沿滑轨运动，所述滑块一侧上下对称设有所述第五连杆，所述第五连杆另一端设有所述安装箱，所述安装箱内底部铰接有所述第二电动推杆，所述第二电动推杆上端铰接有所述第六连杆，所述第六连杆中部与安装箱一侧壁相铰接，所述第六连杆另一端设有所述第二放置板，所述第二放置板上设有所述夹紧部。

所述焊接机器人包括安装于顶板上的壳体，所述壳体内固定安装有第三电机和第四电机，所述焊接机器人还包括一U型架，所述U型架的两端部向外侧各垂直延伸有套接部，所述壳体一端部两侧转动连接于所述U型架的两个套接部的外侧面上，所述两个套接部内侧面转动连接有旋转轴，所述旋转轴上设有主动齿轮，所述U型架的中部上转动设有机械臂转轴，所述机械臂转轴的轴线与U型架位于同一平面内，所述机械臂转轴上位于U型架的内侧端设有从动齿轮用以与所述主动齿轮相啮合，所述机械臂转轴上位于U型架的外侧端设有L型机械臂，所述L型机械臂的外端设有焊接头，所述套接部上还设有第一皮带轮，所述第三电机通过皮带传动于第一皮带轮，所述旋转轴上还设有第二皮带轮，所述第四电机通过皮带传动于第二皮带轮。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明的作业车可灵活转向，带着升降装置和焊接机器人进行灵活作业，升降装置的升降过程平稳且高效，焊接机器人在空间上灵活运动。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的作业车的示意图。

图3为本发明的作业车的导正连杆的示意图。

图4为本发明的作业车的另一示意图。

图5为本发明的升降装置的立体图。

图6为本发明的升降装置的部分立体图一。

图7为本发明的升降装置的部分立体图二。

图8为本发明的升降装置的部分立体图三。

图9为本发明的机械手的结构图。

图10为本发明的机械手的部分结构图一。

图11为本发明的机械手的部分结构图二。

图12为本发明的机械手的部分结构图三。

图13为本发明的搬运装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为方便说明，图1中左侧方向为前或前进方向，右侧方向为后。

如图1至图4所示，本发明实施例提供一种建筑工程用多功能作业机器人，包括一作业车，所述作业车包括一底盘40，所述底盘40下端的前部通过转向轴41转动连接有转向三角盘42，所述底盘40下端的后部通过随动轴43转动连接有随动三角盘44，所述转向轴41固定连接于转向三角盘42的转向第一角点421上，所述随动轴43固定连接于随动三角盘44的随动第一角点441上，所述转向三角盘42两侧设有连接套45用于连接车前轴46，车前轴46的轴线与转向轴41的轴线位于同一平面内，所述车前轴46两端各连接有一车前轮47，所述随动三角盘44两侧设有连接套45用于连接车后轴48，车后轴48的轴线与随动轴43的轴线位于同一平面内，所述车后轴48两端各连接有一车后轮49，所述转向三角盘42上的转向第二角点422通过转向连杆50连接于随动三角盘44上的随动第二角点442，所述转向三角盘42上的转向第三角点423通过导正连杆51连接于随动三角盘44上的随动第三角点443，所述转向连杆50和导正连杆51的两端均为铰接，所述导正连杆51包括前杆部511和后杆部512，所述前杆部511的后端设有内腔513，所述内腔513底端设有第一弹簧514，所述第一弹簧514的另一端连接于后杆部512的前端，所述内腔513套设于后杆部512上以使后杆部512的前端部分在内腔513中滑动，所述转向连杆50和导正连杆51在未受力状态下为等长；且在空间上呈交叉状，运动时互不干涉，转向第二角点422和转向第三角点423位于转向第一角点421的后方，随动第二角点442和随动第三角点443位于随动第一角点441的前方，在初始状态下，转向第二角点422、转向第三角点423之间的连线与随动第二角点442、随动第三角点443之间的连线相平行。

如图4所示，转向轴41带动转向，转向三角盘42随着转向轴41发生偏转，从而带动车前轴46和车前轮47发生转向，转向连杆50为刚性杆，因此带动随动三角盘44反向偏转，随动三角盘44带动车后轴48和车后轮49反向偏转，实现后轮转向，减小了转弯半径，提高了车辆的灵活性。导正连杆可辅助导正，使车辆在不需要转弯时，保持平直状态行驶，在转弯完成后，可辅助复位至平直行驶状态。

如图1、图5至图8所示，所述底盘40上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板100、中板101和顶板102，所述底板100和顶板102为水平设置，所述中板101为竖向设置，数量为两个，所述中板101设于底板100和顶板102之间，所述底板100两侧设有竖向的第一支撑板103，所述第一支撑板103两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮104，所述第一齿轮104的外侧固接第一连杆105，所述第一连杆105随第一齿轮104的转动而转动，且所述第一连杆105的转动轴线与第一齿轮104的转动轴线为同轴，所述第一支撑板103上设有水平的第一导槽106，所述第一导槽106内安装有第一齿轮驱动板107，所述第一齿轮驱动板107通过其上的第一导滑块1071限位在第一导槽106内横向来回移动，所述底板100上安装有气缸108以驱动所述第一齿轮驱动板107在第一导槽106内来回移动，即气缸108的驱动端垂直连接一驱动杆109，驱动杆109两端分别垂直连接底板100两侧各一第一齿轮驱动板107的第一导滑块1071，所述第一齿轮驱动板107的两端分别沿水平方向设有第一上齿条110和第一下齿条111，所述第一上齿条110和第一下齿条111分别啮合于第一支撑板103两侧的各一第一齿轮111上，所述中板101两端通过转动轴分别连接有第二齿轮112，所述中板101两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮113，所述第三齿轮113位于第二齿轮112上方，即每一中板101上设有四个齿轮，位于同侧的第二齿轮112和第三齿轮113相啮合，所述第一连杆105的外端铰接有第二连杆114，所述第二连杆114的另一端固连于第二齿轮115上，位于同一中板101上相异侧的第二齿轮112和第三齿轮113通过稳定杆116相铰接，即每一中板101上设有两个稳定杆116，两个稳定杆116呈相交叉状，在空间上不干涉，所述稳定杆116两端的铰接轴以及与稳定杆116两端相连的第二齿轮112和第三齿轮113的铰接轴连线可组成一平行四边形117，所述第三齿轮113的外侧固接第三连杆118，所述第三连杆118的另一端铰接第四连杆119；

所述顶板102两侧设有竖向的第二支撑板120，所述第二支撑板120两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮121，所述第四齿轮121的外侧固接所述第四连杆119，所述第二支撑板120上设有水平的第二导槽122，所述第二导槽122内安装有第二齿轮驱动板123，所述第二齿轮驱动板123通过其上的第二导滑块限位在第二导槽122内横向来回移动，所述第二齿轮驱动板123的两端分别沿水平方向设有第二上齿条124和第二下齿条125，所述第二上齿条124和第二下齿条125分别啮合于第二支撑板120两侧的各一第四齿轮121上。

所述升降装置的工作原理如下：如图1的升降装置的初始位置，气缸驱动端伸长从而驱动第一齿轮驱动板直线运动，第一齿轮驱动板带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一连杆转动，第一连杆与第二连杆相铰接的外端部上升，第一连杆带动第二连杆运动，第二连杆带动第二齿轮转动并使中板向上运动，第二齿轮和第三齿轮啮合从而带动第三齿轮转动，因此第三连杆与第四连杆相铰接的外端部上升，第三连杆带动第四连杆运动，第四连杆带动第四齿轮转动并使顶板向上运动，两个第四齿轮受限于第二齿轮驱动板而同步运动，从而确保顶板的竖直升降运动，在多个齿轮的传动中，受限于精度等条件，稳定杆的设置，形成的平行四边形结构，使得齿轮上力的传导更加顺畅和平稳，防止发生卡齿。一个气缸可带动多个连杆作用于升降，提升效率翻倍，且提升高度可通过增加连杆进行叠加，无需更换为长连杆。

所述顶板102上设有焊接机器人8。

如图1和图13所示，所述底盘40上方的后部设有搬运装置7，所述搬运装置7包括底座71、第五电机72、第三轴承73、第五齿轮74、转动杆76、转接轴75、第六齿轮77、第一放置板78、滑轨79、第一电动推杆60、第五连杆61、滑块62、安装箱63、第六连杆64、第二电动推杆65、第二放置板66和夹持部87，所述底座71安装于底盘40上方的后部，所述底座71上设有所述第五电机72，所述第五电机72顶部设有所述转接轴75，所述转接轴75上端设有所述第三轴承73，所述转接轴75中部设有所述第五齿轮74，所述第三轴承73外侧壁上设有所述第一放置板78，所述第一放置板78底部一侧设有所述转动杆76，所述转动杆76下端设有所述第六齿轮77，所述第五齿轮74和第六齿轮77啮合，所述第一放置板78顶部设有所述滑轨79与第一电动推杆60，所述滑轨79上配合设有滑块62，所述第一电动推杆60用以驱动滑块62沿滑轨79运动，所述滑块62一侧上下对称设有所述第五连杆61，所述第五连杆61另一端设有所述安装箱63，所述安装箱63内底部铰接有所述第二电动推杆65，所述第二电动推杆65上端铰接有所述第六连杆64，所述第六连杆64中部与安装箱63一侧壁相铰接，所述第六连杆64另一端设有所述第二放置板66，所述第二放置板66上设有所述夹紧部67。所述搬运装置通过控制第五电机、第一电动推杆、第二电动推杆实现多自由度的运动，操作灵活，可广泛应用于建筑工程中。

如图1、图9至图12所示，所述焊接机器人8包括安装于顶板102上的壳体81，所述壳体81内固定安装有第三电机82和第四电机83，所述焊接机器人8还包括一U型架84，所述U型架84的两端部向外侧各垂直延伸有套接部841，所述壳体81一端部两侧转动连接于所述U型架84的两个套接部841的外侧面上，所述两个套接部841内侧面转动连接有旋转轴85，所述旋转轴85上设有主动齿轮86，所述U型架84的中部上转动设有机械臂转轴87，所述机械臂转轴87的轴线与U型架84位于同一平面内，所述机械臂转轴87上位于U型架84的内侧端设有从动齿轮88用以与所述主动齿轮86相啮合，所述机械臂转轴87上位于U型架84的外侧端设有L型机械臂89，所述L型机械臂89的外端设有焊接头90，所述套接部841上还设有第一皮带轮91，所述第三电机82通过皮带传动于第一皮带轮91，所述旋转轴85上还设有第二皮带轮92，所述第四电机83通过皮带传动于第二皮带轮92。第三电机82和第四电机83的输出端位于相异侧，以免干涉。

焊接机器人工作原理如下：第四电机83带动主动轮转动，第三电机82保持不动，主动齿轮86啮合从动齿轮88使从动齿轮88转动，因此机械臂绕机械臂转轴的轴线转动；第三电机82带动U型架84转动，第四电机83保持不动，U型架带动机械臂转轴绕旋转轴的轴线转动，同时从动齿轮受迫于固定的主动齿轮啮合的影响而发生转动，从而使机械臂转轴绕其自身轴线发生转动；当第三电机和第四电机同步转动时，即角速度相同时，机械臂转轴仅绕旋转轴的轴线发生转动。因此通过第三电机82和第四电机83相配合，可实现机械臂在空间上灵活的运动。

作业车可灵活转向，带着升降装置和焊接机器人进行灵活作业，升降装置的升降过程平稳且高效，焊接机器人在空间上灵活运动。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种建筑工程用多功能作业机器人，其特征在于，包括一作业车，所述作业车包括一底盘，所述底盘下端的前部通过转向轴转动连接有转向三角盘，所述底盘下端的后部通过随动轴转动连接有随动三角盘，所述转向轴固定连接于转向三角盘的转向第一角点上，所述随动轴固定连接于随动三角盘的随动第一角点上，所述转向三角盘两侧设有连接套用于连接车前轴，所述车前轴两端各连接有一车前轮，所述随动三角盘两侧设有连接套用于连接车后轴，所述车后轴两端各连接有一车后轮，所述转向三角盘上的转向第二角点通过转向连杆连接于随动三角盘上的随动第二角点，所述转向三角盘上的转向第三角点通过导正连杆连接于随动三角盘上的随动第三角点，所述转向连杆和导正连杆的两端均为铰接，所述导正连杆包括前杆部和后杆部，所述前杆部的后端设有内腔，所述内腔底端设有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端连接于后杆部的前端，所述内腔套设于后杆部上以使后杆部的前端部分在内腔中滑动，所述转向连杆和导正连杆在未受力状态下为等长；

所述底盘上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板、中板和顶板，所述底板和顶板为水平设置，所述中板为竖向设置，数量为两个，所述中板设于底板和顶板之间，所述底板两侧设有竖向的第一支撑板，所述第一支撑板两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮，所述第一齿轮的外侧固接第一连杆，所述第一支撑板上设有水平的第一导槽，所述第一导槽内安装有第一齿轮驱动板，所述底板上安装有气缸以驱动所述第一齿轮驱动板在第一导槽内来回移动，所述第一齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第一上齿条和第一下齿条，所述第一上齿条和第一下齿条分别啮合于第一支撑板两侧的各一第一齿轮上，所述中板两端通过转动轴分别连接有第二齿轮，所述中板两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮，所述第三齿轮位于第二齿轮上方，位于同侧的第二齿轮和第三齿轮相啮合，所述第一连杆的外端铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端固连于第二齿轮上，位于同一中板上相异侧的第二齿轮和第三齿轮通过稳定杆相铰接，所述稳定杆两端的铰接轴以及与稳定杆两端相连的第二齿轮和第三齿轮的铰接轴连线可组成一平行四边形，所述第三齿轮的外侧固接第三连杆，所述第三连杆的另一端铰接第四连杆；

所述顶板两侧设有竖向的第二支撑板，所述第二支撑板两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮，所述第四齿轮的外侧固接所述第四连杆，所述第二支撑板上设有水平的第二导槽，所述第二导槽内安装有第二齿轮驱动板，所述第二齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第二上齿条和第二下齿条，所述第二上齿条和第二下齿条分别啮合于第二支撑板两侧的各一第四齿轮上；

所述顶板上设有焊接机器人；

所述底盘上方的后部设有搬运装置，所述搬运装置包括底座、第五电机、第三轴承、第五齿轮、转动杆、转接轴、第六齿轮、第一放置板、滑轨、第一电动推杆、第五连杆、滑块、安装箱、第六连杆、第二电动推杆、第二放置板和夹持部，所述底座上设有所述第五电机，所述第五电机顶部设有所述转接轴，所述转接轴上端设有所述第三轴承，所述转接轴中部设有所述第五齿轮，所述第三轴承外侧壁上设有所述第一放置板，所述第一放置板底部一侧设有所述转动杆，所述转动杆下端设有所述第六齿轮，所述第五齿轮和第六齿轮啮合，所述第一放置板顶部设有所述滑轨与第一电动推杆，所述滑轨上配合设有滑块，所述第一电动推杆用以驱动滑块沿滑轨运动，所述滑块一侧上下对称设有所述第五连杆，所述第五连杆另一端设有所述安装箱，所述安装箱内底部铰接有所述第二电动推杆，所述第二电动推杆上端铰接有所述第六连杆，所述第六连杆中部与安装箱一侧壁相铰接，所述第六连杆另一端设有所述第二放置板，所述第二放置板上设有所述夹紧部。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述焊接机器人包括安装于顶板上的壳体，所述壳体内固定安装有第三电机和第四电机，所述焊接机器人还包括一U型架，所述U型架的两端部向外侧各垂直延伸有套接部，所述壳体一端部两侧转动连接于所述U型架的两个套接部的外侧面上，所述两个套接部内侧面转动连接有旋转轴，所述旋转轴上设有主动齿轮，所述U型架的中部上转动设有机械臂转轴，所述机械臂转轴的轴线与U型架位于同一平面内，所述机械臂转轴上位于U型架的内侧端设有从动齿轮用以与所述主动齿轮相啮合，所述机械臂转轴上位于U型架的外侧端设有L型机械臂，所述L型机械臂的外端设有焊接头，所述套接部上还设有第一皮带轮，所述第三电机通过皮带传动于第一皮带轮，所述旋转轴上还设有第二皮带轮，所述第四电机通过皮带传动于第二皮带轮。