CN206661515U - 一种全方位高空喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全方位高空喷涂机器人，包括喷涂系统、升降系统和控制系统，喷涂系统包括平衡架，平衡架上端设置有吊钩，平衡架内设置有喷涂机和储料桶，平衡架的两侧分别设置有竖向滑轨，竖向滑轨之间滑动连接有横向滑轨，横向导轨上滑动连接有机械臂底座，机械臂底座上设置有机械臂，机械臂顶端设置有多方位喷头；升降系统通过牵引绳连接吊钩，控制系统与喷涂机、机械臂、多方位喷头、竖向滑轨驱动电机、横向滑轨驱动电机和升降系统电连接。本实用新型能够实现对高层建筑外墙的自动喷涂，避免工人高空作业风险，同时有效保证施工质量和工作效率。

Description

一种全方位高空喷涂机器人

技术领域

本实用新型涉及高空喷涂技术领域，尤其涉及一种全方位高空喷涂机器人。

背景技术

现有的喷涂机大部分是在室内施工，即便是在外墙施工，也必须借助吊篮或脚手架等辅助设备由人工亲自操作完成，不仅施工范围和工作方式受到一定限制，并且由于建筑高达几十米甚至上百米，工人在高空施工容易发生危险，每年因在外墙施工造成的人身伤亡事件时有发生。其次，部分涂料中掺杂大量有害化学物质，会对工人的身体健康带来潜在危险，长期在此环境中工作可能造成身体伤害或患上职业病。最后，在高空作业时，工人除了控制施工质量，还要时刻注意安全，工作效率会明显降低，因此研制一种远程控制的高空喷涂装置迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全方位高空喷涂机器人，能够实现对高层建筑外墙的自动喷涂，避免工人高空作业风险，同时有效保证施工质量和工作效率。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种全方位高空喷涂机器人，包括喷涂系统、升降系统和控制系统，所述的喷涂系统包括平衡架，平衡架上端设置有吊钩，平衡架内设置有喷涂机和储料桶，储料桶的出料口通过送料管连接喷涂机的进料口，平衡架的两侧分别设置有竖向滑轨，竖向滑轨之间滑动连接有横向滑轨，横向导轨上滑动连接有机械臂底座，机械臂底座上设置有机械臂，机械臂顶端设置有多方位喷头，多方位喷头通过出料管连接喷涂机的出料口，竖向滑轨上还设有用于驱动横向滑轨沿竖向滑轨往复滑动的竖向滑轨驱动机构，横向滑轨上还设有用于驱动机械臂底座沿横向滑轨往复滑动的横向滑轨驱动机构；所述的升降系统通过牵引绳连接吊钩，所述的控制系统与喷涂机、机械臂、多方位喷头、竖向滑轨驱动电机、横向滑轨驱动电机和升降系统电连接。

所述的平衡架上还设有电控箱，电控箱内设置有供电电源和无线传输设备，喷涂机、机械臂、多方位喷头、竖向滑轨驱动电机和横向滑轨驱动电机通过无线传输设备与控制系统通信。

所述的平衡架的上部和下部均设置有摄像头，摄像头通过无线传输设备与控制系统通信。

所述的平衡架上还对称设置有平衡风扇，平衡风扇通过无线传输设备与控制系统通信。

所述的平衡架下端设置有障碍检测仪，障碍检测仪通过无线传输设备与控制系统通信。

所述的储料桶通过固定臂设置在平衡架的中部，储料桶的顶部设置有液位计，液位计通过无线传输设备与控制系统通信。

所述的多方位喷头包括上下旋转喷头、喷头旋转电机、左右旋转喷头架和喷头架旋转电机，所述的喷头架旋转电机固定在机械臂的顶端，喷头架旋转电机的输出轴竖直向上，左右旋转喷头架设置在喷头架旋转电机的输出轴上，喷头旋转电机设置在左右旋转奔头架上，喷头旋转电机的输出轴平行于横向滑轨，上下旋转喷头设置在喷头旋转电机的输出轴上。

所述的升降系统包括固定支架和驱动电机，驱动电机设置在固定支架上，驱动电机的输出轴通过传动机构连接有绕绳器，牵引绳缠绕在绕绳器上，驱动电机上还设有脉冲编码器和测距仪。

所述的固定支架的顶部设有矩形贯穿孔，矩形贯穿孔内设有横梁，驱动电机固定在横梁的一端，横梁的另一端设置有导向轮，导向轮下端设置有重力传感器。

所述的固定支架的下部为三角形架，三角形架的两相邻侧壁上分别设有高低调节孔，高低调节孔内设有紧固螺杆。

本实用新型采用控制系统和升降系统配合喷涂系统实施高空喷涂工作，代替了人工在高空作业，不仅能够避免可能发生的人员跌落伤亡以及涂料损害健康等情况，而且大大提高了工作效率；本实用新型的喷涂系统在平衡架上设置横向滑轨和竖向滑轨，在横向滑轨上设置机械臂和多方位喷头，能够实现多种喷涂模式，对不同类型的墙面实施喷涂，有效扩大了适用范围；本实用新型通过机械臂在横向滑轨上的往复滑动和横向滑轨在竖向滑轨上的往复滑动进行喷涂，利用能够灵活调整角度的机械臂和多方位喷头实施喷涂工作，充分保证了喷涂质量和效率。

附图说明

图1为本实用新型所述的喷涂系统的主视图；

图2为本实用新型所述的喷涂系统的左视图；

图3为本实用新型所述的机械臂和多方位喷头的结构示意图；

图4为本实用新型所述的升降系统的结构示意图；

图5为本实用新型所述的固定支架的结构示意图；

图6为本实用新型的使用状态示意图。

具体实施方式

本实用新型所述的全方位高空喷涂机器人，包括喷涂系统、升降系统和控制系统。喷涂系统用于向建筑外墙表面喷涂涂料，升降系统用于牵引喷涂系统沿建筑外墙上下移动，实现不同墙面的喷涂工作，控制系统分别与喷涂系统和升降系统电连接，控制喷涂系统和升降系统的工作过程。

如图1和图2所示，本实用新型的喷涂系统包括平衡架1，平衡架1的上端对称设置有吊钩2，升降系统通过起吊吊钩2能够实现平衡架1的上下移动。平衡架1内设置有电控箱5、喷涂机3和储料桶4，电控箱5位于平衡架1的底部，电控箱1内设有供电电源和无线传输设备，供电电源接入220v市电后为喷涂系统提供所需电压，无线传输设备与喷涂系统电连接，实现喷涂系统与控制系统的无线通信。喷涂机3固定在平衡架1的底部，储料桶4通过两侧的固定臂6固定在平衡架1的中部，储料桶4的底端设有送料管7，送料管7的中部设置有进料电磁阀8，送料管7的末端连接喷涂机3的进料口，控制系统通过无线传输设备控制喷涂机3和进料电磁阀8的开启与关闭。储料桶4的顶部设置有液位计9，液位计9实时检测储料桶4内的涂料余量，并通过无线传输设备发送给控制系统，便于操作人员及时查看添加涂料。

平衡架1的两侧分别设置有竖向滑轨10，竖向滑轨10的两端通过滑轨固定座11固定在平衡架1上。竖向滑轨10之间设置有横向滑轨12，横向滑轨12的两端通过滑轨固定座11滑动连接在竖向滑轨10上，竖向滑轨10的一端还设有能够驱动横向滑轨12沿竖向滑轨10往复滑动的竖向滑轨驱动电机13。横向导轨12上设置有机械臂底座14，机械臂底座14与横向导轨12滑动连接。横向滑轨12的一端还设有能够驱动机械臂底座14沿横向滑轨12往复滑动的横向滑轨驱动电机19。机械臂底座14上设置有机械臂15，机械臂15的顶端设置有多方位喷头16，多方位喷头16通过出料管17连接喷涂机3的出料口，出料管17的中部设置有出料电磁阀18，控制系统通过无线传输设备控制出料电磁阀18、竖向滑轨驱动电机13和横向滑轨驱动电机19的开启与关闭。

平衡架1的左上、左下、右上和右下部位均设置有摄像头20，能够监控各部分墙面的喷涂情况。摄像头20的监视画面通过无线传输设备发送至控制系统，操作人员实时监测喷涂的过程和遇到的障碍，以便适时进行调整。平衡架1的底部还对称设置有平衡风扇21，平衡架1在施工过程中发生摇摆或遇有风天气时，控制系统通过无线传输设备开启平衡风扇21，使两侧气流对等，保持平衡架1平稳。平衡架1的下端设置有障碍检测仪，障碍检测仪的检测结果通过无线传输设备发送至控制系统。当平衡架1与地面或其他障碍物的距离小于1米时，控制系统自动发声报警，提示操作人员喷涂工作已经接近尾声或遇到障碍物。

如图3所示，本实用新型的机械臂15由机械臂旋转电机22、机械臂伸曲电机23、机械前臂24、机械下臂25以及传动机构等组成，由于机械臂15各部分的连接及传动关系为本领域成熟的现有技术，在此不再赘述。其中，机械臂旋转电机22能够带动多方位喷头16在竖直面内左右转动，机械臂伸曲电机23能够带动多方位喷头16前后运动。本实用新型的多方位喷头16包括上下旋转喷头26、喷头旋转电机27、左右旋转喷头架28和喷头架旋转电机29，喷头架旋转电机29固定在机械臂15的顶端，喷头架旋转电机29的输出轴竖直向上，左右旋转喷头架28设置在喷头架旋转电机29的输出轴上，喷头架旋转电机29能够带动左右旋转喷头26在水平面内左右转动；喷头旋转电机27设置在左右旋转喷头架28上，喷头旋转电机27的输出轴平行于横向滑轨12，上下旋转喷头26设置在喷头旋转电机27的输出轴上，喷头旋转电机27能够带动上下旋转喷头26在竖直面内上下转动。在喷涂过程中，控制系统分别通过无线传输设备控制机械臂旋转电机22、机械臂伸曲电机23、喷头旋转电机27和喷头架旋转电机29动作，能够实现在空间内三个垂直方向上的喷涂角度调整，使喷头正对各种形状的喷涂墙面，有效保证喷涂效果。

如图4和图5所示，本实用新型的升降系统包括固定支架30和驱动电机31，固定支架30的顶部设有矩形贯穿孔32，矩形贯穿孔32内设有T型横梁33，固定支架30的下部为三角形架，三角形架的两相邻侧壁上分别设有高低调节孔34，高低调节孔34内设有紧固螺杆35，按照所需高度调整固定支架30顶部的角度，并用紧固螺杆35贯穿高低调节孔34固定即可。驱动电机31固定在T型横梁33的一端，驱动电机31的输出轴通过蜗杆箱37连接有卷绳轴36，卷绳轴36的两端分别设置有绕绳器38，牵引绳39缠绕在绕绳器38上，卷绳轴36的一端设置有脉冲编码器40，脉冲编码器40能够检测驱动电机31的旋转角度和速度，并传输给控制系统，控制系统通过调节驱动电机31的启停和转速控制平衡架1的升降距离和速度，卷绳轴36的另一端设置有测距仪41，测距仪41测量并记录平衡架1每次下降时牵引绳39的放线长度，即喷涂系统从建筑顶部下降到地面的距离，以便计算喷涂面积。T型横梁33的另一端设置有导向轮42和信号收发天线，牵引绳39通过导向轮42连接平衡架1的吊钩2，信号收发天线作为无线中继对平衡架1上的无线传输设备和控制系统之间的通讯信号进行转发。导向轮42的下端设置有重力传感器，当平衡架1降到最低处或被障碍阻挡下降时，重力传感器发送信号至控制系统，控制系统自动切断驱动电机31的电源，平衡架1停止下降。

本实用新型能够对高层建筑外墙进行自动喷涂，如图6所示，将提升系统安装在待喷涂建筑物的的楼顶，并使用牵引绳39吊起喷涂系统，操作人员在楼顶通过控制系统对喷涂系统和升降系统进行监测和设置，最终通过竖向滑轨驱动电机13带动横向滑轨12做上下往复移动，横向滑轨驱动电机19带动机械臂底座14做左右往复移动，以及升降系统对平衡架1进行升降完成全部喷涂工作。具体地，根据平衡架1上的摄像头20传输至控制系统的监控画面，操作人员对机械臂15的行走原点、行走距离和行走速度，喷涂机3、进料电磁阀8、出料电磁阀18的开启与关闭，以及提升系统的升降距离和升降速度来完成表面规律墙面的喷涂工作。在喷涂过程中，可随时利用械臂伸曲电机23、机械臂旋转电机22、喷头旋转电机27和喷头架旋转电机29调整喷头的角度，使其正对喷涂墙面。

本实用新型的控制系统可设置多种工作模式，如自动左右模式、自动升降模式和手动操作模式。对规则墙面进行喷涂时，使用自动左右模式，首先通过控制系统调整多方位喷头16，使其与墙体正对，然后设定机械臂15在横向滑轨12上的行走原点、行走速度和行走距离，横向滑轨12在竖向滑轨10上的行走速度和行走距离，以及升降系统的升降速度和升降距离，最后打开自动左右开关，则机械臂15自动回到行走原点，喷涂机3、进料电磁阀8和出料电磁阀18同时打开，喷涂系统开始工作。在对一个工作面进行喷涂时，机械臂15首先完成在横向滑轨12上的单向行程，然后横向滑轨12在竖向滑轨10上滑动一定距离，最后机械臂15在横向滑轨12上返回行走原点，依次类推，直至机械臂15按照设定路线完成整个工作面的喷涂，提升系统按照设置的升降距离，通过脉冲编码器39发出的脉冲信号进行等距离升降，机械臂15再沿反向路线原路返回，对下一个工作面进行喷涂，直至返回行走原点完成一个完整的喷涂回合，当全部墙面喷涂完毕时，喷涂系统停止工作。

对纵向表面规律而横向表面不规律的墙面进行喷涂时，使用自动升降模式，即先设定横向滑轨12在竖向滑轨10上的行走原点、行走速度和行走距离，机械臂15在横向滑轨12上的行走速度和行走距离，以及升降系统的升降速度和升降距离，在对一个工作面进行喷涂时，横向滑轨12首先带动机械臂15完成在竖向滑轨10上的单向行程，然后机械臂15在横向滑轨12上滑动一定距离，最后横向滑轨12带动机械臂15在竖向滑轨10上返回行走原点，依次类推，直至机械臂15按照设定路线完成整个工作面的喷涂，提升系统按照设定升降距离进行升降后，机械臂15再沿反向路线原路返回，对下一个工作面进行喷涂，直至返回行走原点完成一个完整的喷涂回合，当全部墙面喷涂完毕时，喷涂系统停止工作。对横向表面纵向表面都不规律的墙面进行喷涂时，利用摄像头20的监视画面使用手动操作模式，喷涂过程中根据实际情况控制横向滑轨12、竖向滑轨10以及提升系统的运动，并随时调整机械臂15和多方位喷头16的角度，保证正对喷涂墙面。

Claims (10)

1.一种全方位高空喷涂机器人，其特征在于：包括喷涂系统、升降系统和控制系统，所述的喷涂系统包括平衡架，平衡架上端设置有吊钩，平衡架内设置有喷涂机和储料桶，储料桶的出料口通过送料管连接喷涂机的进料口，平衡架的两侧分别设置有竖向滑轨，竖向滑轨之间滑动连接有横向滑轨，横向导轨上滑动连接有机械臂底座，机械臂底座上设置有机械臂，机械臂顶端设置有多方位喷头，多方位喷头通过出料管连接喷涂机的出料口，竖向滑轨上还设有用于驱动横向滑轨沿竖向滑轨往复滑动的竖向滑轨驱动机构，横向滑轨上还设有用于驱动机械臂底座沿横向滑轨往复滑动的横向滑轨驱动机构；所述的升降系统通过牵引绳连接吊钩，所述的控制系统与喷涂机、机械臂、多方位喷头、竖向滑轨驱动电机、横向滑轨驱动电机和升降系统电连接。

2.如权利要求1所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的平衡架上还设有电控箱，电控箱内设置有供电电源和无线传输设备，喷涂机、机械臂、多方位喷头、竖向滑轨驱动电机和横向滑轨驱动电机通过无线传输设备与控制系统通信。

3.如权利要求2所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的平衡架的上部和下部均设置有摄像头，摄像头通过无线传输设备与控制系统通信。

4.如权利要求3所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的平衡架上还对称设置有平衡风扇，平衡风扇通过无线传输设备与控制系统通信。

5.如权利要求4所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的平衡架下端设置有障碍检测仪，障碍检测仪通过无线传输设备与控制系统通信。

6.如权利要求5所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的储料桶通过固定臂设置在平衡架的中部，储料桶的顶部设置有液位计，液位计通过无线传输设备与控制系统通信。

7.如权利要求1所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的多方位喷头包括上下旋转喷头、喷头旋转电机、左右旋转喷头架和喷头架旋转电机，所述的喷头架旋转电机固定在机械臂的顶端，喷头架旋转电机的输出轴竖直向上，左右旋转喷头架设置在喷头架旋转电机的输出轴上，喷头旋转电机设置在左右旋转奔头架上，喷头旋转电机的输出轴平行于横向滑轨，上下旋转喷头设置在喷头旋转电机的输出轴上。

8.如权利要求1所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的升降系统包括固定支架和驱动电机，驱动电机设置在固定支架上，驱动电机的输出轴通过传动机构连接有绕绳器，牵引绳缠绕在绕绳器上，驱动电机上还设有脉冲编码器和测距仪。

9.如权利要求8所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的固定支架的顶部设有矩形贯穿孔，矩形贯穿孔内设有横梁，驱动电机固定在横梁的一端，横梁的另一端设置有导向轮，导向轮下端设置有重力传感器。

10.如权利要求9所述的全方位高空喷涂机器人，其特征在于：所述的固定支架的下部为三角形架，三角形架的两相邻侧壁上分别设有高低调节孔，高低调节孔内设有紧固螺杆。