CN109531536A - 一种施工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工机器人，其包括底盘，底盘上设置有支撑机构，支撑机构包括连接臂、连接臂支撑机构和支腿，连接臂支撑机构与连接臂之间设置有支腿伸缩机构，吊臂的外端设置有机械手，机械手包括抓取机构支架、电机、第一安装板、第二安装板、安装架、第一摆动油缸和第二摆动油缸，抓取机构支架的外端设置有抓取机构，所述电机沿X轴方向设置，所述第一摆动油缸沿Y轴方向设置，所述第二摆动油缸沿Z轴方向设置。本发明的施工机器人可以精确抓取物体、调整被抓物体的位置，以便把物体安放到需要的位置，施工机器人的支腿能够伸缩，可以调整支腿的支撑范围，使施工机器人达到最好的平衡稳定效果，使施工机器人以较轻的车身就能施工较重的物体。

Description

一种施工机器人

技术领域

本发明涉及一种施工机器人，属于机械技术领域。

背景技术

在高空作业中，往往会涉及到一些比较重的物体的安装与施工，比如一些高楼的玻璃幕墙的安装施工，要将比较重的玻璃幕墙安装施工到大楼上，靠传统的人工施工会很困难，施工效率低，而且存在很大的安全隐患，所以最好是采用施工机械，用施工电梯将施工作业车和作业人员运送到要施工的楼层，通过作业车来进行玻璃幕墙的安装施工，但是目前市面上还没有见到适合这种高空安装作业的作业车。有些作业车体积大重量大，操作精度不够，操作调节能力不足，施工效率和精度不理想。

申请公布号为CN 108131153 A的专利文件中，公开了一种多功能隧道施工作业车，包括行走装置，在行走装置上设有回转台，在回转台上设有臂架装置，所述臂架装置包括主机械臂和安设在主机械臂两侧的两辅机械臂，各机械臂为伸缩式机械臂，各机械臂分别通过对应的俯仰驱动机构驱动，实现各机械臂的俯仰动作，所述俯仰驱动机构安设在回转台上，在主机械臂、两辅机械臂的前端分别设有操作平台，在各机械臂的前端配置有多功能机械手，在多功能机械手上设有夹取机构。能够提高施工效率、降低安全隐患、减少施工成本的多功能隧道施工作。但是其机械手和夹取机构只能进行俯仰运动，不能360°旋转或左右摆动，作业能力有限，尤其是对于平板物体的安装施工不能较好地完成，对于需要旋转或左右摆动来调整位置的动作不能完成。作业车的支腿也不能伸缩，不能调整支撑的范围和稳定性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种施工机器人，该施工机器人可以精确抓取物体，并且能够全方位调整被抓物体的位置，以便把物体安放到需要的位置，施工机器人的支腿能够伸缩，可以调整支腿的支撑范围，使施工机器人达到最好的平衡稳定效果，使施工机器人以较轻的车身就能施工较重的物体。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种施工机器人，其包括底盘，所述底盘的两侧分别设置有履带，所述履带设置在履带支架上，所述底盘上设置有转盘，所述转盘上设置有吊臂和吊臂升降油缸，所述吊臂升降油缸的活塞杆与所述吊臂活动连接，所述吊臂升降油缸的尾端固定在所述转盘上，所述底盘上设置有伸向地面的支撑机构，所述支撑机构包括连接臂、连接臂支撑机构和支腿，所述连接臂的一端可转动地在设置在所述底盘上，所述连接臂的另一端与所述支腿的一端活性连接，所述支腿的另一端伸向地面，所述连接臂支撑机构的一端固定在设置在所述底盘上，所述连接臂支撑机构的另一端与所述连接臂的所述另一端活动连接，所述连接臂支撑机构与连接臂之间设置有支腿伸缩机构，所述吊臂的外端设置有机械手，所述机械手包括抓取机构支架、电机、第一安装板、第二安装板、安装架、第一摆动油缸和第二摆动油缸，所述抓取机构支架的外端设置有抓取机构，所述电机的动力输出端固定在所述抓取机构支架上，所述电机安装在第一安装板上，所述第一摆动油缸安装在第二安装板上，所述第二摆动油缸的上端安装在第二安装板上，所述第二摆动油缸的缸体安装在安装架上，所述安装架与所述吊臂的外端固定连接，所述电机沿X轴方向设置，所述第一摆动油缸沿Y轴方向设置，所述第二摆动油缸沿Z轴方向设置，所述第一安装板与第二安装板固定连接，也可以通过折弯成型将第一安装板与第二安装板一体化设置。

在本发明一个较佳实施例中，还包括控制单元，所述吊臂升降油缸、电机、第一摆动油缸和第二摆动油缸均与所述控制单元电连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述电机、第一摆动油缸、第二摆动油缸两两之间相互垂直。

在本发明一个较佳实施例中，还包括减速机，所述减速机动力输出的一端固定在所述抓取机构支架上，所述减速机动力输入的一端与所述电机的动力输出端固定连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述抓取机构为吸盘或抓手或手指气缸。

在本发明一个较佳实施例中，所述抓取机构上设置有传感器，所述传感器与所述控制单元电连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述支腿伸缩机构为气缸或液压油缸，所述气缸或液压油缸的活塞杆与所述支腿固定连接，所述气缸或液压油缸的尾端固定在所述连接臂上。

在本发明一个较佳实施例中，所述吊臂分为前段和后段，所述吊臂的后段尾部固定在所述转盘上，所述吊臂的后段上设置有连接板，所述连接板的下端凸出于所述吊臂的下边缘，所述吊臂升降油缸的活塞杆的外端可转动地固定在所述连接板的下端上。

在本发明一个较佳实施例中，还包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的尾部固定在所述连接板上，所述吊臂的前段的底部设置有向下凸出的凸块，所述伸缩气缸的活塞杆的外端可转动地固定在所述凸块上。

在本发明一个较佳实施例中，所述支腿的下端设置有支脚，所述支脚与支腿之间通过销轴活动连接。

本发明的有益效果是：本发明的施工机器人可以精确抓取物体，并且能够全方位调整被抓物体的位置，以便把物体安放到需要的位置，施工机器人的支腿能够伸缩，可以调整支腿的支撑范围，使施工机器人达到最好的平衡稳定效果，使施工机器人以较轻的车身就能施工较重的物体，节省材料和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本发明的施工机器人的立体结构示意图；

图2是图1中的机械手处的局部放大图；

图3是本发明的施工机器人的结构示意图侧视图；

图4是图3中的吊臂外端处的局部放大图；

图5是本发明的施工机器人与图3相反方向的结构示意图侧视图；

图6是图5中的吊臂外端处的局部放大图；

图7是图5中的底盘和吊臂尾端处的局部放大图；

图8是权利要求书和说明书中所述的X轴、Y轴、Z轴的方向指示。

附图中各部件的标记如下：100、机械手，1、底盘，2、转盘，3、履带，4、吊臂，5、吊臂升降油缸，6、连接臂，7、支腿，8、连接臂支撑机构，9、履带支架，10、安装块，11、支腿伸缩机构，12、连接板，13、伸缩气缸，14、凸块，15、第一摆动油缸，16、第二摆动油缸，17、抓取机构支架，18、电机，19、第一安装板，20、第二安装板，21、抓取机构，22、减速机，23、安装架，24、活动关节，25、连接部，26、转轴，27、支脚，28、销轴，29、控制单元，30、无线通信模块，31、传感器。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图8，本发明实施例包括：一种施工机器人，其包括底盘1，所述底盘1的两侧分别设置有履带3，所述履带3设置在履带支架9上，履带支架9与底盘1固定连接，所述底盘1上设置有转盘2，转盘2上设置有吊臂4和吊臂升降油缸5，所述吊臂升降油缸5的活塞杆与吊臂4活动连接，所述吊臂升降油缸5的尾端固定在转盘2上。所述底盘1上设置有伸向地面的支撑机构，所述支撑机构包括连接臂6、连接臂支撑机构8和支腿7，所述连接臂6的一端可转动地在设置在底盘1上，连接臂6的另一端与所述支腿7的一端活性连接，所述支腿7的另一端伸向地面，所述连接臂支撑机构8的一端固定在设置在底盘1上，所述连接臂支撑机构8的另一端与连接臂6的所述另一端活动连接，连接臂6和连接臂支撑机构8都可以安装在底盘1上的安装块10上。连接臂支撑机构8为气缸或液压油缸，连接臂支撑机构8可以支撑和固定连接臂6。所述连接臂支撑机构8与连接臂6之间设置有支腿伸缩机构11。所述吊臂4的外端设置有机械手100，所述机械手100包括抓取机构支架17、电机18、第一安装板19、第二安装板20、安装架23、第一摆动油缸15和第二摆动油缸16，所述抓取机构支架17的外端设置有抓取机构21，所述抓取机构21为吸盘或抓手或手指气缸。所述抓取机构21上设置有传感器31，所述传感器31与控制单元29电连接。传感器31用来感知被抓取物体的位置和距离，并把相关信号传送给控制单元29。

所述电机18的动力输出端固定在所述抓取机构支架17上，电机18安装在第一安装板19上，所述第一摆动油缸15安装在第二安装板20上，所述第二摆动油缸16的上端安装在第二安装板20上，所述第二摆动油缸16的缸体安装在安装架23上，所述安装架23与所述吊臂4的外端固定连接，所述电机18沿X轴方向设置，所述第一摆动油缸15沿Y轴方向设置，所述第二摆动油缸16沿Z轴方向设置，所述电机18、第一摆动油缸15、第二摆动油缸16两两之间相互垂直，X轴、Y轴、Z轴的方位如图8所示。所述第一安装板19与第二安装板20固定连接，也可以通过折弯成型将第一安装板19与第二安装板20一体化设置。

安装架23的外侧可以设置活动关节24，活动关节24与连接部25进行连接，连接部25安装在吊臂4的外端，通过活动关节24也可以使机械手100进行多角度运动。

优选的，还包括控制单元29，吊臂升降油缸5、电机18、第一摆动油缸15和第二摆动油缸16、支腿伸缩机构11、伸缩气缸13均与所述控制单元29电连接。控制单元18可以设置在转盘2上，也可以设置在底盘1上，控制单元29内设置有无线通信模块30，利用无线通信模块30与远程操作系统或者是遥控器与控制单元29进行通信联系，实现对吊臂升降油缸、电机、第一摆动油缸和第二摆动油缸、支腿伸缩机构11、伸缩气缸13的操作控制。

优选的，还包括减速机22，所述减速机22动力输出的一端固定在所述抓取机构支架17上，所述减速机22动力输入的一端与所述电机18的动力输出端固定连接。电机18驱动减速机22工作，进而驱动抓取机构支架17和抓取机构21进行360°范围的旋转。

优选的，所述支腿伸缩机构11为气缸或液压油缸，所述气缸或液压油缸的活塞杆与所述支腿7固定连接，所述气缸或液压油缸的尾端固定在所述连接臂6上。气缸或液压油缸的活塞杆伸出则可以使支腿7向外张开，扩大几处支腿7的支点范围，使施工机器人在施工较重物体时更加稳定，增加施工机器人的稳定性。由于几处支腿7的支撑，使施工机器人以较轻的车身就能施工较重的物体，节省材料和成本。在不施工时，或者是不需要支腿7的支撑时，气缸或液压油缸的活塞杆缩进气缸或液压油缸内，将支腿7收起来，支腿7的使用非常灵活方便。

优选的，所述吊臂4分为前段和后段，所述吊臂4的后段尾部固定在所述转盘2上，所述吊臂4的后段上设置有连接板12，所述连接板12的下端凸出于所述吊臂4的下边缘，所述吊臂升降油缸5的活塞杆的外端通过转轴26可转动地固定在所述连接板12的下端上。吊臂升降油缸5可以驱动吊臂4进行俯仰运动。

优选的，还包括伸缩气缸13，所述伸缩气缸13的尾部固定在所述连接板12上，所述吊臂4的前段的底部设置有向下凸出的凸块14，所述伸缩气缸13的活塞杆的外端可转动地固定在所述凸块14上。伸缩气缸13的活塞杆的外端可以通过铰接的方式与凸块14连接在一起。伸缩气缸13可以使吊臂4的前段向外伸出或者是向吊臂4的后段内缩进去，根据施工需要来调节。

优选的，所述支腿7的下端设置有支脚27，所述支脚27与支腿7之间通过销轴28活动连接。支脚27可以加大与地面的接触面积，使支腿7在底面上支撑的更稳。

以高楼的玻璃幕墙安装为例，在施工时通过塔吊将待安装的幕墙玻璃升到需要施工的楼层，施工电梯将本发明的施工机器人送到需要施工的楼层，施工机器人的支脚27支撑在施工电梯的地板上，吊臂4将机械手100升到施工高度，抓取机构21的吸盘吸住幕墙玻璃，通过电机18带动抓取机构21的旋转以及第一摆动油缸15的摆动和第二摆动油缸16的摆动，进行三维空间内的位置调整，将幕墙玻璃安放到需要的位置。传感器31可以感知被抓取幕墙玻璃到安装位置的方位和距离，并把相关信号传送给控制单元29，控制单元29控制电机18、第一摆动油缸15和第二摆动油缸16的动作，将幕墙玻璃安放到安装位置。

其他形状的物体可以使用抓手或者是手指气缸来抓取物体，进行安装施工，也同样可以通过电机18、第一摆动油缸15和第二摆动油缸16的动作，将物体精确安放到安装位置。

本发明的施工机器人采用现有技术当中成熟的动力系统方案，比如发动机，来驱动履带移动，带动作业车移动。

本发明的施工机器人可以在底盘1上加装配置装置，但是由于使用了支腿结构，配置装置不需要很庞大，仍然可以保证施工机器人的稳定性。

本发明的施工机器人通过抓取机构三维空间内的位置调整，以及吊臂的伸缩和俯仰运动，能够全方位调整被抓物体的位置，可以精确抓取和移动物体，以便把物体安放到需要的位置。另外，施工机器人的支腿能够伸缩，可以调整支腿的支撑范围和支点，使施工机器人达到最好的平衡稳定效果，使施工机器人以较轻的车身就能施工较重的物体，节省材料和成本，非常适合于在高空的施工作业，尤其是较重物体的安装施工。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种施工机器人，包括底盘，所述底盘的两侧分别设置有履带，所述履带设置在履带支架上，所述底盘上设置有转盘，所述转盘上设置有吊臂和吊臂升降油缸，所述吊臂升降油缸的活塞杆与所述吊臂活动连接，所述吊臂升降油缸的尾端固定在所述转盘上，其特征在于，所述底盘上设置有伸向地面的支撑机构，所述支撑机构包括连接臂、连接臂支撑机构和支腿，所述连接臂的一端可转动地在设置在所述底盘上，所述连接臂的另一端与所述支腿的一端活性连接，所述支腿的另一端伸向地面，所述连接臂支撑机构的一端固定在设置在所述底盘上，所述连接臂支撑机构的另一端与所述连接臂的所述另一端活动连接，所述连接臂支撑机构与连接臂之间设置有支腿伸缩机构，所述吊臂的外端设置有机械手，所述机械手包括抓取机构支架、电机、第一安装板、第二安装板、安装架、第一摆动油缸和第二摆动油缸，所述抓取机构支架的外端设置有抓取机构，所述电机的动力输出端固定在所述抓取机构支架上，所述电机安装在第一安装板上，所述第一摆动油缸安装在第二安装板上，所述第二摆动油缸的上端安装在第二安装板上，所述第二摆动油缸的缸体安装在安装架上，所述安装架与所述吊臂的外端固定连接，所述电机沿X轴方向设置，所述第一摆动油缸沿Y轴方向设置，所述第二摆动油缸沿Z轴方向设置，所述第一安装板与第二安装板固定连接。

2.根据权利要求1所述的施工机器人，其特征在于，还包括控制单元，所述吊臂升降油缸、电机、第一摆动油缸和第二摆动油缸均与所述控制单元电连接。

3.根据权利要求1或2所述的施工机器人，其特征在于，所述电机、第一摆动油缸、第二摆动油缸两两之间相互垂直。

4.根据权利要求3所述的施工机器人，其特征在于，还包括减速机，所述减速机动力输出的一端固定在所述抓取机构支架上，所述减速机动力输入的一端与所述电机的动力输出端固定连接。

5.根据权利要求1或2所述的施工机器人，其特征在于，所述抓取机构为吸盘或抓手或手指气缸。

6.根据权利要求5所述的施工机器人，其特征在于，所述抓取机构上设置有传感器，所述传感器与所述控制单元电连接。

7.根据权利要求1或2所述的施工机器人，其特征在于，所述支腿伸缩机构为气缸或液压油缸，所述气缸或液压油缸的活塞杆与所述支腿固定连接，所述气缸或液压油缸的尾端固定在所述连接臂上。

8.根据权利要求1或2所述的施工机器人，其特征在于，所述吊臂分为前段和后段，所述吊臂的后段尾部固定在所述转盘上，所述吊臂的后段上设置有连接板，所述连接板的下端凸出于所述吊臂的下边缘，所述吊臂升降油缸的活塞杆的外端可转动地固定在所述连接板的下端上。

9.根据权利要求8所述的施工机器人，其特征在于，还包括伸缩气缸，所述伸缩气缸的尾部固定在所述连接板上，所述吊臂的前段的底部设置有向下凸出的凸块，所述伸缩气缸的活塞杆的外端可转动地固定在所述凸块上。

10.根据权利要求1或2所述的施工机器人，其特征在于，所述支腿的下端设置有支脚，所述支脚与支腿之间通过销轴活动连接。