CN115383686A - 一体化成孔安装施工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种一体化成孔安装施工机器人，旨在解决现有机电安装设备存在的无法自动对施工墙体腋角处进行打孔以及安装螺栓的问题。本发明提供的一体化成孔安装施工机器人，包括伸缩机构和工作台；工作台包括第一导向部、第二导向部、第三导向部、打孔组件和螺栓安装组件；第一导向部水平设置有第一丝杠；第二导向部竖直设置有第二丝杠；第三导向部设置有连接轴，打孔组件绕连接轴的轴线转动；螺栓安装组件与打孔组件连接，且设置有上料弹匣；一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；在第一状态下，打孔组件在第一位置工作形成孔位；在第二状态下，螺栓安装组件旋转至第一位置，向孔位安装螺栓。

Description

一体化成孔安装施工机器人

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种一体化成孔安装施工机器人。

背景技术

当前在施工机电安装工作中，高空顶面、墙面的打孔及螺栓安装等工作均由工人搭乘登高车进行作业，作业效率低下、废孔率高，工人长时间高空作业存在极大的风险，且作业中产生的粉尘容易造成劳动伤害，同时，针对墙体腋角处的打孔和安装螺栓，在人工作业时操作困难，生产效率低。

另外，目前无法对平面同时打多个孔，以及，无法对两个呈角度的墙面同时打孔，打孔效率低下。

因此，现有的机电安装设备无法实现针对施工墙体腋角处的打孔和安装螺栓一体化的效果，严重影响施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化成孔安装施工机器人，以解决现有机电安装设备存在的无法自动对施工墙体腋角处进行打孔以及安装螺栓的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供的一体化成孔安装施工机器人，包括：伸缩机构和设置于所述伸缩机构顶部的工作台；

所述工作台包括第一导向部、第二导向部、第三导向部、打孔组件和螺栓安装组件；

所述第一导向部水平设置有第一丝杠，所述第一丝杠与所述第二导向部螺纹连接；

所述第二导向部竖直设置有第二丝杠，所述第二丝杠与所述第三导向部螺纹连接；

所述第三导向部设置有连接轴，所述连接轴的轴线垂直于所述第一导向部和所述第二导向部形成的平面，所述打孔组件绕所述连接轴的轴线转动；

所述打孔组件具有用于打孔的钻头；

所述螺栓安装组件与所述打孔组件连接，且设置有上料弹匣，所述上料弹匣用于放置螺栓；

所述一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，所述打孔组件在第一位置工作形成孔位；

在所述第二状态下，所述螺栓安装组件旋转至所述第一位置，向所述孔位安装螺栓。

在可选的实施方式中，

所述打孔组件还包括限位部；

所述限位部与所述连接轴连接，所述限位部开设有弧形孔，所述第三导向部设置有凸起，所述凸起穿过所述弧形孔；

所述限位部所在的平面为所述打孔组件的转动平面。

在可选的实施方式中，

所述打孔组件还包括连接部和电锤部；

所述连接部连接所述限位部和电锤部；

所述电锤部的端部设置有所述钻头，所述钻头配置为沿自身轴线转动且沿自身轴线方向移动。

在可选的实施方式中，

所述电锤部包括第一电锤、第二电锤和第三电锤；

所述第一电锤与所述连接部连接；

所述第二电锤与所述第一电锤垂直连接；

所述第三电锤与所述第二电锤垂直连接；

所述电锤部具有第一击打状态、第二击打状态和第三击打状态：

在所述第一击打状态下，所述第一电锤和所述第三电锤工作，形成间隔孔位；

在所述第二击打状态下，所述第一电锤和所述第二电锤工作，形成第一类相互垂直的孔位；

在所述第三击打状态下，所述第二电锤和所述第三电锤工作，形成第二类相互垂直的孔位；

所述第二类相互垂直的孔位的孔距大于所述第一类相互垂直的孔位。

在可选的实施方式中，

所述螺栓安装组件包括环状的上料弹匣和位于所述上料弹匣内的推送腔室；

所述上料弹匣设置有出料口，所述推送腔室的壁体上设置有入料口，在所述出料口和所述入料口相对的时候，所述上料弹匣与所述推送腔室导通，所述上料弹匣内的螺栓进入所述推送腔室。

在可选的实施方式中，

所述螺栓安装组件还包括推杆和推进电机；

所述推杆与所述推进电机的输出轴同轴连接，所述推进电机配置为驱动所述推杆将所述螺栓推出所述推送腔室。

在可选的实施方式中，

所述第一导向部还包括第一电机，所述第一电机的输出轴与所述第一丝杠连接，所述第一电机配置为驱动所述第一丝杠转动；

所述第二导向部还包括第二电机，所述第二电机的输出轴与所述第二丝杠连接，所述第二电机配置为驱动所述第二丝杠转动；

在可选的实施方式中，

所述第三导向部还包括第三电机，所述第三电机的输出轴与所述连接轴连接，所述第三电机配置为驱动所述连接轴转动。

在可选的实施方式中，

所述伸缩机构包括安装台、伸缩立柱和升降构件；

所述安装台的顶部与所述工作台连接，底部与所述伸缩立柱连接；

所述伸缩立柱设置为于竖直方向依次同轴相连的套筒，且所述套筒的筒径由下向上依次减小；

所述升降构件的输出端与所述伸缩立柱同轴设置，所述升降构件配置为驱动所述伸缩立柱沿自身轴线升降。

在可选的实施方式中，

还包括连接于所述伸缩机构底部的移动机构；

所述移动机构配置为带动所述伸缩机构于水平方向移动。

在可选的实施方式中，

所述的一体化成孔安装施工机器人采用如下打孔方法：

以水平面内平行于墙面的方向为X轴方向，以水平面内垂直于X轴的方向为Y轴方向；采集第一目标点位的第一位置数据（X1、Y1、Z1）和第二目标点位的第二位置数据（X2、Y2、Z2）；

判断X1与X2之间在水平面内是否具有角度差值；

当X1与X2之间在水平面内不存在角度差值时，判断Z1和Z2之间是否具有高度差值，以及Y1和Y2之间是否具有距离差值；当Z1和Z2之间具有高度差值，或者Y1和Y2之间具有距离差值时，启动第一类击打程序，此时，第一电锤和第三电锤工作，形成平面间隔孔位；

当X1与X2之间在水平面内存在角度差值时，将第二位置数据投影到第一目标点位所在的平面形成投影点位，计算第一位置数据和投影点位之间在水平面内X轴方向的距离数据；

判断所述距离数据是否达到阈值；

在所述距离数据未达到阈值时，启动第二类击打程序，此时，第一电锤和第二电锤工作，形成第一类相互垂直的孔位；

在所述距离数据达到阈值时，启动第三类击打程序，此时，第二电锤和第三电锤工作，形成第二类相互垂直的孔位；

其中，所述第二电锤与所述第一电锤垂直连接；

所述第三电锤与所述第二电锤垂直连接。

综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

本发明提供的一体化成孔安装施工机器人，包括：伸缩机构和设置于伸缩机构顶部的工作台；工作台包括第一导向部、第二导向部、第三导向部、打孔组件和螺栓安装组件；第一导向部水平设置有第一丝杠，第一丝杠与第二导向部螺纹连接；第二导向部竖直设置有第二丝杠，第二丝杠与第三导向部螺纹连接；第三导向部设置有连接轴，连接轴的轴线垂直于第一导向部和第二导向部形成的平面，打孔组件绕连接轴的轴线转动；打孔组件具有用于打孔的钻头；螺栓安装组件与打孔组件连接，且设置有上料弹匣，上料弹匣用于放置螺栓；一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；在第一状态下，打孔组件在第一位置工作形成孔位；在第二状态下，螺栓安装组件旋转至第一位置，向孔位安装螺栓。

本发明提供的一体化成孔安装施工机器人可以实现如下技术效果：

1.墙体腋角部位打孔：伸缩机构带动工作台升降，第一导向部驱动第二导向部水平移动，第二导向部驱动第三导向部升降，第三导向部驱动打孔组件转动，打孔组件具有用于打孔的钻头，因此钻头可以于水平面和竖直面移动，同时可以于竖直面内转动，因此钻头可以针对墙体的顶面、侧面和墙体腋角部位打孔，与打孔组件连接的螺栓安装组件具有上料弹匣，上料弹匣中放置有螺栓，螺栓安装组件将螺栓推入钻头打出的孔中，打孔和安装螺栓作业无需人工操作，实现了针对墙体的全方位打孔和安装螺栓，解决了现有机电安装设备无法自动对施工墙体腋角处进行打孔以及安装螺栓的问题。

2.平面内同步间隔打孔：第一电锤和第三电锤的轴线平行设置，启动第一电锤和第三电锤，可以在同一墙面上同步打孔。

3.夹角平面同步打孔：第一电锤的轴线与第二电锤的轴线垂直，启动第一电锤和第二电锤，可以在具有夹角的平面同步打孔，形成第一类相互垂直的孔位；第二电锤的轴线与第三电锤的轴线垂直，启动第二电锤和第三电锤，可以在具有夹角的平面同步打孔，形成第二类相互垂直的孔位，而第二类相互垂直的孔位的孔距大于第一类相互垂直的孔位，因此，可以满足不同孔距的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一体化成孔安装施工机器人的整体结构示意图；

图2为工作台的结构示意图；

图3为平面间隔孔位的位置示意图；

图4为第一类相互垂直的孔位和第二类相互垂直的孔位的位置示意图；

图5为打孔组件的结构示意图；

图6为打孔组件的右视图；

图7为打孔组件的俯视图；

图8为螺栓安装组件的结构示意图；

图9为上料弹匣的结构示意图；

图10为伸缩机构的结构示意图；

图11为伸缩机构另一角度的结构示意图；

图12为移动机构的结构示意图；

图13为移动机构另一角度的结构示意图；

图14为移动机构的俯视图；

图15为成孔安装方法的逻辑图。

图标：100-伸缩机构；110-安装台；120-伸缩立柱；200-工作台；210-第一导向部；211-第一丝杠；212-第一电机；220-第二导向部；221-第二丝杠；222-第二电机；230-第三导向部；231-凸起；240-打孔组件；241-钻头；242-限位部；243-连接部；244-电锤部；244a-第一电锤；244b-第二电锤；244c-第三电锤；250-螺栓安装组件；251-上料弹匣；252-推杆；253-推进电机；254-连接板；300-移动机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前，现有的机电安装设备无法实现针对施工墙体腋角处的打孔和安装螺栓一体化的效果，严重影响施工效率。

实施例一

有鉴于此，本发明提供了一种一体化成孔安装施工机器人，包括：伸缩机构100和设置于伸缩机构100顶部的工作台200；工作台200包括第一导向部210、第二导向部220、第三导向部230、打孔组件240和螺栓安装组件250；第一导向部210水平设置有第一丝杠211，第一丝杠211与第二导向部220螺纹连接；第二导向部220竖直设置有第二丝杠221，第二丝杠221与第三导向部230螺纹连接；第三导向部230设置有连接轴，连接轴的轴线垂直于第一导向部210和第二导向部220形成的平面，打孔组件240绕连接轴的轴线转动；打孔组件240具有用于打孔的钻头241；螺栓安装组件250与打孔组件240连接，且设置有上料弹匣251，上料弹匣251用于放置螺栓；一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；在第一状态下，打孔组件240在第一位置工作形成孔位；在第二状态下，螺栓安装组件250旋转至第一位置，向孔位安装螺栓。

伸缩机构100带动工作台200升降，第一导向部210驱动第二导向部220水平移动，第二导向部220驱动第三导向部230升降，第三导向部230驱动打孔组件240转动，打孔组件240具有用于打孔的钻头241，因此钻头241可以于水平面和竖直面移动，同时可以于竖直面内转动，因此钻头241可以针对墙体的顶面、侧面和墙体腋角部位打孔，与打孔组件240连接的螺栓安装组件250具有上料弹匣251，上料弹匣251中放置有螺栓，螺栓安装组件250将螺栓推入钻头241打出的孔中，打孔和安装螺栓作业无需人工操作，实现了针对墙体的全方位打孔和安装螺栓，解决了现有机电安装设备无法自动对施工墙体腋角处进行打孔以及安装螺栓的问题。

以下结合图1-图15对本实施例提供的一体化成孔安装施工机器人的结构和形状进行详细说明。

如图2所示，工作台200包括第一导向部210、第二导向部220和第三导向部230，第一导向部210水平设置有第一丝杠211，第一丝杠211与第二导向部220螺纹连接；第二导向部220竖直设置有第二丝杠221，第二丝杠221与第三导向部230螺纹连接；第三导向部230设置有连接轴，连接轴的轴线垂直于第一导向部210和第二导向部220形成的平面。

在可选的实施方式中，第一导向部210还包括第一电机212，第一电机212的输出轴与第一丝杠211连接，第一电机212配置为驱动第一丝杠211转动；第二导向部220还包括第二电机222，第二电机222的输出轴与第二丝杠221连接，第二电机222配置为驱动第二丝杠221转动；第三导向部230还包括第三电机，第三电机的输出轴与连接轴连接，第三电机配置为驱动连接轴转动。

进一步地，工作台200还包括打孔组件240。

关于打孔组件240的形状和结构，详细而言：

打孔组件240绕连接轴的轴线转动，打孔组件240具有用于打孔的钻头241。具体而言，钻头241可沿自身轴线转动以及沿自身轴线方向移动，因此可以实现针对于墙体腋角位置的打孔，例如，如图1中所示的c位置是墙体腋角位置，同时，第一导向部210可实现水平方向的移动，第二导向部220可实现竖直方向的移动，因此，打孔组件240可针对于墙体顶部打孔，如图1中所示的a位置为墙体顶部，以及打孔组件240也可针对于侧墙打孔，如图1中所示的b位置为侧墙。

在可选的实施方式中，打孔组件240还包括限位部242，限位部242与连接轴连接，限位部242开设有弧形孔，第三导向部230设置有凸起231，凸起231穿过弧形孔，限位部242所在的平面为打孔组件240的转动平面。具体而言，设置于第三导向部230上的凸起231穿过弧形孔，限位部242在打孔组件240转动使起到了限位作用，如图2所示，图2为示意图，图2中的弧形孔的限位角度可以根据实际需要进行调整，例如，可以根据需要，将限位角度调整为180度，打孔组件240可于竖直面内转动180度。

在可选的实施方式中，打孔组件240还包括连接部243和电锤部244；连接部243连接限位部242和电锤部244；电锤部244的端部设置有钻头241，电锤部244配置为使钻头241沿自身轴线转动以及沿自身轴线方向移动。

在可选的实施方式中，电锤部244包括第一电锤244a、第二电锤244b和第三电锤244c；第一电锤244a与连接部243连接；第二电锤244b与第一电锤244a垂直连接；第三电锤244c与第二电锤244b垂直连接；电锤部244具有第一击打状态、第二击打状态和第三击打状态：在第一击打状态下，第一电锤244a和第三电锤244c工作，形成间隔孔位；在第二击打状态下，第一电锤244a和第二电锤244b工作，形成第一类相互垂直的孔位；在第三击打状态下，第二电锤244b和第三电锤244c工作，形成第二类相互垂直的孔位；第二类相互垂直的孔位的孔距大于第一类相互垂直的孔位。

具体而言，第一电锤244a、第二电锤244b和第三电锤244c的端部均设置有钻头241，各个电锤端部的钻头与电锤自身同轴设置，图2为示意图，本实施例为了表述清楚，省略了第一电锤244a和第二电锤244b上的钻头，仅在第三电锤244c上绘制有钻头241，第一电锤244a、第二电锤244b和第三电锤244c均集成了电机，第一电锤244a、第二电锤244b和第三电锤244c均可以使自身端部的钻头241沿自身轴线转动以及沿自身轴线方向移动。

进一步的，电锤部244在第一击打状态下，第一电锤244a和第三电锤244c工作，由于第一电锤244a和第三电锤244c的轴线平行，打出的两个孔位是间隔孔位，举例而言，如图3所示，图3为俯视侧墙的视角，电锤部244在第一击打状态下可于A1和A2位置打出孔，这两个孔位是间隔孔位；电锤部244在第二打击状态下，第一电锤244a和第二电锤244b工作，由于第一电锤244a和第二电锤244b的轴线垂直，可以打出第一类相互垂直的孔位，举例而言，如图4所示，图4为从侧面看侧墙和墙体的视角，电锤部244在第二打击状态下，可于B1和C1位置打出孔，这两个孔位是垂直孔位；电锤部244在第三打击状态下，第二电锤244b和第三电锤244c工作，由于第二电锤244b和第三电锤244c的轴线垂直，可以打出第二类相互垂直的孔位，举例而言，如图4所示，电锤部244在第三打击状态下，可于B2和C2位置打出孔，这两个孔位是垂直孔位，于图4的示意位置中，可明显看出，第二类相互垂直的孔位的孔距大于第一类相互垂直的孔位。当需要同时在顶面和侧墙面上打孔时，即可采用第二打击状态和第三打击状态的电锤部244。在施工中，本实施例可以同时打两个孔位，并且根据实际需要，选择合适孔距的击打状态，提高了施工效率。

进一步地，工作台200还包括螺栓安装组件250。

关于螺栓安装组件250的形状和结构，详细而言：

螺栓安装组件250与打孔组件240可通过机械连杆连接，螺栓安装组件250设置有上料弹匣251，上料弹匣251用于放置螺栓。

在可选的实施方式中，如图7和图8所示，螺栓安装组件250包括环状的上料弹匣251和位于上料弹匣251内的推送腔室；上料弹匣251设置有出料口，推送腔室的壁体上设置有入料口，在出料口和入料口相对的时候，上料弹匣251与推送腔室导通，上料弹匣251内的螺栓进入推送腔室。

具体而言，上料弹匣251内设置有旋转电机，旋转电机驱动上料弹匣251绕自身轴线转动，操作人员手动将螺栓上料至上料弹匣251中，当上料弹匣251转动，上料弹匣251上的出料口与推送腔室的壁体上的入料口相对时，上料弹匣251与推送腔室相通，上料弹匣251内的螺栓可进入推送腔室。

另外，需要说明的是，各个电锤均配套设置有一个上料弹匣251，本实施例为了表述清楚，省略了第一电锤244a和第二电锤244b上的上料弹匣251，仅在第三电锤244c上绘制有上料弹匣。

在可选的实施方式中，为了将进入推送腔室的螺栓推出，螺栓安装组件250还包括推杆252和推进电机253，推杆252与推进电机253的输出轴同轴连接，推进电机253配置为驱动推杆252将螺栓推出推送腔室。

具体而言，螺栓安装组件250还包括连接板254，连接板254与机械连杆相连，机械连杆与电锤部244相连，推进电机253的固定端安装于连接板254，推进电机253的驱动端与推杆252连接，可驱动推杆252将螺栓推出推送腔室。

该一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；在第一状态下，打孔组件240在第一位置工作形成孔位；在第二状态下，螺栓安装组件250旋转至第一位置，向孔位安装螺栓。

具体而言，首先，调整打孔组件240至设定的打孔坐标位，电锤部244在打孔坐标位打孔完毕，然后操作人员在上料弹匣251内装填螺栓，调整螺栓安装组件250至打孔坐标位，启动推进电机253，向螺栓施加推力，将螺栓装入孔洞内，循环作业，直至安装完成。

在可选的实施方式中，为了使工作台200升降，本实施例还设置有伸缩机构100。

关于伸缩机构100的形状和结构，详细而言：

如图9和图10所示，伸缩机构100包括安装台110、伸缩立柱120和升降构件；安装台110的顶部与工作台200连接，底部与伸缩立柱120连接；伸缩立柱120设置为于竖直方向依次同轴相连的套筒，且套筒的筒径由下向上依次减小；升降构件的输出端与伸缩立柱120同轴设置，升降构件配置为驱动伸缩立柱120沿自身轴线升降。

具体而言，伸缩立柱120是多节的，以降低缩回后的最高高度，方便通行出入，伸缩机构100有两个主要的工作模式，一个是遥控模式，即工作准备状态，缩回伸缩立柱120至最低点或指定安全位置，在人工遥控的情况下移动到指定工作区域的初始位置点。位置确定后，可进入到了另一个模式：工程模式，即工作状态，抬升伸缩立柱120到指定高度进行作业。

在可选的实施方式中，为了方便移动工作台200，本实施例还设置有移动机构300，移动机构300连接于伸缩机构100底部，且配置为带动伸缩机构100于水平方向移动。具体而言，如图11所示，移动机构300可设置为移动小车，方便整体装置的移动，移动小车内携带蓄电池，具有使用外电源及蓄电池做动力双重功能。

在可选的实施方式中，本实施例还可以设置简易小型基站，可应用在无网络信号的地下工程中，简易小型基站具备建立局部坐标系功能，可将BIM深化后坐标点输入基站内，打孔过程前，通过坐标点和墨线仪，快速精准定位。

在可选的实施方式中，本实施例还可以设置混凝土钢筋检测机构，优化打孔点位，减少废孔，提高成孔合格率。

在可选的实施方式中，本实施例还可以设置灰尘收集机构，对钻孔过程中产生的灰尘集中收集。

在可选的实施方式中，当进行侧墙打孔作业时，操作人员控制移动机构300行进至侧墙激光仪交叉设定的点位附近，工作机上升到相应高度，选择工作机面对侧墙的姿态，开启“自动”模式。工作机前端视觉传感器和光电传感共同确认激光仪交叉点坐标，将其自动转换为工作机坐标系内的坐标后，自动调整工作机水平、垂直位置，直至与预设点重合确认后，启动钢筋探测作业。钢筋探测显示不存在钢筋干涉后即可启动打孔作业，钻头241按照点位坐标进行打孔，打孔作业完成后，螺栓安装组件250定位到打孔点坐标，将螺栓推入孔内，至此，打孔及螺栓安装作业完成。

在可选的实施方式中，当进行顶面打孔作业时，操作人员控制移动机构300行进至顶面作业区域，激光仪在顶面交叉设定需要打孔的位置，操作工作机上升到相应高度，选择工作机面对顶面的姿态，开启“自动”模式。工作机前端视觉传感器和光电传感共同确认激光仪交叉点坐标，将其自动转换为工作机坐标系内的坐标，自动调整工作机水平、垂直位置，直至与顶面预设点重合后，先启动钢筋探测作业，钢筋探测显示不存在钢筋干涉后即可启动打孔作业，钻头241按照点位坐标进行打孔，打孔作业完成后，螺栓安装组件250定位到打孔点坐标，将螺栓推入孔内，至此，打孔及螺栓安装作业完成。

在可选的实施方式中，当进行腋角打孔作业时，操作人员控制移动机构300行进至作业区域附近，用激光仪在腋角面交叉设定需要打孔的位置，操作工作机上升到相应高度，选择工作机倾斜姿态，使其与腋角面大致水平，开启“自动”模式。工作机前端视觉传感器和光电传感共同确认腋角面上激光仪交叉点坐标，将其自动转换为工作机坐标系内的坐标，自动调整工作机水平、垂直位置，直至与腋角预设点重合后，启动钢筋探测作业。钢筋探测显示不存在钢筋干涉后即可启动打孔作业，钻头241按照点位坐标进行打孔，打孔作业完成后，螺栓安装组件250定位到打孔点坐标，将螺栓推入孔内，至此，打孔及螺栓安装作业完成。

在可选的实施方式中，本实施例提供的一体化成孔安装施工机器人的主要工作过程如下：

根据现场施工要求，针对需要打孔的点位给出初始数据，并标注出零点等初始位置，以及其他所有后续需要打孔的位置，根据输入的所有点位构建整体坐标系及局部坐标系。

第一步，操作时，一体化成孔安装施工机器人会进入可遥控模式，对于需要打孔的面，利用光电等方式标出操作人员肉眼可见的参照点。操作人员可遥控移动机构移动，以使得参考点与需要对齐的基准点初步对齐。

第二步，当位置接近后，可选择进入工作模式。通过伸缩立柱120的抬升将工作机升到指定高度，此时测距仪会开始工作，以一定频率测量与工作面之间的距离，当距离达到设定值，则进入低速精确抬升模式，精确抬升到工作需要的高度，此高度可默认为系统预设，由设备本身的参数决定。进而进入视觉识别阶段，以进一步精确定位待打孔点的位置，确认位置是否正确，如不正确，则说明该位置点与标点偏差过大，需要人工二次遥控将位置调整到更接近标点的距离，并重复上述流程。

第三步，通过无损钢筋探测技术对工作面区域进行探测，将对一组孔洞的位置综合进行校准，以避免反复校准带来的效率损失。在此期间操作人员可根据钢筋探测图像反馈，确认是否执行打孔步骤，如果确认有钢筋干涉，人工设定偏移尺寸再执行打孔步骤。

第四步，在完成钢筋探测并确认后，测距仪将针对工作面的打孔位置进行空走位，并决定下一步打孔深度及钻头的工作零位。

第五步，在完成工作面校准后，对应打孔孔距、孔径、深度等参数，确认执行自动钻孔程序。

第六步，自动打孔工序全部完成后，进入安装螺栓模式，可根据预先存储的坐标自动进行。当作业完毕后降下工作机，重新进入工作准备模式。

第七步，操作人员可遥控移动机构进入下一个需要工作的点位，重复上述步骤。需要注意的是，钻头及螺栓的装填需要人工操作。

本实施例提供的一体化成孔安装施工机器人，可广泛应用于工业及民用建筑，具体如，地铁的走廊综合支吊架施工中，可以实现打孔、安装螺栓一体化，施工方便。

本实施例提供的一体化成孔安装施工机器人，可以满足侧墙、顶面、腋角的打孔及安装螺栓作业，使用方便，可有效提高施工效率。

实施例二

本实施例提供的成孔安装方法，包括如下步骤：

以水平面内平行于墙面的方向为X轴方向，以水平面内垂直于X轴的方向为Y轴方向；采集第一目标点位的第一位置数据（X1、Y1、Z1）和第二目标点位的第二位置数据（X2、Y2、Z2）；

判断X1与X2之间在水平面内是否具有角度差值；

当X1与X2之间在水平面内不存在角度差值时，判断Z1和Z2之间是否具有高度差值，以及Y1和Y2之间是否具有距离差值；当Z1和Z2之间具有高度差值，或者Y1和Y2之间具有距离差值时，启动第一类击打程序，此时，第一电锤244a和第三电锤244c工作，形成平面间隔孔位；

当X1与X2之间在水平面内存在角度差值时，将第二位置数据投影到第一目标点位所在的平面形成投影点位，计算第一位置数据和投影点位之间在水平面内X轴方向的距离数据；

判断距离数据是否达到阈值；

在距离数据达到阈值时，启动第二类击打程序，此时，第一电锤244a和第二电锤244b工作，形成第一类相互垂直的孔位；

在距离数据未达到阈值时，启动第三类击打程序，此时，第二电锤244b和第三电锤244c工作，形成第二类相互垂直的孔位；

其中，第二电锤244b与第一电锤244a垂直连接；

第三电锤244c与第二电锤244b垂直连接。

具体而言，如图15所示，以水平面内平行于墙面的方向为X轴方向，以水平面内垂直于X轴的方向为Y轴方向，X轴、Y轴确定后，Z轴即可确定。

首先，采集完位置数据后，判断X1与X2之间在水平面内是否具有角度差值，若X1与X2之间在水平面内不存在角度差值时，判断Z1和Z2之间是否具有高度差值，以及Y1和Y2之间是否具有距离差值，若Z1和Z2之间具有高度差值，或者Y1和Y2之间具有距离差值时，此时可以判断出打出需要打的孔位是平面间隔孔位，启动第一类击打程序，此时，第一电锤244a和第三电锤244c工作，打出平面间隔孔位。

然后，若X1与X2之间在水平面内存在角度差值时，将第二位置数据投影到第一目标点位所在的平面形成投影点位，计算第一位置数据和投影点位之间在水平面内X轴方向的距离数据，此时需要判断距离数据是否达到阈值，若距离数据未达到阈值时，启动第二类击打程序，此时，第一电锤244a和第二电锤244b工作，形成第一类相互垂直的孔位；若距离数据达到阈值时，则启动第三类击打程序，此时，第二电锤244b和第三电锤244c工作，打出第二类相互垂直的孔位。第一类相互垂直的孔位的孔距大于第二类相互垂直的孔位的孔距。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，包括：伸缩机构（100）和设置于所述伸缩机构（100）顶部的工作台（200）；

所述工作台（200）包括第一导向部（210）、第二导向部（220）、第三导向部（230）、打孔组件（240）和螺栓安装组件（250）；

所述第一导向部（210）水平设置有第一丝杠（211），所述第一丝杠（211）与所述第二导向部（220）螺纹连接；

所述第二导向部（220）竖直设置有第二丝杠（221），所述第二丝杠（221）与所述第三导向部（230）螺纹连接；

所述第三导向部（230）设置有连接轴，所述连接轴的轴线垂直于所述第一导向部（210）和所述第二导向部（220）形成的平面，所述打孔组件（240）绕所述连接轴的轴线转动；

所述打孔组件（240）具有用于打孔的钻头（241）；

所述螺栓安装组件（250）与所述打孔组件（240）连接，且设置有上料弹匣（251），所述上料弹匣（251）用于放置螺栓；

所述一体化成孔安装施工机器人具有第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，所述打孔组件（240）在第一位置工作形成孔位；

在所述第二状态下，所述螺栓安装组件（250）旋转至所述第一位置，向所述孔位安装螺栓。

2.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述打孔组件（240）还包括限位部（242）；

所述限位部（242）与所述连接轴连接，所述限位部（242）开设有弧形孔，所述第三导向部（230）设置有凸起（231），所述凸起（231）穿过所述弧形孔；

所述限位部（242）所在的平面为所述打孔组件（240）的转动平面。

3.根据权利要求2所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述打孔组件（240）还包括连接部（243）和电锤部（244）；

所述连接部（243）连接所述限位部（242）和电锤部（244）；

所述电锤部（244）的端部设置有所述钻头（241），所述钻头（241）配置为沿自身轴线转动且沿自身轴线方向移动。

4.根据权利要求3所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述电锤部（244）包括第一电锤（244a）、第二电锤（244b）和第三电锤（244c）；

所述第一电锤（244a）与所述连接部（243）连接；

所述第二电锤（244b）与所述第一电锤（244a）垂直连接；

所述第三电锤（244c）与所述第二电锤（244b）垂直连接；

所述电锤部（244）具有第一击打状态、第二击打状态和第三击打状态：

在所述第一击打状态下，所述第一电锤（244a）和所述第三电锤（244c）工作，形成平面间隔孔位；

在所述第二击打状态下，所述第一电锤（244a）和所述第二电锤（244b）工作，形成第一类相互垂直的孔位；

在所述第三击打状态下，所述第二电锤（244b）和所述第三电锤（244c）工作，形成第二类相互垂直的孔位；

所述第二类相互垂直的孔位的孔距大于所述第一类相互垂直的孔位。

5.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述螺栓安装组件（250）包括环状的上料弹匣（251）和位于所述上料弹匣（251）内的推送腔室；

所述上料弹匣（251）设置有出料口，所述推送腔室的壁体上设置有入料口，在所述出料口和所述入料口相对的时候，所述上料弹匣（251）与所述推送腔室导通，所述上料弹匣（251）内的螺栓进入所述推送腔室。

6.根据权利要求5所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述螺栓安装组件（250）还包括推杆（252）和推进电机（253）；

所述推杆（252）与所述推进电机（253）的输出轴同轴连接，所述推进电机（253）配置为驱动所述推杆（252）将所述螺栓推出所述推送腔室。

7.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述第一导向部（210）还包括第一电机（212），所述第一电机（212）的输出轴与所述第一丝杠（211）连接，所述第一电机（212）配置为驱动所述第一丝杠（211）转动；

所述第二导向部（220）还包括第二电机（222），所述第二电机（222）的输出轴与所述第二丝杠（221）连接，所述第二电机（222）配置为驱动所述第二丝杠（221）转动；

所述第三导向部（230）还包括第三电机，所述第三电机的输出轴与所述连接轴连接，所述第三电机配置为驱动所述连接轴转动。

8.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述伸缩机构（100）包括安装台（110）、伸缩立柱（120）和升降构件；

所述安装台（110）的顶部与所述工作台（200）连接，底部与所述伸缩立柱（120）连接；

所述伸缩立柱（120）设置为于竖直方向依次同轴相连的套筒，且所述套筒的筒径由下向上依次减小；

所述升降构件的输出端与所述伸缩立柱（120）同轴设置，所述升降构件配置为驱动所述伸缩立柱（120）沿自身轴线升降。

9.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

还包括连接于所述伸缩机构（100）底部的移动机构（300）；

所述移动机构（300）配置为带动所述伸缩机构（100）于水平方向移动。

10.根据权利要求1所述的一体化成孔安装施工机器人，其特征在于，

所述的一体化成孔安装施工机器人采用如下打孔方法：

以水平面内平行于墙面的方向为X轴方向，以水平面内垂直于X轴的方向为Y轴方向；采集第一目标点位的第一位置数据（X1、Y1、Z1）和第二目标点位的第二位置数据（X2、Y2、Z2）；

判断X1与X2之间在水平面内是否具有角度差值；

当X1与X2之间在水平面内不存在角度差值时，判断Z1和Z2之间是否具有高度差值，以及Y1和Y2之间是否具有距离差值；当Z1和Z2之间具有高度差值，或者Y1和Y2之间具有距离差值时，启动第一类击打程序，此时，第一电锤（244a）和第三电锤（244c）工作，形成平面间隔孔位；

当X1与X2之间在水平面内存在角度差值时，将第二位置数据投影到第一目标点位所在的平面形成投影点位，计算第一位置数据和投影点位之间在水平面内X轴方向的距离数据；

判断所述距离数据是否达到阈值；

在所述距离数据未达到阈值时，启动第二类击打程序，此时，第一电锤（244a）和第二电锤（244b）工作，形成第一类相互垂直的孔位；

在所述距离数据达到阈值时，启动第三类击打程序，此时，第二电锤（244b）和第三电锤（244c）工作，形成第二类相互垂直的孔位；

其中，所述第二电锤（244b）与所述第一电锤（244a）垂直连接；

所述第三电锤（244c）与所述第二电锤（244b）垂直连接。

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