CN109823967A - 一种建筑构件智能机器人自动抓模方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑领域，尤其是一种建筑构件智能机器人自动抓模方法及装置，所述机器人包括行走模块、升降模块、抓取模块和控制模块，所述抓模方法包括以下步骤：S1：所述控制模块向行走模块发送指令，所述行走模块沿第一方向移动至预设的第一位置后停止；S2：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块由初始的第一高度下降至建筑构件所在的第二高度位置，抓取模块到位后升降模块停止。本发明结构设计合理，区别于传统的桥式起重机，配备在建筑构件生产线的上方位置，相比桥式起重机而言，大大降低了安装高度和设备自重，不需要人工驾驶操作，能够自动抓取生产线上的模具，实现建筑构件生产线上抓取动作的智能自动化控制。

Description

一种建筑构件智能机器人自动抓模方法及装置

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其是一种建筑构件智能机器人自动抓模方法及装置。

背景技术

目前混凝土预制桩的产品尺寸外形长度一般在15米以上，其自身质量较大，一般达6吨以上，所以其生产线配套的钢模外形尺寸及质量相应较大，而目前用于起吊产品或钢模的设备一般选用桥式起重机，但目前的桥式起重机体积质量大，桥式起重机的自身质量一般在30吨左右，安装厂房要求跨度在20多米以上，其安装高度需要达到7米以上，对安装厂房的结构承载要求高，与其配套的相关设备造价高，整体设备投资大，而且桥式起重机的大车运行速度能够达100米/分以上，桥式起重机在吊运产品或钢模过程中需要频繁起步及制动，但因为其自身惯性大，导致机械磨损严重，吊运的产品或钢模也会产生较大幅度摆动，大质量的产品或钢模在摆动时会和设备之间产生较大的相互作用力，存在安全隐患多；而且由于桥式起重机属于特种设备，桥式起重机的安装、使用、维修必须在相关部门的安全监控之下进行，桥式起重机对模具的抓取也主要靠操作人员进行驾驶操作，相应的驾驶人员也必须持有特殊工种相应的上岗操作证书，操作人员的技术熟练程度、责任心及人员稳定性都严重制约了生产效率、生产安全和产品质量，整体来说，桥式起重机的造价使用成本高，操作繁琐效率低，已严重影响制约企业的生产经营。

发明内容

本发明提供了一种建筑构件智能机器人自动抓模方法及装置，其结构设计合理，区别于传统的桥式起重机，配备在建筑构件生产线的上方位置，相比桥式起重机而言，大大降低了安装高度和设备自重，不需要人工驾驶操作，能够自动抓取生产线上的模具，实现建筑构件生产线上抓取动作的智能自动化控制，减小了抓取过程中的惯性，减小了设备之间的机械磨损，有效降低了安全隐患，而且对厂房和机架的结构承载要求降低，可相应减少安装使用成本，提高了生产效率，节约了企业成本，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，所述机器人包括行走模块、升降模块、抓取模块和控制模块，所述抓模方法包括以下步骤：

S1：所述控制模块向行走模块发送指令，所述行走模块沿第一方向移动至预设的第一位置后停止；

S2：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块由初始的第一高度下降至建筑构件所在的第二高度位置，抓取模块到位后升降模块停止；

S3：所述控制模块向抓取模块发送指令，所述抓取模块抓住建筑构件，所述升降模块和抓取模块之间活动连接，使抓取模块自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件表面的抓取部位；

S4：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块及建筑构件上升至第三高度后停止；

S5：所述控制模块向行走模块发送指令，所述行走模块沿第一方向移动至预设的第二位置后停止；

S6：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块和建筑构件下降至目标位置后停止；

S7：所述控制模块向抓取模块发送指令，所述抓取模块松开建筑构件，完成对建筑构件的抓取工作；

S8：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块上升至初始的第一高度待命。

优选的，所述建筑构件包括混凝土预制桩，所述第一方向大体上水平设置，且在竖直方向上和混凝土预制桩的轴向方向相垂直设置。

优选的，所述第一高度、第二高度和第三高度之间的高度关系为：第二高度＜第三高度≤第一高度。

优选的，所述第二高度的位置确定通过在抓取模块的底端设有检测单元，所述检测单元用于检测抓取模块抵达建筑构件的夹取工位，并向控制模块发送信号，以确定第二高度的位置。

优选的，所述第三高度根据建筑构件的目标位置高度设定，在控制模块中设定第三高度大于目标位置的高度。

优选的，所述机器人包括行走模块、升降模块、抓取模块和控制模块，所述升降模块的底端和抓取模块经柔性连接件活动相连，使抓取模块可自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件表面的抓取部位；所述控制模块经导线分别和行走模块、升降模块、抓取模块相连。

优选的，所述行走模块包括沿第一方向水平设置的两条轨道，在两条轨道上设有行走单元，所述行走单元包括滑动配合在轨道上的行走梁，在两条轨道上均设有行走齿条，在每个行走齿条上均啮合有行走齿轮，所述行走齿轮和行走梁相连，其中一个或全部的行走齿轮和驱动单元相连，所述驱动单元经导线和控制模块相连；在两条轨道上设有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别经导线和所述控制模块相连，所述第一限位开关用于检测所述行走模块移动至第一位置，所述第二限位开关用于检测所述行走模块移动至第二位置。

优选的，所述升降模块包括蜗轮丝杠升降机；或者所述升降模块包括液压千斤顶；所述蜗轮丝杠升降机的丝杠底端经柔性连接件和抓取模块相连，所述液压千斤顶倒立设置，其活动端经所述柔性连接件和抓取模块相连；在所述蜗轮丝杠升降机和液压千斤顶上设有重力传感器，所述重力传感器经导线和控制模块相连。

优选的，所述抓取模块可选用自动夹具，在自动夹具的端部设有检测单元，所述检测单元经导线和控制模块相连，所述检测单元包括压力传感器；或者所述检测单元包括接近开关；或者所述检测单元包括限位开关。

优选的，所述机器人包括人机交互模块，所述人机交互模块包括语音识别芯片，所述语音识别芯片经导线和控制模块相连。

本发明采用上述结构的有益效果是，其结构设计合理，区别于传统的桥式起重机，配备在建筑构件生产线的上方位置，相比桥式起重机而言，大大降低了安装高度和设备自重，不需要人工驾驶操作，能够自动抓取生产线上的模具，实现建筑构件生产线上抓取动作的智能自动化控制；因为设备重量的减小和升降高度的降低，因此减小了建筑构件抓取过程中产生的惯性，同时因为升降模块和抓取模块之间采用活动连接方式，在建筑构件启停过程中可起到缓冲作用，进一步减少了惯性，起到减小设备之间机械磨损的效果，有效降低了安全隐患，而且对厂房和机架的结构承载要求降低，可相应减少安装使用成本，提高了生产效率，节约了企业成本。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为本发明的侧视结构示意图。

图3为本发明的抓模方法的流程示意图。

图中，1、行走模块；2、升降模块；3、抓取模块；4、建筑构件；5、检测单元；6、柔性连接件；7、轨道；8、行走梁；9、行走齿条；10、行走齿轮；11、驱动单元；12、第一限位开关；13、第二限位开关；14、台座；15、滚轮；16、转轴；17、滑道。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-3所示，一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，所述机器人包括行走模块1、升降模块2、抓取模块3和控制模块，所述抓模方法包括以下步骤：

S1：所述控制模块向行走模块1发送指令，所述行走模块1沿第一方向移动至预设的第一位置后停止；

S2：所述控制模块向升降模块发2送指令，所述升降模块2驱动抓取模块3由初始的第一高度下降至建筑构件所在的第二高度位置，抓取模块3到位后升降模块2停止；

S3：所述控制模块向抓取模块3发送指令，所述抓取模块3抓住建筑构件4，所述升降模块2和抓取模块3之间活动连接，使抓取模块3自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件4表面的抓取部位；

S4：所述控制模块向升降模块2发送指令，所述升降模块2驱动抓取模块3及建筑构件4上升至第三高度后停止；

S5：所述控制模块向行走模块1发送指令，所述行走模块1沿第一方向移动至预设的第二位置后停止；

S6：所述控制模块向升降模块2发送指令，所述升降模块2驱动抓取模块3和建筑构件4下降至目标位置后停止；

S7：所述控制模块向抓取模块3发送指令，所述抓取模块3松开建筑构件4，完成对建筑构件4的抓取工作；

S8：所述控制模块向升降模块2发送指令，所述升降模块2驱动抓取模块3上升至初始的第一高度待命。

所述建筑构件4包括混凝土预制桩，所述第一方向大体上水平设置，且在竖直方向上和混凝土预制桩的轴向方向相垂直设置。

所述第一高度、第二高度和第三高度之间的高度关系为：第二高度＜第三高度≤第一高度。

所述第二高度的位置确定通过在抓取模块3的底端设有检测单元5，所述检测单元5用于检测抓取模块3抵达建筑构件4的夹取工位，并向控制模块发送信号，以确定第二高度的位置。

所述第三高度根据建筑构件4的目标位置高度设定，在控制模块中设定第三高度大于目标位置的高度。

所述目标位置可根据台座14设置，根据生产需求，将建筑构件4抓取至目标位置的台座14上。

所述机器人包括行走模块1、升降模块2、抓取模块3和控制模块，所述升降模块2的底端和抓取模块3经柔性连接件6活动相连，使抓取模块3可自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件4表面的抓取部位；所述控制模块经导线分别和行走模块1、升降模块2、抓取模块3相连。

所述柔性连接件6包括球头座，所述球头座的杆端和升降模块2相连，所述球头座的底座经法兰和自动抓取模块3顶部相连。升降模块2和抓取模块3之间采用球头座结构实现活动连接，当建筑构件在启停过程中可起到缓冲作用，进一步减少了建筑构件的惯性，避免升降模块和抓取模块采用硬性连接产生的应力作用，起到减小设备之间机械磨损的效果，提高了升降模块2和抓取模块3的连接稳定性，有效降低了安全隐患。

所述行走模块1包括沿第一方向水平设置的两条轨道7，在两条轨道7上设有行走单元，所述行走单元包括滑动配合在轨道7上的行走梁8，在两条轨道7上均设有行走齿条9，在每个行走齿条9上均啮合有行走齿轮10，所述行走齿轮10和行走梁8相连，其中一个或全部的行走齿轮10和驱动单元11相连，所述驱动单元11经导线和控制模块相连；在两条轨道7上设有第一限位开关12和第二限位开关13，所述第一限位开关12和第二限位开关13分别经导线和所述控制模块相连，所述第一限位开关12用于检测所述行走模块1移动至第一位置，所述第二限位开关13用于检测所述行走模块1移动至第二位置。

所述驱动单元11包括电机，或者所述驱动单元11包括减速电机。

为了减小行走梁8沿轨道7行走的摩擦力，提高机器人运行的稳定性和灵活性，在行走梁8上设有滚轮15，所述滚轮设置在驱动单元11和行走齿轮9之间的转轴上16，在轨道7上设有和滚轮15相配合的滑道17。

所述升降模块2包括蜗轮丝杠升降机；或者所述升降模块包括液压千斤顶；所述蜗轮丝杠升降机的丝杠底端经柔性连接件6和抓取模块2相连，所述液压千斤顶倒立设置，其活动端经所述柔性连接件6和抓取模块3相连；在所述蜗轮丝杠升降机和液压千斤顶上设有重力传感器，所述重力传感器经导线和控制模块相连。当升降模块2带动抓取模块3下降至第二高度后，抓取模块3抵接到建筑构件4表面，当建筑构件4表面不平整或存在水平偏差时，因为球头座的设计，使抓取模块3的抓取部位受力抵接可发生相应转动，适应建筑构件4的表面形状，以保证后续抓取模块3稳定牢靠的抓住建筑构件4。

所述抓取模块3可选用自动夹具，在自动夹具的端部设有检测单元5，所述检测单元5经导线和控制模块相连，所述检测单元5包括压力传感器；或者所述检测单元5包括接近开关；或者所述检测单元5包括限位开关。根据混凝土预制桩的结构生产特点，选用合适型号的自动夹具，所述自动夹具属于现有技术，可直接选用市售产品。

所述机器人包括人机交互模块，所述人机交互模块包括语音识别芯片，所述语音识别芯片经导线和控制模块相连。现场操作人员可通过语音和机器人进行交互，传输相应的命令，机器人中的语音识别芯片能够快速准确的接受并处理语音信号，通过控制模块向执行机构发送指令。

所述控制模块可选用现有的PLC控制器，相应的语音识别芯片可选用YQ5969型号。抓模机器人采用上述结构组合，运行速度可降低至传统桥式起重机的三分之一，设备的安装高度也降低了一半以上，使得起动和制动时设备的惯性大大降低，起吊粗大笨重的物体时容易平稳、准确就位。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，其特征在于，所述机器人包括行走模块、升降模块、抓取模块和控制模块，所述抓模方法包括以下步骤：

S1：所述控制模块向行走模块发送指令，所述行走模块沿第一方向移动至预设的第一位置后停止；

S2：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块由初始的第一高度下降至建筑构件所在的第二高度位置，抓取模块到位后升降模块停止；

S3：所述控制模块向抓取模块发送指令，所述抓取模块抓住建筑构件，所述升降模块和抓取模块之间活动连接，使抓取模块自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件表面的抓取部位；

S4：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块及建筑构件上升至第三高度后停止；

S5：所述控制模块向行走模块发送指令，所述行走模块沿第一方向移动至预设的第二位置后停止；

S6：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块和建筑构件下降至目标位置后停止；

S7：所述控制模块向抓取模块发送指令，所述抓取模块松开建筑构件，完成对建筑构件的抓取工作；

S8：所述控制模块向升降模块发送指令，所述升降模块驱动抓取模块上升至初始的第一高度待命。

2.根据权利要求1所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，其特征在于，所述建筑构件包括混凝土预制桩，所述第一方向大体上水平设置，且在竖直方向上和混凝土预制桩的轴向方向相垂直设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，其特征在于，所述第一高度、第二高度和第三高度之间的高度关系为：第二高度＜第三高度≤第一高度。

4.根据权利要求3所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，其特征在于，所述第二高度的位置确定通过在抓取模块的底端设有检测单元，所述检测单元用于检测抓取模块抵达建筑构件的夹取工位，并向控制模块发送信号，以确定第二高度的位置。

5.根据权利要求4所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模方法，其特征在于，所述第三高度根据建筑构件的目标位置高度设定，在控制模块中设定第三高度大于目标位置的高度。

6.基于权利要求1至5任一项所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模装置，其特征在于,所述机器人包括行走模块、升降模块、抓取模块和控制模块，所述升降模块的底端和抓取模块经柔性连接件活动相连，使抓取模块可自动调整相对水平方向的夹角，以适应建筑构件表面的抓取部位；所述控制模块经导线分别和行走模块、升降模块、抓取模块相连。

7.根据权利要求6所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模装置，其特征在于，所述行走模块包括沿第一方向水平设置的两条轨道，在两条轨道上设有行走单元，所述行走单元包括滑动配合在轨道上的行走梁，在两条轨道上均设有行走齿条，在每个行走齿条上均啮合有行走齿轮，所述行走齿轮和行走梁相连，其中一个或全部的行走齿轮和驱动单元相连，所述驱动单元经导线和控制模块相连；在两条轨道上设有第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和第二限位开关分别经导线和所述控制模块相连，所述第一限位开关用于检测所述行走模块移动至第一位置，所述第二限位开关用于检测所述行走模块移动至第二位置。

8.根据权利要求7所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模装置，其特征在于，所述升降模块包括蜗轮丝杠升降机；或者所述升降模块包括液压千斤顶；所述蜗轮丝杠升降机的丝杠底端经柔性连接件和抓取模块相连，所述液压千斤顶倒立设置，其活动端经所述柔性连接件和抓取模块相连；在所述蜗轮丝杠升降机和液压千斤顶上设有重力传感器，所述重力传感器经导线和控制模块相连。

9.根据权利要求7或8所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模装置，其特征在于，所述抓取模块可选用自动夹具，在自动夹具的端部设有检测单元，所述检测单元经导线和控制模块相连，所述检测单元包括压力传感器；或者所述检测单元包括接近开关；或者所述检测单元包括限位开关。

10.根据权利要求9所述的一种建筑构件智能机器人自动抓模装置，其特征在于，所述机器人包括人机交互模块，所述人机交互模块包括语音识别芯片，所述语音识别芯片经导线和控制模块相连。