CN116141510A - 一种多自由度联动式凿毛机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度联动式凿毛机，包括凿毛模块，还包括凿毛驱动机构；所述凿毛驱动机构包括两个半圆机构，两个所述半圆机构之间在合并后，于顶部视角形成拓扑圆形状的投影边；所述拓扑圆的每个拓扑线由第一板体投影形成；通过调节机构及凿毛驱动机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时可针对大尺寸的混凝土柱体的外表面进行全方位凿毛调节；且针对实际情况所应用的混凝土柱体的不同外部直径，或是其存在变径化的结构，本装置还可针对上述变量进行自适应化变径调节并进行凿毛作业，满足不同的凿毛作业需求，有效解决了传统技术中的技术问题，极大地满足了实际应用及其实用性的需求。

Description

一种多自由度联动式凿毛机

技术领域

本发明涉及凿毛机技术领域，特别涉及一种多自由度联动式凿毛机。

背景技术

混凝土凿毛机是一种专门用于对混凝土结构进行凿毛处理的机械设备。利用电动机驱动凿头，将其在混凝土表面上来回作业，将混凝土表面剥离下来，形成所需的凿毛效果。其凿头通常采用高速旋转的金属刀片或者钢丝刷，通过摩擦和切割混凝土表面的方式实现凿切处理。

混凝土凿毛机广泛应用于混凝土结构的处理，例如墙体、路面、桥梁、水利工程等领域。它可以对混凝土表面进行去除、磨平、去污、磨痕、划痕等各种凿毛作业，去除混凝土表面的毛刺、坑洼和砂眼等不平整部分，从而达到更平滑、更安全的效果。它可以根据需要使用不同类型的刀具，以满足不同的混凝土表面处理要求。同时，混凝土凿毛机具有工作效率高、操作简便、准确度高等优点，成为现代建筑、道路和水利工程等领域中不可或缺的设备之一。

在传统凿毛机领域中，其对于柱体形式的混凝土结构的凿毛驱动效果不甚理想，具体原因如下：

首先，传统凿毛机无法完全适应圆柱形结构的曲率变化，凿头与混凝土表面的接触面积不够充分，可能导致凿削不彻底，影响凿毛效果。

其次，对于大尺寸变径化特征的柱体混凝土结构，工作人员难以进行作业。

最后，传统凿毛机需要进行手工操作，操作人员需要有一定的技能和经验，同时也存在一定的安全隐患。

为此，提出一种多自由度联动式凿毛机。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种多自由度联动式凿毛机，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种多自由度联动式凿毛机，包括凿毛模块，还包括凿毛驱动机构；所述凿毛驱动机构包括两个半圆机构，两个所述半圆机构之间在合并后，于顶部视角形成拓扑圆形状的投影边；所述拓扑圆的每个拓扑线由第一板体投影形成，所述第一板体的外部设有所述凿毛模块；所述拓扑圆由所述凿毛驱动机构驱动形成变径化调节，驱动每个所述凿毛模块对柱体进行变径化凿毛作业；所述拓扑圆为十二边的拓扑圆。

在上述实施方式中：上述的凿毛驱动机构及半圆机构之间均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

其中在一种实施方式中：所述运输装置上安装有调节机构，所述调节机构输出转动自由度和第一线性自由度，分别用于调节所述凿毛驱动机构的水平角度、空间方位。

在上述实施方式中：上述的转动自由度和第一线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

其中在一种实施方式中：所述调节机构包括固定连接于所述运输装置的动力件；所述动力件垂直布置，并输出所述转动自由度，驱动机架水平旋转；所述机架上安装有沿X或Z轴布置的第一伸缩缸，所述第一伸缩缸输出所述第一线性自由度，其活塞杆与所述凿毛驱动机构连接。

在上述实施方式中：通过上述的第一伸缩缸及动力件间的机械联动及相互配合，通过输出转动自由度和第一线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动凿毛驱动机构进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，凿毛驱动机构及凿毛模块则可对外部的混凝土柱体进行全方位变径化凿毛的作业。

其中在一种实施方式中：所述凿毛驱动机构除所述半圆机构外，还包括：第一架体；所述第一架体安装有垂直布置的第二伸缩缸，所述第一架体的外表面垂直滑动配合有第二架体，所述第二架体由所述第二伸缩缸驱动其高度方位；所述半圆机构中，由六个所述第一板体以半环形阵列的形式均匀排布形成半圆结构；所述半圆机构中，输出第二线性自由度，用于调节所述拓扑圆的外径。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述半圆机构包括第三伸缩缸；所述第三伸缩缸垂直固定连接于所述第二架体，并输出所述第二线性自由度，驱动第一筒体沿第二筒体的外部垂直滑动配合；所述第二筒体的底部与所述第二架体的顶部固定连接。

其中，第二伸缩缸用于调节两个半圆机构的高度，进而对不同高度尺寸的混凝土柱体进行高度方面的凿毛方位调节。

同时，所述半圆机构还包括铰臂；所述铰臂的底部、上部分别与所述第二筒体铰接、通过连杆与所述第一板体的外表面双端铰接；第二板体的顶部与底部分别与所述第一板体的底部和所述第二筒体的顶部。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：两个所述半圆机构中，其各自的所述第一筒体通过电动销轴相互铰接，

电动销轴驱动两个所述半圆机构相互合并或分离；对柱体混凝土结构应用时，两个半圆机构中的其中一个套入柱体混凝土结构后，通过电动销轴合并，实现对柱体混凝土结构的全方位凿毛作业。

其中在一种实施方式中：由所述第一板体环形阵列形成的所述拓扑圆中，所述第一板体朝向所述拓扑圆中轴线的方位设有所述凿毛模块；所述第一板体的外表面的两端均滑动配合有所述凿毛模块，所述凿毛模块远离所述拓扑圆中轴线的方位铰接有连架，所述连架的两端滑动配合有销轴，每个销轴均固定连接于一个所述第一板体的外表面。

在上述实施方式中：通过上述的连架与凿毛模块、第一板体之间的机械联动及相互配合，实现拓扑圆的连接成型。

其中在一种实施方式中：所述第二板体朝向所述拓扑圆中轴线的方位的一面设有激光距离测量器。在实际应用时，基于激光距离测量器对每个拓扑圆的一个边进行激光测量于混凝土柱体，判断每个拓扑圆的每个边相较于柱体之间的间距大小是否均匀，以实现对其进行全方位均匀的凿毛作业。

在上述实施方式中：第一伸缩缸、第二伸缩缸和第三伸缩缸均优选为伺服电缸，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现调节机构及凿毛驱动机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。

在上述实施方式中：为实现上述线性的自由度及转动自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式；其中，转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接，以实现支撑；线性自由度本身的行程量前后端均设置有一滑块组件，以适配该线性自由度运行导向的平稳性，并规范该线性自由度的运行轨迹满足理论设计需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过调节机构及凿毛驱动机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时可针对大尺寸的混凝土柱体的外表面进行全方位凿毛调节；且针对实际情况所应用的混凝土柱体的不同外部直径，或是其存在变径化的结构，本装置还可针对上述变量进行自适应化变径调节并进行凿毛作业，满足不同的凿毛作业需求，有效解决了传统技术中的技术问题，极大地满足了实际应用及其实用性的需求；

本装置在具体应用时，还可通过激光测距的形式检测每组凿毛模块相对于柱体表面的间距是否均匀，更好的提高均匀凿毛需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明的一视角立体结构示意图；

图2为本发明的另一视角立体结构示意图；

图3为本发明的调节机构立体结构示意图；

图4为本发明的凿毛驱动机构应对于混凝土柱体的作业示意图；

图5为本发明的凿毛驱动机构一视角立体结构示意图；

图6为本发明的图5的B区放大视角立体结构示意图；

图7为本发明的凿毛驱动机构另一视角立体结构示意图。

附图标记：1、运输装置；2、调节机构；201、动力件；202、机架；203、第一伸缩缸；3、凿毛驱动机构；301、第一架体；302、第二伸缩缸；303、第二架体；304、第三伸缩缸；305、第一筒体；306、第二筒体；307、铰臂；308、连杆；309、第一板体；310、第二板体；311、连架；312、电动销轴；4、凿毛模块。

实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在现有技术中，传统凿毛机其对于柱体形式的混凝土结构的凿毛驱动效果不甚理想，具体原因如下：首先，传统凿毛机无法完全适应圆柱形结构的曲率变化，凿头与混凝土表面的接触面积不够充分，可能导致凿削不彻底，影响凿毛效果。其次，对于大尺寸变径化特征的柱体混凝土结构，工作人员难以进行作业。最后，传统凿毛机需要进行手工操作，操作人员需要有一定的技能和经验，同时也存在一定的安全隐患。为此，请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案以解决上述技术问题：一种多自由度联动式凿毛机，包括凿毛模块4，还包括凿毛驱动机构3；凿毛驱动机构3包括两个半圆机构，两个半圆机构之间在合并后，于顶部视角形成拓扑圆形状的投影边；拓扑圆的每个拓扑线由第一板体309投影形成，第一板体309的外部设有凿毛模块4；拓扑圆由凿毛驱动机构3驱动形成变径化调节，驱动每个凿毛模块4对大尺寸的混凝土柱体（图中的A区，同时下文将将其仅阐述为“柱体”）进行变径化凿毛作业；

在本方案中，以上是本装置的具体应用的功能性描述；需要指出的是，凿毛模块4为现有凿毛机所应用的模块，其由凿头和凿头驱动系统组成。凿头由一组钢制齿轮和凿头刀片组成。凿头刀片由合金钢制成，可以切削混凝土表面并将其除去。凿头驱动系统则负责将凿头沿着混凝土表面移动，以进行凿毛操作。驱动系统通常由一台电动机、减速器、传动系统和控制单元组成。在凿毛操作中，凿头首先从混凝土表面开始切削，然后随着驱动系统的带动，沿着表面移动，从而产生所需的凿毛效果。驱动系统还可以通过调整凿头的速度和深度来实现不同的凿毛效果，例如平滑表面或纹理表面。因此，下文所述的所有凿毛作业，仅通过凿毛模块4本身进行指代。

在本方案中，上述的凿毛驱动机构3及半圆机构之间均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

在本方案中，上述的凿毛驱动机构3为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；在上述机构的基础上，其安置于运输装置1上；具体的，运输装置1上安装有调节机构2，调节机构输出转动自由度和第一线性自由度，分别用于调节凿毛驱动机构3的水平角度、空间方位。

运输装置1及调节机构2作为整体装置的基准支撑结构，为上述凿毛驱动机构3提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业；

上述的转动自由度和第一线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

优选的，运输装置1为履带车。通过履带车运载整体装置于外部环境。

具体的，调节机构2包括固定连接于运输装置1的动力件201；动力件201垂直布置，并输出转动自由度，驱动机架202水平旋转；机架202上安装有沿X或Z轴布置的第一伸缩缸203，第一伸缩缸203输出第一线性自由度，其活塞杆与凿毛驱动机构3连接。通过上述的第一伸缩缸203及动力件201间的机械联动及相互配合，通过输出转动自由度和第一线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动凿毛驱动机构3进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，凿毛驱动机构3及凿毛模块4则可对外部的混凝土柱体进行全方位变径化凿毛的作业。

在本方案中，请参阅图1~3：在应用时，首先启动履带车到达柱体的外部位置，随后，调节机构2的动力件201驱动机架202进行水平方位调节，将凿毛模块4运输至柱体处。如果当前履带车停靠位置有误差，则还可以通过第一伸缩缸203调节凿毛驱动机构3的方位，实现其与柱体相互适配。

优选的，动力件201为伺服电机，伺服电机的输出轴与机架202固定连接；第一伸缩缸203为伺服电缸，该伺服电缸的活塞杆与凿毛驱动机构3的第一架体301固定连接。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠履带车内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，履带车的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

优选的，控制器为PLC控制器，通过梯形图、顺序功能图、功能块图、指令表或结构文本的等常规PLC控制的模式完成上述控制需求；需要指出的是，其编程所驱动的电器元件或其它动力元件的运行启停时间间距、转速、功率等输出参数是非限定性的；具体的，依据实际使用需求进行相关驱动控制上的调节。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图4~7：凿毛驱动机构3除半圆机构外，还包括：第一架体301；第一架体301安装有垂直布置的第二伸缩缸302，第一架体301的外表面垂直滑动配合有第二架体303，第二架体303由第二伸缩缸302驱动其高度方位；半圆机构中，由六个第一板体309以半环形阵列的形式均匀排布形成半圆结构；半圆机构中，输出第二线性自由度，用于调节拓扑圆的外径。

具体的，半圆机构包括第三伸缩缸304；第三伸缩缸304垂直固定连接于第二架体303，并输出第二线性自由度，驱动第一筒体305沿第二筒体306的外部垂直滑动配合；第二筒体306的底部与第二架体303的顶部固定连接。

其中，第二伸缩缸302用于调节两个半圆机构的高度，进而对不同高度尺寸的混凝土柱体进行高度方面的凿毛方位调节。同时，半圆机构还包括铰臂307；铰臂307的底部、上部分别与第二筒体306铰接、通过连杆308与第一板体309的外表面双端铰接；第二板体310的顶部与底部分别与第一板体309的底部和第二筒体306的顶部。

在应用时，第二板体310朝向拓扑圆中轴线的方位的一面设有激光距离测量器。以实现对其进行全方位均匀的凿毛作业。

具体的，两个半圆机构中，其各自的第一筒体305通过电动销轴312相互铰接，其具体铰接位置即为第一筒体305；

在本方案中，通过上述部件之间的联动，首先基于外部调节机构2及运输装置1运输凿毛驱动机构3到达柱体位置后，其中一个半圆机构套入到柱体的外表面的一半；随后，电动销轴312驱动另一个半圆机构合并于当前半圆机构；实现两个半圆机构组成了上述的拓扑圆形状；即由开放变为了封闭状态；

在实际应用时，上述机械联动大概率会导致每个凿毛模块4，即第一板体309相对于柱体的当前部分位置的距离各不相同；随后，基于激光距离测量器对每个拓扑圆的一个边进行激光测量于混凝土柱体，判断每个拓扑圆的每个边相较于柱体之间的间距大小是否均匀。因激光距离测量器是直接配合于第一板体309的，其进而可指代每个凿毛模块4相对于柱体的外部间距；

随后，工作人员通过控制调节机构2里的伺服电机和伺服电缸，不断调节凿毛驱动机构3整体结构的内侧壁准确套入柱体的外表面，保证两者形成一个同心圆状的形式，为后续的凿毛作业提供均匀位置基础；

具体的，上述伺服电机调节拓扑圆相对于柱体的方位，伺服电缸不断修正拓扑圆的圆心相对于柱体的圆心。其具体尺寸参数基于每个激光距离测量器实现准确测量。

随后在凿毛作业中，基于第二伸缩缸302的驱动调节，即可实现凿毛驱动机构3整体沿着柱体的高度方向上升或下降（请参阅图4），即满足了对不同高度的柱体凿毛的适配需求；

优选的，第二伸缩缸302为液压缸，该液压缸的缸体与活塞杆分别固定连接于第一架体301和第二架体303；

需要指出的是，当第二架体303相对于第一架体301进行高度调节时，第二架体303的突出部（图中的C区）是与第一架体301的内侧壁滑动配合的；基于突出部支撑的形式，能够稳固第二架体303相对于第一架体301的滑动配合平稳性。

在本方案中，本装置整体的所有液压元件依靠外部履带车所搭配的液压油箱配合其油泵进行供能；具体的，装置整体的液压元件与液压油箱的油泵输出口处通过电磁阀、换向阀和管体等装置进行常规连接。

优选的，上述液压缸的驱动同步由PLC控制器进行控制。

需要指出的是，上文列举了大量的“拓扑圆”等描述，正如上文所述，凿毛驱动机构3包括了两个半圆机构，两个半圆机构之间在合并后，于顶部视角形成拓扑圆形状的投影边；拓扑圆的每个拓扑线由第一板体309投影形成；可以理解的是，拓扑圆即可近似看做多边形；因为本装置在具体应用即变径调节的过程中，均是基于上述拓扑圆形式的结构特性（拓扑圆柱）进行的作业。其中，每个拓扑边在其它视角下，即为一个平面（具体而言，可近似看做第一板体309及其凿毛模块4），以环形阵列排布形成的第一板体309及其凿毛模块4，即组成了上述拓扑圆形式的结构；

其中，在本方案中，拓扑圆为十二边的拓扑圆。可以理解的是，该拓扑圆的边数越多，则装配的第一板体309及其凿毛模块4越多，则针对柱体表面的凿毛作业越精细。

需要指出的是，在本具体实施方式中，为了避免凿毛驱动机构3内的所有电器元件的导线缠绕，则调节机构2里的伺服电机最大旋转度数不得超过280°。

可以理解的是，在本具体实施方式中，为了避免凿毛驱动机构3内的所有电器元件的导线缠绕，也并不局限于控制调节机构2里的伺服电机最大旋转度数，凿毛驱动机构3内可搭配独立的蓄电池对其所有电器元件进行供能，即也可避免上述技术问题。

需要指出的是，如图2所示，在实际应用时，如果当前柱体要求其底部方位也需凿毛，但如果因履带车所组成的运转装置1的高度较高，导致凿毛驱动机构3无法对柱体的底部进行凿毛作业；则在实际应用时，对于本装置而言可以选择不加装运转装置1的形式进行正常作业，或是调节运转装置1的高度实现正常作业需求，或是对外部环境的地面进行施工调整高度，实现正常作业需求。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图5~7：上文所述展示了本装置的凿毛驱动机构3适配于柱体特征的混凝土结构，及其定位与高度调节的原理。下文将阐述其如何适配于不同直径特征，或是具有变径特征的柱体进行凿毛作业：由第一板体309环形阵列形成的拓扑圆中，第一板体309朝向拓扑圆中轴线的方位设有凿毛模块4；第一板体309的外表面的两端均滑动配合有凿毛模块4，凿毛模块4远离拓扑圆中轴线的方位铰接有连架311，连架311的两端滑动配合有销轴，每个销轴均固定连接于一个第一板体309的外表面。通过上述的连架311与凿毛模块4、第一板体309之间的机械联动及相互配合，实现拓扑圆的连接成型。

在本方案中，首先基于第三伸缩缸304驱动第一筒体305沿第二筒体306的外部垂直滑动配合；基于上述结构件之间的连接特性，会同步进行如下的机械联动：

第一筒体305滑动配合，进而每个半圆机构的第一筒体305因电动销轴312之间的连接，其均会同步发生滑动配合，进而每个半圆机构都将进行如下作业：

.每个铰臂307都受到了拉力，其将力通过连杆308的两端铰接，传递至第一板体309；

第一板体309基于与下部第二板体310的配合关系，第二板体310将多余的自由度与第二板体310承接并消除，并反向为第一板体309提供支撑；同时基于铰臂307的上下调节方向，即第三伸缩缸304的上下调节方向，第一板体309会相对于拓扑圆的圆心靠近或远离形式的倾斜；

第一板体309倾斜过程中，请参阅图6和图7，其中没两个第一板体309之间通过连架311的铰接连接关系，及上文的销轴滑动配合关系，其相互之间靠近或远离，进而带动了每个凿毛模块4之间的间距大小；

凿毛模块4和第一板体309之间的联动，进而改变了该拓扑圆的外径大小；其总体而言，是根据上述联动的起始点，也就是第三伸缩缸304的行程量与方向决定的。

至此，每个凿毛模块4所围绕形成的内部拓扑圆实现了变径化调节；从具象化视角来看，实质上是每个凿毛模块4相对于柱体的间距进行了可调化调节；当实际应用过程中，针对不同尺寸、规格或大小的柱体，或是柱体本身具有变径化结构时，可通过上述的作业模式实现调节化适配凿毛作业。

可以理解的是，上述变径化作业的原理是基于第三伸缩缸304驱动的。又因当前环境下，混凝土土木施工标准大多都已标准化或参数化；因此，可将常见的混凝土柱体的外部直径尺寸为基准，建立第三伸缩缸304不同行程量能够驱动上述拓扑圆变径至不同尺寸的标准化驱动模式，进而可直接适配于不同的场景需求。

优选的，第三伸缩缸304为伺服电缸；

优选的，PLC控制器外还配置独立的无线发射模块和无线接收模块，无线发射模块发出工作或暂停的指令信号经由介质传送至无线接收模块；必要时，工作人员可通过后台无线遥控装置对该无线收发模块输入指令，以远程控制控制器，并进而遥控本装置的所有电器元件按照相关驱动模式进行驱动；同时，无线收发模块还可传递本装置中相关传感元件，或伺服驱动元件的系统所检测的相关系数或其他信息于后台的工作人员。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：

当前环境下，要对一根直径为2米、高度为5米的混凝土柱体的外表面进行均匀凿毛作业，使用如上述具体实施方式提供的装置，进行如下作业：

S1、启动履带车到达柱体的外部位置，随后，调节机构2的动力件201驱动机架202进行水平方位调节，将凿毛模块4运输至柱体处。如果当前履带车停靠位置有误差，则还可以通过第一伸缩缸203调节凿毛驱动机构3的方位，实现其与柱体相互适配；

S2、基于外部调节机构2及运输装置1运输凿毛驱动机构3到达柱体位置后，其中一个半圆机构套入到柱体的外表面的一半；随后，电动销轴312驱动另一个半圆机构合并于当前半圆机构；实现两个半圆机构组成了上述的拓扑圆形状；即由开放变为了封闭状态；

S3、上述机械联动大概率会导致每个凿毛模块4，即第一板体309相对于柱体的当前部分位置的距离各不相同；随后，基于激光距离测量器对每个拓扑圆的一个边进行激光测量于混凝土柱体，判断每个拓扑圆的每个边相较于柱体之间的间距大小是否均匀。因激光距离测量器是直接配合于第一板体309的，其进而可指代每个凿毛模块4相对于柱体的外部间距；

S3.1、工作人员通过控制调节机构2里的伺服电机和伺服电缸，不断调节凿毛驱动机构3整体结构的内侧壁准确套入柱体的外表面，保证两者形成一个同心圆状的形式，为后续的凿毛作业提供均匀位置基础；

S3.2、上述伺服电机调节拓扑圆相对于柱体的方位，伺服电缸不断修正拓扑圆的圆心相对于柱体的圆心。其具体尺寸参数基于每个激光距离测量器实现准确测量。

S4、针对当前的柱体外表面直径，通过如下方式进行调节作业：基于第三伸缩缸304驱动第一筒体305沿第二筒体306的外部垂直滑动配合；基于上述结构件之间的连接特性，会同步进行如下的机械联动：

第一筒体305滑动配合，进而每个半圆机构的第一筒体305因电动销轴312之间的连接，其均会同步发生滑动配合，进而每个半圆机构都将进行如下作业：

S4.1、每个铰臂307都受到了拉力，其将力通过连杆308的两端铰接，传递至第一板体309；

S4.2、第一板体309基于与下部第二板体310的配合关系，第二板体310将多余的自由度与第二板体310承接并消除，并反向为第一板体309提供支撑；同时基于铰臂307的上下调节方向，即第三伸缩缸304的上下调节方向，第一板体309会相对于拓扑圆的圆心靠近或远离形式的倾斜；

S4.3、第一板体309倾斜过程中，请参阅图6和图7，其中没两个第一板体309之间通过连架311的铰接连接关系，及上文的销轴滑动配合关系，其相互之间靠近或远离，进而带动了每个凿毛模块4之间的间距大小；

S4.4、凿毛模块4和第一板体309之间的联动，进而改变了该拓扑圆的外径大小；其总体而言，是根据上述联动的起始点，也就是第三伸缩缸304的行程量与方向决定的。

S5、每个凿毛模块4所围绕形成的内部拓扑圆实现了变径化调节；从具象化视角来看，实质上是每个凿毛模块4相对于柱体的间距进行了可调化调节；最终组成的拓扑圆结构的直径为2.2米，其中多余的0.2米为凿毛模块4的尺寸。

S6、每个凿毛模块4同步启动，开始凿毛；

S7、在凿毛作业中，基于第二伸缩缸302的驱动调节，即可实现凿毛驱动机构3整体沿着柱体的高度方向上升5米，即满足了该柱体凿毛的适配需求。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：

当前环境下，要对一根直径为2米、高度为5米的混凝土柱体的外表面进行均匀凿毛作业，其中，该柱体在高度3米处向内收缩，呈变径结构，具体收缩后的结构为1.5米直径；使用如上述具体实施方式提供的装置，进行如下作业：

S1、启动履带车到达柱体的外部位置，随后，调节机构2的动力件201驱动机架202进行水平方位调节，将凿毛模块4运输至柱体处。如果当前履带车停靠位置有误差，则还可以通过第一伸缩缸203调节凿毛驱动机构3的方位，实现其与柱体相互适配；

S2、基于外部调节机构2及运输装置1运输凿毛驱动机构3到达柱体位置后，其中一个半圆机构套入到柱体的外表面的一半；随后，电动销轴312驱动另一个半圆机构合并于当前半圆机构；实现两个半圆机构组成了上述的拓扑圆形状；即由开放变为了封闭状态；

S3、上述机械联动大概率会导致每个凿毛模块4，即第一板体309相对于柱体的当前部分位置的距离各不相同；随后，基于激光距离测量器对每个拓扑圆的一个边进行激光测量于混凝土柱体，判断每个拓扑圆的每个边相较于柱体之间的间距大小是否均匀。因激光距离测量器是直接配合于第一板体309的，其进而可指代每个凿毛模块4相对于柱体的外部间距；

S3.1、工作人员通过控制调节机构2里的伺服电机和伺服电缸，不断调节凿毛驱动机构3整体结构的内侧壁准确套入柱体的外表面，保证两者形成一个同心圆状的形式，为后续的凿毛作业提供均匀位置基础；

S3.2、上述伺服电机调节拓扑圆相对于柱体的方位，伺服电缸不断修正拓扑圆的圆心相对于柱体的圆心。其具体尺寸参数基于每个激光距离测量器实现准确测量。

S4、针对当前的柱体外表面直径，通过如下方式进行调节作业：基于第三伸缩缸304驱动第一筒体305沿第二筒体306的外部垂直滑动配合；基于上述结构件之间的连接特性，会同步进行如下的机械联动：

第一筒体305滑动配合，进而每个半圆机构的第一筒体305因电动销轴312之间的连接，其均会同步发生滑动配合，进而每个半圆机构都将进行如下作业：

S4.1、每个铰臂307都受到了拉力，其将力通过连杆308的两端铰接，传递至第一板体309；

S4.2、第一板体309基于与下部第二板体310的配合关系，第二板体310将多余的自由度与第二板体310承接并消除，并反向为第一板体309提供支撑；同时基于铰臂307的上下调节方向，即第三伸缩缸304的上下调节方向，第一板体309会相对于拓扑圆的圆心靠近或远离形式的倾斜；

S4.3、第一板体309倾斜过程中，请参阅图6和图7，其中没两个第一板体309之间通过连架311的铰接连接关系，及上文的销轴滑动配合关系，其相互之间靠近或远离，进而带动了每个凿毛模块4之间的间距大小；

S4.4、凿毛模块4和第一板体309之间的联动，进而改变了该拓扑圆的外径大小；其总体而言，是根据上述联动的起始点，也就是第三伸缩缸304的行程量与方向决定的。

S5、每个凿毛模块4所围绕形成的内部拓扑圆实现了变径化调节；从具象化视角来看，实质上是每个凿毛模块4相对于柱体的间距进行了可调化调节；最终组成的拓扑圆结构的直径为2.2米，其中多余的0.2米为凿毛模块4的尺寸。

S6、每个凿毛模块4同步启动，开始凿毛；

S7、在凿毛作业中，基于第二伸缩缸302的驱动调节，即可实现凿毛驱动机构3整体沿着柱体的高度方向上升3米，即满足了该柱体凿毛的适配需求；

S8、到达该柱体的变径特征点位后，重复履行S4~S6，适配调节到该变径结构的变径方位及其距离特征；

S9、基于第二伸缩缸302的驱动调节，即可实现凿毛驱动机构3整体沿着柱体的高度方向上升2米，即满足了该柱体凿毛的适配需求。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多自由度联动式凿毛机，包括凿毛模块（4），其特征在于：还包括凿毛驱动机构（3）；

所述凿毛驱动机构（3）包括两个半圆机构，两个所述半圆机构之间在合并后，于顶部视角形成拓扑圆形状的投影边；所述拓扑圆的每个拓扑线由第一板体（309）投影形成，所述第一板体（309）的外部设有所述凿毛模块（4）；

所述拓扑圆由所述凿毛驱动机构（3）驱动形成变径化调节，驱动每个所述凿毛模块（4）对柱体进行变径化凿毛作业；

所述拓扑圆为十二边以上的拓扑圆。

2.根据权利要求1所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：还包括运输装置（1），所述运输装置（1）用于运输所述凿毛驱动机构（3）。

3.根据权利要求2所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述运输装置（1）上安装有调节机构（2），所述调节机构输出转动自由度和第一线性自由度，分别用于调节所述凿毛驱动机构（3）的水平角度、空间方位。

4.根据权利要求3所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述调节机构（2）包括固定连接于所述运输装置（1）的动力件（201）；

所述动力件（201）垂直布置，并输出所述转动自由度，驱动机架（202）水平旋转；

所述机架（202）上安装有沿X或Z轴布置的第一伸缩缸（203），所述第一伸缩缸（203）输出所述第一线性自由度，其活塞杆与所述凿毛驱动机构（3）连接。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述凿毛驱动机构（3）除所述半圆机构外，还包括：第一架体（301）；

所述第一架体（301）安装有垂直布置的第二伸缩缸（302），所述第一架体（301）的外表面垂直滑动配合有第二架体（303），所述第二架体（303）由所述第二伸缩缸（302）驱动其高度方位；

所述半圆机构中，由六个所述第一板体（309）以半环形阵列的形式均匀排布形成半圆结构；

所述半圆机构中，输出第二线性自由度，用于调节所述拓扑圆的外径。

6.根据权利要求5所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述半圆机构包括第三伸缩缸（304）；

所述第三伸缩缸（304）垂直固定连接于所述第二架体（303），并输出所述第二线性自由度，驱动第一筒体（305）沿第二筒体（306）的外部垂直滑动配合；

所述第二筒体（306）的底部与所述第二架体（303）的顶部固定连接。

7.根据权利要求6所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述半圆机构还包括铰臂（307）；

所述铰臂（307）的底部、上部分别与所述第二筒体（306）铰接、通过连杆（308）与所述第一板体（309）的外表面双端铰接；

第二板体（310）的顶部与底部分别与所述第一板体（309）的底部和所述第二筒体（306）的顶部。

8.根据权利要求7所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：两个所述半圆机构中，其各自的所述第一筒体（305）通过电动销轴（312）相互铰接，并驱动两个所述半圆机构相互合并或分离。

9.根据权利要求7所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：由所述第一板体（309）环形阵列形成的所述拓扑圆中，所述第一板体（309）朝向所述拓扑圆中轴线的方位设有所述凿毛模块（4）；

所述第一板体（309）的外表面的两端均滑动配合有所述凿毛模块（4），所述凿毛模块（4）远离所述拓扑圆中轴线的方位铰接有连架（311），所述连架（311）的两端滑动配合有销轴，每个销轴均固定连接于一个所述第一板体（309）的外表面。

10.根据权利要求9所述的适用于大尺寸变径化柱体的多自由度联动式凿毛机，其特征在于：所述第二板体（310）朝向所述拓扑圆中轴线的方位的一面设有激光距离测量器。

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