CN210757763U - 一种砌墙机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种砌墙机器人，所述砌墙机器人包含有移动基座(1)，移动基座(1)上安装有多轴机械臂(2)和电控箱(5)，所述多轴机械臂(2)上安装有夹持机构(3)，所述夹持机构(3)包含有固定安装于多轴机械臂(2)上的夹持支撑架(3.1)，所述夹持支撑架(3.1)的一端固定安装有夹持板一(3.3)，另一端安装有夹持驱动机构(3.2)，该夹持驱动机构(3.2)驱动旋转的夹持螺杆(3.4)沿夹持支撑架(3.1)的长度方向设置，且夹持螺杆(3.4)上旋转套装有夹持板二(3.5)，所述夹持板一(3.3)和夹持板二(3.5)平行设置。本实用新型涉及一种砌墙机器人，其抓取力强且具有自行能力，配合程序后其能够实现全自动施工。

Description

一种砌墙机器人

技术领域

本实用新型涉及一种砌墙机器人，尤其是涉及一种自行式自动化抹浆砌墙机械，属于自动化设备技术领域。

背景技术

目前，在建筑砌体施工领域，需要人工将砌块砌筑成墙体以实现屋内空间的隔离；砌墙是一项高劳动强度的施工作业，尤其是随着建筑施工工艺的改进，如今的房屋结构在混凝土框架完成后，需要采用较大的砌块砌墙，因此砌筑作业会更加耗费工人体力，且随着墙体在砌墙过程中的升高，需要人工将砌块抬上脚手架，对于辅助作业的工人的体力消耗也同样极大；同时，随着我国劳动力资源的日益短缺，且新生代的劳动者普遍不愿从事强体力劳动的建筑作业，因此砌筑业作为一项对技术和体力要求都特别高的建筑工作，面临着巨大的人力缺口。

为此，有企业研发了自动化砌墙机器人来替代人工作业，如中国专利201410381613.4公开的“一种砌墙机器人”，其能够对砌块进行抓取和抹浆作业，但是其整体结构复杂，需要多种辅助设施进行配合，而且抹浆采用喷浆方式，导致抹浆不够均匀，影响砌墙效果，并且上述机器人为固定式结构，因此无法移动，只能在固定位置施工，受限于其作业半径，为了顺利完成施工，要么增加其体积以提高作业半径，要么需要多次拆卸安装以适应不同的施工位置，无论何种方式均使得其不适合现场作业的高效率要求和工人的操作简便性诉求。

因此，有企业在此基础上研发了如中国专利201410786138.9公开的“一种机器人”，其加入了沿事先铺设的导轨进行有限距离移动的功能；但在施工现场要进行导轨铺设和水平度精确调整面临很大的困难，另外其升降式立柱存在高重心带来的稳定性问题，采用的机械手抓取砌块的方式以及位于立柱顶部的庞大机构也不符合室内砌筑的空间限制条件，从而导致其不具备实用价值。

综上所述，本领域急需一种满足现实砌筑施工空间限制条件，能快速进场部署和作业范围内自行移动，且机械臂工作负荷满足现行主流大砌块重量的砌墙机器人。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种砌墙机器人，其抓取力强且具有自行能力，配合程序后其能够实现全自动砌筑施工。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种砌墙机器人，所述砌墙机器人包含有移动基座，移动基座上安装有多轴机械臂和电控箱，所述多轴机械臂末端安装有夹持机构，所述夹持机构包含有固定安装于多轴机械臂末端上的夹持支撑架，所述夹持支撑架的一端固定安装有夹持板一，另一端安装有夹持驱动机构，该夹持驱动机构驱动旋转的夹持螺杆沿夹持支撑架的长度方向设置，且夹持螺杆上旋转套装有夹持板二，所述夹持板一和夹持板二平行设置。

本实用新型一种砌墙机器人，所述移动基座包含有安装于车架两侧的两根相互平行的车架横梁，车架横梁的一端安装有由驱动装置驱动的驱动轮，车架横梁的另一端经张紧伸缩机构连接有导向轮，所述驱动轮和导向轮之间缠绕有履带，所述车架横梁上底面上并排设置有多个支重轮，且支重轮与行走于下部的履带的内表面相接触，所述车架横梁的上顶面设置有至少一个托链轮，且托链轮与行走至上部的履带的内表面相接触。

本实用新型一种砌墙机器人，所述多轴机械臂包含有安装于移动基座的车架上的第一旋转轴组件，第一旋转轴组件驱动本体轴座在水平面旋转，所述本体轴座经第二旋转轴组件与机械下臂底部铰接相连，所述机械下臂的顶部经第三旋转轴组件与连接轴座铰接相连，所述连接轴座经第四旋转轴组件与机械上臂铰接相连，所述机械上臂经第五旋转轴组件与机械腕铰接相连，所述机械腕上安装的第六旋转轴组件驱动夹持机构旋转。

以移动基座前行方向为X轴，高度方向为Z轴，建立X-Y-Z三轴坐标系：第一旋转轴组件驱动本体轴座在XY平面旋转，所述本体轴座上安装的第二旋转轴组件驱动机械下臂在XZ平面转动，所述机械下臂顶部安装的第三旋转轴组件驱动连接轴座(带动机械上臂)在XZ平面转动，所述连接轴座上的第四旋转轴组件驱动机械上臂在YZ平面旋转，所述机械上臂上的第五旋转轴组件驱动机械腕在XZ平面摆动(当机械上臂旋转后，机械腕所在运转平面同步跟随变动)，所述机械腕上的第六旋转轴组件驱动夹持机构在XY平面旋转。

本实用新型一种砌墙机器人，所述夹持机构上固定安装有视觉识别机构，且视觉识别机构与电控箱内的工控机通讯相连；所述视觉识别机构包含有安装于夹持机构上的支架，所述支架上安装有两台摄像头和激光测距仪，且摄像头和激光测距仪朝向夹持机构的侧面，所述支架上安装有至少一条补光条。

本实用新型一种砌墙机器人，夹持支撑架上设置的一导向件与夹持螺杆平行设置，所述夹持板二沿导向件滑动行走，从而通过导向件起到定位作用。

本实用新型一种砌墙机器人，所述夹持驱动机构安装于夹持支撑架的侧面，夹持驱动机构通过齿轮副驱动与之成水平90°夹角的夹持螺杆。

本实用新型一种砌墙机器人，所述夹持板一和夹持板二的相对面上均通过螺栓安装有耐磨橡胶块，从而便于更换且有利于提高摩擦力，更适用于大型砌块。

本实用新型一种砌墙机器人，两台摄像头和激光测距仪采取并排安装，一摄像头为广角摄像头；补光条内安装有红外补光灯。

本实用新型一种砌墙机器人，所述补光条平行设置有上下两条，且并排设置的两个摄像头位于两条补光条之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过履带式的行走基座使得砌墙机器人能够方便的在施工场合移动作业(行走基座采取履带式结构具有优点：①增加接地面积，从而提高设备稳定性和降低楼面荷载；②提高在未铺装的地面或楼面的移动性能)；并且通过多轴机械臂能够全方位多角度的进行施工，配合丝杠驱动的夹持机构能够夹持重量较大的砌块；配合电控箱内工控机的控制程序能够指引机器人前往指定地点抓取砌块，然后进行抹浆操作后在进行砌墙作业；另外，增加视觉识别机构后，使得机器人能够根据现场自动识别砌块的存放地点、砌块的所处位置以及砌墙时的位置，从而能够进行主动判别和校准，提高自动化性能和砌筑的精度，采用红外补光灯，可以有效避免视觉设备拍摄用光对现场人员的光线干扰。

附图说明

图1为本实用新型一种砌墙机器人的侧视图。

图2为本实用新型一种砌墙机器人的前视图。

图3为本实用新型一种砌墙机器人的俯视图。

图4为本实用新型一种砌墙机器人在去除移动基座罩壳后的侧视图。

图5为本实用新型一种砌墙机器人在去除移动基座罩壳后的前视图。

图6为本实用新型一种砌墙机器人在去除移动基座罩壳后的俯视图。

其中：

移动基座1、多轴机械臂2、夹持机构3、视觉识别机构4、电控箱5；

车架横梁1.1、驱动轮1.2、导向轮1.3、张紧伸缩机构1.4、履带1.5、支重轮1.6、托链轮1.7；

第一旋转轴组件2.1、第二旋转轴组件2.2、第三旋转轴组件2.3、第四旋转轴组件2.4、第五旋转轴组件2.5、第六旋转轴组件2.6；

本体轴座2.11、机械下臂2.12、连接轴座2.13、机械上臂2.14、机械腕2.15；

夹持支撑架3.1、夹持驱动机构3.2、夹持板一3.3、夹持螺杆3.4、夹持板二3.5；

支架4.1、补光条4.2、摄像头4.3、激光测距仪4.4。

具体实施方式

参见图1～6，本实用新型涉及的一种砌墙机器人，包含有：

移动基座1，该移动基座1为一履带式行走机构；

多轴机械臂2，安装于移动基座1上；

夹持机构3，安装于多轴机械臂2上；

视觉识别机构4，固定安装于夹持机构3上，

电控箱5，安装于移动基座1上，驱动多轴机械臂2和夹持机构3，且与视觉识别机构4通讯相连；

所述移动基座1包含有安装于车架两侧的两根相互平行的车架横梁1.1，车架横梁1.1的一端安装有由驱动装置驱动的驱动轮1.2，车架横梁1.1的另一端经张紧伸缩机构1.4连接有导向轮1.3，所述驱动轮1.2和导向轮1.3之间缠绕有履带1.5，所述车架横梁1.1上底面上并排设置有多个支重轮1.6，且支重轮1.6与行走于下部的履带1.5的内表面相接触，所述车架横梁1.1的上顶面设置有至少一个托链轮1.7，且托链轮1.7与行走至上部的履带1.5的内表面相接触；

以移动基座1前行方向为X轴，高度方向为Z轴，建立X-Y-Z三轴坐标系：所述多轴机械臂2包含有安装于移动基座1的车架上的第一旋转轴组件2.1，第一旋转轴组件2.1驱动本体轴座2.11在水平面旋转，所述本体轴座2.11经第二旋转轴组件2.2与机械下臂2.12底部铰接相连，所述机械下臂2.12的顶部经第三旋转轴组件2.3与连接轴座2.13铰接相连，所述连接轴座2.13经第四旋转轴组件2.4与机械上臂2.14铰接相连，所述机械上臂2.14经第五旋转轴组件2.5与机械腕2.15铰接相连，所述机械腕2.15上安装的第六旋转轴组件2.6驱动夹持机构3旋转；

第一旋转轴组件2.1驱动本体轴座2.11在XY平面旋转，所述本体轴座2.11上安装的第二旋转轴组件2.2驱动机械下臂2.12在XZ平面转动，所述机械下臂2.12顶部安装的第三旋转轴组件2.3驱动连接轴座2.13(带动机械上臂2.14)在XZ平面转动，所述连接轴座2.13上的第四旋转轴组件2.4驱动机械上臂2.14在YZ平面旋转，所述机械上臂2.14上的第五旋转轴组件2.5驱动机械腕2.15在XZ平面摆动(当机械上臂2.14旋转后，机械腕2.15所在运转平面同步跟随变动)，所述机械腕2.15上的第六旋转轴组件2.6驱动夹持机构3在XY平面旋转；

所述夹持机构3包含有固定安装于多轴机械臂2的第六旋转轴组件2.6上的夹持支撑架3.1，所述夹持支撑架3.1的一端固定安装有夹持板一3.3，另一端安装有夹持驱动机构3.2，该夹持驱动机构3.2驱动旋转的夹持螺杆3.4沿夹持支撑架3.1的长度方向设置，且夹持螺杆3.4上旋转套装有夹持板二3.5，所述夹持板一3.3和夹持板二3.5平行设置；

优选的，夹持支撑架3.1上设置的一导向件与夹持螺杆3.4平行设置，所述夹持板二3.5沿导向件滑动行走，从而通过导向件起到定位作用；

优选的，所述夹持驱动机构3.2安装于夹持支撑架3.1的侧面，夹持驱动机构3.2通过齿轮副驱动与之成水平90°夹角的夹持螺杆3.4；

优选的，所述夹持板一3.3和夹持板二3.5的相对面上均通过螺栓安装有耐磨橡胶块，从而便于更换且有利于提高摩擦力，更适用于大型砌块；

所述视觉识别机构4包含有安装于夹持机构3的夹持支撑架3.1上的支架4.1，所述支架4.1上安装有两台摄像头4.3和与摄像头4.3并排布置的激光测距仪4.4，且摄像头4.3和激光测距仪4.4朝向夹持机构3的侧面，所述支架4.1上安装有至少一条补光条4.2；

优选的，一摄像头4.3为广角摄像头；补光条4.2内安装有红外补光灯。

优选的，所述补光条4.2平行设置有上下两条，且并排设置的两个摄像头4.3位于两条补光条4.2之间。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种砌墙机器人，其特征在于：所述砌墙机器人包含有移动基座(1)，移动基座(1)上安装有多轴机械臂(2)和电控箱(5)，所述多轴机械臂(2)末端安装有夹持机构(3)，所述夹持机构(3)包含有固定安装于多轴机械臂(2)末端上的夹持支撑架(3.1)，所述夹持支撑架(3.1)的一端固定安装有夹持板一(3.3)，另一端安装有夹持驱动机构(3.2)，该夹持驱动机构(3.2)驱动旋转的夹持螺杆(3.4)沿夹持支撑架(3.1)的长度方向设置，且夹持螺杆(3.4)上旋转套装有夹持板二(3.5)，所述夹持板一(3.3)和夹持板二(3.5)平行设置。

2.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述移动基座(1)包含有安装于车架两侧的两根相互平行的车架横梁(1.1)，车架横梁(1.1)的一端安装有由驱动装置驱动的驱动轮(1.2)，车架横梁(1.1)的另一端经张紧伸缩机构(1.4)连接有导向轮(1.3)，所述驱动轮(1.2)和导向轮(1.3)之间缠绕有履带(1.5)，所述车架横梁(1.1)上底面上并排设置有多个支重轮(1.6)，且支重轮(1.6)与行走于下部的履带(1.5)的内表面相接触，所述车架横梁(1.1)的上顶面设置有至少一个托链轮(1.7)，且托链轮(1.7)与行走至上部的履带(1.5)的内表面相接触。

3.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述多轴机械臂(2)包含有安装于移动基座(1)的车架上的第一旋转轴组件(2.1)，第一旋转轴组件(2.1)驱动本体轴座(2.11)在水平面旋转，所述本体轴座(2.11)经第二旋转轴组件(2.2)与机械下臂(2.12)底部铰接相连，所述机械下臂(2.12)的顶部经第三旋转轴组件(2.3)与连接轴座(2.13)铰接相连，所述连接轴座(2.13)经第四旋转轴组件(2.4)与机械上臂(2.14)铰接相连，所述机械上臂(2.14)经第五旋转轴组件(2.5)与机械腕(2.15)铰接相连，所述机械腕(2.15)上安装的第六旋转轴组件(2.6)驱动夹持机构(3)旋转。

4.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述夹持机构(3)上固定安装有视觉识别机构(4)，且视觉识别机构(4)与电控箱(5)内的工控机通讯相连；所述视觉识别机构(4)包含有安装于夹持机构(3)上的支架(4.1)，所述支架(4.1)上安装有两台摄像头(4.3)和激光测距仪(4.4)，且摄像头(4.3)和激光测距仪(4.4)均朝向夹持机构(3)的侧面，所述支架(4.1)上安装有至少一条补光条(4.2)。

5.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：夹持支撑架(3.1)上设置的一导向件与夹持螺杆(3.4)平行设置，所述夹持板二(3.5)沿导向件滑动行走。

6.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述夹持驱动机构(3.2)安装于夹持支撑架(3.1)的侧面，夹持驱动机构(3.2)通过齿轮副驱动与之成水平90°夹角的夹持螺杆(3.4)。

7.如权利要求1所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述夹持板一(3.3)和夹持板二(3.5)的相对面上均通过螺栓安装有耐磨橡胶块。

8.如权利要求4所述一种砌墙机器人，其特征在于：一摄像头(4.3)为广角摄像头；补光条(4.2)内安装有红外补光灯。

9.如权利要求4所述一种砌墙机器人，其特征在于：所述补光条(4.2)平行设置有上下两条，且并排设置的两个摄像头(4.3)和激光测距仪(4.4)位于两条补光条(4.2)之间。

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