CN112177363B - 一种砌墙机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砌墙机器人，包括自动导引车、多轴机械臂、夹砖装置以及摄像装置，所述多轴机械臂设置于所述自动导引车上，所述夹砖装置设置于多轴机械臂的末端，所述摄像装置与夹砖装置的一侧固定以用于拍摄图像进而识别取砖位或放砖位，多轴机械臂根据摄像装置识别的取砖位或放砖位控制夹砖装置进行夹砖或放砖，所述砌墙机器人还包括设置在自动引导车上并位于多轴机械臂一侧的助力装置，所述助力装置包括电机及由电机控制收放的绳索。与现有技术相比，本发明能够代替人工进行砌筑，自动将加气块夹取后放入所需的砌墙位置，无需人工进行搬砖、运砖、放砖等苦力劳动，降低劳动强度和作业危险性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设备技术领域，尤其涉及一种砌墙机器人。
背景技术
传统的人工砌筑建造楼房施工劳动强度大,作业危险性高，且人口红利的逐渐消失导致用人成本越来越高，且如今的房屋结构在混凝土框架完成后,需要采用较大的砌块砌墙,因此传统的人工砌筑作业会更加耗费工人体力,并随着墙体在砌墙过程中的升高,需要人工将又重又大的砌块抬上脚手架,对于辅助作业工人的体力消耗也同样极大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种砌墙机器人，解决现有技术中人工砌筑建造楼房施工进度慢,劳动强度大,作业危险性高，且人口红利的逐渐消失导致用人成本越来越高的技术问题。
一种砌墙机器人，其包括自动导引车、多轴机械臂、夹砖装置以及摄像装置，所述多轴机械臂设置于所述自动导引车上，所述夹砖装置设置于多轴机械臂的末端，所述摄像装置与夹砖装置的一侧固定以用于拍摄图像进而识别取砖位或放砖位，多轴机械臂根据摄像装置识别的取砖位或放砖位控制夹砖装置进行夹砖或放砖，所述砌墙机器人还包括设置在自动引导车上并位于多轴机械臂一侧的助力装置，所述助力装置包括电机及由电机控制收放的绳索，所述绳索从助力装置上垂下与夹砖装置连接，所述助力装置根据多轴机械臂的运动控制绳索伸缩，使助力装置辅助多轴机械臂搬运加气块。
在一个优选实施方式中，所述砌墙机器人还包括升降装置，所述升降装置设置在所述自动导引车上，所述多轴机械臂设置在升降装置上，所述升降装置驱动所述多轴机械臂升降。
在一个优选实施方式中，所述升降装置包括第一伸缩件以及安装架，所述第一伸缩件设置在自动导引车上，所述安装架与第一伸缩件的驱动端连接，所述多轴机械臂设置在安装架上，所述第一伸缩件通过安装架驱动多轴机械臂进行升降。
在一个优选实施方式中，所述夹砖装置包括壳体、固定板、活动板以及第二伸缩件，所述绳索与壳体连接，所述固定板和活动板分别设置在壳体相对的两侧，所述多轴机械臂与固定板连接，所述第二伸缩件设置在壳体内部且驱动端与活动板连接，所述第二伸缩件驱动活动板移动从而调整固定板与活动板的间隔以夹紧或松开加气块。
在一个优选实施方式中，所述夹砖装置还包括滑轨以及滑块，所述滑轨设置在所述壳体相对的两侧，所述滑轨的延伸方向与第二伸缩件的伸缩方向相同，所述滑块设置在滑轨上并与活动板连接，所述活动板通过滑轨和滑块移动。
在一个优选实施方式中，所述助力装置还包括立柱以及折臂，所述立柱设置在自动导引车上，所述折臂与立柱垂直设置，所述电机设置在所述折臂上，所述绳索从折臂远离立柱的一端垂下。
在一个优选实施方式中，所述助力装置还包括顶天结构，所述顶天结构包括第三伸缩件及顶板，所述第三伸缩件固定在所述立柱上，所述顶板设置于所述第三伸缩件的驱动端，所述第三伸缩件伸缩驱动顶板抵持天花板。
在一个优选实施方式中，所述折臂包括一段折臂和二段折臂，所述一段折臂设置在所述立柱上，所述一段折臂远离立柱的一端与所述二段折臂转动连接，所述绳索从二段折臂远离一段折臂的一端垂下与所述夹砖装置连接。
在一个优选实施方式中，所述助力装置还包括定滑轮，所述定滑轮设置在折臂上，所述绳索绕过所述定滑轮与夹砖装置连接。
在一个优选实施方式中，所述自动引导车上设置有雷达，所述雷达通过感测待砌墙面确定自动引导车与待砌墙面的相对位置，所述自动引导车根据与待砌墙面的相对位置规划行走路径。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的砌墙机器人能够代替人工进行砌筑，自动将加气块夹取后放入所需的砌墙位置，无需人工进行搬砖、运砖、放砖等苦力劳动，降低劳动强度和作业危险性，解决了人口红利的逐渐消失导致用人成本越来越高的问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种砌墙机器人的结构示意图。
图2是图1提供的砌墙机器人的立体图。
图3是图1提供的砌墙机器人中升降装置的结构示意图。
图4是图1提供的砌墙机器人中夹砖装置的结构示意图。
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。
请参见图1-4，图1是本发明提供的一种砌墙机器人的结构示意图。图2是图1提供的砌墙机器人的立体图。图3是图1提供的砌墙机器人中升降装置2的结构示意图。图4是图1提供的砌墙机器人中夹砖装置4的结构示意图。
如图1所示，所述砌墙机器人包括：自动导引车1、升降装置2、多轴机械臂3、夹砖装置4、摄像装置5、助力装置6以及电控箱7。
如图2所示，所述自动导引车(AGV)1上设置有雷达11，所述雷达11对墙面发射电磁波，并接受通过墙面反射后的回波，实时感测自动导引车1与墙面的相对位置和角度。在本实施例中，所述自动导引车1为履带式差速驱动，使自动导引车1即可以在地面上移动，还可以在原地转动进行角度调整。
如图3所示，在本实施例中，所述升降装置2包括第一伸缩件21以及安装架22，所述第一伸缩件21的数量为四个且呈矩形分布在自动导引车1上，所述安装架22呈矩形，安装架22的四个边角分别与四个所述第一伸缩件21的驱动端连接。四个所述第一伸缩件21同步运行，使安装架22在升降时保持水平。在其他实施例中，所述升降装置2还可以使用升降台等设备代替。
所述多轴机械臂3设置在所述安装架22上，所述升降装置2可以带动多轴机械臂3移动，改变多轴机械臂3在竖直方向上的位置。为使多轴机械臂3的自由度更高，操作更加灵活，在本实施例中，所述多轴机械臂3为六轴多轴机械臂。
如图4所示，所述夹砖装置4包括固定板41、活动板42、壳体43、第二伸缩件44、滑轨45及滑块46。所述固定板41和活动板42分别设置在所述壳体43相对的两侧，所述固定板41与壳体43固定连接，所述固定板41与所述多轴机械臂3的驱动端固定连接。所述第二伸缩件44固定安装在所述壳体43的内部，所述第二伸缩件44的驱动端与所述活动板42连接，使所述第二伸缩件44伸缩时可以带动所述活动板42移动。所述滑轨45的数量为两个，两个滑轨45分别设置在所述壳体43相对的两侧，所述滑块46的数量为两个、分别对应设置在滑轨45上。所述活动板42与两个滑块46固定连接，所述滑轨45的延伸方向与所述第二伸缩件44的伸缩方向相同，使所述第二伸缩件44伸缩时，活动板42带动所述滑块46在滑轨45上滑动。夹砖位置在固定板41和所述活动板42之间，即当加气块9位于固定板41和活动板42之间时，所述第二伸缩件44拉动活动板42与固定板41配合将加气块9夹住。为增加固定板41或活动板42与加气块9的摩擦力，可在固定板41和活动板42相对的一侧增加一些凸起，使夹砖装置4的夹砖效果更好。
如图4所示，所述摄像装置5固定在所述固定板41上。在本实施例中，所述摄像装置5为3D结构光深度相机，以方便对待砌墙体中的砖块进行识别。
由于多轴机械臂3负载较小，不足以承载加气块9的重量，且多轴机械臂3的轴数越多，承重越小。在使用六轴多轴机械臂时，六轴多轴机械臂的承载重量参考数值只有8KG，远低于加气块9的重量，故设置一个助力装置6分担多轴机械臂3在运砖时候的承载重量。
所述助力装置6包括立柱61、折臂62、电机63、定滑轮64、绳索65以及顶天结构66。所述立柱61固定在所述自动导引车1上。所述折臂62由多段折臂62组成，在本实施例中，以折臂62的数量为两个进行介绍、且将两段折臂62分别定义为一段折臂(图中未标出)和二段折臂(图中未标出)。所述一段折臂一端与立柱61活动连接、另一端与二段折臂连接，所述一段折臂可以在立柱61上转动，所述二段折臂可以在一段折臂62上转动。所述电机63固定在折臂62或立柱61上，在本实施例中，所述电机63为伺服电机。所述定滑的数量为多个，分别设置在一段折臂和二段折臂上。所述绳索65一端绕设在所述电机63的驱动端、另一端依次绕过多个定滑轮64与壳体43连接。当夹砖装置4在水平方向上发生移动时，所述折臂62随夹砖装置4的水平移动方向弯折。所述顶天结构66包括第三伸缩件661及顶板662，所述第三伸缩件661固定在所述立柱61上，所述顶板662设置于所述第三伸缩件661的驱动端，所述第三伸缩件661伸缩驱动顶板662抵持天花板。可以避免多轴机械臂3在移动加气块9时，由于惯性或加气块9离砌墙机器人太远等原因造成砌墙机器人发生侧翻的问题。
在本实施方式中，立柱61设置为多段伸缩式，在不使用时，所述立柱61可以收缩降低高度以方便移动。
所述电控箱7设置在所述自动导引车1上，所述摄像装置5用于在获取的图像中识别待取的加气块9或者寻找放砖位80，并且将位置信息传输到电控箱7内。所述电控箱7根据摄像装置5传输的位置信息控制所述多轴机械臂3运行，使多轴机械臂3带动所述夹砖装置4移动到待取加气块9处或放砖位80处。同时控制所述电机63转动收放绳索65，使绳索65实时根据夹砖装置4的移动而进行收放，使绳索65不会影响夹砖装置4的移动的同时，助力装置6还可以承担一部分夹砖装置4上的重量，避免多轴机械臂3在夹砖的时候负载过大造成多轴机械臂3损坏。
在本实施例中，所述第一伸缩件21、第二伸缩件44以及第三伸缩件661均为电动推杆，在其他实施例中，所述第一伸缩件21和第二伸缩件44还可以为气缸、油缸等具有主动直线伸缩功能的器件。
在本实施例中，由于升降装置2带动多轴机械臂3升降时也会造成夹砖装置4与助力装置6的相对位置变化，因此在升降装置2运行调整时，所述电控箱7也会根据升降装置2的升降控制电机63收放绳索65，使助力装置6保持承担夹砖装置4上重量的状态，即保持绳索65处于拉紧状态。
在使用时，通过启动自动导引车1，雷达11感测所需砌的墙面并控制自动导引车1移动到墙面附近，将加气块9放置在墙面一侧，所述摄像装置5通过拍照识别加气块9，并将加气块9的位置信息和角度信息传输到电控箱7内，所述电控箱7通过计算控制多轴机械臂3带动夹砖装置4移动到加气块9处进行夹砖，同时电控箱7根据多轴机械臂3的移动计算夹砖装置4与助力装置6的相对位置变化，并控制电机63收放绳索65，使绳索65在不影响多轴机械臂3运动的情况下，助力装置6通过绳索65辅助承受一部分夹砖装置4上的重量。夹砖装置4将加气块9夹起后，通过摄像装置5拍摄待砌的墙面并识别定位放砖位80，最后通过电控箱7控制多轴机械臂3，使夹砖装置4移动到放砖位80进行放砖。重复上述动作，即可重复进行码放加气块9进行砌墙。随着放砖位80高度的升高，当放砖位80在多轴机械臂3的活动范围之外时，可以控制升降装置2抬升多轴机械臂3的高度，方便砌墙机器人将加气块9放置在墙面高处。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的一种砌墙机器人能够代替人工进行砌筑，自动将加气块9夹取后放入放砖位80，无需人工进行搬砖、运砖、放砖等苦力劳动，降低劳动强度和作业危险性，解决了人口红利的逐渐消失导致用人成本越来越高的问题。
其次，利用助力装置6协同多轴机械臂3夹持加气块9，解决多轴机械臂3不能进行大负载工作的技术问题，且利用了多轴机械臂3的多自由度，精度高的特点，使砌墙机器人的重量控制在楼层能够承载范围内的前提下，也能够满足对灵活度的要求。
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 (7)
1.一种砌墙机器人，包括自动导引车、多轴机械臂、夹砖装置以及摄像装置，所述多轴机械臂设置于所述自动导引车上，所述夹砖装置设置于多轴机械臂的末端，所述摄像装置与夹砖装置的一侧固定以用于拍摄图像进而识别取砖位或放砖位，多轴机械臂根据摄像装置识别的取砖位或放砖位控制夹砖装置进行夹砖或放砖，其特征在于：所述砌墙机器人还包括设置在自动引导车上并位于多轴机械臂一侧的助力装置，所述助力装置包括电机及由电机控制收放的绳索，所述绳索从助力装置上垂下与夹砖装置连接，所述助力装置根据多轴机械臂的运动控制绳索伸缩，使助力装置辅助多轴机械臂搬运加气块；
还包括升降装置，所述升降装置设置在所述自动导引车上，所述多轴机械臂设置在升降装置上，所述升降装置驱动所述多轴机械臂升降；
所述升降装置包括第一伸缩件以及安装架，所述第一伸缩件设置在自动导引车上，所述安装架与第一伸缩件的驱动端连接，所述多轴机械臂设置在安装架上，所述第一伸缩件通过安装架驱动多轴机械臂进行升降；
所述助力装置还包括立柱以及折臂，所述立柱设置在自动导引车上，所述折臂与立柱垂直设置，所述电机设置在所述折臂上，所述绳索从折臂远离立柱的一端垂下，立柱设置为多段伸缩式；
还包括电控箱，设置在所述自动导引车上，所述摄像装置用于在获取的图像中识别待取的加气块或者寻找放砖位，并且将位置信息传输到电控箱内；所述电控箱根据摄像装置传输的位置信息控制所述多轴机械臂运行，使多轴机械臂带动所述夹砖装置移动到待取加气块处或放砖位处；同时控制所述电机转动收放绳索，使绳索实时根据夹砖装置的移动而进行收放。
2.根据权利要求1所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述夹砖装置包括壳体、固定板、活动板以及第二伸缩件，所述绳索与壳体连接，所述固定板和活动板分别设置在壳体相对的两侧，所述多轴机械臂与固定板连接，所述第二伸缩件设置在壳体内部且驱动端与活动板连接，所述第二伸缩件驱动活动板移动从而调整固定板与活动板的间隔以夹紧或松开加气块。
3.根据权利要求2所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述夹砖装置还包括滑轨以及滑块，所述滑轨设置在所述壳体相对的两侧，所述滑轨的延伸方向与第二伸缩件的伸缩方向相同，所述滑块设置在滑轨上并与活动板连接，所述活动板通过滑轨和滑块移动。
4.根据权利要求1所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述助力装置还包括顶天结构，所述顶天结构包括第三伸缩件及顶板，所述第三伸缩件固定在所述立柱上，所述顶板设置于所述第三伸缩件的驱动端，所述第三伸缩件伸缩驱动顶板抵持天花板。
5.根据权利要求4所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述折臂包括一段折臂和二段折臂，所述一段折臂设置在所述立柱上，所述一段折臂远离立柱的一端与所述二段折臂转动连接，所述绳索从二段折臂远离一段折臂的一端垂下与所述夹砖装置连接。
6.根据权利要求5所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述助力装置还包括定滑轮，所述定滑轮设置在折臂上，所述绳索绕过所述定滑轮与夹砖装置连接。
7.根据权利要求1所述的一种砌墙机器人，其特征在于，所述自动引导车上设置有雷达，所述雷达通过感测待砌墙面确定自动引导车与待砌墙面的相对位置，所述自动引导车根据与待砌墙面的相对位置规划行走路径。
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