CN107975243A - 一种建筑机器人 - Google Patents

Abstract

一种建筑机器人，属于建筑领域，包括导向轮，折叠臂，承重支腿，控制柜，扶手，操作盘，一轴座，第一轴，第三轴，第三臂，第四轴，第五轴，第六轴，第六臂，第一臂，第二臂，第二轴，底座上罩，底座防尘罩，底座框架，蓄电池组件，液压系统，上底板，驱动轮，地脚，前扶手，液压升降折叠架，第四臂，第五臂；具有能够实现墙体的自动化施工，减轻劳动强度，效率高，精度高的特点。

Description

一种建筑机器人

技术领域

本发明属于建筑领域，特别涉及一种用于喷筑或砌筑墙体及整理墙面的建筑机器人。

背景技术

建筑行业是劳动密集形行业，其劳动强度大，用人多；随着社会的发展，劳动力越来越贵，建筑业人员也越来越难找，因此，人们都迫切需要研发一种能够替代人工劳动的工具来从事繁重的建筑工作；机器人，是人们为了减轻劳动强度，实现自动化而研发的替代人类从事劳动的工具，随着机器人技术的进步，各种各样的机器人层出不穷，但是，用于建筑行业进行建筑施工的机器人还很少见，其原因在于，建筑施工工地工作环境恶劣，机器人是精密仪器，一旦被沙尘侵入，就会增加机器人的磨损，失去工作精度，而且机器人大多采用电脑控制，在潮湿和粉尘众多的建筑施工现场很容易损坏；再者，建筑施工现场地域广阔，需要机器人自己能够行走，且需要穿过房门，楼梯等关卡，以适应施工地点经常变换的需要，而且机器人生产和运行成本高，需要高技术的操作人员，现有的建筑施工模式不能够实现；还有，就是建筑施工，特别是墙体的施工是在竖直立面进行施工，现有的机器人在施工中遇到墙角处无法处理，因此，机器人在建筑施工中的应用和推广受到限制。

发明内容

随着建筑施工方法的改进和进步，人们发明了墙体的喷筑建筑方法，实现了自动供应浆料，自动制浆，给机器人在建筑施工中的应用提供了便利条件，因此，本发明提出一种建筑机器人，其特征在于：包括导向轮，折叠臂，承重支腿，控制柜，扶手，操作盘，一轴座，第一轴，第三轴，第三臂，第四轴，第五轴，第六轴，第六臂，第一臂，第二臂，第二轴，底座上罩，底座防尘罩，底座框架，蓄电池组件，液压系统，上底板，驱动轮，地脚，前扶手，液压升降折叠架，第四臂，第五臂；所述的导向轮通过轮架安装在底座框架上，能够在轮架上自由转动；所述的折叠臂安装在底座框架的侧边一端，一端与底座框架铰接，另一端安装有承重支腿，能够在底座框架上绕一端摆动旋转；所述的承重支腿安装在折叠臂的悬空端，与折叠臂通过螺纹旋接，能够在折叠臂上沿自身轴线上下运动；所述的控制柜安装在底座框架上，并位于底座框架内部其外周不超出底座框架的边缘；所述的扶手安装在底座框架上，与底座框架固定连接，人能够推动扶手从而移动整个机器人；所述的操作盘挂装在控制柜上，采用导线与控制柜内的控制系统连接，能够从挂架上取下，手持操作；所述的一轴座安装在上底板上，与上底板固定连接；所述的第一轴安装在一轴座上，有独立的伺服电机和减速器驱动；所述的第一臂安装在第一轴上，与第一轴连接，能够在第一轴的驱动下转动；所述的第二轴安装在第一臂的一端，与第一臂连接，能够在独立的私服电机和减速器的驱动下转动；所述的第二臂安装在第二轴上，一端与第二轴连接，另一端与第三轴连接，能够在第二轴的带动下实现旋转；所述的第三轴安装在第二臂的另一端，与第三臂连接，能够在独立的伺服电机和减速器的驱动下转动；所述的第三臂安装在第三轴上，能够在在第三轴的带动下转动；所述的第四轴安装在第三臂的端部，并从第三臂的内部穿过与第四臂连接；所述的第四臂安装在第三臂的端部，与第三臂连接，能够绕第三臂的轴线旋转；所述的第五轴安装在第三臂的一端，与第四轴位于相同位置，通过独立的伺服电机和减速器并通过轴和齿轮组合传动与第五臂连接；所述的第五臂安装在第五轴的端部与第五轴的传动输出元件连接；所述的第五臂为延长臂，与第四臂两侧通过第五轴的传动元件连接；所述的第五臂与第四臂的连接端为U形，其U形的两个端部一个为传动元件安装部，另一个为固定和支撑部；动力从U形的一个端部传递给第六轴，形成第六轴与第五轴既不垂直又不重合的状态，这样有利于第六轴的上下摆动，加上第六轴自身的旋转，有利于墙面周边的工作进行；所述的第六轴安装在第五臂的U形的另一端，通过第五臂上的传动元件带动能够在第五臂的端部旋转，并与第六臂连接，带动第六臂转动；所述的第六臂安装在第六轴端部，为法兰，与喷筑墙体的喷枪安装座连接或者与其他作业机构连接；所述的底座上罩安装在上底板上，与上底板固定连接；所述的底座防尘罩安装在底座框架上，为折叠密闭能够伸缩的结构，能够将底座框架和上底板之间的空间与外界隔离；所述的蓄电池组件安装在底座框架内部，包括蓄电池组，充电装置，驱动电机，传动装置；所述的蓄电池组安装在底座框架内，与驱动电机和充电装置连接；所述的充电装置安装在底座框架内，与机器人的控制系统及蓄电池组连接；所述的驱动电机安装在底座框架内，与蓄电池组和传动装置连接；所述的传动装置安装在底座框架内，与驱动电机和驱动轮连接；所述的驱动轮安装在底座框架的下部，与底座框架通过轮架连接，并与驱动装置连接；所述的地脚安装在承重支腿的下端部，其端面面积大于承重支脚的截面积2倍以上；所述的前扶手安装在底座框架的前端，与底座框架连接；所述的液压升降折叠架安装在底座框架内，其外形尺寸的水平截面小于上底板的端面尺寸；所述的液压升降折叠架由U形薄壁钢板制成，其伸缩高度为300-1000毫米；所述的液压系统安装在底座框架内，与控制系统和液压元件连接。

进一步的，所述的各个机械臂收缩折叠后，整体高度不大于1800毫米；其底座框架的外形尺寸宽度不大于600毫米，长度不大于900毫米；这样有利于本机器人在房间内工作以及进出房间门口。

所述的第二臂为薄壁空腔形结构，其壁厚不超过10毫米，这样为了减轻整体重量，是的机械臂更灵活。

所述的第三臂为圆筒形，其圆筒直径不大于120毫米，其长度与第二臂相近似或者相同，这样有利于机械臂的折叠出最小尺寸。

所述的液压升降折叠架由液压油缸驱动的铰链结构，其横截面为等矩形；这样有利于机械臂的升降的同时保持较小外形尺寸，方便机器人在建筑施工现场的移动。

所述的控制箱集成安装在底座框架上，其内部安装所有控制系统的各个控制元件；这样有利于本机器人的操作和移动，克服了现有的机器人需要另外拖带一个控制箱或者电源箱不利于移动的缺陷。

所述的折叠臂有四个，均匀分布在底座框架的四周，其折叠臂折叠后能够收缩在底座框架内，减小外形尺寸。

所述的导向轮为万向轮。

有益效果

本发明的有益效果在于，采用了第五轴的延长，能够实现墙壁周围与其他墙壁或者房顶、底面结合部的施工；采用了蓄电池驱动行走，实现了在机器人移动中不需要拖带电线；采用了防尘罩，能够适应在施工现场环境恶劣的情况；采用了液压升价折叠架，在实现施工机器人小型化的同时，能够满足房间内墙壁高度的施工；实现了建筑施工的自动化，解放了劳动力，节能环保，操作移动方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

1.导向轮，2.折叠臂，3.承重支腿，4.控制柜，5.扶手，6.操作盘，7.一轴座，8.第一轴，9.第三轴，10.第三臂，11.第四轴，12.第五轴，13.第六轴，14.第六臂，15.第一臂，16.第二臂，17.第二轴，18.底座上罩，19.底座防尘罩。

图2，是本发明去掉底座防尘罩后的底部结构示意图

1.导向轮，4.控制柜，5.扶手，6.操作盘，20.底座框架，21.蓄电池组件，22.液压系统，23.上底板，24.驱动轮，25.地脚，26.前扶手，27.液压升降折叠架。

图3是第五臂的结构示意图

11.第四轴，12.第五轴，13.第六轴，14.第六臂，28.第四臂，29.第五臂。

具体实施方式

为了进一部说明本发明的技术方案，现结合附图说明本发明的具体实施方式；如图1，图2 ，图3，本例中选用市售的本行业通用的万向脚轮作为导向轮1，将导向轮1采用本行业通用的方法通过轮架安装在底座框架20上，保持能够在轮架上自由转动；本例中选用本行业通用的矩形钢管作为折叠臂2，将折叠臂2安装在底座框架20的侧边一端，一端与底座框架20铰接，另一端安装承重支腿3，能够在底座框架20上绕一端摆动旋转，可以展开和合拢，合拢时陷入底座框架20内；本例中选用本行业通用的螺杆带有旋动手柄的支腿作为承重支腿3，将所述的承重支腿3安装在折叠臂2的悬空端，与折叠臂2通过螺纹旋接，能够在折叠臂2上沿自身轴线上下运动；选用本行业通用的控制柜作为控制柜4，保证其高度不超过底座的高度，宽度不超过底座框架20的宽度；将所述的控制柜4安装在底座框架上，并在其内安装所有的控制元件和连接线路；选用本行业通用的人力拖车采用的扶手作为扶手5，将所述的扶手5安装在底座框架20上，与底座框架20通过铰链及弹簧固定连接；选用本行业通用的与本机器人匹配的操作盘作为操作盘6，将所述的操作盘6挂在控制柜4侧壁的挂架上，采用导线与控制柜4内的控制系统连接，其连接导线的长度保证操作盘6能够从挂架上取下，手持操作；将所述的一轴座7安装在上底板23上，与上底板23固定连接；将所述的第一轴8安装在一轴座7上，有独立的伺服电机和减速器驱动；将所述的第一臂15安装在第一轴8上，与第一轴8连接，能够在第一轴8的驱动下转动；将所述的第二轴17安装在第一臂15的一端，与第一臂15连接，能够在独立的私服电机和减速器的驱动下转动；所述的第二臂16安装在第二轴17上，一端与第二轴17连接，另一端与第三轴9连接，能够在第二轴17的带动下实现旋转；将所述的第三轴9安装在第二臂17的另一端，与第三臂10连接，能够在独立的伺服电机和减速器的驱动下转动；将所述的第三臂10安装在第三轴9上，能够在在第三轴9的带动下转动；将所述的第四轴11安装在第三臂10的端部，并从第三臂10的内部穿过与第四臂28连接；将所述的第四臂28安装在第三臂10的端部，与第三臂10连接，能够绕第三臂10的轴线旋转；将所述的第五轴12安装在第三臂10的一端，与第四轴11位于相同位置，通过独立的伺服电机和减速器并通过轴和齿轮组合传动与第五臂29连接；将所述的第五臂29安装在第五轴12的端部与第五轴12的传动输出元件连接；本利中的第五臂12为延长臂，与第四臂28两侧通过第五轴12的传动元件连接；选用第五臂29与第四臂28的连接端为U形，其U形的两个端部一个为传动元件安装部，另一个为固定和支撑部；动力从U形的一个端部传递给第六轴13，形成第六轴13与第五轴29既不垂直又不重合又不相交的状态，这样有利于第六轴13的上下摆动，加上第六轴13自身的旋转，有利于墙面周边的工作进行；将所述的第六轴13安装在第五臂29的与U形一端相对的另一端，通过第五臂29上的传动元件带动能够在第五臂29的端部旋转，并与第六臂14连接，带动第六臂14转动；将所述的第六臂14安装在第六轴13端部，本例中选用其形状结构为法兰，方便安装喷筑墙体的喷枪安装座连接或者与其他作业机构；本例中选用薄壁塑料或者薄壁钢板作为底座上罩18，将所述的底座上罩18安装在上底板23上，与上底板23固定连接，并能够将一轴座7和上底板23笼罩其内；本例中选用截面为矩形的本行业通用的折叠伸缩性防尘罩作为底座防尘罩19，将所述的底座防尘罩19安装在底座框架20上，能够将底座框架20和上底板23之间的空间与外界隔离，起到防尘作用；本例中选用本行业通用的铅酸电池作为蓄电池，选用本行业通用的充电装置作为充电装置，选用驱动直流电机作为驱动电机，选用链条传动机构作为传动装置，以上组合成蓄电池组件21；将所述的蓄电池组件21安装在底座框架20内部，将所述的多块蓄电池组合成为蓄电池组并安装在底座框架20内，与驱动电机和充电装置连接；将所述的充电装置安装在底座框架20内，与机器人的控制系统及蓄电池组连接；将所述的驱动电机安装在底座框架20内，与蓄电池组和传动装置连接；将所述的传动装置安装在底座框架20内，与驱动电机和驱动轮24连接；这样，在没有接通整体电源的时候，能够依靠蓄电池供电，保持机器人自动行走，接上电源后能够给蓄电池充电；选用本行业通用的驱动轮作为驱动轮24，将所述的驱动轮24安装在底座框架20的下部，与底座框架通过轮架连接，并与驱动装置连接，能够在底面行走；选用本行业通用的支脚作为地脚25，将所述的地脚25安装在承重支腿3的下端部，其端面面积大于承重支脚3的截面积2倍以上，以保证稳固的支撑；将所述的前扶手26安装在底座框架20的前端，与底座框架20连接；本例中选用本行业通用的折叠升降架作为液压升降折叠架27，并采用液压油缸驱动，将所述的液压升降折叠27安装在底座框架20内，一端与底座框架20连接，另一端与上底板23连接，其外形尺寸的水平截面小于上底板23的端面尺寸；选用所述的液压升降折叠架由U形薄壁钢板制成，以减轻其自身重量；其伸缩高度为300-1000毫米，就能够保证在一般的房间空间内完成施工，过大过小都不太合适；选用本行业通用的液压系统作为液压系统，将所述的液压系统安装在底座框架20内，以保证整体紧凑，与控制系统和液压元件连接；这样就完成了本发明的实施。

安装完成后的本发明，要求所述的各个机械臂收缩折叠后，整体高度不大于1800毫米，不高于建筑的房屋门口的高度；其底座框架的外形尺寸宽度不大于600毫米，不大于建筑房间的门口宽度，长度不大于900毫米；这样有利于本机器人在房间内工作以及进出房间门；本例中所述的第二臂16为薄壁空腔形结构，其壁厚不超过10毫米，这样为了减轻整体重量，是的机械臂更灵活；本例中将所述的第三臂10为圆筒形，其圆筒直径不大于120毫米，其长度与第二臂相近似或者相同，这样有利于机械臂的折叠出最小尺寸；本例中所述的液压升降折叠架27由液压油缸驱动的铰链结构，其横截面为等矩形；这样有利于机械臂的升降的同时保持较小外形尺寸，方便机器人在建筑施工现场的移动；本例中所述的控制箱4集成安装在底座框架20上，其内部安装所有控制系统的各个控制元件；这样有利于本机器人的操作和移动，克服了现有的机器人需要另外拖带一个控制箱或者电源箱不利于移动的缺陷；本例中所述的折叠臂2有四个，均匀分布在底座框架20的四周，其折叠臂2折叠后能够收缩在底座框架20内，减小外形尺寸。

应用时，一人手扶扶手5，一人操作操作盘6，依靠蓄电池驱动驱动轮24，使得本机器人自走，进入施工现场，展开折叠臂2，将承重支腿3调节到地脚25与地面接触并使驱动轮24和导向轮1离开地面，将第六臂14上安装喷筑墙体的喷枪，根据墙面面积和形状，在操作盘6上设定喷枪的运动轨迹和各种运行参数；接上电源并启动相应的喷筑浆料供应系统；启动本机器人，利用控制系统的计算机算法，控制各个轴及机械臂的运动轨迹，以及液压升降折叠架27的升降顺序和高度，完成墙体的喷筑，喷筑完成后，取下喷枪，将机械臂折叠，拆下电源连接线，收起折叠臂2，从新启动蓄电池驱动驱动轮，将机器人移动到下一个施工现场，如此循环，就完成了机器人施工的工作，解放了人工劳动，精度高，效率高，成本低。

Claims (1)

1.一种建筑机器人，其特征在于：包括导向轮，折叠臂，承重支腿，控制柜，扶手，操作盘，一轴座，第一轴，第三轴，第三臂，第四轴，第五轴，第六轴，第六臂，第一臂，第二臂，第二轴，底座上罩，底座防尘罩，底座框架，蓄电池组件，液压系统，上底板，驱动轮，地脚，前扶手，液压升降折叠架，第四臂，第五臂；所述的导向轮通过轮架安装在底座框架上，能够在轮架上自由转动；所述的折叠臂安装在底座框架的侧边一端，一端与底座框架铰接，另一端安装有承重支腿，能够在底座框架上绕一端摆动旋转；所述的承重支腿安装在折叠臂的悬空端，与折叠臂通过螺纹旋接，能够在折叠臂上沿自身轴线上下运动；所述的控制柜安装在底座框架上，并位于底座框架内部其外周不超出底座框架的边缘；所述的扶手安装在底座框架上，与底座框架固定连接，人能够推动扶手从而移动整个机器人；所述的操作盘挂装在控制柜上，采用导线与控制柜内的控制系统连接，能够从挂架上取下，手持操作；所述的一轴座安装在上底板上，与上底板固定连接；所述的第一轴安装在一轴座上，有独立的伺服电机和减速器驱动；所述的第一臂安装在第一轴上，与第一轴连接，能够在第一轴的驱动下转动；所述的第二轴安装在第一臂的一端，与第一臂连接，能够在独立的私服电机和减速器的驱动下转动；所述的第二臂安装在第二轴上，一端与第二轴连接，另一端与第三轴连接，能够在第二轴的带动下实现旋转；所述的第三轴安装在第二臂的另一端，与第三臂连接，能够在独立的伺服电机和减速器的驱动下转动；所述的第三臂安装在第三轴上，能够在在第三轴的带动下转动；所述的第四轴安装在第三臂的端部，并从第三臂的内部穿过与第四臂连接；所述的第四臂安装在第三臂的端部，与第三臂连接，能够绕第三臂的轴线旋转；所述的第五轴安装在第三臂的一端，与第四轴位于相同位置，通过独立的伺服电机和减速器并通过轴和齿轮组合传动与第五臂连接；所述的第五臂安装在第五轴的端部与第五轴的传动输出元件连接；所述的第五臂为延长臂，与第四臂两侧通过第五轴的传动元件连接；所述的第五臂与第四臂的连接端为U形，其U形的两个端部一个为传动元件安装部，另一个为固定和支撑部；动力从U形的一个端部传递给第六轴，形成第六轴与第五轴既不垂直又不重合的状态；所述的第六轴安装在第五臂的U形的另一端，通过第五臂上的传动元件带动能够在第五臂的端部旋转，并与第六臂连接，带动第六臂转动；所述的第六臂安装在第六轴端部，为法兰，与喷筑墙体的喷枪安装座连接或者与其他作业机构连接；所述的底座上罩安装在上底板上，与上底板固定连接；所述的底座防尘罩安装在底座框架上，为折叠密闭能够伸缩的结构，能够将底座框架和上底板之间的空间与外界隔离；所述的蓄电池组件安装在底座框架内部；所述的驱动轮安装在底座框架的下部，与底座框架通过轮架连接，并与驱动装置连接；所述的地脚安装在承重支腿的下端部，其端面面积大于承重支脚的截面积2倍以上；所述的前扶手安装在底座框架的前端，与底座框架连接；所述的液压升降折叠架安装在底座框架内，其上端与上底板连接，下端与底座框架连接；所述的液压系统安装在底座框架内，与控制系统和液压元件连接。