CN110919645B - 一种自动化建筑机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化建筑机器人及其使用方法，所述机器人包括：机架、升降模块、拾取模块和供料模块；其中，所述机架，是其他各结构的支撑部分；所述升降模块，用于根据物料的层叠高度调整拾取模块的高度；所述拾取模块，用于对物料的拾取；所述供料模块，用于物料的提供。本发明的自动化建筑机器人解决了板材安装室内装修机器人系统的板材自动供料问题，从而使板材安装室内装修的自动化水平大大提高。板材自动供料系统是供料机械中典型的机电一体化产品，对其进行研究不仅具有很高的应用价值，同时还有很高的理论价值。

Description

一种自动化建筑机器人

技术领域

本发明属于建筑建造领域，具体涉及一种自动化建筑机器人，特别是一种板材安装供料机器人。

背景技术

从20世纪40年代至今，全球范围的科技革命促进了生产和生活方式的重大变化，机器人的诞生和机器人学的建立，无疑是世纪人类科学技术的重大成就。机器人作为一种高技术，也是不断发展和完善的，这种不断的发展和完善是通过科技革命的内在推动力来实现的。同时，机器人的发展和广泛应用，使科学技术成为显见的生产力，极大地推动着科学技术的发展，推动着人民生活的改善，推动着生产力的提高，推动着整个社会的进步。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿学科，将成为未来社会生产和生活中不可缺少的角色。

工业机器人技术是当今世界最引人注目的高新产品之一。许多国家都把发展机器人作为高技术领域的战略目标列入国家发展计划，但各国的发展模式有所不同。1954年美国的GG戴沃尔发表了“通用重复性机器人”专利论文，第一次提出了“工业机器人”和“示教再现”的概念，1959年unimation公司推出了第一台工业机器人。1967年日本从美国引进unimate和veisatran等类型的工业机器人以后，仅用了10年左右的时间，便形成了自己的机器人产业，成为世界上应用和生产机器人最多的国家，其工业机器人的安装数量约占全世界的60％。

进入2010年代以来，由于具有一般功能的传统工业机器人的应用趋向饱和，而许多高级生产和特种应用则需要具有各种智能的机器人参与，因而促使智能机器人获得较为迅速的发展。无论从国际或国内的角度来看，复苏和继续发展机器人产业的一条重要途径就是开发各种智能机器人，以求提高机器人的性能，扩大其功能和应用领域。这正是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种自动化建筑机器人。为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种自动化建筑机器人，所述机器人包括：机架、升降模块、拾取模块和供料模块；其中

所述机架，是其他各结构的支撑部分；

所述升降模块，用于根据物料的层叠高度调整拾取模块的高度；

所述拾取模块，用于对物料的拾取；

所述供料模块，用于物料的提供。

优选的，所述机架的底部设置有安装梁；所述机架的顶部设置有警示灯。

优选的，所述升降模块包括：升降机构、第一电机、提升梁、吊耳、安装环和第二电机。

优选的，所述升降模块包括两个升降机构，两个所述升降机构分别安装于机架两侧，且两个升降机构中间由提升梁连接；

所述升降机构包括丝杠、维持杠、支撑架，所述丝杠通过第一电机驱动；每一丝杠两侧各设置有一维持杠，所述丝杠上转动连接有支撑架，且两个维持杠也均穿过支撑架；所述提升梁两端分别连接于两升降机构的支撑架上。

优选的，所述提升梁底部设置有两个吊耳，且每一吊耳底部设置有安装环，用于将所述拾取模块吊设于提升梁底部；

所述提升梁底部两吊耳之间的位置处横置有第二电机。

优选的，所述拾取模块，包括：回转梁、抓梁、回转轮、支架、拾取爪、轨道、气缸。

优选的，所述支架为方形框架，所述方形框架包括前、后梁和左、右梁；

所述支架的左、右梁上表面分别垂直设置有抓梁，两抓梁顶端连接设置有回转梁，所述回转梁中间位置设置有回转轮。

优选的，所述支架前、后梁底面上分别设置有轨道，所述轨道内咬合有拾取爪；所述拾取爪有两个，分别位于支架的左右两侧，所述拾取爪能够沿轨道运动，所述支架的四个角上分别设置有与拾取爪连接的气缸，所述气缸分别能够驱动两拾取爪沿轨道接近或远离。

优选的，所述供料模块，为一个小车，下部由万向轮支撑，以实现小车的移动；所述供料模块上表面设置有两排定位孔，所述定位孔内安装有定位杆，不同长度的板材可以将定位杆安装于不同的定位孔内。

优选的，基于上述自动化建筑机器人的使用方法，所述方法具体包括：

(1)判断所述自动化建筑机器人是否携料；

若自动化建筑机器人已经携料，则跳转到步骤(5)；

若自动化建筑机器人未携料，则跳转到下一步；

(2)对自动化建筑机器人进行机械复位；

(3)判断料垛上是否有料；

若料垛上没有料，则进行报警，以提醒工作人员加料；

若料垛上有料，则需要进一步判断料位上是否有料；

若料位上有料，则直接跳转到步骤(4)；

若料位上没有料，则由自动化建筑机器人进行寻料；

(4)所述自动化建筑机器人进行取料；若所述自动化建筑机器人取料不成功，则跳转到步骤(2)，若取料成功，则跳转到下一步；

(5)对取得的料进行提升并旋转供料；

(6)供料成功，手抓回位；

其中，所述步骤(1)和(2)只在开机时执行一次。

本申请的优点和效果如下。

从机器使用功能方面，本发明中的建筑机器人具有好的使用性能指标，操作使用方便、工作安全可靠、体积小、重量轻、效率高、外形美观、噪声低。

从机器经济性方面，本发明中的建筑机器人具有良好的机器经济性，具有合理的功能定位，利用最简单的技术途径和最简单合理的结构实现使用功能要求。

本发明的自动化建筑机器人解决了板材安装室内装修机器人系统的板材自动供料问题，从而使板材安装室内装修的自动化水平大大提高。板材自动供料系统是供料机械中典型的机电一体化产品，对其进行研究不仅具有很高的应用价值，同时还有很高的理论价值。

本发明的自动化建筑机器人对板材供料系统采用机械电子学思想进行了总体设计。立足于机电一体化的观点，对板材供料系统的结构形式、驱动装置、传动方式等各组成部分进行了较为全面的分析，最后得出板材供料系统的总体方案。该方案结构简单、运行可靠，满足设计基本要求。

在满足使用要求的前提下，对各种电气元件选型进行了比较，做出经济合理的选择，争取在最大范围内降低成本，满足了设计的经济性要求。结合使用要求，工艺要求等对各种典型零件结构进行设计，使本供料系统做到了安装简单、运行可靠。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请中自动化建筑机器人的侧视图；

图2为本申请中自动化建筑机器人的主视图；

图3为本申请中自动化建筑机器人的拾取模块的仰视图；

其中，1-机架1；11-安装梁；12-警示灯；21-丝杠；22-维持杠；23-支撑架；24-第一电机；25-提升梁；26-吊耳；27-安装环；28-第二电机；31-回转梁；32-抓梁；33-回转轮；34-支架；35-拾取爪；36-轨道；37-气缸。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

参见图1-3，一种自动化建筑机器人，包括：机架1、升降模块、拾取模块和供料模块。

其中

所述机架1，是其他各结构的支撑部分，其与地面由可调地脚螺钉接触，使机器人在任何地面上保证机架1水平。其中，

所述机架1的底部设置有安装梁11，用于安装电机、控制器、开光等其他元器件；所述机架1的顶部设置有警示灯12，用于对所述机器人的使用状态进行警示，包括但不限于紧急停机。

所述升降模块，用于根据物料的层叠高度调整拾取模块的高度。所述升降模块包括：升降机构、第一电机24、提升梁25、吊耳26、安装环27和第二电机28。

所述升降模块包括两个升降机构，两个所述升降机构分别安装于机架1两侧，且两个升降机构中间由提升梁25连接。所述升降机构包括丝杠21、维持杠22、支撑架23，所述丝杠21通过第一电机24驱动，由竖直的丝杠21将转动转换为直线运动。每一丝杠21两侧各设置有一维持杠22，所述丝杠21上转动连接有支撑架23，且两个维持杠22也均穿过支撑架23。所述提升梁25两端分别连接于两升降机构的支撑架23上。

优选的，所述第一电机24设置于安装梁11上。

所述提升梁25底部设置有两个吊耳26，且每一吊耳26底部设置有安装环27，用于将所述拾取模块吊设于提升梁25底部。

所述提升梁25底部两吊耳26之间的位置处横置有第二电机28。

所述拾取模块，包括：回转梁31、抓梁32、回转轮33、支架34、拾取爪35、轨道36、气缸37。

所述支架34为铝材制成的方形框架，所述方向框架包括前、后梁和左、右梁。所述支架34的左、右梁上表面分别垂直设置有抓梁32，两抓梁32顶端连接设置有回转梁31，所述回转梁31中间位置设置有回转轮33，使用时，所述回转梁31安装于所述安装环27内，同时回转轮33与第二电机28的转子相咬合，以使得所述第二电机28能够驱动回转轮33转动，进而带动回转梁31转动，回转梁31带动支架34转动。

所述支架34前、后梁底面上分别设置有轨道36，所述轨道36内咬合有拾取爪35。所述拾取爪35有两个，分别位于支架34的左右两侧，所述拾取爪35能够沿轨道36运动，所述支架34的四个角上分别设置有与拾取爪35连接的气缸37，所述气缸37分别能够驱动两拾取爪35沿轨道36接近或远离。

所述供料模块，为一个小车，下部由万向轮支撑，以实现小车的移动。所述供料模块上表面设置有两排定位孔，所述定位孔内安装有定位杆，不同长度的板材可以将定位杆安装于不同的定位孔内。

在使用过程中，将片料堆叠于小车上，将小车推至机架1内拾取模块底部，每次小车上的料被取完后，推走小车继续装料即可，然后再推入机架内即可。

实施例2

在实施例1中，所述升降模块左右两侧的升降机构分别通过电机驱动，但是，本领域公知，两个电机的同步运动属于本领域中的难点问题。如果两者不能实现同步运动的话，将造成升降模块左右两侧的受力不均，相当于有内应力存在，影响机架1的运行精度和使用寿命等参数。为了解决上述技术问题，在实施例1的基础上，本实施例进一步提出如下技术方案。

所述升降模块中，只用一个电机作为驱动源，只驱动一侧的丝杠21运动，保障了动力源的同一性；然后将机架1左右两侧的丝杠21用同步带连接，以保证左右俩个丝杠运动的同步性，进而保证了左右升降模块的同步性问题。

同理，在拾取模块中，同样采用一个电机作为驱动源，保证了动力源的的同一性；然后将传动齿轮装在传动轴的正中间，左右负载均匀，形成了左右有对称的形式，保证左右运动的同步性。

实施例3

在实施例1-2的基础上，本实施例进一步提出基于上述自动化建筑机器人的一种自动化工作方法。具体为：

(1)通过传感器判断所述自动化建筑机器人是否携料；

若自动化建筑机器人已经携料，则跳转到步骤(5)；

若自动化建筑机器人未携料，则跳转到下一步；

可替换的，所述传感器可以替换为摄像头。

(2)对自动化建筑机器人进行机械复位；

(3)通过传感器/摄像头判断供料模块上是否有料；

若供料模块上没有料，则进行报警，以提醒工作人员加料；

若供料模块上有料，则需要进一步判断料位上是否有料；

若料位上有料，则直接跳转到步骤(4)；

若料位上没有料，则由自动化建筑机器人进行寻料；

所述料位即为机架1定义的所述供料模块上应该堆料的位置。

(4)所述自动化建筑机器人进行取料；若所述自动化建筑机器人取料不成功，则跳转到步骤(2)，若取料成功，则跳转到下一步；

(5)对取得的料进行提升并旋转供料；

(6)供料成功，手抓回位。

其中，步骤(1)和(2)只在开机时执行一次。

值得注意的是，所述传感器和/或摄像头的设置位置和设置方式均属于本领域中的常规技术手段，本申请中未予赘述。

本发明的自动化建筑机器人解决了板材安装室内装修机器人系统的板材自动供料问题，从而使板材安装室内装修的自动化水平大大提高。板材自动供料系统是供料机械中典型的机电一体化产品，对其进行研究不仅具有很高的应用价值，同时还有很高的理论价值。

本发明的自动化建筑机器人对板材供料系统采用机械电子学思想进行了总体设计。立足于机电一体化的观点，对板材供料系统的结构形式、驱动装置、传动方式等各组成部分进行了较为全面的分析，最后得出板材供料系统的总体方案。该方案结构简单、运行可靠，满足设计基本要求。

在满足使用要求的前提下，对各种电气元件选型进行了比较，做出经济合理的选择，争取在最大范围内降低成本，满足了设计的经济性要求。结合使用要求，工艺要求等对各种典型零件结构进行设计，使本供料系统做到了安装简单、运行可靠。

对所有公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种自动化建筑机器人的使用方法，其特征在于，所述自动化建筑机器人包括：机架(1)、升降模块、拾取模块和供料模块；其中

所述机架(1)，是其他各结构的支撑部分；

所述升降模块，用于根据物料的层叠高度调整拾取模块的高度；

所述拾取模块，用于对物料的拾取；

所述供料模块，用于物料的提供；

所述机架(1)的底部设置有安装梁(11)；所述机架(1)的顶部设置有警示灯(12)；

所述升降模块包括：升降机构、第一电机(24)、提升梁(25)、吊耳(26)、安装环(27)和第二电机(28)；所述升降模块包括两个升降机构，两个所述升降机构分别安装于机架(1)两侧，且两个升降机构中间由提升梁(25)连接；所述升降机构包括丝杠(21)、维持杠(22)、支撑架(23)，所述丝杠(21)通过第一电机(24)驱动；每一丝杠(21)两侧各设置有一维持杠(22)，所述丝杠(21)上转动连接有支撑架(23)，且两个维持杠(22)也均穿过支撑架(23)；所述提升梁(25)两端分别连接于两升降机构的支撑架(23)上，所述提升梁(25)底部设置有两个吊耳(26)，且每一吊耳(26)底部设置有安装环(27)，用于将所述拾取模块吊设于提升梁(25)底部；所述提升梁(25)底部两吊耳(26)之间的位置处横置有第二电机(28)；

所述拾取模块，包括：回转梁(31)、抓梁(32)、回转轮(33)、支架(34)、拾取爪(35)、轨道(36)、气缸(37)，所述支架(34)为方形框架，所述方形框架包括前、后梁和左、右梁；所述支架(34)的左、右梁上表面分别垂直设置有抓梁(32)，两抓梁(32)顶端连接设置有回转梁(31)，所述回转梁(31)中间位置设置有回转轮(33)，所述支架(34)前、后梁底面上分别设置有轨道(36)，所述轨道(36)内咬合有拾取爪(35)；所述拾取爪(35)有两个，分别位于支架(34)的左右两侧，所述拾取爪(35)能够沿轨道(36)运动，所述支架(34)的四个角上分别设置有与拾取爪(35)连接的气缸(37)，所述气缸(37)分别能够驱动两拾取爪(35)沿轨道(36)接近或远离；

所述供料模块，为一个小车，下部由万向轮支撑，以实现小车的移动；所述供料模块上表面设置有两排定位孔，所述定位孔内安装有定位杆，不同长度的板材可以将定位杆安装于不同的定位孔内；

所述方法具体包括：

(1)判断所述自动化建筑机器人是否携料；

若自动化建筑机器人已经携料，则跳转到步骤(5)；

若自动化建筑机器人未携料，则跳转到下一步；

(2)对自动化建筑机器人进行机械复位；

(3)判断料垛上是否有料；

若料垛上没有料，则进行报警，以提醒工作人员加料；

若料垛上有料，则需要进一步判断料位上是否有料；

若料位上有料，则直接跳转到步骤(4)；

若料位上没有料，则由自动化建筑机器人进行寻料；

(4)所述自动化建筑机器人进行取料；若所述自动化建筑机器人取料不成功，则跳转到步骤(2)，若取料成功，则跳转到下一步；

(5)对取得的料进行提升并旋转供料；

(6)供料成功，手抓回位；

其中，所述步骤(1)和(2)只在开机时执行一次。

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