CN109403605A - 一种基于单轴升降装置的家装机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于单轴升降装置的家装机器人，包括可控车体、供料装置、升降装置及喷涂装置；供料装置和升降装置均固定安装于可控车体的顶部，喷涂装置安装在升降装置顶部，并随升降装置在竖直方向上运动；供料装置用于向喷涂装置输送涂料；喷涂装置上设置有喷头，用于实现涂料的喷涂。本发明的家装机器人通过可控车体和升降装置、喷涂装置的结合使用，能够在家装空间内自由移动，喷涂装置随升降装置在竖直方向上运动，能够适应家装作业的操作环境，极大的提高家装行业喷涂施工效率，满足了家装市场的喷涂作业需求；初步实现家装行业人机协助，降低人员使用需求，节省人力成本和管理成本。

Description

一种基于单轴升降装置的家装机器人

技术领域

本发明涉及喷涂机器人技术领域，尤其涉及一种基于单轴升降装置的家装机器人。

背景技术

现有喷涂机器人在工业流水线上得到了广泛的运用，例如汽车生产线自动喷漆机器人、建筑材料喷涂机器人等。

鉴于工业流水线对物件进行喷漆操作面积有限，喷涂机器人主要为多轴机械臂喷涂机器人，其基座固定，多轴机械臂执行运动控制操作。喷涂材料随着多轴机械臂的运动而喷射出去。整体技术较成熟，技术水平体现在多轴机械臂运动控制上。

但是，现有成熟喷涂机器人不适用于家装市场，主要存在以下几点缺陷：1、操作空间有限，不适用家装大面积喷涂需求；2、现场环境复杂，固定式机器人无法适应；3、轨迹规划多变，较现有成品技术难度高；4、作业场景复杂，现有喷涂机器人无法满足多场景需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于单轴升降装置的家装机器人，以解决的现有技术中的至少一种技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种基于单轴升降装置的家装机器人，包括可控车体、供料装置、升降装置及喷涂装置；所述供料装置和所述升降装置均固定安装于所述可控车体的顶部，所述喷涂装置安装在所述升降装置顶部，并随所述升降装置在竖直方向上运动；

所述可控车体用于承载所述供料装置、升降装置及喷涂装置在家装空间内运动；

所述供料装置用于向所述喷涂装置输送涂料；

所述喷涂装置上设置有喷头，用于实现所述涂料的喷涂。

本发明的有益效果是：本发明的家装机器人通过可控车体和升降装置、喷涂装置的结合使用，能够在家装空间内自由移动，喷涂装置随升降装置在竖直方向上运动，能够适应家装作业的操作环境，极大的提高家装行业喷涂施工效率，满足了家装市场的喷涂作业需求；初步实现家装行业人机协助，降低人员使用需求，节省人力成本和管理成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述喷涂装置包括固定块、驱动电机和单轴机械手；所述固定块固定安装于与所述升降装置的顶部，所述驱动电机和单轴机械手分别装设于所述固定块的两侧；

所述喷头位于所述单轴机械手远离所述固定块的一侧，且与所述单轴机械手滑动连接，所述驱动电机驱动所述单轴机械手转动，用于调整所述喷头的水平倾角。

采用上述进一步方案的有益效果是：在实际喷涂过程中，驱动电机与单轴机械手通过固定块固定设置在升降装置顶部，使得位于单轴机械手输出端的喷头能够随升降装置的运动在竖直方向进行自由喷涂；通过驱动电机驱动单轴机械手转动，保持喷头的出口水平，通过喷头与单轴机械手滑动连接，可以调整喷头出口与家装作业面之间的距离，优化了喷涂效果，提高了家装行业喷涂施工效率。

进一步，所述固定块呈L型，包括相互连接的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板与所述升降装置的顶部固定连接，所述驱动电机和单轴机械手分别装设于所述第二侧板的两侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一侧板和第二侧板形成的L型固定块，将驱动电机设置于固定块的内侧，能够在喷涂过程中对驱动电机起到一定的保护作用；将驱动电机和单轴机械手分别装设于第二侧板的两侧，能够保证二者的平衡性。

进一步，所述驱动电机的输出端穿过所述第二侧板，且固定连接有齿轮杆，所述齿轮杆与所述单轴机械手固定连接，用于驱动所述单轴机械手转动。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过齿轮杆与驱动电机的输出端结合，带动单轴机械手进行转动，输出精度更高，稳定性强。

进一步，所述喷涂装置还包括滑块，所述滑块位于所述单轴机械手远离所述固定块的一侧，且与所述单轴机械手滑动连接，所述喷头装设于所述滑块上，且随所述滑块沿所述单轴机械手的长度方向移动。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过滑块的承载作用，使得喷头能够沿着单轴机械手的长度方向自由滑动，可以根据家装作业要求，随意调整喷头出口到家装作业面的距离，完善优化方案，优化喷涂效果。

进一步，所述滑块上装设有倾角传感器和激光距离传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置倾角传感器和激光距离传感器，能够检测到单轴机械手和喷头的水平倾角，并定位自身在家装空间中的位置，为喷涂机器人的喷涂提供基准，保证喷涂的正确性和准确性。

进一步，所述升降装置包括升降杆和升降电机，所述升降杆竖直设置在所述可控车体的顶部，所述升降电机装设于所述升降杆顶端，用于驱动所述喷涂装置随所述升降杆在竖直方向上运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：升降电机结合升降杆，能够为喷涂装置的匀速上升和匀速下降提供动力，保证喷涂过程可控、均匀。

进一步，所述升降杆的个数为两个，两个所述升降杆对称设置在所述可控车体的顶部，两个所述升降杆的顶端通过连接梁固定，所述升降电机固定设置在所述连接梁上。

进一步，所述供料装置包括送料泵和输料管，所述送料泵固定安装在所述可控车体顶部，所述输料管部分穿设于所述升降杆内，且一端与所述送料泵的输出端连通，另一端与所述喷头的输入端连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过送料泵和输料管将存储在可控车体上的涂料输送到喷涂装置的喷头中，供应动力满足升降装置的高度，并且输料管设于升降杆内安全性高，不会因喷涂对输料管产生影响。

进一步，所述可控车体的顶部固定安装有防护板，所述可控车体的底部安装有车轮，所述可控车体内设置有驱动控制装置，用于带动所述可控车体在所述家装空间内运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：可控车体的内部含有电源、电机、各类传感器等组成的驱动控制装置，程序可自动控制可控车体进行移动，并判定可控车体在家装空间中的实时位置和姿态。

附图说明

图1为本发明所述家装机器人的立体结构图；

图2为本发明所述喷涂装置立体结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、可控车体；11、防护板；12、车轮；21、送料泵；3、升降装置；31、升降杆；32、升降电机；33、连接梁；4、喷涂装置；41、固定块；411、第一侧板；412、第二侧板；42、驱动电机；421、驱动电机输出端；422、齿轮杆；43、单轴机械手；44、滑块；441、倾角传感器；442、激光距离传感器；5、喷头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-2所示，本发明的一种基于单轴升降装置3的家装机器人，包括可控车体1、供料装置、升降装置3及喷涂装置4；所述供料装置和所述升降装置3均固定安装于所述可控车体1的顶部，所述喷涂装置4安装在所述升降装置3顶部，并随所述升降装置3在竖直方向上运动；所述可控车体1用于承载所述供料装置、升降装置3及喷涂装置4在家装空间内运动；所述供料装置用于向所述喷涂装置4输送涂料；所述喷涂装置4上设置有喷头5，用于实现所述涂料的喷涂。

喷涂机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。通常，喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。相对于现有技术，本发明的家装机器人通过可控车体1和升降装置3、喷涂装置4的结合使用，能够在家装空间内自由移动，喷涂装置4随升降装置3在竖直方向上运动，能够适应家装作业的操作环境，极大的提高家装行业喷涂施工效率，满足了家装市场的喷涂作业需求；初步实现家装行业人机协助，降低人员使用需求，节省人力成本和管理成本。

如图2所示，所述喷涂装置4包括固定块41、驱动电机42和单轴机械手43；所述固定块41固定安装于与所述升降装置3的顶部，所述驱动电机42和单轴机械手43分别装设于所述固定块41的两侧；所述喷头5位于所述单轴机械手43远离所述固定块41的一侧，且与所述单轴机械手43滑动连接，所述驱动电机42驱动所述单轴机械手43转动，用于调整所述喷头5的水平倾角。

在实际喷涂过程中，驱动电机42与单轴机械手43通过固定块41固定设置在升降装置3顶部，使得位于单轴机械手43一侧的喷头5能够随升降装置3的运动在竖直方向进行自由喷涂；通过驱动电机输出端421驱动单轴机械手43转动，保持喷头5的出口水平，通过喷头5与单轴机械手43滑动连接，可以调整喷头5出口与家装作业面之间的距离，优化了喷涂效果，提高了家装行业喷涂施工效率。

可选的，在本发明的一些具体实施例当中，所述固定块41呈L型，包括相互连接的第一侧板411和第二侧板，所述第一侧板411与所述升降装置3的顶部固定连接，所述驱动电机42和单轴机械手43分别装设于所述第二侧板的两侧。第一侧板411和第二侧板一体成型形成的L型固定块41，将驱动电机42设置于固定块41的内侧，能够在喷涂过程中对驱动电机42起到一定的保护作用；将驱动电机42和单轴机械手43分别装设于第二侧板的两侧，能够保证二者的平衡性。第一侧板411可以通过螺栓或者焊接的方式与升降装置3顶部进行固定。

所述驱动电机输出端421穿过所述第二侧板，且固定连接有齿轮杆422，所述齿轮杆422与所述单轴机械手43固定连接，用于驱动所述单轴机械手43转动。通过齿轮杆422与驱动电机输出端421的啮合传动，带动单轴机械手43进行转动，增强了单轴机械手43的稳定性，输出精度更高，稳定性强。

如图2所示，本发明的所述喷涂装置4还包括滑块44，所述滑块44位于所述单轴机械手43远离所述固定块41的一侧，且与所述单轴机械手43滑动连接，所述喷头5装设于所述滑块44上，且随所述滑块44沿所述单轴机械手43的长度方向移动。通过滑块44的承载作用，使得喷头5能够沿着单轴机械手43的长度方向自由滑动，使得喷头5具备可伸缩的功能，可以根据家装作业要求，随意调整喷头5出口到家装作业面的距离，完善优化方案，优化喷涂效果。

需要说明的是，单轴机械手在国内也被称之为电动滑台，线性模组，单轴驱动器，单轴机器人等。单轴机械手通过不同的组合样式可以实现多轴组合，实现直角坐标机械手，XYZ多轴机械手臂等应用。在本发明的一些实施例当中，单轴机械手可以通过滚珠丝杠或者同步齿形带传动，以精密直线导轨作为导向机构，用以实现单一方向的移动和定位等功能。这里所提到的单一方向为单轴机械手的长度方向。也就说，在本实施例中，滑块44沿单轴机械手43的方向进行移动来实现移动和定位等功能。

喷头5装设于滑块44上，同时，所述滑块44上装设有倾角传感器441和激光距离传感器442。通过设置倾角传感器441和激光距离传感器442，能够检测到单轴机械手43和喷头5的水平倾角，并定位自身在家装空间中的位置，为喷涂机器人的喷涂提供基准，保证喷涂的正确性和准确性。在本发明的一些实施例当中，家装机器人还设有控制器，倾角传感器441和激光距离传感器442通过信号向控制器传输检测结果，控制向驱动电机42和单轴机械手43输送动作信号。在控制器的作用下，喷头5能够根据需要实现仿形喷涂，按照预设程序中的喷涂轨迹进行喷涂，仿形喷涂轨迹精确，提高涂料喷涂的均匀性等外观喷涂质量。与此同时，可离线编程，大大缩短现场调试时间，也可插件结构和模块化设计，可实现快速安装和更换元器件，极大的缩短维修时间，所有部件的维护可接近性好，便于维护保养。

如图1所示，所述升降装置3包括升降杆31和升降电机32，所述升降杆31竖直设置在所述可控车体1的顶部，所述升降电机32装设于所述升降杆31顶端，用于驱动所述喷涂装置4随所述升降杆31在竖直方向上运动。通过升降电机32结合升降杆31，能够为喷涂装置4的匀速上升和匀速下降提供动力，保证喷涂过程可控、均匀。进一步的，所述升降杆31的个数为两个，两个所述升降杆31对称设置在所述可控车体1的顶部，两个所述升降杆31的顶端通过连接梁33固定，所述升降电机32固定设置在所述连接梁33上。在本发明的一些实施例中，升降杆31主要选用电动升降杆31，又称作直线驱动器，主要是由电机推杆和控制装置等机构组成的直线执行机构，是旋转电机在结构方面的一种延伸。

如图1所示，所述供料装置包括送料泵21和输料管，所述送料泵21固定安装在所述可控车体1顶部，所述输料管部分穿设于所述升降杆31内，且一端与所述送料泵21的输出端连通，另一端与所述喷头5的输入端连通。通过送料泵21和输料管将存储在可控车体1上的涂料输送到喷涂装置4的喷头5中，供应动力满足升降装置3的高度，并且输料管设于升降杆31内安全性高，不会因喷涂对输料管产生影响。在本实施例当中，送料泵21通常选用油漆泵，泵主要有内、外转子、轴、泵体、前盖、托架、密封、轴承等组成。密封有机械密封和填料密封两种形式，对于高温、高粘稠度及腐蚀性较强的介质，选用填料密封。具有输送液体平稳、无脉动、振动小、噪音低的特点。

如图1所示，所述可控车体1的顶部固定安装有防护板11，所述可控车体1的底部安装有车轮12，所述可控车体1内设置有驱动控制装置，用于带动所述可控车体1在所述家装空间内运动。可控车体1的内部含有电源、电机、各类传感器等组成的驱动控制装置，程序可自动控制可控车体1进行移动，并判定可控车体1在家装空间中的实时位置和姿态。可控车体1带动喷涂装置4的喷头5在家装空间内自由移动，升降装置3带动喷涂装置4的喷头5在竖直方向上自由升降，齿轮杆422带动单轴机械手43和喷头5以调整喷头5的水平倾角，喷头5随滑块44沿单轴机械手43的长度方向进行滑动，能够调整喷头5出口到家装作业面的距离，以上均为对喷涂作业的调节。通过以上调节方式，能够适应家装作业的操作环境，极大的提高家装行业喷涂施工效率，满足了家装市场的喷涂作业需求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，包括可控车体、供料装置、升降装置及喷涂装置；所述供料装置和所述升降装置均固定安装于所述可控车体的顶部，所述喷涂装置安装在所述升降装置顶部，并随所述升降装置在竖直方向上运动；

所述可控车体用于承载所述供料装置、升降装置及喷涂装置在家装空间内运动；

所述供料装置用于向所述喷涂装置输送涂料；

所述喷涂装置上设置有喷头，用于实现所述涂料的喷涂。

2.根据权利要求1所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述喷涂装置包括固定块、驱动电机和单轴机械手；所述固定块固定安装于与所述升降装置的顶部，所述驱动电机和单轴机械手分别装设于所述固定块的两侧；

所述喷头位于所述单轴机械手远离所述固定块的一侧，且与所述单轴机械手滑动连接，所述驱动电机驱动所述单轴机械手转动，用于调整所述喷头的水平倾角。

3.根据权利要求2所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述固定块呈L型，包括相互连接的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板与所述升降装置的顶部固定连接，所述驱动电机和单轴机械手分别装设于所述第二侧板的两侧。

4.根据权利要求3所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述驱动电机的输出端穿过所述第二侧板，且固定连接有齿轮杆，所述齿轮杆与所述单轴机械手固定连接，用于驱动所述单轴机械手转动。

5.根据权利要求2所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述喷涂装置还包括滑块，所述滑块位于所述单轴机械手远离所述固定块的一侧，且与所述单轴机械手滑动连接，所述喷头装设于所述滑块上，且随所述滑块沿所述单轴机械手的长度方向移动。

6.根据权利要求5所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述滑块上装设有倾角传感器和激光距离传感器。

7.根据权利要求2所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述升降装置包括升降杆和升降电机，所述升降杆竖直设置在所述可控车体的顶部，所述升降电机装设于所述升降杆顶端，用于驱动所述喷涂装置随所述升降杆在竖直方向上运动。

8.根据权利要求7所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述升降杆的个数为两个，两个所述升降杆对称设置在所述可控车体的顶部，两个所述升降杆的顶端通过连接梁固定，所述升降电机固定设置在所述连接梁上。

9.根据权利要求7所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述供料装置包括送料泵和输料管，所述送料泵固定安装在所述可控车体顶部，所述输料管部分穿设于所述升降杆内，且一端与所述送料泵的输出端连通，另一端与所述喷头的输入端连通。

10.根据权利要求1所述基于单轴升降装置的家装机器人，其特征在于，所述可控车体的顶部固定安装有防护板，所述可控车体的底部安装有车轮，所述可控车体内设置有驱动控制装置，用于带动所述可控车体在所述家装空间内运动。