CN111515667A - 一种型钢对接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢结构施工领域，尤其涉及一种型钢的对接的机器人。为了提高目前钢结构施工过程中型钢对接的安装质量，包括型钢调节组件、螺栓安装组件、机体和可升降底座，型钢调节组件对称设置在机体两侧，可夹持以固定和调整待调节型钢；螺栓安装组件安装在型钢调节组件内侧，可在在进行H型钢对接时自动安装螺栓；机体的底部设置有可升降底座，可升降底座运送机体并将机体升高至工作位置。本发明的螺栓安装组件可根据实际情况调整钳手位置，大大提高了螺栓安装的适应性和通用性。

Description

一种型钢对接机器人

技术领域

本发明属于钢结构施工领域，尤其涉及一种型钢的对接的机器人。

背景技术

钢结构作为天然的装配式结构，强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

在钢结构施工的过程中，型钢对接的施工难度大，效率低，需要耗费大量人力物力，同时存在较大安全隐患。因此，为满足国内工程界的需求，以如今工程现状为背景，围绕型钢对接机器人技术展开分析，清楚地阐述其作用机理，并且充分考虑型钢尺寸，螺栓尺寸及间距等一系列问题。

发明内容

本发明为了提高目前钢结构施工过程中型钢对接的安装质量，安装速度，节约安装成本，降低安全隐患，提供一种型钢的对接的机器人。

本发明采取以下技术方案：一种型钢的对接的机器人，包括型钢调节组件、螺栓安装组件、机体和可升降底座，型钢调节组件对称设置在机体两侧，可夹持以固定和调整待调节型钢；螺栓安装组件安装在型钢调节组件内侧，可在在进行H型钢对接时自动安装螺栓；机体的底部设置有可升降底座，可升降底座运送机体并将机体升高至工作位置。

进一步的，型钢调节组件包括钳手、支撑架，型钢调节机械臂、调节气缸和支撑杆；所述的型钢调节机械臂安装在机体上，支撑架由上到下设置有4组，下部的2组支撑架安装在型钢调节机械臂上，并通过支撑杆支撑连接，上部的2组支撑架之间通过支撑杆支撑连接，上部的2组支撑架与下部的2组支撑架之间设置有两组调节气缸，支撑架两端设置有钳手I。

进一步的，钳手I包括可绕支撑架I端部铰接点转动的爪I，爪I的内侧设置有可绕铰接点转动的爪II。

进一步的，螺栓安装组件包括支撑架、调节气缸，支撑板和钳手II；所述的支撑架安装在型钢调节组件的支撑架上，所述的调节气缸一端固定在所述支撑架上，另一端安装支撑板；支撑板上设置钳手II。

进一步的，钳手II包括夹持块、钳座、螺栓安装机械臂和转动支座；螺栓安装机械臂一端通过转动支座固定在支撑板上，转动支座内设有电机VI，电机VI可驱动转动支座带动螺栓安装机械臂转动，螺栓安装机械臂另一端安装可转动的钳座；钳座上安装有6组夹持块。钳座上安装有6组可绕铰接点转动的夹持块。

进一步的，钳座包括旋转杆和电磁铁，旋转杆内部设有电机V，电机V驱动旋转杆自转，旋转杆的自转中心处设置电磁铁。

进一步的，可升降底座包括调节气缸、三角支撑架I、三角支撑架II、驱动器和轮组；所述的调节气缸一端安装在圆台状底座顶部，另一端通过铰支座连接机体，三角支撑架I和三角支撑架II设置在调节气缸两侧；圆台状底座内部安装驱动器，驱动器底部设置轮组。

进一步的，螺栓安装组件的支撑板上设有用于监控钳手和螺栓相对位置的摄像机；所述的轮组上设有用于监测轮胎与地面接触压力的压力传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的型钢对接机器人，型钢调节组件的两机械臂可向型钢方向转动，从而带动设置在支撑架上的钳手转动，使下部两支撑架上的钳手能够夹住已固定好的型钢，从而固定好整个组件，并利用调节气缸驱动上部两支撑架向待调节型钢移动，使钳手能够夹住待调节型钢，再利用调节气缸驱动两支撑架带动待调节型钢向对接位置移动，使待调节型钢与已固定好型钢处于对接状态，型钢为H型钢且需要螺栓固定时，可通过螺栓安装组件的调节气缸驱动支撑板向腹板移动，将螺栓杆穿过腹板上的螺栓孔移动到螺母位置，再利用钳手带动螺栓转动，使螺栓旋入螺母中，实现型钢的自动对接。本机器人能够解决钢结构施工过程中型钢自动化对接的问题，有效减少工作人员的劳动强度，并提高了型钢对接的安全性和可靠性，此外，本发明的螺栓安装组件可根据实际情况调整钳手位置，大大提高了螺栓安装的适应性和通用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的螺栓安装组件示意图；

图4为本发明的螺栓安装组件钳手示意图；

图5为本发明的螺栓安装组件钳手侧视图；

图6为本发明的可升降底座示意图；

图7为本发明的型钢调节组件机械臂工作示意图；

图8为本发明的型钢调节组件工作示意图；

图9为本发明的型钢调节组件的钳手夹持示意图；

图10为本发明的螺栓安装组件工作示意图；

图11为本发明的螺栓安装组件钳手工作示意图；

图12为本发明的机体转动示意图；

图13为本发明的型钢调节组件钳手结构示意图；

图14为本发明的螺栓安装组件钳手结构示意图；

图15为本发明的螺栓安装组件夹持块结构示意图；

图中，1-钳手I，1.1-爪I，1.2-爪II，2-支撑架I，3-型钢调节机械臂，4-螺栓安装组件，5-调节气缸I，6-支撑杆，7-机体，8-调节气缸II，9-底座，10-支撑架II，11-调节气缸III，12-支撑板，13-钳手II，14-夹持块，15-旋转杆，16-电磁铁，17-螺栓安装机械臂，18-转动支座，19-驱动器，20-轮组，21-三角支撑架I，22-三角支撑架II，23-减速器I，24-链轮副I，25-电机I，26-减速器II，27-链轮副II，28-电机II，29-电机VI，30-电机V，31-减速器III，32-链轮副III，33-电机III。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例：

如图所示，本发明提供了一种可用于钢结构施工中型钢对接的机器人，包括型钢调节组件、螺栓安装组件4、机体7和可升降底座。型钢调节组件设置在机体侧面，可夹持以固定型钢和待调节型钢，并调整待调节型钢位置；螺栓安装组件设置在型钢调节组件的支撑架上，可在在进行H型钢对接时自动安装螺栓；可升降底座设置在机体的底部，可运送机器人并将机器人升高至工作位置；

参照图1、5、6、7、13，所述型钢调节组件包括四对钳手I1、四个支撑架I2，两个型钢调节机械臂3、两个调节气缸5和四个支撑杆6；所述的钳手1安装在所述支撑架I2两端，所述钳手1在内部电机和链轮副的驱动下可夹持待调整型钢和已固定型钢，并在所述调节气缸I5驱动下，对待调节型钢的位置进行调节；用于夹持待调节型钢的所述支撑架之间和用于夹持已固定型钢的所述支撑架之间通过所述支撑杆6连接；用于夹持待调节型钢和用于夹持已固定型钢的所述支撑架之间通过所述调节气缸I5连接。钳手I1包括可绕支撑架I2端部铰接点转动的爪I1.1，爪I1.1的内侧设置有可绕铰接点转动的爪II1.2。爪I1.1的驱动通过设置在支撑架和钳手I内部设有电机I25、链轮副I24和减速器I23，电机I25通过链轮副I24驱动爪I1.1转动来夹持型钢，减速器I23用来降低转速增大扭矩和降低负载。爪II1.2的转动驱动结构与爪I1.1相同，在此不再赘述。

参照图2、3、8、9、14、15，所述螺栓安装组件4包括支撑架II10、调节气缸11，支撑板12和至少三十六个钳手II13；所述支撑架II10设置在所述型钢调节组件的支撑架I2上，用于固定所述螺栓安装组件，支持所述螺栓安装组件开展工作；所述调节气缸III11一端固定在所述支撑架II10上，一端固定在所述支撑板12上，可驱动所述支撑板12和钳手II13至工作位置；所述钳手II13设置在所述支撑板12上，钳手13包括六个夹持块14、钳座、螺栓安装机械臂17和转动支座18；螺栓安装机械臂17一端通过转动支座18设置在支撑板上，所述的转动支座18内设有电机VI29，电机VI29可驱动转动支座18带动螺栓安装机械臂17转动；所述钳座内设有减速器III31、链轮副III32和电机III33，电机III33可通过链轮副III32驱动夹持块转动夹持螺栓，减速器III31可降低转速增大扭矩和降低负载。螺栓安装机械臂另一端设置所述钳座，可调节钳座和夹持块14的位置，以适应不同的螺栓间距；所述钳座包括旋转杆15和电磁铁16，旋转杆15内部设有电机V30，电机V30驱动旋转杆15自转，旋转杆15的自转中心处设置电磁铁16。夹持块14安装在所述钳座上，在内部电机III和链轮副III的驱动下可夹持螺栓或螺母，电磁铁16可吸附螺栓或螺母，并在磁场作用下通过螺栓或螺母吸附钢板，所述旋转杆15自转可驱动钳座旋转，进而带动夹持块14旋转，将螺栓安装在H型钢腹板上。

参照图14，螺栓安装机械臂17包括四段相互铰接的机械臂，其中一端与转动支座18固定，另一端与旋转杆15固定。四段相互铰接的机械臂的每一个铰接处设置有一组驱动机构，驱动机构包括减速器II26、链轮副II27和电机II28，电机II28通过链轮副II27驱动铰接点转动，减速器II26负责降低转速、增大扭矩和降低负载。

参照图4，所述可升降底座包括调节气缸II8、三角支撑架I21、三角支撑架II22、驱动器19和轮组20；调节气缸II8一端安装在圆台状底座顶部，另一端通过铰支座连接机体7，可驱动机体7上升和转动，以适应不同位置型钢柱和型钢梁的需要；所述三角支撑架I21和所述三角支撑架II22设置在调节气缸侧面，可在机器人工作时提供支持力；所述的驱动器19安装在圆台状底座内部，底部设置所述轮组20，可驱动机器人移动到不同位置。

本发明的型钢对接机器人还包括用于控制轮组20、型钢调节机械臂3、螺栓安装机械臂17、钳手和调节气缸工作的控制器；螺栓安装组件的所述支撑板上设有用于监控钳手和螺栓相对位置的摄像机；所述轮组上设有用于监测轮胎与地面接触压力的压力传感器；所述激光传感器、摄像机、压力传感器的信号输出端均连接于所述控制器的信号输入端。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种型钢的对接的机器人，其特征在于：包括型钢调节组件、螺栓安装组件(4)、机体(7)和可升降底座，

型钢调节组件对称设置在机体两侧，可夹持以固定和调整待调节型钢；

螺栓安装组件(4)安装在型钢调节组件内侧，可在在进行H型钢对接时自动安装螺栓；

机体的底部设置有可升降底座，可升降底座运送机体并将机体升高至工作位置。

2.根据权利要求1所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的型钢调节组件包括钳手I（1）、支撑架I（2），型钢调节机械臂（3）、调节气缸I（5）和支撑杆（6）；所述的型钢调节机械臂（3）安装在机体（7）上，支撑架I（2）由上到下设置有4组，下部的2组支撑架I（2）安装在型钢调节机械臂（3）上，并通过支撑杆（6）支撑连接，上部的2组支撑架（2）之间通过支撑杆（6）支撑连接，上部的2组支撑架I（2）与下部的2组支撑架（2）之间设置有两组调节气缸I（5），支撑架I（2）两端设置有钳手I（1）。

3.根据权利要求2所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的钳手I（1）包括可绕支撑架I（2）端部铰接点转动的爪I（1.1），爪I（1.1）的内侧设置有可绕铰接点转动的爪II（1.2）。

4.根据权利要求3所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的螺栓安装组件（4）包括支撑架II（10）、调节气缸III（11），支撑板（12）和钳手II（13）；所述的支撑架（10）安装在型钢调节组件的支撑架（2）上，所述的调节气缸III（11）一端固定在所述支撑架II（10）上，另一端安装支撑板（12）；支撑板（12）上设置钳手II（13）。

5.根据权利要求4所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述钳手II（13）包括夹持块（14）、钳座、螺栓安装机械臂（17）和转动支座（18）；螺栓安装机械臂（17）一端通过转动支座（18）固定在支撑板上，转动支座（18）内设有电机VI（29），电机VI（29）可驱动转动支座带动螺栓安装机械臂（17）转动，螺栓安装机械臂（17）另一端安装可转动的钳座；钳座上安装有6组可绕铰接点转动的夹持块（14）。

6.根据权利要求5所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的钳座包括旋转杆（15）和电磁铁（16），旋转杆（15）内部设有电机V（30），电机V（30）驱动旋转杆自转，旋转杆（15）的自转中心处设置电磁铁（16）。

7.根据权利要求6所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的可升降底座包括调节气缸II（8）、三角支撑架I（21）、三角支撑架II（22）、驱动器（19）和轮组（20）；所述的调节气缸II（8）一端安装在圆台状底座顶部，另一端通过铰支座连接机体（7），所述的三角支撑架I（21）和所述的三角支撑架II（22）设置在调节气缸II（8）两侧；圆台状底座内部安装驱动器（19），驱动器（19）底部设置轮组（20）。

8.根据权利要求7所述的型钢的对接的机器人，其特征在于：所述的螺栓安装组件的支撑板（12）上设有用于监控钳手和螺栓相对位置的摄像机；所述的轮组（20）上设有用于监测轮胎与地面接触压力的压力传感器。

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