CN113073866A - 一种拆装式移动建筑机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拆装式移动建筑机器人，包括移动平台、机械臂、控制单元、转换装置和若干个工艺集成包；所述机械臂与所述移动平台相连；所述控制单元与所述移动平台和机械臂相连，控制所述移动平台和机械臂的工作状态；所述转换装置与所述移动平台相连；各工艺集成包上均设有用于与转换装置相连的接口，且各工艺集成包分别与所述控制单元电连接。本发明能够实现为满足建筑施工需要，快速更换工艺集成包，完成不同的建筑工艺。

Description

一种拆装式移动建筑机器人

技术领域

本发明属于建筑设备领域，具体涉及一种拆装式移动建筑机器人。

背景技术

目前，建筑施工领域的建筑机器人，普遍仅能实现独立的一种工艺，并且固定在一个固定的位置，无法实现稳定可靠地完成施工要求。由于仅能完成一种工艺模式的机器人会造成经济成本的增加，且无法满足大面积的建设以及建筑施工材料的多样性，为此，急需提供一种能够实现多种工艺的机器人。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种拆装式移动建筑机器人，能够实现为满足建筑施工需要，快速更换工艺集成包，完成不同的建筑工艺。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种拆装式移动建筑机器人，包括：

移动平台；

机械臂，与所述移动平台相连；

控制单元，与所述移动平台和机械臂相连，控制所述移动平台和机械臂的工作状态；

转换装置，与所述移动平台相连；

若干个工艺集成包，各工艺集成包上均设有用于与转换装置相连的接口，且各工艺集成包分别与所述控制单元电连接。

可选地，所述工艺集成包为砌砖工艺集成包，包括砂浆泵、喷浆口和第一送料装置；

所述砂浆泵与喷浆口通过管道连接，当位于砂浆泵内的砂浆被搅拌充分后，通过所述管道里的螺旋片将砂浆从喷浆口挤出；

所述第一送料装置用于将砖块运送至拾砖位置。

可选地，所述工艺集成包为木构工艺集成包，所述木构工艺集成包包括打钉装置，所述打钉装置包括：

旋转气缸，与所述机械臂相连；

框架，与所述旋转气缸相连；

抓手，与所述框架相连，用于抓料；

钉枪，通过驱动机构与所述框架相连，由所述驱动机构驱动运动至预设位置，完成木料打钉；

距离传感器，与所述钉枪相连，用于采集钉枪的出钉端与抓手抓到的木料之间的距离；

所述旋转气缸、抓手、距离传感器、钉枪和驱动机构还分别与所述控制单元相连。

可选地，所述驱动机构包括：

步进电机，与所述控制单元相连；

相对设置的第一同步轮和第二同步轮，二者通过皮带相连，所述第一同步轮还与步进电机的输出轴相连；

螺杆，一端与所述第二同步轮相连，另一端与框架相连；

滑块，套设于所述螺杆的外侧，当所述螺杆自转时，所述滑块做直线运动；

偏转气缸，与所述滑块相连，且与所述钉枪相连。

可选地，所述拆装式移动建筑机器人还包括第二送料装置，所述第二送料装置用于摆放木料；所述抓手从所述第二送料装置上抓取物料。

可选地，所述木构工艺集成包还包括与控制单元相连的刷胶装置、切割装置、铣削装置和打孔装置

所述刷胶装置位于所述第二送料装置的上方，用于对木料进行刷胶；

所述切割装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行切割；

所述铣削装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行铣削；

所述打孔装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行打孔。

可选地，所述木构工艺集成包还包括除尘装置，所述除尘装置包裹在切割装置和铣削装置外侧，用于实现除尘。

可选地，所述移动平台上的相对两端分别设有第一液压撑脚和第二液压撑脚，用于实现对移动平台的支撑。

可选地，所述拆装式移动建筑机器人还包括：

深度相机，设于所述机械臂上，且与所述控制单元相连，所述深度相机在机械臂上的位置通过手眼标定法计算出来，并存储于所述控制单元；

若干个二维码，各二维码用于按照预设的要求设置在搭建区域，配合所述深度相机采集搭建区域的信息。

可选地，利用所述深度相机交叠采集各二维码的位置信息，获得所有二维码的相对位置关系，将搭建区域的信息导入到控制单元里；

所述控制单元基于所有二维码的相对位置关系，以及深度相机在机械臂上的位置，计算出机械臂相对于搭建区域的位置关系；

搭建过程中，通过所述深度相机对已搭建的三维构筑物进行扫描，反馈实际搭建位置至控制单元，当控制单元发现实际搭建位置与预设的搭建位置有偏差，则输入补偿值，并基于该补偿值控制与其相连的各个部件进行误差校正。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中设置了若干个功能不同的工艺集成包，各工艺集成包均可以通过转换装置快速地与移动平台进行连接，在控制单元的操控下，完成不同的建筑工艺，不仅能够降低经济成本，还能够满足大面积的建设以及建筑施工材料的多样性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的拆装式移动建筑机器人的结构示意图之一；

图2为本发明一种实施例的拆装式移动建筑机器人的结构示意图之二；

图3为本发明一种实施例的打钉装置的结构示意图；

图4(a)为本发明一种实施例的定位过程示意图之一；

图4(b)为本发明一种实施例的定位过程示意图之二；

图4(c)为本发明一种实施例的定位过程示意图之三；

图4(d)为本发明一种实施例的定位过程示意图之四；

图4(e)为本发明一种实施例的定位过程示意图之五；

图4(f)为本发明一种实施例的定位过程示意图之六；

图4(g)为本发明一种实施例的定位过程示意图之七；

图4(h)为本发明一种实施例的定位过程示意图之八；

图5为本发明一种实施例的拆装式移动建筑机器人的使用示意图；

其中：

1-打钉装置，2-第一液压撑脚，3-机械臂，4-移动平台，5-工艺集成电箱，6-第二液压撑脚，7-铣削装置，8-切割装置，9-打孔装置，10-刷胶装置，11-第二送料装置，12-法兰，13-旋转气缸，14-步进电机，15-滑块，16-钉枪，17-距离传感器，18-螺杆，19-抓手，20-气动执行器，21-深度相机，22-偏转气缸，23-第二同步轮，24-皮带，25-第一同步轮，26-框架，26a-框架的底部，27-转接板，28-转换装置，29-木构工艺集成包，30-砌砖工艺集成包，31-喷浆口，32-拆装式移动建筑机器人。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明中提供了一种拆装式移动建筑机器人32，包括：移动平台4、机械臂3、控制单元、转换装置28和若干个工艺集成包；

所述移动平台4可以选用履带式移动平台；

所述机械臂3与所述移动平台4相连；

所述控制单元分别与所述移动平台4和机械臂3相连，控制所述移动平台4和机械臂3的运动状态；所述控制单元被放置在工艺集成电箱5内；

所述转换装置28与所述移动平台4相连；所述转换装置28在实际使用过程中可以选用快换装置；

各工艺集成包上均设有用于与转换装置28相连的接口，且各工艺集成包分别与所述控制单元相连。

在实际使用过程中，当需要采用不同工艺搭建三维构筑物时，直接将所需的工艺集成包与所述转换装置28相连即可，简单快捷，且能够实现一个机器人满足不同的施工工艺，大大节约生产成本。

在实际使用过程中，可以选用履带底盘作为移动平台4，通过控制单元对于移动平台4进行数字控制，以完成初步定位；所述机械臂3位于移动平台4前端，用于配置各个工艺需要使用的装配机构；各集成工艺包位于移动平台4中后部，与移动平台4通过转换装置28连接，根据所需工艺不同可以将集成包快速切换到移动平台4上；所述控制单元位于移动平台4中部，用于控制移动平台4，机械臂3以及各工艺集成包的协同工作。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述工艺集成包为砌砖工艺集成包30，包括砂浆泵、喷浆口31和第一送料装置；所述砂浆泵与喷浆口通过管道连接，当位于砂浆泵内的砂浆被搅拌充分后，通过所述管道里的螺旋片将砂浆从喷浆口挤出；所述送料装置用于将砖块运送至拾砖位置。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述工艺集成包为木构工艺集成包29，包括与控制单元相连的打钉装置1、刷胶装置10、切割装置8、铣削装置7和打孔装置9，以及第二送料装置11；

所述第二送料装置11用于摆放木料；

所述打钉装置1设于所述第二送料装置11附近，用于对木料进行打钉；

所述刷胶装置10位于所述第二送料装置11的上方，用于对木料进行刷胶；

所述切割装置8设于所述第二送料装置11附近，用于对木料进行切割；

所述铣削装置7设于所述第二送料装置11附近，用于对木料进行铣削；

所述打孔装置9设于所述第二送料装置11附近，用于对木料进行打孔。

在本发明的一种具体实施例中，所述打钉装置1包括：框架26、旋转气缸13、抓手19、钉枪16和距离传感器；所述旋转气缸13、抓手19、距离传感器、钉枪16和驱动机构还分别与所述控制单元相连；

所述旋转气缸13与所述机械臂3相连；

所述框架26与所述旋转气缸13相连；具体地，所述框架26通过法兰盘12与机械臂3上的法兰盘连接；所述框架26可以选用铝框架26；

所述抓手19与所述框架26相连，用于从所述第二送料装置11上抓取物料；在实际应用过程中，所述抓手19可以选用气动抓手19，气动抓手19与框架26通过螺栓连接，框架的底部26a每隔30mm布置了带螺纹的孔，气动抓手19可以根据抓取木料的长短进行间距以及位置调节；

所述钉枪16通过驱动机构与所述框架26相连，由所述驱动机构驱动运动至预设位置，完成木料打钉；在具体实施过程中，如图2所示，所述驱动机构包括：步进电机14、相对设置的第一同步轮25和第二同步轮23、螺杆18、滑块15、偏转气缸22；所述步进电机14通过螺栓固定在转接板27上，转接板27与框架26通过螺栓连接；相对设置的第一同步轮25和第二同步轮23通过皮带24相连，所述第一同步轮25还与步进电机14的输出轴相连；所述螺杆18的一端与所述第二同步轮23相连，另一端与框架26相连；所述滑块15套设于所述螺杆18的外侧，当所述螺杆18自转时，所述滑块15做直线运动；所述偏转气缸22与所述滑块15相连，且与所述钉枪16相连；

所述距离传感器17与所述钉枪16相连，用于采集钉枪16的出钉端与抓手19抓到的木料之间的距离。

综上可见，所述打钉装置1的工作过程具体为：

抓手19抓取木料后固定在钉枪出钉端的距离传感器17得到与木料的距离数据，并将该距离数据反馈到控制单元，如果反馈的距离数据大于或者小于所需要的距离，控制单元控制步进电机14运行转动，带动第一同步轮25转动，第一同步轮25通过皮带24带动第二同步轮23转动，与第二同步轮23连接的螺杆18(即滚珠丝杆)带动滑块15进行上下移动，进而将连接在滑块15上的偏转气缸22上下移动，钉枪16直接与偏转气缸22连接，因此调节钉枪16距离。对于木构加工，调节好距离后打开改装的气动执行器20控制钉枪16的出钉开关，为了防止同心打钉，偏转气缸22要在打一次钉后平行移动10mm。木材一端打钉完毕后，旋转气缸13旋转180度，旋转气缸13的圆形工作台与框架26通过螺栓连接，通过旋转气缸13的旋转，可将框架26以及固定在上面的所有部件旋转180度(在旋转之前，抓手下放开木料)，进行木材另一端的打钉操作(在进行另一端打钉之前，先由抓手将木料抓起)，避免了因为机械臂六轴旋转带来的时间损耗以及奇点限位。

为了实现除尘功能，降低对环境造成污染率，所述木构工艺集成包还包括除尘装置，所述除尘装置包裹在切割装置8和铣削装置7外侧，用于实现除尘。

在本发明的一种具体实施例中，所述移动平台4上的相对两端分别设有第一液压撑脚2和第二液压撑脚6，用于实现对移动平台4的支撑。

在本发明的一种具体实施例中，所述拆装式移动建筑机器人还包括：

深度相机21，设于所述机械臂3上，且与所述控制单元相连，所述深度相机21在机械臂3上的位置通过手眼标定法计算出来，并存储于所述控制单元；

若干个二维码，各二维码用于放置在搭建区域；

利用所述深度相机21交叠采集各二维码的位置信息，获得所有二维码的相对位置关系，将搭建区域的信息导入到控制单元里；

所述控制单元基于所有二维码的相对位置关系，以及深度相机21在机械臂3上的位置，计算出机械臂3相对于搭建区域的位置关系；

搭建过程中，通过所述深度相机21对已搭建的三维构筑物进行扫描，反馈实际搭建位置至控制单元，当控制单元发现实际搭建位置与预设的搭建位置有偏差，则输入补偿值，并基于该补偿值控制与其相连的各个部件进行误差校正。

具体地，如图4所示，当利用深度相机21和若干个二维码进行定位时，具体的定位流程为：

图4(a)表示：进行手眼标定，计算出深度相机21相对于机械臂3根坐标的位置关系。

图4(b)表示：然后进行周围环境定位标定，通过相机交叠采集二维码位置信息，便可以得到所有二维码的相对位置关系，进而就可以将搭建区域的信息导入到控制单元里；

图4(c)表示：然后再进行机器人根坐标定位，通过扫描上一步的二维码，相机便可以得到二维码相对深度相机21的位置，再通过图4(a)得到的运算结果便可以定位到机械臂33根坐标位置，便可以定位到机械臂3根坐标相对与要搭建区域的位置关系，然后开始加工搭建。

图4(d)表示：最后每搭建3到5层，通过深度相机21对已搭建的三维构筑物扫描；

图4(e)和4(f)表示：当发现实际搭建位置与设计有所偏差及时从控制单元输入补偿值进行误差校正。

图4(g)表示：每搭建完一部分，移动到下一个位置；

图4(h)表示：通过图4(c)表示的步骤进行再定位。

如图5所示，为本发明中拆装式移动建筑机器人的使用示意图，根据工艺要求的不同，各建筑机器人上可以选用相同或不同的工艺集成包。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于，包括：

移动平台；

机械臂，与所述移动平台相连；

控制单元，与所述移动平台和机械臂相连，控制所述移动平台和机械臂的工作状态；

转换装置，与所述移动平台相连；

若干个工艺集成包，各工艺集成包上均设有用于与转换装置相连的接口，且各工艺集成包分别与所述控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于：所述工艺集成包为砌砖工艺集成包，包括砂浆泵、喷浆口和第一送料装置；

所述砂浆泵与喷浆口通过管道连接，当位于砂浆泵内的砂浆被搅拌充分后，通过所述管道里的螺旋片将砂浆从喷浆口挤出；

所述第一送料装置用于将砖块运送至拾砖位置。

3.根据权利要求1所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于：所述工艺集成包为木构工艺集成包，所述木构工艺集成包包括打钉装置，所述打钉装置包括：

旋转气缸，与所述机械臂相连；

框架，与所述旋转气缸相连；

抓手，与所述框架相连，用于抓料；

钉枪，通过驱动机构与所述框架相连，由所述驱动机构驱动运动至预设位置，完成木料打钉；

距离传感器，与所述钉枪相连，用于采集钉枪的出钉端与抓手抓到的木料之间的距离；所述旋转气缸、抓手、距离传感器、钉枪和驱动机构还分别与所述控制单元相连。

4.根据权利要求3所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于，所述驱动机构包括：步进电机，与所述控制单元相连；

相对设置的第一同步轮和第二同步轮，二者通过皮带相连，所述第一同步轮还与步进电机的输出轴相连；

螺杆，一端与所述第二同步轮相连，另一端与框架相连；

滑块，套设于所述螺杆的外侧，当所述螺杆自转时，所述滑块做直线运动；

偏转气缸，与所述滑块相连，且与所述钉枪相连。

5.根据权利要求3所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于，所述拆装式移动建筑机器人还包括第二送料装置，所述第二送料装置用于摆放木料；所述抓手从所述第二送料装置上抓取物料。

6.根据权利要求5所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于：所述木构工艺集成包还包括与控制单元相连的刷胶装置、切割装置、铣削装置和打孔装置

所述刷胶装置位于所述第二送料装置的上方，用于对木料进行刷胶；

所述切割装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行切割；

所述铣削装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行铣削；

所述打孔装置设于所述第二送料装置附近，用于对木料进行打孔。

7.根据权利要求6所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于：所述木构工艺集成包还包括除尘装置，所述除尘装置包裹在切割装置和铣削装置外侧，用于实现除尘。

8.根据权利要求1所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于：所述移动平台上的相对两端分别设有第一液压撑脚和第二液压撑脚，用于实现对移动平台的支撑。

9.根据权利要求1所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于，所述拆装式移动建筑机器人还包括：

深度相机，设于所述机械臂上，且与所述控制单元相连，所述深度相机在机械臂上的位置通过手眼标定法计算出来，并存储于所述控制单元；

若干个二维码，各二维码用于按照预设的要求设置在搭建区域，配合所述深度相机采集搭建区域的信息。

10.根据权利要求9所述的一种拆装式移动建筑机器人，其特征在于，利用所述深度相机交叠采集各二维码的位置信息，获得所有二维码的相对位置关系，将搭建区域的信息导入到控制单元里；

所述控制单元基于所有二维码的相对位置关系，以及深度相机在机械臂上的位置，计算出机械臂相对于搭建区域的位置关系；

搭建过程中，通过所述深度相机对已搭建的三维构筑物进行扫描，反馈实际搭建位置至控制单元，当控制单元发现实际搭建位置与预设的搭建位置有偏差，则输入补偿值，并基于该补偿值控制与其相连的各个部件进行误差校正。

Images