CN111270839A - 柔性转弯的地面处理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性转弯的地面处理机器人。该柔性转弯的地面处理机器人包括驱动车、连接支架和地面处理机构，驱动车包括车体和安装在车体上的移动驱动件，连接支架的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体上，地面处理机构固定安装在连接支架的第二端。由于连接支架的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体上，在地面处理机器人转弯时，驱动车先行转弯，而地面处理机构相对于驱动车较为滞后，在驱动车转弯及直行的过程中，地面处理机构才会逐渐转弯，实现地面处理机构的平稳过渡，最终和驱动车的移动方向一致。这样一来，就避免了由于地面处理机构部分移速过快所导致的对混凝土地面施工效果不佳的问题，有助于地面成型效果，保证了地面处理机器人的施工效果。

Description

柔性转弯的地面处理机器人

技术领域

本发明涉及施工设备技术领域，具体而言，涉及一种柔性转弯的地面处理机器人。

背景技术

随着对建筑质量的要求越来越高，地面成型的好坏在其中就显得特别重要，直接关系到后续新工艺工法的可实现程度，如地砖薄贴新工艺和木地板安装免二次找平技术等。目前的高精度地面主要是通过人工打磨、复测的方式，不断修正，直至达到目标要求，效率低下，严重影响整体工期，人工成本高昂，且由于不同工人的技术水平不一，高精度地面的效果也层次不齐，差异性较大。

目前，市面上也出现了自动化的整平机，一般通过车体带动整平机构在混凝土地面上运动，从而让整平机构对地面进行整平。但是，上述的整平机，由于车体和整平机构在竖直轴方向是相对固定的，这样在整平机转弯时，由于整平机构和整平机一同转弯较为急促，就导致地面有些凸起被整平机构直接掀起，导致转弯时混凝土地面施工效果不佳。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性转弯的地面处理机器人，以解决现有技术中自动化的整平机存在的转弯时对地面混凝土地面施工效果不佳的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柔性转弯的地面处理机器人，包括：驱动车，包括车体和安装在车体上的移动驱动件；连接支架，连接支架的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体上；地面处理机构，固定安装在连接支架的第二端。

在一个实施方式中，连接支架的第一端通过第一快拆结构与车体相连。

在一个实施方式中，第一快拆结构包括设置在车体上的卡接槽以及设置在连接支架的第一端的卡接块，连接支架的第一端沿竖直轴可转动地与卡接块相连。

在一个实施方式中，连接支架的第二端通过第二快拆结构与地面处理机构相连。

在一个实施方式中，地面处理机构包括整平机构和抹平机构，连接支架通过第二快拆结构可选择地与整平机构相连或者与抹平机构相连。

在一个实施方式中，整平机构为多种，连接支架通过第二快拆结构可选择地与多种整平机构中的一种相连。

在一个实施方式中，抹平机构为多种，连接支架通过第二快拆结构可选择地与多种抹平机构中的一种相连。

在一个实施方式中，整平机构包括：机架主体；两个升降驱动件，间隔安装在机架主体上；刮板，与两个升降驱动件的驱动端分别通过球副相连，两个升降驱动件用于驱动刮板沿竖直方向运动。

在一个实施方式中，连接支架包括：固定架和驱动架，固定架沿竖直轴可转动地安装在车体上，驱动架与地面处理机构相连；主连杆和副连杆，主连杆分别铰接在固定架的第一端和驱动架的第一端，副连杆分别铰接在固定架的第二端和驱动架的第二端；伸缩驱动件，伸缩驱动件的第一端与固定架铰接，伸缩驱动件的第二端与主连杆或副连杆铰接，固定架、驱动架、主连杆和副连杆组成四连杆机构。

在一个实施方式中，主连杆和副连杆中的一个与固定架通过转动副连接，主连杆和副连杆中的另一个与固定架通过球副连接，主连杆和副连杆分别与驱动架通过球副连接，固定架、驱动架、主连杆和副连杆组成四连杆机构。

在一个实施方式中，连接支架还包括活动铰接杆，活动铰接杆的第一端与主连杆和副连杆中的一个沿垂直于连接支架所在平面的方向上枢轴连接，活动铰接杆的第二端与驱动架沿连接支架所在平面上的枢轴连接，活动铰接杆及其两端的枢轴连接结构组成一个球副。

应用本发明的技术方案，由于连接支架的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体上，在地面处理机器人转弯时，驱动车先行转弯，而地面处理机构相对于驱动车较为滞后，在驱动车转弯及直行的过程中，地面处理机构才会逐渐转弯，实现地面处理机构的平稳过渡，最终和驱动车的移动方向一致。这样一来，就避免了由于地面处理机构部分移速过快所导致的对混凝土地面施工效果不佳的问题，有助于地面成型效果，保证了地面处理机器人的施工效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的柔性转弯的地面处理机器人挂载整平机构的结构示意图；

图2示出了图1的柔性转弯的地面处理机器人的正面结构示意图；

图3示出了图2的柔性转弯的地面处理机器人的局部放大结构示意图；

图4示出了图1的柔性转弯的地面处理机器人的第一快拆结构处的放大结构示意图；

图5示出了图1的柔性转弯的地面处理机器人的连接支架的结构示意图；

图6示出了图1的柔性转弯的地面处理机器人的转向的结构示意图；

图7示出了根据本发明的柔性转弯的地面处理机器人挂载抹平机构的结构示意图；

图8示出了图5的连接支架的扭动状态的结构示意图；

图9示出了图8的连接支架的左视结构示意图；

图10示出了现有技术中的整平机转弯时的行进示意图；

图11示出了图10的现有技术中的整平机转弯时的整平机构的轨迹图；

图12示出了根据本发明的柔性转弯的地面处理机器人转弯时的行进示意图；

图13示出了图12的柔性转弯的地面处理机器人的地面处理机构的轨迹图。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1、图2和图4示出了本发明的柔性转弯的地面处理机器人的实施例，该柔性转弯的地面处理机器人包括驱动车10、连接支架20和地面处理机构，驱动车10包括车体11和安装在车体11上的移动驱动件12，连接支架20的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体11上，地面处理机构固定安装在连接支架20的第二端。

应用本发明的技术方案中，如图6所示，由于连接支架20的第一端沿竖直轴可转动地安装在车体上，在地面处理机器人转弯时，驱动车10先行转弯，而地面处理机构相对于驱动车10较为滞后，在驱动车10转弯及直行的过程中，地面处理机构才会逐渐转弯，实现地面处理机构的平稳过渡，最终和驱动车10的移动方向一致。这样一来，就避免了由于地面处理机构部分移速过快所导致的对混凝土地面施工效果不佳的问题，有助于地面成型效果，保证了地面处理机器人的施工效果。

具体的，如图10和图11所示，如果没有采用本发明的上述拖挂结构，驱动车10在转弯的时候，地面处理机构的横向侧移比较大，混凝土容易被翻起，破坏处理表面。而在本发明的技术方案中，如图12和图13所示，由于采用上述的拖挂结构，在转弯的时候，地面处理机构的横向侧移比较小，可以沿着振动板的一侧，做圆周运动，进而有助于地面成型效果，保证了地面处理机器人的施工效果。

在本发明的技术方案中，移动驱动件12为车轮，作为其他的可选的实施方式，移动驱动件12也可以为履带。

作为一种优选的实施方式，连接支架20的第一端通过第一快拆结构30与车体11相连，以便于转运和吊装，在施工前现场组装后用于施工。优选的，在本实施例的技术方案中，第一快拆结构30包括设置在车体11上的卡接槽31以及设置在连接支架20的第一端的卡接块32，连接支架20的第一端沿竖直轴可转动地与卡接块32相连。作为一种可选的实施方式，如图4所示，卡接槽31为燕尾槽，卡接块32为与燕尾槽相配合的T形块。作为图中未示出的可选的实施方式，第一快拆结构30也可以为卡口式快拆配合结构。

优选的，在本实施例的技术方案中，连接支架20的第二端通过第二快拆结构40与地面处理机构相连。同样，这样也可以在施工现场拆卸，便于更换地面处理机构。

如图1和图7所示，在本实施例的技术方案中，地面处理机构包括整平机构50和抹平机构60，连接支架20通过第二快拆结构40可选择地与整平机构50相连或者与抹平机构60相连。这样一来，就可以根据不同的工况需要选择对应的地面处理机构，在一开始需要对地面整平时，则让驱动车10与整平机构50相连，让整平机构50实现对地面的初步整平工作；之后则可以选择驱动车10与抹平机构60相连，让抹平机构60实现对地面的抹平或抹光工序。这样一来，只需要通过本发明的一套产品就可以满足混凝土地面施工的不同工序的施工要求，控制混凝土地面施工成本。优选的，整平机构50为多种，连接支架20通过第二快拆结构40可选择地与多种整平机构50中的一种相连。更为优选的，抹平机构60为多种，连接支架20通过第二快拆结构40可选择地与多种抹平机构60中的一种相连。这样，可以更换不同的整平机构50和抹平机构60，也便于在磨损后更换，提升产品的通用性和可维护性。具体的整平机构50可以为长度为系列化的不同尺寸，更换后便可实现不同的作业范围。在开阔场地可使用较长的振捣板和刮板提高作业速度，在狭窄场地和障碍物较多的复杂环境可使用较短的振捣板和刮板保证行驶的灵活性，从而提高了整平机的通用性。

在本实施例的技术方案中，第二快拆结构40为梅花螺钉，可以实现整平机构50的快速替换。作为其他的可选的实施方式，第二快拆结构40也可以为可快速拆卸的螺钉、快拆销或其他结构，在运输和吊装时，可以分别包装运输或吊运。

如图1、图2和图3所示，整平机构50包括机架主体51、两个升降驱动件52和刮板53，两个升降驱动件52间隔安装在机架主体上，刮板53与两个升降驱动件52的驱动端分别通过球副相连。在使用时，通过两个升降驱动件52驱动刮板53沿竖直方向运动，从而调整刮板53在竖直方向上的高度，将摊铺的混凝土刮平至设计标高。以往通过两个升降驱动件驱动刮板沿竖直方向运动，基本都是采用铰接轴连接刮板与升降驱动件的驱动端，这样在两个升降驱动件的驱动端伸出不同步时，就会造成两个升降驱动件与刮板构成的连杆卡死。而在本发明的技术方案中，刮板53与两个升降驱动件52的驱动端分别通过球副相连，就可以使得两个升降驱动件与刮板构成的连杆还能活动，进而避免了刮板53卡死的问题。更为优选的，整平机构50还包括激光接收机构，激光接收机构包括立杆和安装在立杆上激光接收器，立杆可拆卸地安装在整平机构上。可选的，如图1所示，激光接收器和立杆有2个，激光接收器安装在立杆上，立杆下端固定安装在刮板上。激光接收器接收到激光发射器发射的固定高度的激光，可测量出自身对于该激光的相对高度，从而可转化成刮板的相对高度。此相对高度与设定值进行比较，根据偏差便可计算出刮板高度和姿态的调整量。

需要说明的是，在本发明的技术方案中，驱动车10还包括遥控模块，通过遥控模块可以远程遥控操作，避免了操作人员进入正在浇筑的混凝土，极大改善工作环境，减少对混凝土表面质量的干扰。遥控模块由控制手柄和安装在车体11上的接收器组成。使用者通过控制手柄可发出前进、后退、左转、右转、加速、减速等控制指令。控制手柄与接收器之间通过无线方式通讯。接收器收到指令后，发送给整机控制系统，做出相应动作。

如图5所示，在本实施例的技术方案中，连接支架20包括固定架21、驱动架22、主连杆23、副连杆24和伸缩驱动件25，固定架21沿竖直轴可转动地安装在车体上，驱动架22与地面处理机构相连，主连杆23分别铰接在固定架21的第一端和驱动架22的第一端，副连杆24分别铰接在固定架21的第二端和驱动架22的第二端，固定架21、驱动架22、主连杆23和副连杆24组成四连杆机构。伸缩驱动件25的第一端与固定架21铰接，伸缩驱动件25的第二端与主连杆23或副连杆24铰接。在使用时，伸缩驱动件25伸出或缩回，就会带动固定架21、驱动架22、主连杆23、副连杆24组成的四连杆机构形变，从而带动驱动架22升降。作为其他的可选的实施方式，伸缩驱动件25的第二端与主连杆23或副连杆24铰接即可，同样可以实现让驱动架22上下移动，从而带动地面处理机构上下移动的功能。

需要说明的是，在本发明的技术方案中，升降驱动件52和伸缩驱动件25均为电动推杆，作为其他的可选的实施方式，升降驱动件52和伸缩驱动件25也可以为其他形式的电动缸或气动、液动缸。

在地面处理机器人移动的过程中，如果驱动车10遇见了地面不平整的问题，就会导致驱动车10在行驶方向上左右倾斜，进而通过连接支架20带动地面处理机构倾斜，从而造成对混凝土地面的不均匀处理，影响施工质量。因此，作为一种优选的实施方式，如图8和图9所示，连接支架20包括固定架21、驱动架22、主连杆23和副连杆24组成的四连杆机构，固定架21用于与驱动车10相连，驱动架22用于与地面处理机构相连，主连杆23与固定架21通过转动副连接，副连杆24与固定架21通过球副连接，主连杆23和副连杆24分别与驱动架22通过球副连接。这样一来，就可以使得固定架21、驱动架22、主连杆23和副连杆24组成四连杆机构既保持平行四边形机构的运动特性，又具有空间上的柔性。这样的好处在于，通过连接支架20可以驱动地面处理机构升降调节高度，当驱动车10遇见了地面不平整而倾斜时，固定架21跟随驱动车10左右倾斜，由于副连杆24与固定架21通过球副连接以及主连杆23和副连杆24分别与驱动架22通过球副连接，就可以使得与驱动车10相连的固定架21带动主连杆23和副连杆24相对扭转，而让驱动架22在地面处理机构重力的作用下还处于原先的竖直位置，避免了驱动车10左右倾斜而联动地面处理机构左右倾斜，从而保证了对混凝土地面均匀处理的施工效果，确保施工质量。

需要说明的是，在本发明的技术方案中，球副连接的概念指的是从机械原理上球副连接的运动方式，具体的可以通过至少两个转动副相连也可以组成一个球副运动结构。具体的可以为万向关节连接器或者鱼眼轴承。在本发明的技术方案中，如图3所示，上述的球副即采用的是鱼眼轴承。

作为另一种可选的实施方式，副连杆24与固定架21通过转动副连接，主连杆23与固定架21通过球副连接，主连杆23和副连杆24分别与驱动架22通过球副连接，固定架21、驱动架22、主连杆23和副连杆24组成四连杆机构，同样也可以达到让使得固定架21、主连杆23、副连杆24相对扭转，而让驱动架22还处于原先的竖直位置的效果。

作为一种优选的实施方式，如图5、图8和图9所示，活动铰接杆26的第一端与主连杆23和副连杆24中的一个沿垂直于连接支架20所在平面的方向上枢轴连接，活动铰接杆26的第二端与驱动架22沿连接支架20所在平面上的枢轴连接，活动铰接杆26及其两端的枢轴连接结构组成一个球副。在通过连接支架20可以驱动地面处理机构升降调节高度时，主连杆23和副连杆24沿垂直于连接支架20所在平面的轴线方向摆动，带动驱动架22连同活动铰接杆26一起升降。当驱动车10遇见了地面不平整而倾斜时，固定架21跟随驱动车10左右倾斜，驱动架22相对于活动铰接杆26沿连接支架20所在平面的轴线转动，使得驱动架22可以保持原先的竖直位置，这样，通过活动铰接杆26可以给予连接支架20更高的柔性。作为另一种可选的实施方式，活动铰接杆26的第一端与副连杆24沿垂直于连接支架20所在平面的方向上枢轴连接，活动铰接杆26的第二端与驱动架22沿连接支架20所在平面上的枢轴连接。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，包括：

驱动车(10)，包括车体(11)和安装在所述车体(11)上的移动驱动件(12)；

连接支架(20)，所述连接支架(20)的第一端沿竖直轴可转动地安装在所述车体(11)上；

地面处理机构，固定安装在所述连接支架(20)的第二端。

2.根据权利要求1所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述连接支架(20)的第一端通过第一快拆结构(30)与所述车体(11)相连。

3.根据权利要求2所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述第一快拆结构(30)包括设置在所述车体(11)上的卡接槽(31)以及设置在所述连接支架(20)的第一端的卡接块(32)，所述连接支架(20)的第一端沿竖直轴可转动地与所述卡接块(32)相连。

4.根据权利要求1所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述连接支架(20)的第二端通过第二快拆结构(40)与所述地面处理机构相连。

5.根据权利要求4所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述地面处理机构包括整平机构(50)和抹平机构(60)，所述连接支架(20)通过所述第二快拆结构(40)可选择地与所述整平机构(50)相连或者与所述抹平机构(60)相连。

6.根据权利要求5所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述整平机构(50)为多种，所述连接支架(20)通过所述第二快拆结构(40)可选择地与多种所述整平机构(50)中的一种相连。

7.根据权利要求5所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述抹平机构(60)为多种，所述连接支架(20)通过所述第二快拆结构(40)可选择地与多种所述抹平机构(60)中的一种相连。

8.根据权利要求5所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述整平机构(50)包括：

机架主体(51)；

两个升降驱动件(52)，间隔安装在所述机架主体(51)上；

刮板(53)，与两个所述升降驱动件(52)的驱动端分别通过球副相连，两个升降驱动件(52)用于驱动所述刮板(53)沿竖直方向运动。

9.根据权利要求1所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述连接支架(20)包括：

固定架(21)和驱动架(22)，所述固定架(21)沿竖直轴可转动地安装在所述车体(11)上，所述驱动架(22)与所述地面处理机构相连；

主连杆(23)和副连杆(24)，所述主连杆(23)分别铰接在所述固定架(21)的第一端和所述驱动架(22)的第一端，所述副连杆(24)分别铰接在所述固定架(21)的第二端和所述驱动架(22)的第二端，所述固定架(21)、所述驱动架(22)、所述主连杆(23)和所述副连杆(24)组成四连杆机构；

伸缩驱动件(25)，所述伸缩驱动件(25)的第一端与所述固定架(21)铰接，所述伸缩驱动件(25)的第二端与所述主连杆(23)或所述副连杆(24)铰接。

10.根据权利要求9所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述主连杆(23)和所述副连杆(24)中的一个与所述固定架(21)通过转动副连接，所述主连杆(23)和所述副连杆(24)中的另一个与所述固定架(21)通过球副连接，所述主连杆(23)和所述副连杆(24)分别与所述驱动架(22)通过球副连接，所述固定架(21)、所述驱动架(22)、所述主连杆(23)和所述副连杆(24)组成四连杆机构。

11.根据权利要求10所述的柔性转弯的地面处理机器人，其特征在于，所述连接支架(20)还包括活动铰接杆(26)，所述活动铰接杆(26)的第一端与所述主连杆(23)和所述副连杆(24)中的一个沿垂直于所述连接支架(20)所在平面的方向上枢轴连接，所述活动铰接杆(26)的第二端与所述驱动架(22)沿所述连接支架(20)所在平面上的枢轴连接，所述活动铰接杆(26)及其两端的枢轴连接结构组成一个球副。

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