CN109025195A - 喷刮一体机器人 - Google Patents

Abstract

一种喷刮一体机器人，包括：移动底座，可移动地保持于地面；基准定位单元，可滑动伸缩地保持于所述移动底座上，用于实现与墙面的位置定位；立柱单元，包括承载立柱与用于驱动所述承载立柱旋转的旋转驱动机构，所述承载立柱可绕水平轴旋转地保持于所述移动底座上；升降单元，包括拓展工具安装件与用于驱动所述拓展工具安装件滑动升降的升降驱动机构，所述拓展工具安装件可滑动升降地保持于承载立柱上；快拆式喷涂单元，可快速拆卸地安装于所述拓展工具安装件上，用于实现喷涂作业；刮平单元，安装于所述拓展工具安装件上，用于实现刮平作业。本发明提供的喷刮一体机器人可实现自动精确的喷刮作业，具有自动化程度高、加工精度好的优点。

Description

喷刮一体机器人

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体地来说，是一种喷刮一体机器人。

背景技术

在建筑工程领域中，墙面常需要进行抹灰、刮腻子等加工作业。一般而言，需要经过涂抹和刮平两个作业过程。传统的喷刮作业主要通过人工实现，工作负担重、加工质量良莠不齐。

随着自动化技术的发展，也出现了一些加工设备，用于使工人摆脱繁重的劳动枷锁。但现有的加工设备结构简单、功能单一，精度与自动化程度俱低，对于工人的经验依赖性很强。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种喷刮一体机器人，可实现自动精确的喷刮作业，具有自动化程度高、加工精度好的优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种喷刮一体机器人，包括：

移动底座，可移动地保持于地面；

基准定位单元，可滑动伸缩地保持于所述移动底座上，用于实现与墙面的位置定位；

立柱单元，包括承载立柱与用于驱动所述承载立柱旋转的旋转驱动机构，所述承载立柱可绕水平轴旋转地保持于所述移动底座上；

升降单元，包括拓展工具安装件与用于驱动所述拓展工具安装件滑动升降的升降驱动机构，所述拓展工具安装件可滑动升降地保持于承载立柱上；

快拆式喷涂单元，可快速拆卸地安装于所述拓展工具安装件上，用于实现喷涂作业；

刮平单元，安装于所述拓展工具安装件上，用于实现刮平作业。

作为上述技术方案的改进，所述旋转驱动机构包括机构底座、滑动件与连杆件，所述机构底座与所述移动底座固定连接，所述滑动件、连杆件、所述承载立柱与所述机构底座依次铰接，所述滑动件可滑动地保持于所述机构底座上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转驱动机构包括固设于所述机构底座上的直线导轨，所述滑动件可直线往复运动地保持于所述直线导轨上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转驱动机构包括丝杠与可螺旋旋转地保持于所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述滑动件固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述升降驱动机构包括卷筒、传动轮组与首尾闭合连接的挠性件，所述挠性件缠绕于所述卷筒上并张紧连接所述传动轮组的传动轮，所述拓展工具安装件与所述挠性件固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述承载立柱包括旋转底架与可滑动升降地保持于所述旋转底架上的升降底架，所述旋转底架铰接于所述移动底座，所述拓展工具安装件可滑动升降地保持于所述升降底架上，所述卷筒固设于所述旋转底架上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述传动轮组包括分别固设于所述旋转底架上的第一传动轮与第二传动轮、分别固设于所述升降底架上的第三传动轮与第四传动轮，所述第一传动轮与所述第三传动轮居于所述卷筒的上侧，所述第二传动轮与所述第四传动轮居于所述卷筒的下侧，所述挠性件依次张紧连接所述第一传动轮、所述第四传动轮、所述第三传动轮与所述第二传动轮。

作为上述技术方案的进一步改进，所述升降驱动机构还包括张紧组件，所述张紧组件包括张紧轮与张紧弹簧，所述张紧弹簧用于调节所述张紧轮与所述挠性件的张紧程度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述快拆式喷涂单元包括喷头、用于输送涂料的输料管与快拆扣件，所述快拆扣件可快速拆卸地安装于所述拓展工具安装件上，所述刮平单元包括刮板。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括撑地驻停单元，可收放地撑紧/远离地面，用于实现所述移动底座的驻停。

本发明的有益效果是：

具有移动底座、基准定位单元、立柱单元与升降单元，移动底座可实现于地面的移动，基准定位单元可实现与墙面的相对定位，立柱单元可实现铅垂度与铅垂高度调节，升降单元可实现滑动升降，通过喷刮单元实现所需的喷刮作业，具有自动化程度高、加工精度好的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

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是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的展开形态结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的移动底座的结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的收拢形态结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的铅垂收叠形态结构示意图；

图5是图4中喷刮一体机器人的A处放大结构示意图；

图6是图4中喷刮一体机器人的B处放大结构示意图；

图7是图4中喷刮一体机器人的C处放大结构示意图；

图8是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的挠性传动结构示意图；

图9是图8中喷刮一体机器人的D处放大结构示意图；

图10是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的快拆式喷涂单元的结构示意图；

图11是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的刮平单元的结构示意图；

图12是本发明实施例1提供的喷刮一体机器人的刮平作业示意图。

主要元件符号说明：

U-喷刮一体机器人，1000-移动底座，1100-底座本体，1200-移动机构，2000-基准定位单元，3000-立柱单元，3100-承载立柱，3110-旋转底架，3120-升降底架，3200-旋转驱动机构，3210-机构底座，3220-滑动件，3230-连杆件，3240-第一直线导轨，3250-丝杠，3260-丝杠螺母，3270-第一驱动源，3300-第二直线导轨，3400-第二滑块，4000-升降单元，4100-拓展工具安装件，4200-升降驱动机构，4210-卷筒，4220-传动轮组，4221-第一传动轮，4222-第二传动轮，4223-第三传动轮，4224-第四传动轮，4225-第五传动轮，4230-挠性件，4240-张紧组件，4241-张紧轮，4242-张紧弹簧，4250-第二驱动源，4300-第三直线导轨，4400-第三滑块，4500-限位件，5000-撑地驻停单元，5100-支撑脚，5200-第三驱动源，6000-快拆式喷涂单元，6100-喷头，6200-输料管，6300-快拆扣件，7000-刮平单元，7100-刮板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对喷刮一体机器人进行更全面的描述。附图中给出了喷刮一体机器人的优选实施例。但是，喷刮一体机器人可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对喷刮一体机器人的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在喷刮一体机器人的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例公开一种喷刮一体机器人U，该喷刮一体机器人U包括移动底座1000、基准定位单元2000、立柱单元3000、升降单元4000、快拆式喷涂单元6000与刮平单元7000，用于实现一体式的喷涂与刮平作业。

移动底座1000可移动地保持于地面，用于实现喷刮一体机器人U于地面的位置变动。移动底座1000的实现方式众多，请参阅图2，示范性地，移动底座1000包括底座本体1100与移动机构1200，底座本体1100用于提供其他部件的安装承载基础，移动机构1200用于实现底座本体1100的移动。移动机构1200的实现方式众多，包括轮式、履带式、多足行走式等不同类型。

基准定位单元2000可滑动伸缩地保持于移动底座1000上，用于实现与墙面的位置定位。基准定位单元2000用于使喷刮一体机器人U与墙面保持预定的距离，实现对喷刮一体机器人U相对墙面的精确定位。基准定位单元2000的实现方式众多，包括伸缩缸、电动推杆等类型。

请结合参阅图1～7，立柱单元3000包括承载立柱3100与用于驱动承载立柱3100旋转的旋转驱动机构3200，承载立柱3100可绕水平轴旋转地保持于移动底座1000上。基于旋转运动，承载立柱3100既可实现铅垂度调节，亦可实现铅垂高度调节(倾斜收拢)。基于铅垂度调节的实现，拓展工具的加工精度得以保证；基于铅垂高度调节的实现(倾斜收拢)，喷刮一体机器人U的高度尺寸得以改变，为喷刮一体机器人U自主快速地通过限高门提供基础。

旋转驱动机构3200的实现方式众多，包括齿轮/齿轮齿条传动机构、连杆机构等类型。示范性地，旋转驱动机构3200包括机构底座3210、滑动件3220与连杆件3230。其中，机构底座3210与移动底座1000固定连接，滑动件3220、连杆件3230、承载立柱3100与机构底座3210依次铰接，滑动件3220可滑动地保持于机构底座3210上。

可以理解，机构底座3210、滑动件3220、连杆件3230与承载立柱3100形成滑块四杆机构，结构简单、运动可靠。其中，机构底座3210充任机架，连杆件3230充任连杆，承载立柱3100充任连架杆。机架保持固定不动，连杆两端分别以活动铰链铰接于滑块与连架杆，连架杆远离连杆的一端以固定铰链铰接于机架上，滑块可往复滑动地保持于机架上。

根据连架杆的类型不同，滑块四杆机构可进一步细分。若该固定铰链为周转副(即可整周回转)，则该连架杆(承载立柱3100)为曲柄，滑块四杆机构具体表现为曲柄滑块机构；若该固定铰链为摆转副，则该连架杆(承载立柱3100)为摇杆，滑块四杆机构具体表现为摇杆滑块机构。

示范性地，旋转驱动机构3200包括固设于机构底座3210上的第一直线导轨3240，实现对往复运动的导向。滑动件3220可直线往复运动地保持于第一直线导轨3240上，运动精确可靠。可以理解，滑动件3220与第一直线导轨3240之间可为滑动接触或滚动接触。

旋转驱动机构3200对滑动件3220的驱动传动可通过多种方式实现，包括丝杠3250传动、电磁传动(直线电机)等类型。示范性地，旋转驱动机构3200包括丝杠3250与可螺旋旋转地保持于丝杠3250上的丝杠螺母3260，丝杠螺母3260与滑动件3220固定连接。其中，丝杠3250由第一驱动源3270驱动而实现旋转。丝杠3250类型众多，包括滚珠丝杠、梯形丝杠等类型。第一驱动源3270的实现方式众多，包括旋转电机、液压泵等类型。

升降单元4000包括拓展工具安装件4100与用于驱动拓展工具安装件4100滑动升降的升降驱动机构4200，拓展工具安装件4100可滑动升降地保持于承载立柱3100上。拓展工具安装件4100用于安装所需使用的拓展工具，实现对应的施工功能。由此，拓展工具可实现铅垂位置的变动，实现对墙面不同区域的加工。

升降驱动机构4200的实现方式众多，包括丝杠传动机构、直线电机机构、伸缩缸等类型。示范性地，升降驱动机构4200采用挠性传动关系，包括卷筒4210、传动轮组4220与首尾闭合连接的挠性件4230。挠性件4230首尾闭合连接，是指挠性件4230的两端彼此交缠固定或分别固定于同一物体(例如承载立柱3100)上，使挠性件4230自身或通过该同一物体形成闭环结构。

其中，挠性件4230缠绕于卷筒4210上，由卷筒4210的旋转运动驱动而实现张紧运动。挠性件4230张紧连接传动轮组4220的传动轮，拓展工具安装件4100与挠性件4230固定连接。由此，随挠性件4230的张紧运动，拓展工具安装件4100实现滑动升降。示范性地，卷筒4210连接有用于驱动其旋转的第二驱动源4250。第二驱动源4250的实现方式众多，包括旋转电机、液压泵等类型。

其中，挠性传动关系是一种常见的机械传动，通常由两个或多个传动轮与挠性件4230组成，通过挠性件4230在传动轮之间传递运动与动力。特别地，由于挠性件4230具有闭环结构，升降驱动机构4200的挠性传动关系为闭环挠性传动。根据挠性件4230的类型不同，挠性传动主要有带传动、链传动和绳传动。相应地，传动轮分别为带轮、链轮和绳轮，挠性件4230分别为传动带、传动链和传动绳。

示范性地，承载立柱3100包括旋转底架3110与可滑动升降地保持于旋转底架3110上的升降底架3120，旋转底架3110铰接于移动底座1000，拓展工具安装件4100可滑动升降地保持于升降底架3120上，卷筒4210固设于旋转底架3110上。

示范性地，在滑块四杆机构中，旋转底架3110为连架杆，两端分别与机构底座3210、连杆件3230铰接。示范性地，挠性件4230两端分别固定于升降底架3120上，形成闭环结构。

示范性地，传动轮组4220包括第一传动轮4221、第二传动轮4222、第三传动轮4223与第四传动轮4224。其中，第一传动轮4221与第二传动轮4222分别固设于旋转底架3110上，第三传动轮4223与第四传动轮4224分别固设于升降底架3120上。

同时，第一传动轮4221与第三传动轮4223居于卷筒4210的上侧，第二传动轮4222与第四传动轮4224居于卷筒4210的下侧。例如，第一传动轮4221与第二传动轮4222分居旋转底架3110的上下两端，第三传动轮4223与第四传动轮4224分居升降底架3120的上下两端。挠性件4230依次张紧连接第一传动轮4221、第四传动轮4224、第三传动轮4223与第二传动轮4222，并与升降底架3120固定连接，形成闭环挠性传动。

可以理解，由于旋转底架3110与升降底架3120之间具有相对滑动，第一传动轮4221与第四传动轮4224之间的相对位置、第二传动轮4222与第三传动轮4223之间的相对位置随之变动。同时，第一传动轮4221与第二传动轮4222之间不发生相对移动，第三传动轮4223与第四传动轮4224之间不发生相对移动。

于挠性件4230的张紧运动过程，挠性件4230驱动第三传动轮4223相对第一传动轮4221升降、第四传动轮4224相对第二传动轮4222升降，第三传动轮4223与第四传动轮4224带动升降底架3120实现相对旋转底架3110的滑动升降。同时，随挠性件4230的运动，固定连接于挠性件4230上的拓展工具安装件4100实现相对于升降底架3120的滑动升降。可以理解，经由同一挠性传动关系，可同步实现升降底架3120与拓展工具安装件4100的升降运动，有效地增加拓展工具安装件4100的升降行程。

请结合参阅图8～9，示范性地，升降驱动机构4200还包括张紧组件4240，张紧组件4240包括张紧轮4241与张紧弹簧4242，张紧弹簧4242用于调节张紧轮4241与挠性件4230的张紧程度。其中，张紧轮4241通过张紧弹簧4242与旋转底架3110实现连接，张紧轮4241与挠性件4230保持张紧。

示范性地，传动轮组4220还包括固设于旋转底架3110上的第五传动轮4225，张紧轮4241位于第二传动轮4222与第五传动轮4225之间，并由挠性件4230实现张紧连接。第五传动轮4225的作用至少在于，实现挠性件4230的传动方向的变换。

示范性地，升降底架3120上设有第二直线导轨3300，旋转底架3110上设有第二滑块3400，第二滑块3400可滑动地保持于第二直线导轨3300上。示范性地，升降底架3120上设有第三直线导轨4300，拓展工具安装件4100上设有第三滑块4400，第三滑块4400可滑动地保持于第三直线导轨4300上。

示范性地，旋转底架3110和/或升降底架3120上设有限位件4500，用于防止升降底架3120和/或拓展工具安装板过冲，保证机构安全。限位件4500的实现方式众多，包括限位弹簧、缓冲垫(可由PU材料、橡胶材料等制成)等类型。

请结合参阅图1、图10～11，快拆式喷涂单元6000包括喷头6100、用于输送涂料的输料管6200与快拆扣件6300，输料管6200通过快拆扣件6300可拆卸地设置于拓展工具安装件4100上。刮平单元7000包括刮板7100，刮板7100安装于拓展工具安装件4100，随拓展工具安装件4100的升降而实现刮平。请参阅图12，示范性地，当需要刮平时，将快拆式喷涂单元6000拆下，使刮平单元7000直接暴露而进行作业。

请参阅图1，示范性地，喷刮一体机器人U还包括撑地驻停单元5000。撑地驻停单元5000可收放地撑紧/远离地面，用于实现移动底座1000的驻停。当移动底座1000移动到位时，撑地驻停单元5000撑紧于地面而实现驻停定位；当移动底座1000需要移动时，撑地驻停单元5000远离地面而实现收缩，便于移动底座1000移动。

示范性地，撑地驻停单元5000包括支撑脚5100与用于驱动支撑脚5100撑紧/远离地面的第三驱动源5200。示范性地，支撑脚5100上端铰接于移动底座1000上，第三驱动源5200用于驱动支撑脚5100绕铰接端旋转。或者，支撑脚5100也可滑动伸缩地保持于移动底座1000上。第三驱动源5200的实现方式众多，包括伸缩缸、电动推杆等类型。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种喷刮一体机器人，其特征在于，包括：

移动底座，可移动地保持于地面；

基准定位单元，可滑动伸缩地保持于所述移动底座上，用于实现与墙面的位置定位；

立柱单元，包括承载立柱与用于驱动所述承载立柱旋转的旋转驱动机构，所述承载立柱可绕水平轴旋转地保持于所述移动底座上；

升降单元，包括拓展工具安装件与用于驱动所述拓展工具安装件滑动升降的升降驱动机构，所述拓展工具安装件可滑动升降地保持于承载立柱上；

快拆式喷涂单元，可快速拆卸地安装于所述拓展工具安装件上，用于实现喷涂作业；

刮平单元，安装于所述拓展工具安装件上，用于实现刮平作业。

2.根据权利要求1所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述旋转驱动机构包括机构底座、滑动件与连杆件，所述机构底座与所述移动底座固定连接，所述滑动件、连杆件、所述承载立柱与所述机构底座依次铰接，所述滑动件可滑动地保持于所述机构底座上。

3.根据权利要求2所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述旋转驱动机构包括固设于所述机构底座上的直线导轨，所述滑动件可直线往复运动地保持于所述直线导轨上。

4.根据权利要求3所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述旋转驱动机构包括丝杠与可螺旋旋转地保持于所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述滑动件固定连接。

5.根据权利要求1所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述升降驱动机构包括卷筒、传动轮组与首尾闭合连接的挠性件，所述挠性件缠绕于所述卷筒上并张紧连接所述传动轮组的传动轮，所述拓展工具安装件与所述挠性件固定连接。

6.根据权利要求5所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述承载立柱包括旋转底架与可滑动升降地保持于所述旋转底架上的升降底架，所述旋转底架铰接于所述移动底座，所述拓展工具安装件可滑动升降地保持于所述升降底架上，所述卷筒固设于所述旋转底架上。

7.根据权利要求6所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述传动轮组包括分别固设于所述旋转底架上的第一传动轮与第二传动轮、分别固设于所述升降底架上的第三传动轮与第四传动轮，所述第一传动轮与所述第三传动轮居于所述卷筒的上侧，所述第二传动轮与所述第四传动轮居于所述卷筒的下侧，所述挠性件依次张紧连接所述第一传动轮、所述第四传动轮、所述第三传动轮与所述第二传动轮。

8.根据权利要求5所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述升降驱动机构还包括张紧组件，所述张紧组件包括张紧轮与张紧弹簧，所述张紧弹簧用于调节所述张紧轮与所述挠性件的张紧程度。

9.根据权利要求1所述的喷刮一体机器人，其特征在于，所述快拆式喷涂单元包括喷头、用于输送涂料的输料管与快拆扣件，所述快拆扣件可快速拆卸地安装于所述拓展工具安装件上，所述刮平单元包括刮板。

10.根据权利要求1所述的喷刮一体机器人，其特征在于，还包括撑地驻停单元，可收放地撑紧/远离地面，用于实现所述移动底座的驻停。