CN113714758B - 一种井盖更换机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井盖更换机器人，包括切割模块、支撑模块、送料模块和出料模块，切割模块安装在支撑模块横梁上，在丝杆螺母副的作用下切割模块可以上下移动，以适应不同深度的切割深度，切割模块具有六个刀头，极大地提高了切割效率，在支撑模块上装有一对洒水喷头，能有效抑制灰尘，送料模块能实现新井盖的储存，从而可以连续作业，新井盖通过辊轮及定位装置能实现井盖的自动更换，同时机器人所拆卸下来的旧井盖通过出料模块可自动送出。本发明能实现废旧井盖的拆卸与新井盖的安装。在更换井盖时，能实现新旧井盖的自动更换，底盘采用麦克纳姆轮结构，使机器人行走更加灵活。

Description

一种井盖更换机器人

技术领域

本发明涉及机械控制工程技术领域，具体为一种井盖更换机器人。

背景技术

井盖在城市的街道上是一种很常见的设施，井盖是唯一连接地下和地面的媒介，也是地面上积水排出的主要排送口，它在更多的时候是为了避免路面的车辆和行人发生坠落的现象，通常井盖一般为钢铁材料制成，长期使用后会腐烂，具有安全隐患。目前国内外废弃井盖的更换方式通常为人工拆卸或机器开挖，人工拆卸费时费力，在重要路口更换井盖还会影响交通，目前机器开挖装置大多比较笨重，工作配套设施较多，并且难以持续性地工作。申请号：CN201822114107.5公布了便捷式井盖更换车，该更换车提高了操作的简易性、高效性，但是不能实现自动更换井盖与持续性作业。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种井盖更换机器人，包括切割模块、支撑模块、送料模块和出料模块。

切割模块包括：中心主轴和中心圆盘；支撑模块包括：主轴齿轮和主方形支架；送料模块包括：进料固定杆；出料模块包括：出料固定杆；中心主轴固定安装在中心圆盘上，主轴齿轮固定安装在中心主轴上，进料固定杆固定安装在主方形支架上，出料固定杆固定安装在主方形支架上。

进一步的，所述的切割模块还包括主轴限位螺栓、圆盘固定螺栓、上固定圆盘、下固定圆盘、方钢固定螺栓、方钢、切割刀头支架、上下固定圆盘支架、电缸、电磁吸盘、刀头紧定螺钉、刀头压板和切割刀头，中心主轴通过主轴限位螺栓固定安装在中心圆盘上，中心圆盘通过圆盘固定螺栓固定安装在上固定圆盘上，上固定圆盘与下固定圆盘通过上下固定圆盘支架固定连接，方钢通过方钢固定螺栓固定连接在上固定圆盘上，切割刀头支架固定连接在方钢上，电缸固定安装在下固定圆盘上，电磁吸盘固定安装在电缸上，刀头压板通过刀头紧定螺钉固定安装在切割刀头支架上，切割刀头固定安装在刀头压板内侧。

进一步的，所述的支撑模块还包括： 主轴电机齿轮、主轴电机转轴、主轴电机、横梁、横梁方形支架、丝杆螺母、丝杆、丝杆电机、车轮支架、车轮主轴、车轮电机、麦克纳姆轮、喷水管支架和喷水管，主轴齿轮与主轴电机齿轮形成齿轮啮合，主轴电机转轴固定安装在主轴电机齿轮上，主轴电机固定安装在横梁上，横梁有两根，横梁固定安装在横梁方形支架上，丝杆螺母有四个，丝杆螺母固定安装在横梁方形支架上，丝杆有四根，丝杆与丝杆螺母形成丝杆螺母副配合，丝杆固定安装在丝杆电机上，丝杆电机有出料模块四个，丝杆电机固定安装在主方形支架上，车轮支架有四个，车轮支架固定安装在丝杆电机上，车轮主轴转动安装在车轮支架上，麦克纳姆轮固定安装在车轮主轴上，车轮电机固定安装在车轮主轴上，喷水管支架固定安装在主方形支架上，喷水管固定安装在喷水管支架上。

进一步的，所述的送料模块还包括：进料托盘、进料辊轮侧板、进料齿条、进料齿轮、进料电机、进料支撑杆、进料辊轮电机、进料传动轮皮带、进料辊轮、进料限位挡板、井盖储料架、井盖、丝杆支架、进料丝杆和进料丝杆电机，进料固定杆固定安装在进料托盘上，进料辊轮侧板滑动安装在进料托盘上，进料齿条固定安装在进料辊轮侧板上，进料齿轮固定安装在进料电机转轴上，进料齿条与进料齿轮形成齿轮齿条配合，进料电机固定安装在进料托盘上，进料支撑杆作为支撑结构固定安装在进料辊轮侧板与进料辊轮电机之间，进料辊轮电机与进料传动轮皮带形成皮带传动，进料辊轮与进料传动轮皮带形成皮带传动，进料辊轮转动连接在进料辊轮侧板内侧，进料限位挡板固定安装在进料辊轮侧板上，井盖储料架固定安装在进料辊轮侧板上，井盖在井盖储料架内堆叠，丝杆支架固定安装在井盖储料架上，进料丝杆转动安装在丝杆支架上，进料丝杆固定安装在进料丝杆电机转轴上，进料丝杆电机固定安装在井盖储料架上，支撑滑台固定安装在井盖储料架上，井盖送料电机固定安装在支撑滑台上，井盖进料杆固定安装在井盖送料转轴上。

进一步的，所述的出料模块还包括：出料托盘、出料辊轮侧板、出料齿条、出料齿轮、出料电机、出料支撑杆、出料辊轮电机、出料传动轮皮带、出料辊轮和出料限位挡板，出料固定杆固定安装在出料托盘上，出料辊轮侧板滑动安装在出料托盘上，出料齿条固定安装在出料辊轮侧板上，出料齿轮固定安装在出料电机转轴上，出料齿条与出料齿轮形成齿轮齿条配合，出料电机固定安装在出料托盘上，出料支撑杆作为支撑结构固定安装在出料辊轮侧板与出料辊轮电机之间，出料辊轮电机与出料传动轮皮带形成皮带传动，出料辊轮与出料传动轮皮带形成皮带传动，出料辊轮转动连接在出料辊轮侧板内侧，出料限位挡板固定安装在出料辊轮侧板上。

进一步的，所述的电磁吸盘固定连接在电缸的下表面，电缸可自由伸缩。

进一步的，所述的丝杆螺母与丝杆转动连接，并且丝杆螺母与丝杆相干涉的位置设有通孔。

进一步的，所述的井盖可在进料辊轮与出料辊轮上滑动，通过进料限位挡板与出料限位挡板可以实现定位。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明能实现废旧井盖的拆卸与新井盖的安装，提高了工作效率，节省人工。本发明的装置可以储存新井盖，并实现新旧井盖的自动更换，能持续性作业。.本发明的装置采用麦克纳姆轮底盘结构，使机器人的行走更加灵活。

附图说明

图1为发明在使用时的结构示意图。

图2为发明的切割模块结构示意图。

图3为发明的切割模块刀头处结构示意图。

图4为发明的支撑模块结构示意图。

图5为发明的送料模块结构示意图。

图6为发明的送料模块井盖送料装置处结构示意图。

图7为发明的出料模块结构示意图。

附图标号：1-切割模块；2-支撑模块；3-送料模块；4-出料模块；101-中心主轴；102-主轴限位螺栓；103-圆盘固定螺栓；104-中心圆盘；105-上固定圆盘；106-下固定圆盘；107-方钢固定螺栓；108-方钢；109-切割刀头支架；110-上下固定圆盘支架；111-电缸；112-电磁吸盘；113-刀头紧定螺钉；114-刀头压板；115-切割刀头；201-主轴齿轮；202-主轴电机齿轮；203-主轴电机转轴；204-主轴电机；205-横梁；206-横梁方形支架；207-丝杆螺母；208-丝杆；209-丝杆电机；210-主方形支架；211-车轮支架；212-车轮主轴；213-车轮电机；214-麦克纳姆轮；215-喷水管支架；216-喷水管；301-进料固定杆；302-进料托盘；303-进料辊轮侧板；304-进料齿条；305-进料齿轮；306-进料电机；307-进料支撑杆；308-进料辊轮电机；309-进料传动轮皮带；310-进料辊轮；311-进料限位挡板；312-井盖储料架；313-井盖；314-丝杆支架；315-进料丝杆；316-进料丝杆电机；317-支撑滑台；318-井盖送料电机；319-井盖送料转轴；320-井盖进料杆；401-出料固定杆；402-出料托盘；403-出料辊轮侧板；404-出料齿条；405-出料齿轮；406-出料电机；407-出料支撑杆；408-出料辊轮电机；409-出料传动轮皮带；410-出料辊轮；411-出料限位挡板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的一种井盖更换机器人，包括切割模块1、支撑模块2、送料模块3和出料模块4。

切割模块1包括：中心主轴101和中心圆盘104；支撑模块2包括：主轴齿轮201和主方形支架210；送料模块3包括：进料固定杆301；出料模块4包括：出料固定杆401；中心主轴101固定安装在中心圆盘104上，主轴齿轮201固定安装在中心主轴101上，进料固定杆301固定安装在主方形支架210上，出料固定杆401固定安装在主方形支架210上。

切割模块1还包括主轴限位螺栓102、圆盘固定螺栓103、上固定圆盘105、下固定圆盘106、方钢固定螺栓107、方钢108、切割刀头支架109、上下固定圆盘支架110、电缸111、电磁吸盘112、刀头紧定螺钉113、刀头压板114和切割刀头115，中心主轴101通过主轴限位螺栓102固定安装在中心圆盘104上，中心圆盘104通过圆盘固定螺栓103固定安装在上固定圆盘105上，上固定圆盘105与下固定圆盘106通过上下固定圆盘支架110固定连接，方钢108通过方钢固定螺栓107固定连接在上固定圆盘105上，切割刀头支架109固定连接在方钢108上，电缸111固定安装在下固定圆盘106上，电磁吸盘112固定安装在电缸111上，刀头压板114通过刀头紧定螺钉113固定安装在切割刀头支架109上，切割刀头115固定安装在刀头压板114内侧，中心圆盘104带动上固定圆盘105做旋转运动。方钢108在上固定圆盘105与下固定圆盘106之间可以调整伸出的距离，从而实现对开挖直径的调整。切割刀头115被固定在刀头压板114之间，刀口钝了之后可以更换，电磁吸盘112固定安装在电缸111上，电缸111可以上下自由伸缩，从而实现井盖的拿取。

支撑模块2还包括主轴电机齿轮202、主轴电机转轴203、主轴电机204、横梁205、横梁方形支架206、丝杆螺母207、丝杆208、丝杆电机209、车轮支架211、车轮主轴212、车轮电机213、麦克纳姆轮214、喷水管支架215和喷水管216，主轴齿轮201与主轴电机齿轮202形成齿轮啮合，主轴电机转轴203固定安装在主轴电机齿轮202上，主轴电机204固定安装在横梁205上，横梁205有两根，横梁205固定安装在横梁方形支架206上，丝杆螺母207有四个，丝杆螺母207固定安装在横梁方形支架206上，丝杆208有四根， 丝杆208与丝杆螺母207形成丝杆螺母副配合，丝杆208固定安装在丝杆电机209上，丝杆电机209有出料模块四个，丝杆电机209固定安装在主方形支架210上，车轮支架211有四个，车轮支架211固定安装在丝杆电机209上，车轮主轴212转动安装在车轮支架211上，麦克纳姆轮214固定安装在车轮主轴212上，车轮电机213固定安装在车轮主轴212上，喷水管支架215固定安装在主方形支架210上，喷水管216固定安装在喷水管支架215上，主轴电机204提供动力带动主轴电机齿轮202的旋转。通过丝杆电机209提供动力，可以实现切割模块切割深度的调整，地盘采用麦克纳姆轮214结构，使本发明行走起来更加灵活。

送料模块3还包括进料托盘302、进料辊轮侧板303、进料齿条304、进料齿轮305、进料电机306、进料支撑杆307、进料辊轮电机308、进料传动轮皮带309、进料辊轮310、进料限位挡板311、井盖储料架312、井盖313、丝杆支架314、进料丝杆315和进料丝杆电机316，进料固定杆301固定安装在进料托盘302上，进料辊轮侧板303滑动安装在进料托盘302上，进料齿条304固定安装在进料辊轮侧板303上，进料齿轮305固定安装在进料电机306转轴上，进料齿条304与进料齿轮305形成齿轮齿条配合，进料电机306固定安装在进料托盘302上，进料支撑杆307作为支撑结构固定安装在进料辊轮侧板303与进料辊轮电机308之间，进料辊轮电机308与进料传动轮皮带309形成皮带传动，进料辊轮310与进料传动轮皮带309形成皮带传动，进料辊轮310转动连接在进料辊轮侧板303内侧，进料限位挡板311固定安装在进料辊轮侧板303上，井盖储料架312固定安装在进料辊轮侧板303上，井盖313在井盖储料架312内堆叠，丝杆支架314固定安装在井盖储料架312上，进料丝杆315转动安装在丝杆支架314上，进料丝杆315固定安装在进料丝杆电机316转轴上，进料丝杆电机316固定安装在井盖储料架312上，支撑滑台317固定安装在井盖储料架312上，井盖送料电机318固定安装在支撑滑台317上，井盖进料杆320固定安装在井盖送料转轴319上，通过井盖送料电机318的旋转，新的井盖会被推出至进料辊轮310上，通过进料传动轮皮带309传动，井盖被推送至进料限位挡板311处调整井盖的位置，以便抓取，在需要更换井盖的时候，进料电机306工作，通过齿轮齿条配合，进料辊轮侧板303会行驶至切割模块的正下方。

出料模块4还包括出料托盘402、出料辊轮侧板403、出料齿条404、出料齿轮405、出料电机406、出料支撑杆407、出料辊轮电机408、出料传动轮皮带409、出料辊轮410和出料限位挡板411，出料固定杆401固定安装在出料托盘402上，出料辊轮侧板403滑动安装在出料托盘402上，出料齿条404固定安装在出料辊轮侧板403上，出料齿轮405固定安装在出料电机406转轴上，出料齿条404与出料齿轮405形成齿轮齿条配合，出料电机406固定安装在出料托盘402上，出料支撑杆407作为支撑结构固定安装在出料辊轮侧板403与出料辊轮电机408之间，出料辊轮电机408与出料传动轮皮带409形成皮带传动，出料辊轮410与出料传动轮皮带409形成皮带传动，出料辊轮410转动连接在出料辊轮侧板403内侧，出料限位挡板411固定安装在出料辊轮侧板403上，在旧井盖拆卸完毕后，出料电机406工作，通过齿轮齿条配合，出料辊轮侧板403会行驶至切割模块的正下方，用以接收废弃井盖，废弃井盖通过出料辊轮410输送至外部。

电磁吸盘112固定连接在电缸111的下表面，电缸111可自由伸缩。丝杆螺母207与丝杆208转动连接，并且丝杆螺母207与丝杆208相干涉的位置设有通孔。井盖313可在进料辊轮310与出料辊轮410上滑动，通过进料限位挡板311与出料限位挡板411可以实现定位。

Claims (1)

1.一种井盖更换机器人，包括切割模块（1）、支撑模块（2）、送料模块（3）和出料模块（4），其特征在于：

所述的切割模块（1）包括：中心主轴（101）和中心圆盘（104）；

所述的支撑模块（2）包括：主轴齿轮（201）和主方形支架（210）；

所述的送料模块（3）包括：进料固定杆（301）；

所述的出料模块（4）包括：出料固定杆（401）；

所述的中心主轴（101）固定安装在中心圆盘（104）上，主轴齿轮（201）固定安装在中心主轴（101）上，进料固定杆（301）固定安装在主方形支架（210）上，出料固定杆401固定安装在主方形支架（210）上；

所述的切割模块（1）还包括主轴限位螺栓（102）、圆盘固定螺栓（103）、上固定圆盘（105）、下固定圆盘（106）、方钢固定螺栓（107）、方钢（108）、切割刀头支架（109）、上下固定圆盘支架（110）、电缸（111）、电磁吸盘（112）、刀头紧定螺钉（113）、刀头压板（114）和切割刀头（115），中心主轴（101）通过主轴限位螺栓（102）固定安装在中心圆盘（104）上，中心圆盘（104）通过圆盘固定螺栓（103）固定安装在上固定圆盘（105）上，上固定圆盘（105）与下固定圆盘（106）通过上下固定圆盘支架（110）固定连接，方钢（108）通过方钢固定螺栓（107）固定连接在上固定圆盘（105）上，切割刀头支架（109）固定连接在方钢（108）上，电缸（111）固定安装在下固定圆盘（106）上，电磁吸盘（112）固定安装在电缸（111）上，刀头压板（114）通过刀头紧定螺钉（113）固定安装在切割刀头支架（109）上，切割刀头（115）固定安装在刀头压板（114）内侧；

所述的支撑模块（2）还包括： 主轴电机齿轮（202）、主轴电机转轴（203）、主轴电机（204）、横梁（205）、横梁方形支架（206）、丝杆螺母（207）、丝杆（208）、丝杆电机（209）、车轮支架（211）、车轮主轴（212）、车轮电机（213）、麦克纳姆轮（214）、喷水管支架（215）和喷水管（216），主轴齿轮（201）与主轴电机齿轮（202）形成齿轮啮合，主轴电机转轴（203）固定安装在主轴电机齿轮（202）上，主轴电机（204）固定安装在横梁（205）上，横梁（205）有两根，横梁（205）固定安装在横梁方形支架（206）上，丝杆螺母（207）有四个，丝杆螺母（207）固定安装在横梁方形支架（206）上，丝杆（208）有四根， 丝杆（208）与丝杆螺母（207）形成替换丝杆螺母副配合，丝杆（208）固定安装在丝杆电机（209）上，丝杆电机（209）有出料模块四个，丝杆电机（209）固定安装在主房形支架（210）上，车轮支架（211）有四个，车轮支架（211）固定安装在丝杆电机（209）上，车轮主轴（212）转动安装在车轮支架（211）上，麦克纳姆轮（214）固定安装在车轮主轴（212）上，车轮电机（213）固定安装在车轮主轴（212）上，喷水管支架（215）固定安装在主方形支架（210）上，喷水管（216）固定安装在喷水管支架（215）上；

所述的送料模块（3）还包括： 进料托盘（302）、进料辊轮侧板（303）、进料齿条（304）、进料齿轮（305）、进料电机（306）、进料支撑杆（307）、进料辊轮电机（308）、进料传动轮皮带（309）、进料辊轮（310）、进料限位挡板（311）、井盖储料架（312）、井盖（313）、丝杆支架（314）、进料丝杆（315）和进料丝杆电机（316），进料固定杆（301）固定安装在进料托盘（302）上，进料辊轮侧板（303）滑动安装在进料托盘（302）上，进料齿条（304）固定安装在进料辊轮侧板（303）上，进料齿轮（305）固定安装在进料电机（306）转轴上，进料齿条（304）与进料齿轮（305）形成齿轮齿条配合，进料电机（306）固定安装在进料托盘（302）上，进料支撑杆（307）作为支撑结构固定安装在进料辊轮侧板（303）与进料辊轮电机（308）之间，进料辊轮电机（308）与进料传动轮皮带（309）形成皮带传动，进料辊轮（310）与进料传动轮皮带（309）形成皮带传动，进料辊轮（310）转动连接在进料辊轮侧板（303）内侧，进料限位挡板（311）固定安装在进料辊轮侧板（303）上，井盖储料架（312）固定安装在进料辊轮侧板（303）上，井盖（313）在井盖储料架（312）内堆叠，丝杆支架（314）固定安装在井盖储料架（312）上，进料丝杆（315）转动安装在丝杆支架（314）上，进料丝杆（315）固定安装在进料丝杆电机（316）转轴上，进料丝杆电机（316）固定安装在井盖储料架（312）上，支撑滑台（317）固定安装在井盖储料架（312）上，井盖送料电机（318）固定安装在支撑滑台（317）上，井盖进料杆（320）固定安装在井盖送料转轴（319）上；

所述的出料模块（4）还包括： 出料托盘（402）、出料辊轮侧板（403）、出料齿条（404）、出料齿轮（405）、出料电机（406）、出料支撑杆（407）、出料辊轮电机（408）、出料传动轮皮带（409）、出料辊轮（410）和出料限位挡板（411），出料固定杆（401）固定安装在出料托盘（402）上，出料辊轮侧板（403）滑动安装在出料托盘（402）上，出料齿条（404）固定安装在出料辊轮侧板（403）上，出料齿轮（405）固定安装在出料电机（406）转轴上，出料齿条（404）与出料齿轮（405）形成齿轮齿条配合，出料电机（406）固定安装在出料托盘（402）上，出料支撑杆（407）作为支撑结构固定安装在出料辊轮侧板（403）与出料辊轮电机（408）之间，出料辊轮电机（408）与出料传动轮皮带（409）形成皮带传动，出料辊轮（410）与出料传动轮皮带（409）形成皮带传动，出料辊轮（410）转动连接在出料辊轮侧板（403）内侧，出料限位挡板（411）固定安装在出料辊轮侧板（403）上；

所述的电磁吸盘（112）固定连接在电缸（111）的下表面，电缸（111）可自由伸缩；

所述的丝杆螺母（207）与丝杆（208）转动连接，并且丝杆螺母（207）与丝杆（208）相干涉的位置设有通孔；

所述的井盖（313）可在进料辊轮（310）与出料辊轮（410）上滑动，通过进料限位挡板（311）与出料限位挡板（411）可以实现定位。