CN109944448A - 一种布料机器人、布料方法及混凝土泵送设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种布料机器人，包括多节折叠臂架、软管及控制系统：软管设置于多节折叠臂架的臂架末端；控制系统用于实现臂架末端多路径形式布料，控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元，控制单元分别与操纵单元、计算单元、驱动单元电性连接，操纵单元用于在用户的操纵下输出角度及幅度；计算单元用于根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；驱动单元用于驱动臂架运动；控制单元用于根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作。该布料机器人可快速及时地按计算出的运行轨迹移动，保证了目的位置的准确度，且提高了移动效率。另一方面，本发明还提供了一种布料方法及混凝土泵送设备。

Description

一种布料机器人、布料方法及混凝土泵送设备

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种布料机器人、布料方法及混凝土泵送设备。

背景技术

目前，混凝土浇筑设备绝大部分仍使用人工控制，即布料机终端与操作混凝土泵的施工人员仍采用传统对讲应答方式来实行混凝土浇筑过程中的控制。布料机的布料点多为人工布料，很难按照均匀的间距进行布料，影响了混凝土的质量；另外，浇筑过程的速度始终是恒定的，无法进行调节。随着高流动性混凝土技术的不断发展，对浇筑系统的提出了更高的要求，比如出料口距离混凝土液面的距离限制、不同阶段的浇筑速度、不同路径工况布料等。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种布料机器人、布料方法及混凝土泵送设备，保证了混凝土布料的多路径多工况性，减少了人工参与，提高了布料效率及布料精度。

本发明提供了一种布料机器人，用于混凝土泵料，该布料机器人包括多节折叠臂架、软管及控制系统：

所述软管用于混凝土出料，设置于多节折叠臂架的臂架末端；

所述控制系统用于调节臂架的转动角度和幅度，从而实现臂架末端多路径形式布料，所述控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元，所述控制单元分别与操纵单元、计算单元、驱动单元电性连接，所述操纵单元用于在用户的操纵下输出角度及幅度；所述计算单元用于根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；所述驱动单元用于驱动臂架运动；所述控制单元用于根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作。

在进一步的技术方案中，所述臂架末端多路径形式布料包括：所述软管沿直线方式布料，或所述软管沿弧线方式布料，或所述软管沿田格方式布料，或所述软管沿折线方式布料。

在进一步的技术方案中，所述驱动单元的数量为多个，所述多节折叠臂架的相邻臂架之间均设置有驱动单元。

在进一步的技术方案中，所述软管上还设置有控制装置，所述控制系统与控制装置连接，用于调节软管的转动角度和幅度。

在进一步的技术方案中，所述控制装置包括第一基座及设置于第一基座底部的第二基座，所述第一基座与第二基座的内部均设置有空腔，软管穿过所述第一基座与第二基座的空腔设置，所述控制装置通过第一基座固定于软管上，所述第二基座内部设置有用于感应软管位移或角度变化的应变感应装置，所述第一基座与第二基座分体或一体形成，所述控制系统与应变感应装置相连。

在进一步的技术方案中，所述布料机器人还包括分别与应变感应装置和控制系统连接的信号转换器，所述应变感应装置输出的信号通过信号转换器后输出为角度变化信号，所述控制系统根据所述角度变化信号通过驱动单元驱动软管动作。

在进一步的技术方案中，所述控制装置包括牵引部件及套设于软管外部的弹性元件；所述弹性元件沿软管的轴向伸缩，且所述弹性元件的顶部固定于臂架末端；所述牵引部件包括滑轮和牵引绳，所述滑轮设置于弹性元件的上方，所述牵引绳缠绕滑轮设置，其两端分别固定于弹性元件的底部，通过牵引绳在垂直方向上拉动弹性元件用于实现软管的转动控制；所述控制系统与滑轮相连。

另一方面，本发明还提供了一种应用其上任一项所述的布料机器人进行多路径形式布料的布料方法，该方法包括：

接收用于操控臂架末端位置的操纵单元的角度及幅度；

根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；

根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作；

臂架末端沿计算出的运动轨迹运动至所述目标位置。

在进一步的技术方案中，所述臂架末端多路径形式布料包括：所述软管沿直线方式布料，或所述软管沿弧线方式布料，或所述软管沿田格方式布料，或所述软管沿折线方式布料。

再一方面，本发明还提供了一种混凝土泵送设备，包括底盘和布料系统，所述布料系统为其上任一项所述的布料机器人，所述多节折叠臂架的首端臂架设置于底盘上。

综上所述，本发明由于安装有用于调节臂架转动角度和幅度，从而实现臂架末端多路径形式布料的控制系统。该控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元，其工作原理为：首先，接收用于操控臂架末端位置的操纵单元的角度及幅度；其次，计算单元根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；再次，控制单元根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作；最后，臂架末端沿计算出的运动轨迹运动至所述目标位置。因此，本发明减少了人工的参与，可快速及时地按计算出的运行轨迹移动，保证了目的位置的准确度，且提高了移动效率。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供了一种布料机器人，用于混凝土泵料，包括多节折叠臂架、软管及控制系统：软管用于混凝土出料，设置于多节折叠臂架的臂架末端；控制系统用于调节臂架的转动角度和幅度，从而实现臂架末端多路径形式布料。该控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元，控制单元分别与操纵单元、计算单元、驱动单元电性连接，操纵单元用于在用户的操纵下输出角度及幅度；计算单元用于根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；驱动单元用于驱动臂架运动；控制单元用于根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作。通过上述设置，避免了现有技术臂架末端移动方向的控制完全由操作手按照经验以及对施工位置的观察，通过人工控制每节臂架动作而实现的缺陷，减少了人工干预，可快速及时地按计算出的运行轨迹移动，保证了目的位置的准确度，且提高了移动效率。

优选地，前述驱动单元的数量为多个，多节折叠臂架的相邻臂架之间均设置有驱动单元。值得提及的是，本发明中该驱动单元优选为液压马达。

在进一步的技术方案中，软管上还设置有控制装置，前述控制系统与控制装置连接，用于调节软管的转动角度和幅度。

在一种实施例中，所述控制装置包括第一基座及设置于第一基座底部的第二基座，第一基座与第二基座的内部均设置有空腔，软管穿过第一基座与第二基座的空腔设置，该控制装置通过第一基座固定于软管上，第二基座内部设置有用于感应软管位移或角度变化的应变感应装置，第一基座与第二基座分体或一体形成，所述控制系统与应变感应装置相连。即当需要将软管移动至某一位置时，操作手轻轻拉动软管，软管位移或角度发生变化，应变感应装置快速感知即可以测试到其与软管之间的变化，进而判断软管的运动方向，并将相关位移或角度信息快速传递给控制系统，通过控制系统来操纵软管动作或移动到指定位置，提高了施工的精准度。

优选地，本发明中布料机器人还包括分别与应变感应装置和控制系统连接的信号转换器，所述应变感应装置输出的信号通过信号转换器后输出为角度变化信号，所述控制系统根据所述角度变化信号通过驱动单元驱动软管动作。

在另一种实施例中，所述控制装置包括牵引部件及套设于软管外部的弹性元件；弹性元件沿软管的轴向伸缩，且弹性元件的顶部固定于臂架末端；牵引部件包括滑轮和牵引绳，滑轮设置于弹性元件的上方，牵引绳缠绕滑轮设置，其两端分别固定于弹性元件的底部，通过牵引绳在垂直方向上拉动弹性元件用于实现软管的转动控制；所述控制系统与滑轮相连。具体地，该实施例中控制系统的驱动单元与滑轮连接，通过控制滑轮的转向和速度，用于实现弹性元件在垂直方向上的伸缩，进而调节软管的转动角度和幅度。

本发明的另一个方面，还提供一种应用其上所述的布料机器人进行多路径形式布料的布料方法，该方法包括：

接收操纵操纵单元所指示的臂架末端位置的角度及幅度；

根据操纵单元输出的方向和速度计算出臂架末端的运行轨迹；

根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作；

臂架末端沿计算出的运动轨迹运动至所述目标位置。

需要说明的是，本发明中臂架末端多路径形式布料包括如下几种方式，如软管沿直线方式布料，软管沿弧线方式布料，软管沿田格方式布料，或软管沿折线方式布料。本领域技术人员应当清楚，前述多路径形式的布料方式还有其他更多可能，并不仅限于其上例举的几种方式。

本发明的再一个方面，还提供一种混凝土泵送设备，包括底盘和布料系统，所述布料系统为其上所述的布料机器人，所述多节折叠臂架的首端臂架设置于底盘上。

本发明由于安装有用于调节臂架转动角度和幅度，该控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元：通过接收用于操控臂架末端位置的操纵单元的角度及幅度；计算出臂架末端的运行轨迹，然后，控制驱动单元动作直至臂架末端沿计算出的运动轨迹运动至所述目标位置。其优点是减少了人工参与，可快速及时地按计算出的运行轨迹移动，保证了目的位置的准确度，提高了移动效率，且可实现臂架末端多路径形式的布料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种布料机器人，用于混凝土泵料，其特征在于，包括多节折叠臂架、软管及控制系统：

所述软管用于混凝土出料，设置于多节折叠臂架的臂架末端；

所述控制系统用于调节臂架的转动角度和幅度，从而实现臂架末端多路径形式布料，所述控制系统包括操纵单元、控制单元、计算单元及驱动单元，所述控制单元分别与操纵单元、计算单元、驱动单元电性连接，所述操纵单元用于在用户的操纵下输出角度及幅度；所述计算单元用于根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；所述驱动单元用于驱动臂架运动；所述控制单元用于根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作。

2.根据权利要求1所述的布料机器人，其特征在于，所述臂架末端多路径形式布料包括：所述软管沿直线方式布料，或所述软管沿弧线方式布料，或所述软管沿田格方式布料，或所述软管沿折线方式布料。

3.根据权利要求2所述的布料机器人，其特征在于，所述驱动单元的数量为多个，所述多节折叠臂架的相邻臂架之间均设置有驱动单元。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的布料机器人，其特征在于，所述软管上还设置有控制装置，所述控制系统与控制装置连接，用于调节软管的转动角度和幅度。

5.根据权利要求4所述的布料机器人，其特征在于，所述控制装置包括第一基座及设置于第一基座底部的第二基座，所述第一基座与第二基座的内部均设置有空腔，软管穿过所述第一基座与第二基座的空腔设置，所述控制装置通过第一基座固定于软管上，所述第二基座内部设置有用于感应软管位移或角度变化的应变感应装置，所述第一基座与第二基座分体或一体形成，所述控制系统与应变感应装置相连。

6.根据权利要求5所述的布料机器人，其特征在于，还包括分别与应变感应装置和控制系统连接的信号转换器，所述应变感应装置输出的信号通过信号转换器后输出为角度变化信号，所述控制系统根据所述角度变化信号通过驱动单元驱动软管动作。

7.根据权利要求4所述的布料机器人，其特征在于，所述控制装置包括牵引部件及套设于软管外部的弹性元件；所述弹性元件沿软管的轴向伸缩，且所述弹性元件的顶部固定于臂架末端；所述牵引部件包括滑轮和牵引绳，所述滑轮设置于弹性元件的上方，所述牵引绳缠绕滑轮设置，其两端分别固定于弹性元件的底部，通过牵引绳在垂直方向上拉动弹性元件用于实现软管的转动控制；所述控制系统与滑轮相连。

8.一种应用权利要求1至7中任一项所述的布料机器人进行多路径形式布料的布料方法，其特征在于，该方法包括：

接收用于操控臂架末端位置的操纵单元的角度及幅度；

根据操纵单元输出的角度及幅度计算出臂架末端的运行轨迹；

根据计算单元计算出的运行轨迹控制所述驱动单元动作；

臂架末端沿计算出的运动轨迹运动至所述目标位置。

9.根据权利要求8所述的布料方法，其特征在于，所述臂架末端多路径形式布料包括：所述软管沿直线方式布料，或所述软管沿弧线方式布料，或所述软管沿田格方式布料，或所述软管沿折线方式布料。

10.一种混凝土泵送设备，包括底盘和布料系统，其特征在于，所述布料系统为权利要求1至7中任一项所述的布料机器人，所述多节折叠臂架的首端臂架设置于底盘上。