CN114908642B - 一种混凝土平板振捣机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑机械技术领域，公开了一种混凝土平板振捣机器人，包括纵向行走机构、横向行走机构、振捣装置以及骨架；所述振捣装置设置于骨架中心，所述纵向行走机构设置于骨架的前后两侧，所述横向行走机构设置于骨架的左右两侧；所述横向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上横向移动；所述纵向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上纵向移动；所述振捣装置用于对工作平面进行振捣。本发明的有益效果为：具有高通过性，为大型混凝土施工现场提供一种可靠的自动化振捣设备，避免在行驶过程在混凝地面打滑或下陷卡死，实现浆体状态地面的平稳越障。

Description

一种混凝土平板振捣机器人

技术领域

本发明属于建筑机械技术领域，涉及一种混凝土平板振捣机器人，具体涉及一种高通过性混凝土平板振捣机器人。

背景技术

目前大坝、桥梁、道路等混凝土施工现场多采用人工方式振实混凝土，存在着效率低、品控差等问题。随着用工成本急剧上升，以及工程施工质量控制更趋严格，急需能够适应野外工况并进行自动化作业的振捣设备。国内已有机械化捣实混凝土的机具，按传递振动的方法分类有内部振捣器、外部振捣器和表面振捣器三种，但这些设备需要人力进行操纵，具有危险性，不宜操控且步骤繁琐，缺乏灵活性，大部分无法实现自动振捣。

当然，极少现有自动振捣设计是能够实现自动振捣的，但自动性能较差，需要人工事先进行勘测及对机器进行设置，无法做到随到随用，并且要求有相关知识并能熟练安装的特殊技术人员，对人员的要求较高。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种可靠的自动化振捣设备，为大型混凝土施工现场提供一种可靠的自动化振捣设备，避免在行驶过程在混凝地面打滑或下陷卡死，实现浆体状态地面的平稳越障，具有高通过性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混凝土平板振捣机器人，包括纵向行走机构、横向行走机构、振捣装置以及骨架；所述振捣装置设置于骨架中心，所述纵向行走机构设置于骨架的前后两侧，所述横向行走机构设置于骨架的左右两侧；所述横向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上横向移动；所述纵向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上纵向移动；所述振捣装置用于对工作平面进行振捣。

进一步地，所述骨架包括纵横相连接的纵向骨架和横向骨架；优选地，所述横向骨架为工字型钢，所述纵向骨架为槽钢。

进一步地，所述纵向骨架包括相互平行设置的第一纵向骨架和第二纵向骨架，所述横向骨架有2根，所述第一纵向骨架和第二纵向骨架之间通过2根横向骨架连接。

进一步地，所述振捣装置包括振捣底板、设置于振捣底板上的振捣电机以及设置于振捣底板上的阻尼连接件；所述振捣电机为振捣工作提供动力源，所述阻尼连接件与横向骨架连接，振捣装置通过阻尼连接件与骨架柔性连接在一起，当纵向行走机构或横向行走机构驱动平板振捣机器人在工作平面上移动时，振捣装备被带动随之位移，阻尼连接件的设置能够释放振捣装置竖直方向的自由度，当平板振捣机器人移动到操作人员指定位置后，振捣电机开始工作，带动振捣底板振动，振捣底板与工作平面接触，对工作平面进行振捣。

进一步地，所述振捣电机设置于振捣底板的中心，所述阻尼连接件至少4个，均布设置于振捣底板的前后两侧；优选地，阻尼连接件为4个，分别设置于振捣底板的4角。

进一步地，所述横向行走机构包括两组侧偏心辊子，所述侧偏心辊子的两端分别通过一个侧轮轴承座与对应一侧的横向骨架连接；所述侧偏心辊子包括侧偏心辊子本体、固定设置于侧偏心辊子本体内的侧轮电机以及与所述侧轮电机连接的侧轮电机轴；所述侧轮电机轴通过定轴销与侧轮轴承座连接，因侧轮电机轴作伸出侧偏心辊子的设置，并通过定轴销进行周向固定，而侧轮电机与侧偏心辊子本体固定连接，故当侧轮电机运行时，侧轮电机轴不转，而是侧轮电机带动侧偏心辊子本体转动，这样侧偏心辊子就可以带动整个骨架横向位移，进而实现横向行走机构驱动平板振捣机器人横向位移的功能。

进一步地，所述纵向行走机构包括第一主偏心辊子、第二主偏心辊子、联轴器、转向器、传动轴、第一支架以及第二支架；所述第一主偏心辊子与第二主偏心辊子对称设置；所述第一主偏心辊子包括第一主偏心辊子本体、设置于第一主偏心辊子本体内的主轮电机、与所述主轮电机连接的第一主轮电机轴，所述第一主轮电机轴端部伸出第一主偏心辊子本体的右端；所述第二主偏心辊子包括第二主偏心辊子本体、与第二主偏心辊子本体右端连接的第二主轮电机轴；所述第一主偏心辊子本体的左端依次与一个联轴器、一个转向器连接，所述第二主偏心辊子本体的左端依次与另一个联轴器、另一个转向器连接，两个转向器之间通过传动轴连接；所述第一主轮电机轴的一端与主轮电机连接，另一端设置于一个第二支架上，且第一主轮电机轴的另一端通过连接件与骨架固定连接；所述第一主偏心辊子本体的左端设置于一个第一支架上；所述第二主轮电机轴的一端与第二主偏心辊子本体右端连接，第二主轮电机轴的另一端设置于另一个第二支架上，所述第二主偏心辊子本体的左端设置于另一个第一支架上；所述第一支架、第二支架分别与骨架连接。

进一步地，2个所述转向器与第一纵向骨架固定连接；所述传动轴穿过2个横向骨架与两端的转向器连接。

进一步地，为了实现纵向位移方向的微调，本发明的所述纵向行走机构还包括传向轴、推杠连接件以及电动推缸，使用2个电机轴替换所述第一主轮电机轴，且第一主轮电机轴的另一端不再通过连接件与骨架固定连接，所述2个电机轴为第三轴和第四轴，所述第三轴一端与主轮电机连接，另一端与第四轴连接，所述第四轴的另一端穿过第二支架的孔与传向轴的一端连接，所述传向轴的另一端与所述第二主轮电机轴的另一端连接；所述第二主轮电机轴的另一端还与推缸连接件连接，所述推缸连接件与电动推缸连接；所述第二支架的孔为长方形或椭圆形，通过将第二支架上的孔设置为长方形或椭圆形，使得第四轴和第二主轮电机轴能够在第二支架上位移。第二主轮电机轴能够轴向滑动和周向转动；推缸连接件与电动推缸转动连接，第二主轮电机轴与推缸连接件为轴向滑动连接，电动推缸固定设置在第二纵向骨架上。

进一步地，所述第一主偏心辊子本体的左端、第二主偏心辊子本体的左端与第一支架的连接皆为间隙配合。

进一步地，所述纵向行走机构还包括传向轴轴承座，所述传向轴轴承座设置于横向骨架上，所述传向轴穿过2个横向骨架后分别与第四轴、第二主轮电机轴连接。

进一步地，所述横向骨架上依次设置有第一支架托板和第二支架托板；所述第一支架托板与第一支架连接，用于将第一支架固定于骨架上；所述第二支架托板与第二支架连接，用于将第二支架固定于骨架上。

进一步地，所述主轮电机、电动推缸以及振捣电机皆与遥控器无线连接，所述遥控器用于向主轮电机、电动推缸以及振捣电机发出运动指令。

本发明的混凝土平板振捣机器人，设计电机内置驱动的偏心辊筒结构，实现浆体状态地面的平稳越障；设计两组偏心辊筒，实现全向移动；设计电动推杆驱动的小幅偏转机构实现行进中的方向微调。

与现有技术相比，本发明提供了一种混凝土平板振捣机器人，具备以下有益效果：

（1）本发明的平板振捣机器人通过平行四边形机构驱动的偏心辊筒结构代替传统车轮，避免在行驶过程在混凝地面打滑或下陷卡死，实现浆体状态地面的平稳越障，具有高通过性。

（2）本发明的平板振捣机器人的采用90度零半径转向设计，即设置两组且相互垂直排列辊子，通过两组垂直排列辊子交替工作能够实现原地转向，这样可以根据施工场地的图纸以及现场实况，实现遍历每一寸混凝土作业。

（3）提质增效、保证施工质量同时实现机器代人，且大范围的使用可以极大地提高工程效率，压缩施工成本，为大型混凝土施工现场提供一种可靠的自动化振捣设备

附图说明

图1为本发明平板振捣机器人的立体结构示意图；

图2为本发明平板振捣机器人中骨架的立体结构示意图；

图3为本发明平板振捣机器人中振捣装置的立体结构示意图；

图4为本发明平板振捣机器人中纵向行走机构的立体结构示意图（其中一个主偏心棍子本体采用透视示意）；

图5为本发明平板振捣机器人中横向行走机构的立体结构示意图（其中侧偏心辊子本体采用透视示意）；

图6为图1中B处的局部放大图；

图7为图1中A处的局部放大图；

图8为本发明纵向行走机构在纵向移动时方向调整的示意图（其中，8a为调整前，8b为调整后，8c为调整前与调整后的对照图）。

图中附图标记的含义为：1-第一纵向骨架，2-横向骨架，3-转向器，4-联轴器，5-第一支架，6-第一主偏心辊子，7-第二支架，8-传向轴轴承座，9-第二纵向骨架，10-侧偏心辊子，11-振捣底板，12-振捣电机，13-阻尼连接件，14-第一支架托板，15-主轮电机，16-第三轴，17-第四轴，18-传向轴，19-电动推缸，20-第二主轮电机轴，21-推缸连接件，22-传动轴，23-侧轮电机轴，24-侧轮轴承座，25-定轴销，26-侧轮电机，27-第二支架托板，28-第二主偏心辊子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的平板振捣机器人，包括纵向行走机构、横向行走机构、振捣装置以及骨架；振捣装置设置于骨架中心，纵向行走机构设置于骨架的前后两侧，横向行走机构设置于骨架的左右两侧；横向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上横向移动；纵向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上纵向移动；振捣装置用于对工作平面进行振捣。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，骨架包括纵横相连接的纵向骨架和横向骨架2；优选地，横向骨架2为工字型钢，纵向骨架为槽钢。

在本实施例的一种具体实施方式中， 纵向骨架包括相互平行设置的第一纵向骨架1和第二纵向骨架9，横向骨架2有2根，第一纵向骨架1和第二纵向骨架9之间通过2根横向骨架2连接。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图3所示， 振捣装置包括振捣底板11、设置于振捣底板11上的振捣电机12以及设置于振捣底板11上的阻尼连接件13；振捣电机12为振捣工作提供动力源，阻尼连接件13与横向骨架2连接，振捣装置通过阻尼连接件13与骨架柔性连接在一起，当纵向行走机构或横向行走机构驱动平板振捣机器人在工作平面上移动时，振捣装备被带动随之位移，阻尼连接件13的设置能够释放振捣装置竖直方向的自由度，当平板振捣机器人移动到操作人员指定位置后，振捣电机12开始工作，带动振捣底板11振动，振捣底板11与工作平面接触，对工作平面进行振捣。

在本实施例的一种具体实施方式中， 振捣电机12设置于振捣底板11的中心，阻尼连接件13至少4个，均布设置于振捣底板11的前后两侧；优选地，阻尼连接件13为4个，分别设置于振捣底板11的4角。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图5所示，横向行走机构包括两组侧偏心辊子10，侧偏心辊子10的两端分别通过一个侧轮轴承座24与对应一侧的横向骨架2连接；侧偏心辊子10包括侧偏心辊子本体、固定设置于侧偏心辊子本体内的侧轮电机26以及与侧轮电机26连接的侧轮电机轴23；侧轮电机轴23通过定轴销25与侧轮轴承座24连接，因侧轮电机轴23作伸出侧偏心辊子10的设置，并通过定轴销25进行周向固定，而侧轮电机26与侧偏心辊子本体固定连接，故当侧轮电机26运行时，侧轮电机轴23不转，而是侧轮电机26带动侧偏心辊子本体转动，这样侧偏心辊子10就可以带动整个骨架横向位移，进而实现横向行走机构驱动平板振捣机器人横向位移的功能。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图4、图6以及图7所示，纵向行走机构包括第一主偏心辊子6、第二主偏心辊子28、联轴器4、转向器3、传动轴22、第一支架5以及第二支架7；第一主偏心辊子6与第二主偏心辊子28对称设置；第一主偏心辊子6包括第一主偏心辊子本体、设置于第一主偏心辊子本体内的主轮电机15、与主轮电机15连接的第一主轮电机轴，第一主轮电机轴端部伸出第一主偏心辊子本体的右端；第二主偏心辊子28包括第二主偏心辊子本体、与第二主偏心辊子本体右端连接的第二主轮电机轴20；第一主偏心辊子本体的左端依次与一个联轴器4、一个转向器3连接，第二主偏心辊子本体的左端依次与另一个联轴器4、另一个转向器3连接，两个转向器3之间通过传动轴22连接；第一主轮电机轴的一端与主轮电机15连接，另一端设置于一个第二支架7上，且第一主轮电机轴的另一端通过连接件与骨架固定连接；第一主偏心辊子本体的左端设置于一个第一支架5上；第二主轮电机轴20的一端与第二主偏心辊子本体右端连接，第二主轮电机轴20的另一端设置于另一个第二支架7上，第二主偏心辊子本体的左端设置于另一个第一支架5上；第一支架5、第二支架7分别与骨架连接。当需要平板振捣机器人需要纵向位移时，开启主轴电机，主轴电机与第一主偏心辊子本体固定连接，而第一主轮电机轴通过第二支架7固定在骨架上，故主轴电机可以带动第一主偏心辊子本体转动，第一主偏心辊子本体将动力通过与其依次连接的联轴器4、转向器3传给传动轴22，传动轴22将动力通过与第二主偏心辊子本体连接的转向器3、联轴器4传给第二主偏心辊子本体，这样即实现了纵向行走机构的纵向位移，进而实现平板振捣机器人的纵向位移。

在本实施例的一种具体实施方式中， 2个转向器3与第一纵向骨架1固定连接；传动轴22穿过2个横向骨架2与两端的转向器3连接。

在本实施例的一种具体实施方式中， 横向骨架2上依次设置有第一支架托板14和第二支架托板27；第一支架托板14与第一支架5连接，用于将第一支架5固定于骨架上；第二支架托板27与第二支架7连接，用于将第二支架7固定于骨架上。

在本实施例的一种具体实施方式中， 主轮电机15、电动推缸19以及振捣电机12皆与遥控器无线连接，遥控器用于向主轮电机15、电动推缸19以及振捣电机12发出运动指令。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：实施例2的纵向行走机构不仅能够纵向位移，而且在纵向移动时能够实现移动方向的小幅度调整，具体方案如下：

如图1和图4所示，本发明的纵向行走机构还包括传向轴18、推杠连接件以及电动推缸19，使用2个电机轴替换第一主轮电机轴，且第一主轮电机轴的另一端不再通过连接件与骨架固定连接，2个电机轴为第三轴16和第四轴17，第三轴16一端与主轮电机15连接，另一端与第四轴17连接，第四轴17的另一端穿过第二支架7的孔与传向轴18的一端连接，传向轴18的另一端与第二主轮电机轴20的另一端连接；第二主轮电机轴20的另一端还与推缸连接件21连接，推缸连接件21与电动推缸19连接；第二支架7的孔为长方形或椭圆形，通过将第二支架7上的孔设置为长方形或椭圆形，使得第四轴17和第二主轮电机轴20能够在第二支架7上位移，如图7所示。第二主轮电机轴20能够轴向滑动和周向转动；推缸连接件21与电动推缸19转动连接，第二主轮电机轴20与推缸连接件21为轴向滑动连接，电动推缸19固定设置在第二纵向骨架9上。

在本实施例的一种具体实施方式中， 如图6所示，第一主偏心辊子本体的左端、第二主偏心辊子本体的左端与第一支架5的连接皆为间隙配合。

在本实施例的一种具体实施方式中， 纵向行走机构还包括传向轴轴承座8，传向轴轴承座8设置于横向骨架2上，传向轴18穿过2个横向骨架2后分别与第四轴17、第二主轮电机轴20连接。

当平板振捣机器人需要纵向位移时，启动主轮电机15，第三轴16和第四轴17受到周向的固定，由于力的相互作用，主轮电机15的转动带动与之固定的第一主偏心辊子6转动，通过联轴器4、转向器3、传动轴22的传递，动力被传递至第二主偏心辊子28，这样实现了两个主偏心棍子的同步转动，进而带动平板振捣机器人整体纵向移动。

当需要在纵向移动时小幅度调整方向时，如图8所示，电动推杆进行伸缩运动，通过推杠连接件带动第二主轮电机轴20，然后带动与第二主轮电机轴20铰接的传向轴18轴向移动，进而使第一主偏心辊子6和第二主偏心辊子28发生角度偏转，推杠连接件与第二主轮电机轴20采用活塞式连接，以补偿纵向行走机构由矩形变为平行四边形时的轴向偏差，从而实现在纵向位移时小幅度的方向调整。

本发明提出的混凝土平板振捣机器人，基于浆状混凝土的工作环境，创新设计了平行四边形机构驱动的偏心辊筒结构，前后辊筒由转向器3连接,保证运行的同步性。以偏心辊筒结构代替传统车轮，避免在行驶过程在混凝地面打滑或下陷卡死，实现浆体状态地面的平稳越障；安装于辊筒侧面的电动推杆，可根据施工现场的各种情况对机器人的行进方向微调，保证施工的准确可靠；振捣装置与骨架通过阻尼连接件13连接，并在提供一定阻尼的同时释放了振捣装置竖直方向的自由度，保障机器人的作业能力；采用90度零半径转向设计，遍历每一寸混凝土作业面。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：包括纵向行走机构、横向行走机构、振捣装置以及骨架；所述振捣装置设置于骨架中心，所述纵向行走机构设置于骨架的前后两侧，所述横向行走机构设置于骨架的左右两侧；所述横向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上横向移动；所述纵向行走机构用于驱动平板振捣机器人在工作平面上纵向移动；所述振捣装置用于对工作平面进行振捣；

所述骨架包括纵横相连接的纵向骨架和横向骨架；

所述纵向骨架包括相互平行设置的第一纵向骨架和第二纵向骨架，所述横向骨架有2根，所述第一纵向骨架和第二纵向骨架之间通过2根横向骨架连接；

所述横向行走机构包括两组侧偏心辊子，所述侧偏心辊子的两端分别通过一个侧轮轴承座与对应一侧的横向骨架连接；所述侧偏心辊子包括侧偏心辊子本体、固定设置于侧偏心辊子本体内的侧轮电机以及与所述侧轮电机连接的侧轮电机轴；所述侧轮电机轴通过定轴销与侧轮轴承座连接。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：所述振捣装置包括振捣底板、设置于振捣底板上的振捣电机以及设置于振捣底板上的阻尼连接件；所述振捣电机为振捣工作提供动力源，所述阻尼连接件与横向骨架连接。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：所述纵向行走机构包括第一主偏心辊子、第二主偏心辊子、联轴器、转向器、传动轴、第一支架以及第二支架；所述第一主偏心辊子与第二主偏心辊子对称设置；所述第一主偏心辊子包括第一主偏心辊子本体、设置于第一主偏心辊子本体内的主轮电机、与所述主轮电机连接的第一主轮电机轴，所述第一主轮电机轴端部伸出第一主偏心辊子本体的右端；所述第二主偏心辊子包括第二主偏心辊子本体、与第二主偏心辊子本体右端连接的第二主轮电机轴；所述第一主偏心辊子本体的左端依次与一个联轴器、一个转向器连接，所述第二主偏心辊子本体的左端依次与另一个联轴器、另一个转向器连接，两个转向器之间通过传动轴连接；所述第一主轮电机轴的一端与主轮电机连接，另一端设置于一个第二支架上，且第一主轮电机轴的另一端通过连接件与骨架固定连接；所述第一主偏心辊子本体的左端设置于一个第一支架上；所述第二主轮电机轴的一端与第二主偏心辊子本体右端连接，第二主轮电机轴的另一端设置于另一个第二支架上，所述第二主偏心辊子本体的左端设置于另一个第一支架上；所述第一支架、第二支架分别与骨架连接。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：2个所述转向器与第一纵向骨架固定连接；所述传动轴穿过2个横向骨架与两端的转向器连接。

5.根据权利要求3所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：所述纵向行走机构还包括传向轴、推杠连接件以及电动推缸，使用2个电机轴替换所述第一主轮电机轴，且第一主轮电机轴的另一端不再通过连接件与骨架固定连接，所述2个电机轴为第三轴和第四轴，所述第三轴一端与主轮电机连接，另一端与第四轴连接，所述第四轴的另一端穿过第二支架的孔与传向轴的一端连接，所述传向轴的另一端与所述第二主轮电机轴的另一端连接；所述第二主轮电机轴的另一端还与推缸连接件连接，所述推缸连接件与电动推缸连接。

6.根据权利要求5所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：所述纵向行走机构还包括传向轴轴承座，所述传向轴轴承座设置于横向骨架上，所述传向轴穿过2个横向骨架后分别与第四轴、第二主轮电机轴连接。

7.根据权利要求3所述的一种混凝土平板振捣机器人，其特征在于：所述横向骨架上依次设置有第一支架托板和第二支架托板；所述第一支架托板与第一支架连接，用于将第一支架固定于骨架上；所述第二支架托板与第二支架连接，用于将第二支架固定于骨架上。

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