CN109113359B - 垒墙机器人系统及垒墙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垒墙机器人系统，包括注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车；注浆机器人，包括自动导引运输车I、升降平台I、注浆机本体、泥浆桶、出浆口；升降平台设置在自动导引运输车I上，注浆机本体设置在升降平台I上，注浆机的输入端连接泥浆桶，输出端设置出浆口；砌砖机器人，包括自动导引运输车II、升降平台II、托盘、砌砖机械臂、真空吸盘；升降平台II设置在所述的自动导引运输车II上，砌砖机械臂和托盘设置在升降平台II上，在砌砖机械臂的工作端设置真空吸盘，真空吸盘用于吸附放置在托盘上的砖；备用导航车，其连接在砌砖机器人的前端，在所述的砌砖机器人的自动导引运输车II出现故障时，进行导航。

Description

垒墙机器人系统及垒墙方法

技术领域

本发明公开了一种垒墙机器人系统及垒墙方法。

背景技术

目前，垒墙机器人存在导航准确性差，垒墙速度一般，砖底部所用泥浆少等问题，为克服上述不足，提高垒墙的精度、速度和牢固性，非常需要设计一种导航准确、垒墙速度快和适当多用泥浆来实现垒墙牢固的垒墙机器人系统及垒墙方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种垒墙机器人系统及垒墙方法,实现了导航准确，垒墙速度和垒墙牢固性也大大提高。

本发明采用的技术方案如下：

一种垒墙机器人系统，包括注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车；

所述的注浆机器人，包括自动导引运输车I、升降平台I、注浆机本体、泥浆桶、出浆口；所述的升降平台设置在所述的自动导引运输车I上，所述的注浆机本体设置在升降平台I上，注浆机本体的输入端连接泥浆桶，输出端设置出浆口；

所述的砌砖机器人，包括自动导引运输车II、升降平台II、托盘、砌砖机械臂、真空吸盘；所述的升降平台II设置在所述的自动导引运输车II上，所述的砌砖机械臂和托盘设置在升降平台II上，在所述的砌砖机械臂的工作端设置真空吸盘，所述的真空吸盘用于吸附放置在托盘上的砖；

所述的备用导航车，其连接在砌砖机器人的前端，在所述的砌砖机器人的自动导引运输车II出现故障时，进行导航。

进一步的，所述的备用导航车包括导航车底座、卷绳步进电机、主轴、双联卷盘和两根导航绳；

所述的卷绳步进电机与导航车底座固定连接；卷绳步进电机通过传动机构驱动一个轴线与备用导航车运动方向垂直的主轴转动，所述的主轴两端通过轴承支撑在导航车底座上；

所述的主轴中间段为外花键，所述的双联卷盘的内孔为内花键，两者间隙配合，可相对左右滑移；主轴外花键的两端为螺纹，左定位螺母、右定位螺母均与其组成螺旋副，两螺母分别通过套筒从左右两边抵住双联卷盘；所述的两根导航绳一端挂在砌砖机器人上，另一端缠绕于所述的双联卷盘上。

进一步的，所述的双联卷盘分为左卷绳盘和右卷绳盘；所述的左卷绳盘和右卷绳盘的深槽宽度与导航绳的直径相同，确保卷绳时导航绳在槽内不偏移；两个卷绳盘深槽中心线的间距，与砌砖机器人两拖钩的间距相同，即两根导航绳相互平行。

进一步的，所述的传动机构包括大齿轮和小齿轮，卷绳步进电机的输出轴上固定所述的小齿轮，所述的小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮通过键与主轴固定。

进一步的，所述的真空吸盘包括多个，多个真空吸盘位于同一条直线上。

进一步的，在所述的注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车运动的线路上预先铺设有导航磁条，所述的导航磁条与垒墙线平行。

利用所述的垒墙机器人系统进行垒墙的方法，具体如下：

将导航磁条预先铺设在地面上，与垒墙线平行；

将升降平台I、升降平台II根据垒墙高度升降到合适的高度；自动导引运输车I先沿着导航磁条直线行驶；注浆机本体在直线前进的同时，将水泥浆通过出浆口将水泥浆均匀、准确地铺在墙的上表面；

然后，自动导引运输车II也沿导航磁条直线行驶；砖被提前码放在托盘上，排放成n×m矩阵，且砖与砖的距离为砌墙时所需要的距离；砌砖机械臂的n个真空吸盘同时吸取n块砖，然后砌砖机械臂将n块砖一次性同时垒放在墙上；

不断的按照上面的方式运行，直到垒完整个墙壁。

进一步的，当砌砖机器人无法沿导航磁条进行直线行驶时，可通过备用导航车进行导航；备用导航车开始工作之前，将备用导航车放置在砌砖机器人前方，调节导航车的位置，将两根导航绳拉直，使备用导航车的中心线尽量与垒墙线平行；然后松开左定位螺母和右定位螺母，左右滑动双联卷盘使导航绳与垒墙线严格平行；然后锁紧左、右定位螺母，使套筒顶紧双联卷盘，限制其轴向滑移；最后启动卷绳步进电机，其输出轴通过传动机构带动主轴旋转，主轴通过花键带动双联卷盘转动，从而左右卷绳盘同时卷绳，拖动砌砖机器人直线前进且与垒墙线平行。

当双联卷盘卷满绳后，停止卷绳，备用导航车沿直线往前行驶，此时卷绳盘放绳，将两根导航绳再次拉直。备用导航车为间歇行驶，每次行走后的停留时间约一段时间，根据垒墙需要可调整停留时间。

本发明的有益效果如下：

本发明的垒墙机器人系统及垒墙方法通过自动导引运输车或备用导航车实现了准确导航，通过机械臂和吸盘一次可垒n个砖，垒墙速度大大提高，通过注浆机器人先在墙的上表面铺泥浆既提高了垒墙速度又提高了垒墙的牢固性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为；垒墙机器人系统图；

图2为：备用导航车侧视图；

图3为：备用导航车A-A剖视图；

图中：1-自动导引运输车I；2-升降平台I；3-注浆机本体；4-泥浆桶； 5-出浆口；6-备用导航车；7-导航绳；8-导航磁条；9-拖钩；10-砖；11- 三个真空吸盘；12-托盘；13-砌砖机械臂；14-升降平台II；15-自动导引运输车II；16-垒墙线；

6-1-导航车底座；6-2-配重物；6-3-卷绳步进电机；6-4-小齿轮；6-5- 大齿轮；6-6-键；6-7-左轴承；6-8-左定位螺母；6-9-左套筒；6-10-双联卷盘；6-11-右套筒；6-12-右定位螺母；6-13-右轴承6-14-主轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种垒墙机器人系统及垒墙方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种垒墙机器人系统，包括注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车；

注浆机器人，包括自动导引运输车I、升降平台I、注浆机本体、泥浆桶、出浆口；所述的升降平台设置在所述的自动导引运输车I上，所述的注浆机本体设置在升降平台I上，注浆机本体的输入端连接泥浆桶，输出端设置出浆口；

砌砖机器人，包括自动导引运输车II、升降平台II、托盘、砌砖机械臂、真空吸盘；所述的升降平台II设置在所述的自动导引运输车II上，所述的砌砖机械臂和托盘设置在升降平台II上，在所述的砌砖机械臂的工作端设置真空吸盘，所述的真空吸盘用于吸附放置在托盘上的砖；

备用导航车，其连接在砌砖机器人的前端，在所述的砌砖机器人的自动导引运输车II出现故障时，进行导航。

具体的，注浆机器人结构如图1左侧所示，由自动导引运输车I1、升降平台 I2、注浆机本体3、泥浆桶4、出浆口5构成。导航磁条8预先铺设在地面上，与垒墙线16平行。自动导引运输车I1沿着导航磁条8直线行驶。升降平台I2可根据垒墙高度进行升降。注浆机器人在直线前进的同时，将水泥浆通过出浆口5将水泥浆均匀、准确地铺在墙的上表面。

砌砖机器人的构成如图一右侧所示，自动导引运输车II 15沿导航磁条8直线行驶。自动导引运输车II15上有升降平台II14，升降平台II14上有托盘12 和若干块砖10以及砌砖机械臂13。升降平台II14的高度可根据墙的高度间歇升高，保证砌砖机械臂13在一层一层的垒墙时，始终处于的合适的工作空间，满足垒墙需要。砖10被提前码放在托盘12上，排放成n×m矩阵(图例为3×3 矩阵)，且砖与砖的距离为砌墙时所需要的距离。砌砖机械臂13的末端执行器为n个真空吸盘11(图例为三个)，通过控制n个真空吸盘11同时吸取n块砖，然后砌砖机械臂13将n块砖一次性同时垒放在墙上，提高垒墙速度。

自动导引运输车II15为间歇行走，通过控制内部电机来实现，每次行走后的停留时间约10秒左右，根据垒墙需要可调整停留时间。停住后砌砖机械臂13 开始抓砖放砖进行垒墙。自动导引运输车II15的行走速度与行走时间间隔都要准确控制，确保下一次放砖位置准确。

备用导航机器人6的作用是，当自动导引运输车II15无法沿导航磁条8进行直线行驶时，可通过备用导航车6进行导航。两根导航绳7一端挂在两个拖钩 9上，另一端缠绕于备用导航车双联卷盘6-10上。

备用导航机器人6的结构具体如图2和图3所示，卷绳步进电机6-3与导航车底座6-1通过螺栓固定。卷绳步进电机6-3的输出轴上固定小齿轮6-4，小齿轮6-4与大齿轮6-5相啮合，大齿轮6-5通过键6-6与主轴6-14固定。主轴6-14 通过左轴承6-7、右轴承6-13支撑在导航车底座6-1上，使得主轴6-14可相对导航车底座6-1旋转。

主轴6-14中间段为外花键，双联卷盘6-10的内孔为内花键，两者间隙配合，可相对左右滑移；主轴6-14外花键的两端为螺纹，左定位螺母6-8、右定位螺母6-12均与其组成螺旋副，两螺母分别通过左套筒6-9、右套筒6-11从左右两边抵住双联卷盘6-10。

双联卷盘6-10分为左卷绳盘和右卷绳盘。卷绳盘的深槽宽度与导航绳7的直径相同，确保卷绳时导航绳7在槽内不偏移；两个卷绳盘深槽中心线的间距，与砌砖机器人两拖钩的间距相同，即两根导航绳相互平行。

备用导航车6开始工作之前，将备用导航车6放置在砌砖机器人前方，调节导航车6的位置，将两根导航绳7拉直，使备用导航车6的中心线尽量与垒墙线 16平行。然后松开左定位螺母6-8和右定位螺母6-12，左右滑动双联卷盘6-10 使导航绳7与垒墙线16严格平行。然后锁紧左、右定位螺母6-8、6-12，使左套筒6-9、右套筒6-11顶紧双联卷盘6-10，限制其轴向滑移。

最后启动卷绳步进电机6-3，其输出轴带动小齿轮6-4转动，从而大齿轮6-5 通过键6-6带动主轴6-14旋转，主轴6-14通过花键带动双联卷盘6-10转动，从而左右卷绳盘同时卷绳，拖动砌砖机器人直线前进且与垒墙线平行。

当双联卷盘6-10卷满绳后，停止卷绳，备用导航车6沿直线往前行驶，此时卷绳盘放绳，将两根导航绳7再次拉直。备用导航车6为间歇行驶，每次行走后的停留时间约10秒左右，根据垒墙需要可调整停留时间。备用导航车6每次的行走时间和卷绳时间都要准确控制，确保放砖位置准确。

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

Claims (6)

1.一种垒墙机器人系统，其特征在于，包括注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车；

所述的注浆机器人，包括自动导引运输车I、升降平台I、注浆机本体、泥浆桶、出浆口；所述的升降平台I设置在所述的自动导引运输车I上，所述的注浆机本体设置在升降平台I上，注浆机本体的输入端连接泥浆桶，输出端设置出浆口；

所述的砌砖机器人，包括自动导引运输车II、升降平台II、托盘、砌砖机械臂、真空吸盘；所述的升降平台II设置在所述的自动导引运输车II上，所述的砌砖机械臂和托盘设置在升降平台II上，在所述的砌砖机械臂的工作端设置真空吸盘，所述的真空吸盘用于吸附放置在托盘上的砖；

所述的备用导航车，其连接在砌砖机器人的前端，在所述的砌砖机器人的自动导引运输车II出现故障时，进行导航；

所述的备用导航车包括导航车底座、卷绳步进电机、主轴、双联卷盘和两根导航绳；

所述的卷绳步进电机与导航车底座固定连接；卷绳步进电机通过传动机构驱动一个轴线与备用导航车运动方向垂直的主轴转动，所述的主轴两端通过轴承支撑在导航车底座上；

所述的主轴中间段为外花键，所述的双联卷盘的内孔为内花键，两者间隙配合，可相对左右滑移；所述的双联卷盘分为左卷绳盘和右卷绳盘；主轴外花键的两端为螺纹，左定位螺母、右定位螺母均与其组成螺旋副，两螺母分别通过套筒、从左右两边抵住双联卷盘；所述的两根导航绳一端挂在砌砖机器人上，另一端缠绕于所述的双联卷盘上；

所述的传动机构包括大齿轮和小齿轮，卷绳步进电机的输出轴上固定所述的小齿轮，所述的小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮通过键与主轴固定。

2.如权利要求1所述的一种垒墙机器人系统，其特征在于，所述的左卷绳盘和右卷绳盘的深槽宽度与导航绳的直径相同，确保卷绳时导航绳在槽内不偏移；两个卷绳盘深槽中心线的间距，与砌砖机器人两拖钩的间距相同，即两根导航绳相互平行。

3.如权利要求1所述的一种垒墙机器人系统，其特征在于，所述的真空吸盘包括多个，多个真空吸盘位于同一条直线上。

4.如权利要求1所述的一种垒墙机器人系统，其特征在于，在所述的注浆机器人、砌砖机器人和备用导航车运动的线路上预先铺设有导航磁条，所述的导航磁条与垒墙线平行。

5.利用权利要求1-4任一所述的垒墙机器人系统进行垒墙的方法，其特征在于，具体如下：

将导航磁条预先铺设在地面上，与垒墙线平行；

将升降平台I、升降平台II根据垒墙高度升降到合适的高度；自动导引运输车I先沿着导航磁条直线行驶；注浆机本体在直线前进的同时，将水泥浆通过出浆口将水泥浆均匀、准确地铺在墙的上表面；

然后，自动导引运输车II也沿导航磁条直线行驶；砖被提前码放在托盘上，排放成n×m矩阵，且砖与砖的距离为砌墙时所需要的距离；砌砖机械臂的n个真空吸盘同时吸取n块砖，然后砌砖机械臂将n块砖一次性同时垒放在墙上；

不断的按照上面的方式运行，直到垒完整个墙壁。

6.如权利要求5所述的垒墙的方法，其特征在于，具体如下：

当砌砖机器人无法沿导航磁条进行直线行驶时，可通过备用导航车进行导航；备用导航车开始工作之前，将备用导航车放置在砌砖机器人前方，调节导航车的位置，将两根导航绳拉直，使备用导航车的中心线尽量与垒墙线平行；然后松开左定位螺母和右定位螺母，左右滑动双联卷盘使导航绳与垒墙线严格平行；然后锁紧左、右定位螺母，使套筒顶紧双联卷盘，限制其轴向滑移；最后启动卷绳步进电机，其输出轴通过传动机构带动主轴旋转，主轴通过花键带动双联卷盘转动，从而左右卷绳盘同时卷绳，拖动砌砖机器人直线前进且与垒墙线平行；

当双联卷盘卷满绳后，停止卷绳，备用导航车沿直线往前行驶，此时卷绳盘放绳，将两根导航绳再次拉直；备用导航车为间歇行驶，每次行走后的停留时间为一段时间，根据垒墙需要可调整停留时间。

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