CN111877769A - 一种钢筋网行走机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢筋网行走机器人，包括：壳体；第一行走结构，包括位于壳体内的第一驱动装置以及与第一驱动装置连接、且位于壳体相对两侧的支腿，第一行走结构带动壳体沿第一方向行走；第二行走结构，第二行走结构包括与壳体固定的第二驱动装置以及与第二驱动装置连接、位于所述壳体下表面的滚动结构，第二行走结构带动壳体沿第二方向行走；以及第一光电感测器及第二光电感测器，第一及第二光电感测器均设置于壳体的下表面，第一光电感测器与第一行走结构通信连接，第一行走结构根据第一光电感测器的感测结果控制行走，第二光电感测器与第二行走结构通信连接，第二行走结构根据第二光电感测器的感测结果控制行走。所述钢筋网行走机器人结构简单，在钢筋网行走机器人上设置自动绑扎机，可以解决钢筋绑扎的问题。

Description

一种钢筋网行走机器人

技术领域

本发明涉及一种移动车体，尤其涉及一种能交替在相互垂直的方向上行走的钢筋网行走机器人。

背景技术

随着城市化进程的快速推进，国家需要建造越来越多的高层建筑、铁路和核电站等大型建筑。在建造大型建筑时，不可避免地需要用到钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构作为建筑的主要框架，能够为建筑提供主要的支撑作用。在形成钢筋混凝土结构前，需要先将多根钢筋绑扎成钢筋框架，以形成大直径的钢筋网片。目钢筋绑扎目前主要采用的方式是人工手动捆扎和小型手持式钢筋捆扎机，其中人工手动捆扎费事费力，效率低下，而另一种小型手持式钢筋捆扎机，又叫全自动绑扎机，内部设有微控制器，能够自动完成钢筋捆扎的所有步骤，是一种智能化手持式钢筋快速捆扎工具。钢筋捆扎机主要由机体、专用线盘、电池盒、充电器四部分组成。虽然小型手持式钢筋捆扎机的速度相对人工捆扎有所提高，但是在钢筋捆扎过程中只能一个人手持一台捆扎机单次单个的捆扎，而且需要工作人员反复的弯腰起蹲操作，会对工作人员身体造成伤害，效率也不是很理想。

发明内容

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种钢筋网行走机器人。所述钢筋网行走机器人能作为钢筋捆扎机器人的底座，也即，在钢筋网行走机器人上设置自动绑扎机，利用钢筋网行走机器人带着自动绑扎机实现绑钢筋的动作。

一种钢筋网行走机器人，包括：

壳体；

第一行走结构，包括位于所述壳体内的第一驱动装置以及与所述第一驱动装置连接、并受第一驱动装置驱动的、且分别位于所述壳体外、所述壳体相对两侧的支腿，所述第一行走结构用于带动壳体沿第一方向行走；

第二行走结构，所述第二行走结构包括与壳体固定的第二驱动装置以及与所述第二驱动装置连接、并受第二驱动装置驱动、位于所述壳体下表面的滚动结构，所述第二行走结构用于带动壳体沿第二方向行走；以及

第一光电感测器及第二光电感测器，所述第一光电感测器及第二光电感测器均设置于所述壳体的下表面，所述第一光电感测器与第一行走结构通信连接，所述第一光电感测器感测第一方向上的钢筋，所述第一行走结构用于根据所述第一光电感测器的感测结果以执行行走动作，所述第二光电感测器与第二行走结构通信连接，所述第二光电感测器感测第二方向上的钢筋，所述第二行走结构用于根据所述第二光电感测器的感测结果以执行行走动作。

在一个优选实施方式中，所述壳体包括底板、两相对的第一侧板以及两相对的第二侧板，所述第一侧板与第二侧板依次连接并均与底板垂直连接，所述底板、第一侧板及第二侧板围合形成容纳空间，所述支腿的数量为4个，4个所述支腿分别位于两个所述第一侧板的外侧，且位于同一侧的两个所述支腿分别固定于行走方通上。

在一个优选实施方式中，所述第一驱动装置包括第一电机、与第一电机固定的减速机与四个连杆，所述减速机包括双向驱动轴，每个所述驱动轴靠近所述第一侧板的一端固定有第一带轮，与第一带轮相对的位置设有第二带轮，所述第一带轮及第二带轮通过同步带传动，所述第一带轮与第二带轮的输出端分别穿过第一侧板与一个所述连杆固定，所述连杆的另一端与每个支腿固定，所述连杆的两端分别能绕着驱动轴及所述支腿转动。

在一个优选实施方式中，所述滚动结构包括两个滚轮及两个滚筒，每个滚轮包括滚槽，滚槽的宽度等于或者大于钢筋的直径,每个滚轮与一个滚筒同轴设置，所述滚筒的轴向与所述行走方通的延伸方向一致，所述第二驱动装置包括第二电机以及与第二电机固定的联轴器；所述联轴器的输出端设置有两个第三带轮，每个滚轮与一个滚筒之间设置有第四带轮，第三带轮与第四带轮通过同步带传动。

在一个优选实施方式中，所述滚筒包括中空的内筒体、套设于所述内筒体外表面的外筒体、设置于内筒体相对两端的胀套以及设置于胀套中的连接轴。

在一个优选实施方式中，所述内筒体材质为铝合金，所述外筒体材质为包胶。

在一个优选实施方式中，所述钢筋网行走机器人还包括行走调整结构，所述行走调整结构包括驱动部以及与所述驱动部连接的可动板，所述可动板与所述底板相互平行且位于所述底板之下，所述驱动部能驱动所述可动板沿与第一行走结构相同的方向运动，所述第二行走结构固定于所述可动板的底表面。

在一个优选实施方式中，所述底板的底表面设置有相互平行的导轨，所述可动板的上表面设置有与所述导轨相配合的导向柱，所述导向柱与所述导轨相配合。

在一个优选实施方式中，所述连杆的两个轴孔的中心距为L1，所述支腿的中心孔距离所述行走方通下底面的距离为L2，所述连杆的上轴孔的中心距离所述行走方通的距离为H，所述第一行走结构的步距为S，则

在一个优选实施方式中，所述第一光电感测器设置于单侧的滚轮与滚筒之间，单侧的所述滚轮包括朝向所述滚筒的端面，所述第一光电感测器的中心距离所述端面的距离为步距的一半。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的钢筋网行走机器人能交替在相互垂直的方向上行走，该钢筋网行走机器人结构简单，可靠性高，重量轻，在所述钢筋网行走机器人上设置自动绑扎机，利用钢筋网行走机器人配合自动绑扎机实现绑钢筋的动作，可以解决钢筋绑扎的问题。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的钢筋网行走机器人的结构示意图。

图2是图1提供的钢筋网行走机器人去掉其携带的自动绑扎机的结构示意图。

图3是图1提供的钢筋网行走机器人翻转180度后的结构示意图。

图4是图1提供的钢筋网行走机器人的左视图。

图5是图1提供的钢筋网行走机器人的步距计算原理图。

图6是本图1提供的钢筋网行走机器人的仰视图。

图7是图1提供的钢筋网行走机器人包括的可动板相对所述底板移动的结构示意图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1及图3，所述钢筋网行走机器人100包括壳体10、第一行走结构20、第一光电感测器30、行走调整结构40、第二行走结构50及第二光电感测器60。

具体地，如图1所述，所述壳体10包括底板12、两相对的第一侧板14以及两相对的第二侧板16。所述第一侧板14与第二侧板16依次连接并均与底板12垂直连接，所述底板12、第一侧板14及第二侧板16围合形成容纳空间101。

请一并参阅图1及图2，所述第一行走结构20包括位于所述壳体10内的第一驱动装置22以及与所述第一驱动装置22连接、并受第一驱动装置22驱动的、且分别位于壳体10外、壳体10相对两侧的支腿24。所述第一行走结构20用于带动壳体10沿第一方向行走。

所述第一驱动装置22至少包括位于所述容纳空间101中的第一电机220、位于容纳空间101外的连杆222以及多个带轮。在本实施方式中，所述第一电机220与减速机225固定，减速机225包括双向的驱动轴226，每个所述驱动轴226靠近所述第一侧板14的一端固定有第一带轮223，所述底板12上、与第一带轮223相对的位置设有第二带轮224，所述第一带轮223及第二带轮224通过同步带227传动，同步带227轮下方通过张紧结构228张紧。所述第一带轮223的输出端与第二带轮224的输出端分别穿过第一侧板14与一个所述连杆222固定。在本实施方式中，所述支腿24的数量为四个，所述连杆222的另一端与每个支腿24固定，所述连杆222的两端分别能绕着驱动轴及所述支腿24转动。

四个支腿24分别位于两个相对的第一侧板14的外侧。所述第一行走装置还包括两个行走方通26，位于同一侧的两个所述支腿24分别固定于所述行走方通26上。所述行走方通26为纵长的条状结构，截面为方形。使所述行走方通26的截面为方形是为了在行走时为钢筋网行走机器人100提供稳固的支撑作用，确保钢筋网行走机器人100的重心稳定。优选地，当所述钢筋网行走机器人100用于钢筋绑扎机器人的行走结构时，所述行走方通26的宽度与钢筋的直径相同。

请参阅图4及图5，在本实施方式中，所述连杆222的两个轴孔的中心距为L1，所述支腿24的中心孔距离所述行走方通26下底面的距离为L2，所述连杆222的上轴孔的中心距离所述行走方通26的距离为H，所述第一行走结构20的步距为S，则

当第一电机220通电时，通过减速机225带动驱动轴226转动，驱动轴226通过带轮及同步带227的共同作用驱动带轮转动，带轮带动连杆222转动，连杆222带动支腿24转动，从而实现支腿24沿第一方向的行走。

由于连杆222每绕其中心轴转动一周，行走方通26就前进一步，所以可以通过选择连杆222包括的两个轴孔的孔距、支腿24的长度以及连杆222的上轴孔距离行走方通26的距离这三个物理量控制钢筋网行走机器人100的步距，也方便后续将自动绑扎机105设置于所述钢筋网行走机器人100上时，根据钢筋的间距设置步距，从而，每行走一步就刚好使自动绑扎机105到达交叉点以实现钢筋的捆扎。

所述第一光电感测器30设置于所述壳体10的下表面，所述第一光电感测器30与第一行走结构20通信或者电连接，所述第一光电感测器30用于感测寻找第一方向上的钢筋。第一光电感测器30可以为能发射红外线的激光感测器。

所述行走调整结构40用于根据第一光电感测器30的感测结果且与第一行走结构20配合，使所述钢筋网行走机器人100在第一方向上从上一个钢筋运动至下一个钢筋。

所述行走调整结构40能带着自动绑扎机行走。具体地，所述行走调整结构40包括驱动部42以及与所述驱动部42连接的可动板44。所述可动板44与所述底板12相互平行且位于所述底板12之下。第一光电感测器30设置于所述可动板44的下表面。

所述驱动部42与所述第一行走结构20通信连接或者电连接，以实现信号的传输。所述驱动部42能驱动所述可动板44沿与第一行走结构20相同或者相反的方向运动，以进行位移补充或者修正，直至使自动绑扎机到达交叉点。也即，第一行走结构20与行走调整结构40共同在第一方向上运动一预定距离从带着自动绑扎机从上一个钢筋交叉点运动至下一个钢筋交叉点。在所述钢筋网行走机器人100用于钢筋绑扎时，可以将钢筋自动绑扎机与所述行走调整结构40固定，通过所述行走补偿机构带领钢筋自动绑扎机运动到钢筋交叉点的位置。

在本实施方式中，所述可动板44与所述底板12是导向滑移配合。具体地，所述底板12的底表面设置有两条相互平行的导轨120，所述可动板44的上表面设置有与所述导轨120相配合的滑块440，所述滑块440与所述导轨120相配合。导轨120延伸的方向与行走方通26的延伸方向相同。从而，当驱动部42驱动所述可动板44，使可动板44沿着所述底板12移动时，自动绑扎机由于是与可动板44固定的，从而也可以随着可动板44的移动而移动。

请参阅图3，所述第二行走结构50包括与壳体10固定的第二驱动装置52以及与所述第二驱动装置52连接、并受第二驱动装置52驱动的滚动结构54。所述第二行走结构50用于带动壳体10沿第二方向行走，所述第二方向与所述第一方向垂直。所以所述第二行走结构50固定于所述可动板44的底表面。在本实施方式中，所述滚动结构54包括两个滚筒540及两个滚轮542，每个滚轮542与一个滚筒540同轴设置并通过轴杆连接，所述滚轮542背离滚筒540的一端、及滚筒540背离滚轮542的一端分别设置有支撑座103，所述滚筒540的轴向与所述行走方通26的延伸方向一致。

所述第二驱动装置52包括第二电机520以及与第二电机520固定的联轴器522。所述联轴器522的输出端设置有两个第三带轮523，每个滚轮542与一个滚筒540之间设置有第四带轮524，第三带轮523与第四带轮524通过同步带527传动。

优选地，每个滚轮542包括滚槽544，滚槽544的宽度等于或者大于钢筋的直径。优选地，所述滚槽544的直径等于钢筋的直径，从而，滚槽544起到了导向的作用，防止钢筋网行走机器人100的整体的位置偏移。

请一并参阅图5，所述滚筒540包括中空的内筒体、套设于内筒体外表面的外筒体、设置于内筒体相对两端的胀套以及设置于胀套中的连接轴。将内筒体设计为中空形状，能减轻所述钢筋网行走机器人100的重量。

在本实施方式中，所述内筒体材质为铝合金，所述外筒体材质为包胶形成的硬质筒状体。包胶的材质譬如为橡胶或者树脂等。

在本实施方式中，所述胀套未伸出所述内筒体或者所述胀套的前端刚好与所述内筒体的前端相齐平。在此，利用胀套将连接轴和内筒体同时抱紧，靠摩擦力传递扭矩。

在本实施方式中，实施滚动结构54采用滚筒540与滚轮542向搭配的方式，既能利用滚轮542起到行走时的导向作用，又能利用滚筒适应不同间距的钢筋。

当所述第二电机520转动时，通过联轴器522带动驱动轴转动，然后通过第三带轮523、第四带轮524及同步带527驱动连接轴转动，从而实现两个滚筒540及两个滚轮542的同步转动，也即实现了钢筋网行走机器人100沿第二方向的行走。

所述第二光电感测器60设置于所述壳体10的下表面且与第二行走结构50通信或者电连接。所述第二光电感测器60感测第二方向上的钢筋，所述第二行走结构50用于根据所述第二光电感测器60的感测结果在第二方向上从上一个钢筋运动至下一个钢筋。第二光电感测器60可以为能发射红外线的激光感测器。

在本实施方式中，所述底板12及所述可动板44均开设有同轴的开窗108，以供所述自动绑扎机105从开窗108伸出至所述可动板44之下，且第一光电感测器30及第二光电感测器60分别能感测第一方向及第二方向的钢筋，并将感测结果传输至控制系统，控制系统控制第一行走结构20、行走调整结构40及第二行走结构50的运动情况。

在本实施方式中，所述第一光电感测器30的数量为2个，每个所述第一光电感测器30设置于同一侧的所述滚轮542与滚筒540之间的某个位置。具体地，同一侧的所述滚轮542包括朝向所述滚筒540的端面，所述第一光电感测器30的中心距离所述端面的距离为步距的一半。这样的话，所述第一光电感测器30每次可以提前半个步距去感测所述第一方向上的钢筋。

在本实施方式中，所述第二光电感测器60设置于可动板44的底表面、所述第二光电感测器60的中心与自动绑扎机105的绑扎端的中心之间的连线与两个第一光电感测器30的连线是垂直的。

钢筋网行走机器人100在使用时，当钢筋网行走机器人100沿第二方向行走时，所述第一行走结构20是能通过所述连杆222的转动两个行走方通26分别收纳至第一侧板14及第二侧板16的旁侧，从而不会影响第二行走机构505沿第二方向的行走。且本发明将第二行走结构50固定于底板12的底表面121，能控制所述钢筋网行走机器人100的整体体积。

钢筋网111是由若干横向钢筋与若干纵向钢筋排布而成，在理想状态下，横向钢筋之间是等间距排布，纵向钢筋也是等间距排布，设置自动行走机构的步距，钢筋网行走机构带着自动绑扎机就能自动对横纵交叉点实现钢筋的捆扎。

但是在实际情况下，有时钢筋的间距并不是完全相等，所以，就需要第一光电感测器30及第二光电感测器60去感测下方的钢筋，找到钢筋后再控制自动绑扎机运动至交叉点，如此能实现不同间距的钢筋的准确绑扎，提高了钢筋绑扎的效率。在本实施方式中，所述第一光电感测器30及第二光电感测器60均是红外感测器，能向竖直方向发射红外光。当感测到钢筋时，就将感测结果反馈给行走机构，行走机构根据结果执行行走或者停止动作。

譬如，第一行走结构20在纵向上行走，第二行走结构50在横向上行走，由于第二行走结构50是在钢筋网上滚动的，所以在滚动过程中只要第二光电感测器60能检测到其正下方有钢筋就会向CPU发射信号，CPU控制所述第二行走机构50停止驱动，然后自动绑扎机105斜向下运动去对交叉点捆扎。捆完一个交叉点就继续向下一个交叉点滚动，再次进行捆扎，等第一排的交叉点依次捆扎完毕，第一行走结构20就需要从第一排最后一个纵向钢筋的位置横向钢筋跨向第二排横向钢筋。

譬如，假设钢筋的纵向间距是200毫米，而第一行走结构20的步距是70毫米，如果第一行走结构20的连杆222转动三圈就是210毫米，就超过了10毫米，这样自动绑扎机105就不能准确绑扎，所以第一行走结构20行走两步半的距离时，所述第一光电感测器30与其同侧的滚轮的端面之间的距离刚好是半步的步距，所以，所述第一光电感测器30能先于第一行走结构20半步去感测钢筋，等第一行走机构运动至第三步时，就向所述第一驱动装置22及所述驱动部42分别发出信号，所述信号使第一驱动装置22停止驱动，使所述驱动部42开始驱动所述可动板44后退10毫米，使可动板44带动所述钢筋自动绑扎机运动到交叉点。等绑扎完毕，所述可动板再回到其起始位置。可以理解，钢筋网的间距、第一行走结构20的步距、行走调整结构40每次需要调整直至接近交叉点的距离等参数均受可以依算法程序设定。

综上所述，本发明具有如下有益效果：本发明提供的钢筋网行走机器人能交替在相互垂直的方向上行走，且能通过第一光电感测器30及第二光电感测器60分别在第一方向及第二方向上寻找钢筋，然后CPU能控制第一行走机构20、行走调整结构40及第二行走机构50，从而可以对不同间距的钢筋进行绑扎，该机构结构简单，可靠性高，可以替代人工解决钢筋绑扎的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种钢筋网行走机器人，其特征在于，包括：

壳体；

第一行走结构，包括位于所述壳体内的第一驱动装置以及与所述第一驱动装置连接、并受第一驱动装置驱动的、且分别位于所述壳体外、所述壳体相对两侧的支腿，所述第一行走结构用于带动壳体沿第一方向行走；

第二行走结构，所述第二行走结构包括与壳体固定的第二驱动装置以及与所述第二驱动装置连接、并受第二驱动装置驱动、位于所述壳体下表面的滚动结构，所述第二行走结构用于带动壳体沿第二方向行走；以及

第一光电感测器及第二光电感测器，所述第一光电感测器及第二光电感测器均设置于所述壳体的下表面，所述第一光电感测器与第一行走结构通信连接，所述第一光电感测器感测第一方向上的钢筋，所述第一行走结构用于根据所述第一光电感测器的感测结果执行行走动作，所述第二光电感测器与第二行走结构通信连接，所述第二光电感测器感测第二方向上的钢筋，所述第二行走结构用于根据所述第二光电感测器的感测结果执行行走动作。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述壳体包括底板、两相对的第一侧板以及两相对的第二侧板，所述第一侧板与第二侧板依次连接并均与底板垂直连接，所述底板、第一侧板及第二侧板围合形成容纳空间，所述支腿的数量为四个，四个所述支腿分别位于两个所述第一侧板的外侧，且位于同一侧的两个所述支腿分别固定于行走方通上。

3.根据权利要求2所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一电机、与第一电机固定的减速机与四个连杆，所述减速机包括双向驱动轴，每个所述驱动轴靠近所述第一侧板的一端固定有第一带轮，与第一带轮相对的位置设有第二带轮，所述第一带轮及第二带轮通过同步带传动，所述第一带轮与第二带轮的输出端分别穿过第一侧板与一个所述连杆固定，所述连杆的另一端与每个支腿固定，所述连杆的两端分别能绕着驱动轴及所述支腿转动。

4.根据权利要求3所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述滚动结构包括两个滚轮及两个滚筒，每个滚轮包括滚槽，滚槽的宽度等于或者大于钢筋的直径，每个所述滚轮与一个所述滚筒同轴设置，所述滚筒的轴向与所述行走方通的延伸方向一致，所述第二驱动装置包括第二电机以及与第二电机固定的联轴器；所述联轴器的输出端设置有两个第三带轮，每个所述滚轮与一个滚筒之间设置有第四带轮，每个所述第三带轮与一个所述第四带轮通过一个同步带传动。

5.根据权利要求4所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述滚筒包括中空的内筒体、套设于所述内筒体外表面的外筒体、设置于内筒体相对两端的胀套以及设置于胀套中的连接轴。

6.根据权利要求5所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述内筒体材质为铝合金，所述外筒体材质为包胶。

7.根据权利要求2所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述钢筋网行走机器人还包括行走调整结构，所述行走调整结构包括驱动部以及与所述驱动部连接的可动板，所述可动板与所述底板相互平行且位于所述底板之下，所述驱动部能驱动所述可动板沿与第一行走结构相同的方向运动，所述第二行走结构固定于所述可动板的底表面。

8.根据权利要求7所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述底板的底表面设置有相互平行的导轨，所述可动板的上表面设置有与所述导轨相配合的导向柱，所述导向柱与所述导轨相配合。

9.根据权利要求3所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述连杆的两个轴孔的中心距为L1，所述支腿的中心孔距离所述行走方通下底面的距离为L2，所述连杆的上轴孔的中心距离所述行走方通的距离为H，所述第一行走结构的步距为S，则

10.根据权利要求9所述的一种钢筋网行走机器人，其特征在于，所述第一光电感测器设置于单侧的滚轮与滚筒之间，单侧的所述滚轮包括朝向所述滚筒的端面，所述第一光电感测器的中心距离所述端面的距离为步距的一半。

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