CN110469089A - 一种建筑机器人及其升降平移装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程机器人技术领域，公开了一种建筑机器人及其升降平移装置，其中升降平移装置包括升降模块和平移模块，升降模块包括支撑板，用于安装执行机构；平移模块，被配置驱动支撑板沿X轴和Y轴方向移动，且能使支撑板沿X轴和/或Y轴方向伸出平移模块外；升降模块，被配置为驱动平移模块沿Z轴方向滑动；建筑机器人包括执行机构，执行机构设置在升降平移装置的支撑板上。升降模块完成顶板和平移模块共同垂向升降，第一随从杆和第二随从杆起到整体稳定作用；支撑板可伸出于平移模块，在平移模块无法抵靠墙面的情况下，从而更好地执行在天花板阴角处作业；通过升降模块与平移模块相互配合，实现本装置带动执行机构在3个自由度上的运动。

Description

一种建筑机器人及其升降平移装置

技术领域

本发明涉及建筑工程机器人技术领域，尤其涉及一种建筑机器人及其升降平移装置。

背景技术

在混凝土浇筑完成，铝模拆除完成后，工人需要针对天花板和墙面进行包括喷料、涂刮、打磨等作业，完成墙面处理工艺。相对于内墙面作业，天花板作业更加困难，工人需要搭建脚手架，然后踩在脚手架上完成天花板高空作业。当工人完成脚手架范围内天花板作业处理后，需要搬运移动脚手架，再次对天花板进行处理，整个过程繁琐危险。

现有建筑机器人的升降装置的顶部一般直接设置执行机构，例如打磨头。打磨头在工作时需要不断移动只能随建筑机器人整体一起运动，不仅占用较大的地表面积，而且会导致打磨头与墙面有一定距离，无法打磨墙角等位置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种建筑机器人及其升降平移装置，为建筑机器人的执行机构垂向上升至天花板高处并提供很好更大的执行范围提供解决方案。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种升降平移装置，包括：

支撑板，用于安装执行机构；

平移模块，被配置驱动所述支撑板沿X轴和Y轴方向移动，且能使所述支撑板沿X轴和/或Y轴方向伸出所述平移模块外；

升降模块，被配置为驱动所述平移模块沿Z轴方向移动。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述支撑板包括第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部连接于所述平移模块，所述第二支撑部连接在所述第一支撑部的一侧，并且所述第二支撑部能够沿X轴或Y轴方向伸出所述平移模块外。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述升降模块包括沿从上到下依次布置的顶板、中板和底板，所述顶板被配置为连接所述平移模块并能相对所述中板沿Z轴方向滑动；所述中板被配置为能相对所述底板沿Z轴方向滑动并带动所述顶板沿Z轴方向滑动。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述升降模块还包括第一随从杆和第二随从杆，所述第一随从杆的一端固连所述顶板、另一端滑动穿设所述中板和所述底板；所述第二随从杆的一端固定连接所述中板、另一端滑动穿设所述底板。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述第一随从杆和所述第二随从杆在水平面上的投影互不重合。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述升降模块还包括：

第一撑杆升降装置，包括第一动力组件和多个第一撑杆，所述第一撑杆的一端固定所述顶板，另一端滑动穿设于所述中板和所述底板，所述第一动力组件被配置为驱动所述第一撑杆相对所述中板滑动；

第二撑杆升降装置，包括第二动力组件和多个第二撑杆，所述第二撑杆的一端固定连接所述中板，另一端滑动穿设于所述底板，所述第二动力组件被配置为驱动所述第二撑杆相对所述底板滑动。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述第一动力组件和所述第二动力组件均包括丝杠升降机。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述顶板对应各所述第一撑杆设有顶板凸板，所述顶板凸板突出所述顶板的表面，所述顶板凸板的下端面固连所述第一撑杆。

作为上述的升降平移装置的一种优选方案，所述平移模块包括叠设的第一滑动模块和第二滑动模块，所述第一滑动模块连接在所述顶板上并能够驱动所述第二滑动模块沿X轴滑动，所述第二滑动模块设置在所述第一滑动模块上并能够驱动所述支撑板沿Y轴滑动。

本发明还公开了一种建筑机器人，包括所述执行机构，所述执行机构连接在所述支撑板上。

本发明的有益效果为：升降模块完成顶板和平移模块共同垂向升降，第一随从杆和第二随从杆起到整体稳定作用；支撑板可伸出于平移模块，在平移模块无法抵靠墙面的情况下，从而更好地执行在天花板阴角处作业；通过升降模块与平移模块相互配合，实现本装置带动执行机构在3个自由度上的运动。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的升降平移装置的分解图；

图2是本发明具体实施方式提供的升降平移装置的升降模块的分解图；

图3是本发明具体实施方式提供的平移模块的分解图。

图中：

100-升降模块；200-平移模块；1-顶板；2-中板；3-底板；4-第一撑杆升降装置；5-第二撑杆升降装置；11-顶板凸板；41-第一撑杆；42-第一随从杆；43-第一电机；44-第一减速器；45-第一转向器；46-第一丝杆升降机；51-第二撑杆；52-第二随从杆；53-第二电机；54-第二减速器；55-第二转向器；56-第二丝杆升降机；201-第一滑动模块；202-第二滑动模块；203-支撑板；2010-第一滑板；2020-第二滑板；2031-第一支撑部；2032-第二支撑部。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，本发明提供一种升降平移装置，可以应用于建筑机器人中，用于连接执行机构，并带动执行机构在三个自由度上运动。

升降平移装置包括支撑板203、升降模块100和平移模块200，其中升降模块100完成在Z轴方向的升降运动，平移模块200连接在升降模块100的顶部，平移模块200的输出端驱动支撑板203在与水平面平行的两个相互正交的直线方向上运动。

升降模块100包括间隔、平行设置的顶板1、中板2和底板3，其中，中板2设置在顶板1和底板3之间，顶板1远离中板2的端面用于安装平移模块200。顶板1可以相对中板2沿Z轴方向滑动，中板2可相对底板3沿Z轴方向滑动同时带动顶板1沿Z轴方向滑动，即升降模块100的顶板1可以单独相对中板2运动，也可以随中板2一起相对底板3运动，从而使升降模块100具有两级升降结构，从而增大了升降行程。

升降模块100还包括第一撑杆升降装置4，其第一固定端固连在中板2上，其第一活动端固连在顶板1上，第一撑杆升降装置4驱动顶板1在垂直于中板2的方向上往复运动。在初始状态时，顶板1和中板2的间隔距离最短，第一撑杆升降装置4开启第一操作以后，顶板1逐渐沿垂直中板2的方向远离中板2，反之当顶板1在远离中板2的最长距离时，第一撑杆升降装置4开启第二操作后，顶板1逐渐沿垂直中板2的方向靠近中板2。在本实施例中，顶板1、中板2和底板3均水平设置，第一操作后，顶板1向上抬升；第二操作后，顶板1向下降落。

升降模块100还包括第二撑杆升降装置5，其第二固定端固连在底板3上，其第二活动端固连在中板2上，第二撑杆升降装置5驱动中板2在垂直于底板3的方向往复运动。在初始状态时，中板2和底板3的间隔距离最短，第二撑杆升降装置5开启第三操作以后，中板2逐渐沿垂直底板3的方向远离中板2，反之当中板2在远离底板3的最长距离时，第二撑杆升降装置5开启第四操作后，中板2逐渐沿垂直底板3的方向靠近底板3。在本实施例中，第三操作后，中板2向上抬升；第四操作后，中板2向下降落。

第一动力组件包括第一电机43、第一减速器44、第一转向器45和第一丝杆升降机46，第一电机43的输出端连接第一减速器44的输入端，第一减速器44的输出端连接至少一个第一转向器45的输入端，每个第一转向器45的输出端连接至少一个第一丝杆升降机46的输入端，每个第一丝杆升降机46的输出端连接一个第一撑杆41。因此在本实施例中仅通过一个电机最终输出多个第一丝杆升降机46，简化了动力结构，同时获得较好同步性，还节约了成本。

在本实施例中，第一电机43沿中板2的中部横向布置，第一减速机44连接第一电机43的输出端，第一减速机44沿纵向对称连接两个第一转向器45，第一转向器45沿横向对称连接两个第一丝杆升降机46。

在本实施例中，四个第一丝杆升降机46排列在同一矩形的四个角，相应地中板2为矩形。中板2形成在同一矩形上的四点支撑，使稳定性更好，其驱动力对中板2的驱动合力集中在中板2的中心，不易在升降过程中偏移。

在本实施例中，顶板1对应各第一撑杆41设有顶板凸板11，顶板凸板11突出顶板1的表面，第一撑杆41的顶部设有支撑面板，顶板凸板11的下端面固连支撑面板。当顶板1向中板2方向趋近时，由于撑杆41突出于顶板1上，使得顶板1的下端面为平面，顶板1与动力组件抵接时不会有其他部件卡在其两者之间，从而减小装置原始高度。

进一步，顶板1上也设有多个缺孔，从而减少顶板1的重量。

进一步，第一撑杆升降装置4还包括第一随从杆42，在本实施例中每个第一撑杆41的一侧对应设有一个第一随从杆42。

第一随从杆42的一端固定连接在顶板1上，并可垂直穿设中板2和底板3。当第一撑杆41驱动顶板1运动时，第一随从杆42同时运动，第一撑杆41和第一随从杆42协同作业完成顶板1垂向运动。从而提高第一撑杆升降装置4沿Z轴方向运动的稳定性。需要说明的是，升降模块100在不升降时，顶板1可以叠在中板2上，如此对平移模块200或执行机构的支撑更稳定。

第二动力组件包括第二电机53、第二减速器54、第二转向器55和第二丝杆升降机56，第二电机53的输出端连接第二减速器54的输入端，第二减速器54的输出端连接至少一个第二转向器55的输入端，每个第二转向器55的输出端连接至少一个第二丝杆升降电机56的输入端，每个第二丝杆升降机56的输出端连接一个第二撑杆51。

在本实施例中，第二电机53沿底板3的中部横向布置，第二减速机54连接第二电机53的输出端，第二减速机54沿纵向对称连接两个第二转向器55，第二转向器55沿横向对称连接两个第二丝杆升降机56。

在本实施例中，四个第二丝杆升降机56排列在同一矩形的四个顶点，相应地底板3为矩形。

进一步，第二撑杆升降装置5还包括第二随从杆52，在本实施例中每个第二撑杆51的一侧对应设有一个第二随从杆52。

第二随从杆52的一端固定连接在中板2上，并垂直穿设底板3。当第二撑杆51驱动中板2运动时，第二随从杆52同时运动，第二撑杆51和第二随从杆52协同作业完成中板2垂向运动。从而提高第一撑杆升降装置4沿Z轴方向运动的稳定性。

需要说明的是，第一撑杆41、第二撑杆51、第一随从杆42和第二随从杆52在水平面上的投影均不重合，即各杆是相互错开设计，使顶板1、中板2和底板3受力支撑面积更大。

另外，顶板1在平移模块200以外的区域开设多个缺孔，从而减轻顶板1的重量。中板2在第一电机43、第一减速器44、第一转向器45和第一丝杆升降机46以外的区域开设多个缺孔，从而减轻中板2的重量。底板3在第二电机53、第二减速器54、第一转向器55和第一丝杆升降机56以外的区域开设多个缺孔，从而减轻底板3的重量。

需要说明的是，中部2和底板3还设有供电器设备电线连通的通孔。

结合图3，平移模块200包括叠设的第一滑动模块201和第二滑动模块202，第一滑动模块201连接在顶板1上并驱动第二滑动模块202沿X轴滑动，第二滑动模块202设置在第一滑动模块201上并驱动支撑板203沿Y轴滑动，支撑板203的一端从第一滑动模块201和/或第二滑动模块202突出以安装执行机构。叠设的第一模块201、第二模块202和支撑板203进一步提升了执行机构的高度，同时节省了占用面积。另外支撑板23可在X轴和/或Y轴方向运动，同时由于支撑板203从第一滑动模块201和/或第二滑动模块202突出，因此支撑板23上安装的执行机构可以顶靠墙面，避免发生执行机构无法打磨到墙角位置的情况。

进一步，第一滑动模块201的第一输出滑块(第一滑动模块201的输出端)沿第一滑动模块201的长度方向运动并设有第一滑板2010，第二滑动模块202的底部螺纹连接在第一滑板2010上；第二滑动模块202的第二输出滑块(第二滑动模块202的输出端)沿第二滑动模块202的长度方向运动并设有第二滑板2020，支撑板203包括第一支撑部2031和第二支撑部2032，第一支撑部2031螺纹连接在第二连滑板2020上，第二支撑部2032连接在第一支撑部2031的一侧以与第二滑动模块202偏心设置，执行机构设置在第二支撑部2032上，并且第二支撑部2032可突出于第二滑动模块202的长度方向的一端，如此执行机构便能在墙角处工作。

进一步，为提高第二滑动模块202随第一滑动模块201运动的稳定性，在第一滑板2010和第二滑动模块202之间还设有对应第二滑动模块202等长等宽的固定板2011,

优选地，在本实施例中第一滑动模块201和第二滑动模块202均为滑移气缸。

本发明还公开一种建筑机器人，该建筑机器人包括执行机构，执行机构连接在第二支撑部2032上，在本实施例中，执行机构为打磨头，因为打磨头连接在第二支撑部2032上，因此可随第二支撑部2032运动并突出于第二滑动模块202，从而可打磨墙角。

需要说明的是，执行机构不限于打磨头，可替换成进行喷涂的喷涂装置、进行粉刷墙面的粉刷装置或对墙面进行彩绘的彩绘装置等。

该建筑机器人的升降平移装置的工作原理为：在初始状态时，顶板1和中板2的间隔距离最短，第一撑杆升降装置4开启第一操作以后，顶板1逐渐沿垂直中板2的方向远离中板2，反之当顶板1在远离中板2的最长距离时，第一撑杆升降装置4开启第二操作后，顶板1逐渐沿垂直中板2的方向靠近中板2。如果第一撑杆升降装置4抬升距离不够，第二撑杆升降装置5开启第三操作，中板2逐渐沿垂直底板3的方向远离底板3，反之当中板2在远离底板3的最长距离时，第二撑杆升降装置5开启第四操作后，中板2逐渐沿垂直底板3的方向靠近底板3，随后，第一滑动模块201可驱动第二滑动模块202沿第一滑动模块201的长度方向往复运动，第二滑动模块202可驱动支撑板203沿第二滑动模块202的长度方向往复运动，升降模块100和平移模块200共同作用完成支撑板203在竖直方向和水平面上的运动，相应地执行机构随支撑板203的第二支撑部2032运动。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种升降平移装置，其特征在于，包括：

支撑板(203)，用于安装执行机构；

平移模块(200)，被配置驱动所述支撑板(203)沿X轴和Y轴方向移动，且能使所述支撑板(203)沿X轴和/或Y轴方向伸出所述平移模块(200)外；

升降模块，被配置为驱动所述平移模块(200)沿Z轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种升降偏移装置，其特征在于，所述支撑板(203)包括第一支撑部(2031)和第二支撑部(2032)，所述第一支撑部(2031)连接于所述平移模块(200)，所述第二支撑部(2032)连接在所述第一支撑部(2031)的一侧，并且所述第二支撑部(2032)能够沿X轴或Y轴方向伸出所述平移模块(200)外。

3.根据权利要求1或2所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述升降模块包括沿从上到下依次布置的顶板(1)、中板(2)和底板(3)，所述顶板(1)被配置为连接所述平移模块(200)并能相对所述中板(2)沿Z轴方向滑动；所述中板(2)被配置为能相对所述底板(3)沿Z轴方向滑动并带动所述顶板(1)沿Z轴方向滑动。

4.根据权利要求3所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述升降模块(100)还包括第一随从杆(42)和第二随从杆(52)，所述第一随从杆(42)的一端固连所述顶板(1)、另一端滑动穿设所述中板(2)和所述底板(3)；所述第二随从杆(52)的一端固定连接所述中板(2)、另一端滑动穿设所述底板(3)。

5.根据权利要求4所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述第一随从杆(42)和所述第二随从杆(52)在水平面上的投影互不重合。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述升降模块(100)还包括：

第一撑杆升降装置(4)，包括第一动力组件和多个第一撑杆(41)，所述第一撑杆(41)的一端固定所述顶板(1)，另一端滑动穿设于所述中板(2)和所述底板(3)，所述第一动力组件被配置为驱动所述第一撑杆(41)相对所述中板(2)滑动；

第二撑杆升降装置(5)，包括第二动力组件和多个第二撑杆(51)，所述第二撑杆(51)的一端固定连接所述中板(2)，另一端滑动穿设于所述底板(3)，所述第二动力组件被配置为驱动所述第二撑杆(51)相对所述底板(3)滑动。

7.根据权利要求6所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述第一动力组件和所述第二动力组件均包括丝杠升降机。

8.根据权利要求7所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述顶板(1)对应各所述第一撑杆(41)设有顶板凸板(11)，所述顶板凸板(11)突出所述顶板(1)的表面，所述顶板凸板(11)的下端面固连所述第一撑杆(41)。

9.根据权利要求1-5任一项所述的建筑机器人的升降平移装置，其特征在于，所述平移模块(200)包括叠设的第一滑动模块(201)和第二滑动模块(202)，所述第一滑动模块(201)连接在所述顶板(1)上并能够驱动所述第二滑动模块(202)沿X轴滑动，所述第二滑动模块(202)设置在所述第一滑动模块(201)上并能够驱动所述支撑板(203)沿Y轴滑动。

10.一种建筑机器人，包括执行机构，其特征在于，还包括权利要求1-9中任一项所述的升降平移装置，所述执行机构设置于所述支撑板(203)上。