CN111042501B - 墙板安装检测装置及墙板安装机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种墙板安装检测装置及墙板安装机器人。墙板安装检测装置包括：安装座，用于与外部执行机构连接；支架，支架与安装座转动连接；检测机构，设置在支架上，检测待安装墙板的姿态是否满足安装要求；直线驱动件，直线驱动件的输出端连接支架，且直线驱动件的输出端能伸缩运动以驱动支架相对于安装座转动。本发明墙板安装检测装置在安装墙板之前可通过检测机构检测待安装墙板的姿态是否满足安装要求，提高了墙板安装精度；在空间限制的情况下可通过直线驱动件驱动支架向下翻转降低墙板安装机器人的整机高度，提高了墙板安装机器人的通过性；在墙板安装作业时又可通过直线驱动件驱动支架向上翻转以达到较高的作业范围，适应不同作业空间。

Description

墙板安装检测装置及墙板安装机器人

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种墙板安装检测装置及墙板安装机器人。

背景技术

墙板安装机器人安装墙板的过程为连续作业的过程，即安装好一块墙板后会继续安装下一块，直至将所有的墙板全部安装完。墙板由于自身加工精度和安装环境的影响，无法很好地保证安装好的墙板都是在同一水平面上。因此，亟需设计一种检测机构来进行检测，以保证安装后的墙板是在同一水平面上的。另外，现有墙板安装机器人的整机尺寸固定，导致墙板安装机器人的空间适应能力不足，不能满足不同空间作业的应用需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种墙板安装检测装置，该墙板安装检测装置能满足不同空间作业的应用需求，并能在墙板安装过程对墙板的姿态进行检测。

本发明的另一个目的在于提出一种包括上述墙板安装检测装置的墙板安装机器人。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种墙板安装检测装置，包括：

安装座，用于与外部执行机构连接；

支架，所述支架与所述安装座转动连接；

检测机构，设置在所述支架上，用于检测待安装墙板的姿态是否满足安装要求；以及

直线驱动件，所述直线驱动件的输出端连接所述支架，且所述直线驱动件的输出端能伸缩运动以驱动所述支架相对于所述安装座转动。

在一些实施例中，所述检测机构包括：

相机，用于获取所述待安装墙板与已安装墙板的图像信息；以及

倾角传感器，用于检测所述相机的倾角，所述倾角传感器与所述直线驱动件通信连接。

在一些实施例中，所述相机在所述支架上的俯仰角度可调。

在一些实施例中，所述相机通过安装支架安装在所述支架上，所述相机能相对于所述安装支架转动，并能在转动到位后通过锁定件锁定。

在一些实施例中，所述相机和所述安装支架两者中的一个上开设有相互平行的轴孔和弧形孔，另一个上设有相互平行的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴插设于所述轴孔中且能相对所述轴孔转动，所述第二转轴能沿所述弧形孔滑动并通过所述锁定件锁定。

在一些实施例中，所述检测机构还包括滑轨，所述滑轨安装在所述支架上，所述相机可滑动地连接在所述滑轨上。

在一些实施例中，所述支架通过旋转轴连接所述安装座，并能绕所述旋转轴的轴线转动。

在一些实施例中，所述直线驱动件为电动推杆；和/或，所述直线驱动件的输出端与所述支架铰接。

在一些实施例中，所述墙板安装检测装置还包括：

限位件，所述限位件连接在所述支架上，用于在所述直线驱动件的输出端伸出时防止所述支架过度转动；以及

缓冲器，所述缓冲器连接在所述支架上，并能在所述支架转动至接近上限位置时减缓所述支架的转动速度。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种墙板安装机器人，包括：

机器人主体；

上述的墙板安装检测装置，所述墙板安装检测装置设置在所述机器人主体上；以及

姿态调整机构，设置在所述机器人主体上，所述姿态调整机构能根据所述墙板安装检测装置的检测结果调整待安装墙板的姿态。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明墙板安装检测装置，在安装墙板之前可通过检测机构检测待安装墙板的姿态是否满足安装要求，以保证安装后的墙板都在同一水平面上，提高了墙板安装精度；通过设计直线驱动件的输出端能伸缩运动以驱动支架相对于安装座转动实现了支架可上下翻转，从而在空间限制的情况下可以通过直线驱动件带动支架向下翻转降低墙板安装机器人的整机高度，减少占用空间，提高了墙板安装机器人的通过性；在进行墙板安装作业时又可通过直线驱动件带动支架向上翻转以达到较高的作业范围，使墙板机器人适应不同空间的作业环境。

本发明墙板安装机器人包括上述的墙板安装检测装置，通过该墙板安装检测装置实现适应不同的空间高度，提高了墙板安装机器人的通过性，满足了不同空间作业的应用需求。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的墙板安装检测装置的结构示意图；

图2为图1所示墙板安装检测装置的局部结构示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图4为本发明实施方式提供的墙板安装机器人处于非安装墙板状态时的结构示意图；

图5为本发明实施方式提供的墙板安装机器人安装墙板时的结构示意图；

附图标号说明：

滑轨1，相机2，安装支架3，倾角传感器4，支架5，限位件6，缓冲器7，旋转轴8，安装座9，直线驱动件10,安装件11，安装部12，弧形孔13，锁定件14，机器人主体20，墙板安装检测装置30，姿态调整机构40，翻转驱动机构50，待安装墙板60，配电箱70，外部执行机构80，限位结构90。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1至图3所示，一实施方式的墙板安装检测装置30包括安装座9、支架5、检测机构以及直线驱动件10，其中，安装座9用于与外部执行机构80连接；支架5与安装座9转动连接；检测机构设置在支架5上，用于检测待安装墙板60的姿态是否满足安装要求；直线驱动件10的输出端连接支架5，且直线驱动件10的输出端能伸缩运动以驱动支架5相对于安装座9转动。

上述墙板安装检测装置30，在安装墙板之前可通过检测机构检测待安装墙板60的姿态是否满足安装要求，以保证安装后的墙板都在同一水平面上，提高了墙板安装精度；通过设计直线驱动件10的输出端能伸缩运动以驱动支架5相对于安装座9转动实现了支架5可上下翻转，从而在空间限制的情况下可以通过直线驱动件10带动支架5向下翻转降低墙板安装机器人的整机高度，减少占用空间，提高了墙板安装机器人的通过性；在进行墙板安装作业时又可通过直线驱动件10带动支架5向上翻转以达到较高的作业范围，使墙板安装机器人适应不同空间的作业环境。

可以理解的是，“待安装墙板60”是指当前要安装的那块墙板。具体实施时，将安装座9安装在墙板安装机器人的执行机构上，通过直线驱动件10的输出端伸缩运动驱动支架5相对于安装座9转动，实现支架5的上下翻转，上述可翻转结构能提高墙板安装机器人的通过性，使墙板安装机器人适应一定空间变化的工况。

可选地，如图1所示，支架5可以设计成类似于梯形的形状，使结构更稳定，支架5进行翻转时更平稳。当然，在其它实施例中支架5也可以设计成其它形状，具体可根据实际需求进行选择。

在一些实施例中，支架5通过旋转轴8连接安装座9，并且支架5能绕旋转轴8的轴线转动。具体地，直线驱动件10的输出端伸缩运动时将驱动支架5绕旋转轴8的轴线转动：当直线驱动件10的输出端伸出时，将驱动支架5绕旋转轴8的轴线向上转动(即向上翻转)，提高支架5以及位于支架5上的检测机构的高度，以便对安装的墙板进行检测工作；当直线驱动件10的输出端回缩时，将驱动支架5绕旋转轴8的轴线向下转动(即向下翻转)，降低支架5以及位于支架5上的检测机构的高度，以减小整个装置的高度和占用空间，便于墙板安装机器人通过狭小空间，提高了墙板安装机器人的空间通过性。

在一些实施例中，检测机构包括相机2和倾角传感器4，其中，相机2用于获取待安装墙板60与已安装墙板的图像信息；倾角传感器4用于检测相机2的倾角，该倾角传感器4与直线驱动件10通信连接，直线驱动件10能根据倾角传感器4检测的倾角调整伸缩长度，以使相机2处在理想固定位置和拍摄角度，同时倾角传感器4也用于在安装墙板时，实时监控相机2的姿态以确保相机2与机器人相对位置的准确性。可选地，相机2可以为但不限于为3D相机。

具体地，在安装待安装墙板60之前直线驱动件10的输出端为回缩状态，在安装待安装墙板60后直线驱动件10的输出端伸出，驱动支架5上摆(即向上翻转)，当倾角传感器4感应到支架5的倾角到达指定角度时，直线驱动件10的输出端停止运动，相机2开始工作。

可以理解的是，相机2在支架5上的俯仰角度可调，以保证相机2在工作状态时的工作面与墙板平行，实现墙板姿态的高精度检测。在一些实施例中，相机2通过安装支架3(如图2所示)安装在支架5上，相机2能相对于安装支架3转动，并能在转动到位后通过锁定件14锁定，实现调整相机2的俯仰角度。

可选地，相机2和安装支架3两者中的一个上开设有相互平行的轴孔和弧形孔13，另一个上设有相互平行的第一转轴和第二转轴，第一转轴插设于轴孔中且能相对轴孔转动，第二转轴能沿弧形孔13滑动并通过锁定件14锁定。例如图3所示的实施例中，在安装支架3上开设有相互平行的轴孔和弧形孔13，相机2上设有相互平行的第一转轴和第二转轴，第一转轴插设于轴孔中，第二转轴能沿弧形孔13滑动并通过锁定件14锁定。具体地，锁定件14为螺钉，第二转轴的端面上设置螺纹孔，螺钉旋入第二转轴的螺纹孔后头部抵接在安装支架3的表面，将第二转轴的位置固定。

进一步地，检测机构还包括滑轨1，滑轨1安装在支架5上，相机2可滑动地连接在滑轨1上，实现相机2的往复移动以进行墙板姿态的检测。可选地，滑轨1可以选用电动滑轨，电动滑轨能自动驱动相机2滑动以对墙板姿态进行检测，实现自动化控制。

具体地，结合图1和图2所示，滑轨1安装在支架5上，安装支架3可滑动地设置在滑轨1上，相机2和倾角传感器4安装固定在安装支架3上，当安装支架3沿滑轨1滑动时将带动相机2和倾角传感器4一起移动。

可选地，直线驱动件10可以为电动推杆、气缸、直线电机或液压推杆之类的驱动件，优选为电动推杆，电动推杆体积小、精度高、由电机直接驱动，不需要管道的气源或油路，可以实现远距离控制、集中控制和自动控制。

在一些实施例中，直线驱动件10的输出端与支架5铰接，铰接的结构可以使支架5翻转更顺畅，实现支架5的灵活翻转。具体地，如图1所示，支架5上设有安装件11，直线驱动件10的输出端与该安装件11铰接，从而实现直线驱动件10与支架5的连接。

可选地，直线驱动件在与其输出端相对的一端设有安装部12，通过该安装部12可以将整个直线驱动件10安装固定在外部执行机构80上。具体使用时，可以将安装部12和安装座9连接固定在墙板安装机器人的执行机构的同一平面上。

在一些实施例中，墙板安装检测装置30还包括限位件6和缓冲器7，其中，限位件6连接在支架5上，用于在直线驱动件10的输出端伸出时防止支架5过度转动；缓冲器7连接在支架5上，并能在支架5转动至接近上限位置时减缓支架5的转动速度。具体地，在安装座9所连接的外部执行机构80上设置有限位结构90，该限位结构90主要是用作机械限位和提供缓冲减速功能，以方便调试；如图4和图5所示，限位结构90位于支架5的上方，当直线驱动件10的输出端伸出驱动支架5上摆(即向上转动)至接近上限位置时，限位结构90先接触缓冲器7，通过缓冲器7对支架5进行缓冲减速，支架5继续运行至限位块6与限位结构90接触而停止，使相机2平稳到位不会产生抖动。另外，直线驱动件10也可以设置感应器，在支架5上摆过程通过感应器感应到位时停止运行。

图1至图3所示墙板安装检测装置30的工作原理如下：在工作状态时，直线驱动件10的输出端伸出带动支架5上摆(即向上翻转)至相机2的工作面与待安装墙板60的支撑面保持平行，支架5上的倾角传感器4可以直接感应相机2的姿态位置，实时监测相机2是否处于准确位置，当支架5上摆到位时直线驱动件10停止工作。在非工作状态时，直线驱动件10的输出端回缩带动支架5下摆(即向下翻转)，墙板安装检测装置30收回。

如图4和图5所示，一实施方式的墙板安装机器人包括机器人主体20、姿态调整机构40和上述的墙板安装检测装置30，该墙板安装检测装置30和姿态调整机构40均设置在机器人主体20上，姿态调整机构40能根据墙板安装检测装置30的检测结果调整待安装墙板60的姿态。

可选地，墙板安装机器人还包括翻转驱动机构50，翻转驱动机构50分别连接机器人主体20和姿态调整机构40，并能驱动姿态调整机构40上下翻转，从而在空间限制的情况下可以通过翻转驱动机构50驱动姿态调整机构40向下翻转以降低墙板安装机器人的整机高度，减少占用空间，提高了墙板安装机器人的通过性；在进行墙板安装作业时又可通过翻转驱动机构50驱动姿态调整机构40向上翻转以达到较高的作业范围，使机器人适应不同空间的作业环境。

图4和图5所示墙板安装机器人的工作原理如下：

如图4所示，在墙板安装机器人抓取待安装墙板60时的位置，墙板安装检测装置30位于待安装墙板60的后边，在这个状态下直线驱动件10的输出端回缩，带动支架5下摆(即向下翻转)，以减少墙板安装检测装置30占用空间；同时，翻转驱动机构50也驱动姿态调整机构40向下翻转以降低墙板安装机器人的整机高度，减小整个墙板安装机器人的尺寸，提高了墙板安装机器人的通过性。

如图5所示，在墙板安装机器人安装待安装墙板60时的位置，墙板安装检测装置30的直线驱动件10的输出端伸出，带动支架5上摆(即向上翻转)，使支架5和其上的检测机构位于墙板安装机器人的配电箱70上方，检测机构的相机2工作时的工作面和墙板保持平行，且与墙板之间的距离为固定值。

在工作状态时，相机2会检测待安装墙板60(即现要安装的墙板)和前一块安装好的墙板是否在同一个平面内(即检测出两墙板之间的水平夹角)，并将检测结果反馈墙板安装机器人的控制中心，墙板安装机器人的控制中心根据检测结果自动补偿因墙板姿态不稳定所产生的误差，通过机器人主体20底盘上的左右微调结构自动调整待安装墙板60的姿态，将待安装墙板60调整至与前一块安装好的墙板平行；然后相机2再检测出两墙板之间的前后距离和左右距离，并将检测结果反馈至机器人控制中心，由机器人主体20上的姿态调整机构40(包括前移机构和左右横移机构)将待安装墙板60移动到正确的安装位置，重复以上检测步骤确认待安装墙板60正确到位，以此保证安装好的墙板面是平齐的(即在同一水平面上)，实现墙板的自动安装。

综上所述，本发明墙板安装机器人通过墙板安装检测装置30能有效地反馈多块墙板在安装后的位置关系，该墙板安装机器人能根据墙板安装检测装置30反馈的检测结果自动调整墙板的姿态，保证安装好的墙板面是平齐的，增强了墙板安装机器人的安装精度稳定性；本发明墙板安装机器人通过上述墙板安装检测装置30和翻转驱动机构50实现了能适应不同的空间高度，提高了墙板安装机器人的通过性，满足了不同空间作业的应用需求。

需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种墙板安装检测装置，其特征在于，包括：

安装座(9)，用于与外部执行机构(80)连接；

支架(5)，所述支架(5)与所述安装座(9)转动连接；

检测机构，设置在所述支架(5)上，用于检测待安装墙板(60)的姿态是否满足安装要求，所述检测机构包括相机(2)和倾角传感器(4)，所述相机(2)用于获取所述待安装墙板(60)与已安装墙板的图像信息，所述倾角传感器(4)用于检测所述相机(2)的倾角；以及

直线驱动件(10)，所述直线驱动件(10)的输出端连接所述支架(5)，且所述直线驱动件(10)的输出端能伸缩运动以驱动所述支架(5)相对于所述安装座(9)转动，所述倾角传感器(4)与所述直线驱动件(10)通信连接；

所述相机(2)在所述支架(5)上的俯仰角度可调，所述相机(2)通过安装支架(3)安装在所述支架(5)上，所述相机(2)能相对于所述安装支架(3)转动，并能在转动到位后通过锁定件(14)锁定；所述相机(2)和所述安装支架(3)两者中的一个上开设有相互平行的轴孔和弧形孔(13)，另一个上设有相互平行的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴插设于所述轴孔中且能相对所述轴孔转动，所述第二转轴能沿所述弧形孔(13)滑动并通过所述锁定件(14)锁定。

2.根据权利要求1所述的墙板安装检测装置，其特征在于，所述检测机构还包括滑轨(1)，所述滑轨(1)安装在所述支架(5)上，所述相机(2)可滑动地连接在所述滑轨(1)上。

3.根据权利要求1所述的墙板安装检测装置，其特征在于，所述支架(5)通过旋转轴(8)连接所述安装座(9)，并能绕所述旋转轴(8)的轴线转动。

4.根据权利要求1所述的墙板安装检测装置，其特征在于，所述直线驱动件(10)为电动推杆；和/或，所述直线驱动件(10)的输出端与所述支架(5)铰接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的墙板安装检测装置，其特征在于，所述墙板安装检测装置还包括：

限位件(6)，所述限位件(6)连接在所述支架(5)上，用于在所述直线驱动件(10)的输出端伸出时防止所述支架(5)过度转动；以及

缓冲器(7)，所述缓冲器(7)连接在所述支架(5)上，并能在所述支架(5)转动至接近上限位置时减缓所述支架(5)的转动速度。

6.一种墙板安装机器人，其特征在于，包括：

机器人主体(20)；

如权利要求1至5中任一项所述的墙板安装检测装置，所述墙板安装检测装置设置在所述机器人主体(20)上；以及

姿态调整机构(40)，设置在所述机器人主体(20)上，所述姿态调整机构(40)能根据所述墙板安装检测装置的检测结果调整待安装墙板(60)的姿态。

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