CN109534215B - 一种悬吊式井道作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬吊式井道作业机器人，通过第一气缸推动滚动轮，使得滚动轮紧贴井壁，通过位移传感器与卷扬机协同工作，将整体机器人吊升至井道指定位置，第二气缸推动压紧结构，使得压紧结构压紧井壁，将整体机器人进行定位，依据位移传感器测得的信息驱动调平结构进行调平，第一机器人和第二机器人按照控制器事先编好的程序通过协同工作进行具体的井道作业，作业完毕后第二气缸拖动压紧结构恢复原位，然后重复上述爬升、定位、调平、作业直至完成所有作业。本发明的悬吊式井道作业机器人可以替代工人完成井道作业，大大提高了井道作业的效率和精度，降低了井道作业的成本和危险性。

Description

一种悬吊式井道作业机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种悬吊式井道作业机器人。

背景技术

井道是供电梯运行的空间，由井道壁、底板和顶板构成。目前，井道作业主要采用人工方式，工人长期在狭小的井道内部进行作业，易发生安全事故。同时，由于人工成本不断增长、作业精度要求不断提高，机器人取代人工进行作业成为一种趋势。

现有技术公开了申请号为CN201410490154.3的一种多功能井道吊装装置，其包括底座、主架体、伸缩吊臂和卷扬装置，底座固定于电梯井顶部机房内的楼板面上，主架体通过回转支撑设置于底座上，伸缩吊臂和卷扬装置设置于主架体上，主架体和伸缩吊臂上均设置有导绳装置，卷扬装置的钢丝绳穿过导绳装置，且卷扬装置的钢丝绳的吊装端设置有用于吊装电梯轨道的吊钩。上述多功能井道吊装装置将设备底座与楼板面锚固，通过可伸缩调节的吊臂，旋转至相应轨道的安装洞口，垂下吊钩吊装轨道。当电梯轨道安装距离不在同一回转路线上时，可通过伸缩吊臂，来实现不等距吊装。该发明提出了一种井道作业的吊装方式，但井道作业依然需要人工进行，不能实现自动化作业。

现有技术公开了申请号为CN201420775780.2的一种新型的电梯导轨安装维护吊篮，该专利具体是一种单吊点电梯导轨安装维护吊篮，由底部支架、中间平台和顶棚连接构成，底部支架包括设于两侧的倒三角导向架，连接倒三角导向架的上、下横梁，以及连接上、下横梁的拉杆；中间平台由底板、四片栏杆和四根竖管拼接而成，该中间平台安装在倒三角导向架上，该中间平台上还安装有提升机和安全锁；顶棚安装在中间平台的竖管上，顶棚上设有行程开关。该实用新型公开了一种不需搭建脚手架的工作平台，但是具体井道作业依然需要人工参与，并且该平台在井道内水平方向无定位，整体作业过程操作繁琐，生产安全性低。

现有技术公开了申请号为CN201720745482.2的一种无脚手架电梯安装装置，包括电梯井两侧对称放置的带有滑轨的立柱、通过螺钉等距安装在立柱上的用于防止轿厢下坠的限速器、安装在两侧滑轨之间的轿厢、轿厢顶部设置的施工平台、通过螺钉安装在轿厢顶部的挂钩。挂钩通过绳索与卷扬机相连，轿厢底部设置有若干支撑板。该实用新型省去了脚手架搭建费用和施工工时，但是该装置进行实际作业依然需要人工参与，当电梯导轨安装时需要人工来完成，作业工人的人身安全无法保障且作业效率较低。

因此，如何提供一种悬吊式井道作业机器人，用以实现高精度和自动化的井道作业，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬吊式井道作业机器人，用以解决上述现有技术存在的作业精度、作业效率和作业安全性低的问题，实现高精度和自动化的井道作业。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种悬吊式井道作业机器人，包括升降结构、框架、平衡检测结构、调平结构、第一机器人、第二机器人、上平台、下平台、支撑杆和控制器，所述升降结构用以在井道内升降所述框架，所述第二机器人固定于所述上平台的下表面，所述第一机器人固定于所述下平台的上表面，所述上平台和所述下平台通过所述支撑杆固定连接，所述下平台固定于所述调平结构上，所述调平结构设置于所述框架上，所述平衡检测结构用以检测所述上平台的倾斜程度，所述控制器用以控制所述调平结构、所述第一机器人和所述第二机器人的动作。

优选地，所述升降结构包括卷扬机、钢丝绳和滑轮，所述钢丝绳的下端悬垂于井道内并与所述框架固定连接，所述钢丝绳的上端绕过所述滑轮并与所述卷扬机的动力输出端相连，所述控制器的输出端与所述卷扬机的输入端电连接。

优选地，还包括第一伸缩结构和滚动轮，所述第一伸缩结构的一端固定于所述框架上，所述第一伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于所述框架运动，所述滚动轮与所述第一伸缩结构的另一端转动连接，所述滚动轮用以在井道壁上滚动，所述控制器用以控制所述第一伸缩结构的动作。

优选地，所述第一伸缩结构包括第一气缸和第一推筒，所述滚动轮转动连接于所述第一推筒的一端，所述第一推筒的另一端固定于所述第一气缸的活塞杆上，所述第一推筒水平设置，所述框架上设置有与所述第一推筒匹配的第一滑道。

优选地，还包括第二伸缩结构和压紧结构，所述第二伸缩结构的一端固定于所述框架上，所述第二伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于所述框架运动，所述压紧结构固定于所述第二伸缩结构的另一端，所述压紧结构用以和井道壁相抵，所述控制器用以控制所述第二伸缩结构的动作。

优选地，所述第二伸缩结构包括第二气缸和第二推筒，所述压紧结构固定连接于所述第二推筒的一端，所述第二推筒的另一端固定于所述第二气缸的活塞杆上，所述第二推筒水平设置，所述框架上设置有与所述第二推筒匹配的第二滑道。

优选地，所述平衡检测结构至少包括三个不共线的位移传感器，所述位移传感器用以感应所述悬吊式井道作业机器人的纵向位置和水平倾角，所述位移传感器的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述调平结构的输入端电连接。

优选地，所述位移传感器包括激光发射器和信号处理单元，所述激光发射器的输出端与所述信号处理单元的输入端电连接，所述信号处理单元的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述悬吊式井道作业机器人上设置有与所述位移传感器位置相对的反射平面。

优选地，所述调平结构包括上板、下板和电动缸，所述电动缸为六个，所述电动缸的两端分别与所述上板和所述下板相连，所述控制器的输出端与所述电动缸的输入端电连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明公开的悬吊式井道作业机器人行走平稳，定位准确，作业精度、作业效率和作业安全性高，能够实现高精度和自动化的井道作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。

图1为本发明悬吊式井道作业机器人的总体结构示意图；

图2为框架及框架上部分结构示意图；

图3为调平结构示意图；

图4为作业模块示意图；

图5为图1的局部结构放大图；

附图标记说明：1框架；2第一滑道；3第一推筒；4电动缸；5下平台；6第一机器人；7上平台；8钢丝绳；9激光光线；10滑轮；11激光发射器；12第二推筒；13第二滑道；14第一气缸；15第二机器人；16支撑杆；17上板；18支座；19滚动轮；20下板；21井壁；22卷扬机；23第二气缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种悬吊式井道作业机器人，用以解决上述现有技术存在的作业精度、作业效率和作业安全性低的问题，实现高精度和自动化的井道作业。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5所示，本实施例提供一种悬吊式井道作业机器人，包括升降结构、框架1、平衡检测结构、调平结构、第一机器人6、第二机器人15、上平台7、下平台5、支撑杆16和控制器，升降结构用以在井道内升降框架1，第二机器人15固定于上平台7的下表面中心处，第一机器人6固定于下平台5的上表面，上平台7和下平台5通过支撑杆16固定连接，下平台5固定于调平结构上，调平结构设置于框架1上，平衡检测结构用以检测上平台7的倾斜程度，控制器用以控制调平结构、第一机器人6和第二机器人15的动作。

在升降结构将第一机器人6和第二机器人15升降至指定位置后，第一机器人6和第二机器人15可以根据事先设定好的程序进行协同作业，从而取代人工进行自动化作业。其中，上平台7、下平台5和支撑杆16组成一个整体结构，并与安装于该整体结构上的第一机器人6和第二机器人15共同组成作业模块。平衡检测结构通过检测上平台7的倾斜程度，得到作业模块的倾斜程度，并通过调平结构对作业模块的倾斜程度进行调整，从而提高作业精度。

本实施例中，上平台7的上表面设置有与位移传感器位置相对的高精度反射平面，第一机器人6和第二机器人15优选为六自由度机器人，工具头安装于机器人第六轴的法兰盘上，如果具体作业所用工艺较多，可以准备多个不同功能的工具头，通过程序控制使机器人可以根据不同工艺按流程自动更换工具头完成实际工作。

本实施例中，升降结构包括卷扬机22、钢丝绳8和滑轮10，钢丝绳8的下端悬垂于井道内并与框架1固定连接，钢丝绳8的上端绕过滑轮10并与卷扬机22的动力输出端相连，控制器的输出端与卷扬机22的输入端电连接。卷扬机22固定于井口外部的地面上，滑轮10固定于井口的位置，用以实现钢丝绳8的变向。当卷扬机22工作时，即可实现框架1在井道内的上下运动。本领域技术人员也可选用其它形式的升降结构，只要能实现框架1的升降即可。

为了使框架1在井道内上下运动时更加平稳，本实施例还设置有第一伸缩结构和滚动轮19。第一伸缩结构的一端固定于框架1上，第一伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于框架1运动，滚动轮19与第一伸缩结构的另一端转动连接，滚动轮19用以在井道壁上滚动，控制器用以控制第一伸缩结构的动作。

本实施例中，第一伸缩结构包括第一气缸14和第一推筒3，滚动轮19转动连接于第一推筒3的一端，第一推筒3的另一端固定于第一气缸14的活塞杆上。第一推筒3水平设置，框架1上设置有与第一推筒3匹配的第一滑道2。当需要在井道内升降框架1时，先通过控制器控制第一气缸14的活塞杆向外伸出，进而带动滚动轮19与井壁21相接触，然后第一气缸14停止动作，此时再通过卷扬机22使框架1升降，可在升降过程中避免框架1的晃动，防止框架1与井道壁发生碰撞。本领域技术人员也可选用其它形式的第一伸缩结构，第一伸缩结构也可以倾斜固定于框架1上，只要能够实现对滚动轮19水平位置的调整即可。

为了在框架1移动至指定高度后对框架1进行定位，防止在第一机器人6和第二机器人15工作时框架1发生晃动，本实施例还设置有第二伸缩结构和压紧结构。第二伸缩结构的一端固定于框架1上，第二伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于框架1运动，压紧结构固定于第二伸缩结构的另一端，压紧结构用以和井道壁相抵，控制器用以控制第二伸缩结构的动作。

本实施例中，第二伸缩结构包括第二气缸23和第二推筒12，压紧结构固定连接于第二推筒12的一端，压紧结构为压紧板，第二推筒12的另一端固定于第二气缸23的活塞杆上。第二推筒12水平设置，框架1上设置有与第二推筒12匹配的第二滑道13。当需要对框架1进行定位时，先通过控制器控制第二气缸23的活塞杆向外伸出，进而带动压紧结构与井壁21相接触，然后第二气缸23停止动作即可。本领域技术人员也可选用其它形式的第二伸缩结构及压紧结构，第二伸缩结构也可以倾斜固定于框架1上，只要能够实现压紧结构水平位置的调整即可。为了提高摩擦力，使井壁21受力均匀，防止井壁21被压坏，压紧板上也可设置橡胶垫。

现有技术的平衡检测结构有多种类型，本实施例中的平衡检测结构为三个不共线的位移传感器，既能够用以感应悬吊式井道作业机器人的纵向位置，又能够感应上平台的水平倾角。位移传感器的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端与调平结构的输入端电连接。

本实施例中，位移传感器包括固定于井壁21同一高度的激光发射器11和信号处理单元，激光发射器11的输出端与信号处理单元的输入端电连接，信号处理单元的输出端与控制器的输入端电连接。在上平台7顶面具有三个高精度平面，激光发射器11安装在井道口，分别位于三个高精度平面的正上方。在框架1移动至指定高度并对框架1进行定位后，控制器可根据激光发射器11得到的上平台7倾斜信息控制调平结构对上平台7的倾角进行修正。现有技术中调平结构有多种，本实施例的调平结构包括上板17、下板20和电动缸4，电动缸4为六个，电动缸4的两端分别通过支座18与上板17和下板20相连，控制器的输出端与电动缸4的输入端电连接。需要说明的是，本领域技术人员也可根据实际需要选用其它数量的位移传感器，只要至少包括三个不共线的位移传感器即可。

本发明的工作过程大致为：首先第一气缸14推动滚动轮19，使得滚动轮19紧贴井壁21，接下来通过位移传感器与卷扬机22协同工作，将整体机器人吊升至井道指定位置，第二气缸23推动压紧结构，使得压紧结构压紧井壁21，将整体机器人进行定位，然后三个激光发射器11发射激光照射在上平台7的三个高精度平面上，并将反馈信号传输到信号处理单元判断上平面是否水平，并以此为依据驱动调平结构进行调平，然后第一机器人6和第二机器人15按照控制器事先编好的程序通过协同工作进行具体的井道作业，作业完毕后第二气缸23拖动压紧结构恢复原位，然后重复上述爬升、定位、调平、作业直至完成所有作业。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种悬吊式井道作业机器人，其特征在于，包括升降结构、框架、平衡检测结构、调平结构、第一机器人、第二机器人、上平台、下平台、支撑杆和控制器，所述升降结构用以在井道内升降所述框架，所述第二机器人固定于所述上平台的下表面，所述第一机器人固定于所述下平台的上表面，所述上平台和所述下平台通过所述支撑杆固定连接，所述下平台固定于所述调平结构上，所述调平结构设置于所述框架上，所述平衡检测结构用以检测所述上平台的倾斜程度，所述控制器用以控制所述调平结构、所述第一机器人和所述第二机器人的动作；

所述平衡检测结构至少包括三个不共线的位移传感器，所述位移传感器用以感应所述悬吊式井道作业机器人的纵向位置和水平倾角，所述位移传感器的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述调平结构的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，所述升降结构包括卷扬机、钢丝绳和滑轮，所述钢丝绳的下端悬垂于井道内并与所述框架固定连接，所述钢丝绳的上端绕过所述滑轮并与所述卷扬机的动力输出端相连，所述控制器的输出端与所述卷扬机的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，还包括第一伸缩结构和滚动轮，所述第一伸缩结构的一端固定于所述框架上，所述第一伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于所述框架运动，所述滚动轮与所述第一伸缩结构的另一端转动连接，所述滚动轮用以在井道壁上滚动，所述控制器用以控制所述第一伸缩结构的动作。

4.根据权利要求3所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，所述第一伸缩结构包括第一气缸和第一推筒，所述滚动轮转动连接于所述第一推筒的一端，所述第一推筒的另一端固定于所述第一气缸的活塞杆上，所述第一推筒水平设置，所述框架上设置有与所述第一推筒匹配的第一滑道。

5.根据权利要求1所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，还包括第二伸缩结构和压紧结构，所述第二伸缩结构的一端固定于所述框架上，所述第二伸缩结构的另一端能够沿水平或倾斜方向相对于所述框架运动，所述压紧结构固定于所述第二伸缩结构的另一端，所述压紧结构用以和井道壁相抵，所述控制器用以控制所述第二伸缩结构的动作。

6.根据权利要求5所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，所述第二伸缩结构包括第二气缸和第二推筒，所述压紧结构固定连接于所述第二推筒的一端，所述第二推筒的另一端固定于所述第二气缸的活塞杆上，所述第二推筒水平设置，所述框架上设置有与所述第二推筒匹配的第二滑道。

7.根据权利要求1所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，所述位移传感器包括激光发射器和信号处理单元，所述激光发射器的输出端与所述信号处理单元的输入端电连接，所述信号处理单元的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述悬吊式井道作业机器人上设置有与所述位移传感器位置相对的反射平面。

8.根据权利要求1所述的悬吊式井道作业机器人，其特征在于，所述调平结构包括上板、下板和电动缸，所述电动缸为六个，所述电动缸的两端分别与所述上板和所述下板相连，所述控制器的输出端与所述电动缸的输入端电连接。

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