CN212053841U - 墙体砌筑辅助机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种墙体砌筑辅助机器人，包括：运动底盘；支架，支架设在运动底盘上，支架具有停放位；辅助工装，辅助工装可拆卸地设在停放位上；抓取机构，抓取机构设在运动底盘上，抓取机构可从支架上抓取任一个辅助工装，用于墙体砌筑辅助作业。本实用新型有利于实现墙体砌筑过程中多种砌筑工艺操作的自动化作业，有效解决传统人工作业方式带来的劳动强度大、工作效率低的问题。

Description

墙体砌筑辅助机器人

技术领域

本实用新型涉及建筑设备技术领域，尤其涉及一种墙体砌筑辅助机器人。

背景技术

按照墙体砌砖的工艺规范，砖块砌筑后需要对砌体进行清灰、勾缝和定位铁片安装等辅助工艺。清灰即使用刮板对从砖缝中挤出的水泥砂浆清除干净；勾缝即使用勾缝器对砖缝砂浆进行勾缝，目的是保持砖缝美观，砂浆饱满。传统工艺常采用刮刀对整面墙的溢出砂浆边进行清理，工作效率低，施工时间长。

此外，砌砖工艺要求砖块与砼体的交接位置处设置1个或2个定位铁片，铁片与砌块用钉子固定，铁片上下间距600mm，以保证墙体的构造安全。

目前，市面上还没有一款机器设备能实现上述3种砌筑工艺操作的自动化作业，人工作业劳动强度大、工作效率低且作业环境恶劣，对建筑工人的施工经验要求较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种墙体砌筑辅助机器人，以解决墙体砌筑过程中人工对墙体清灰、勾缝、安装铁片所导致的劳动强度大、工作效率低、对建筑工人的施工经验要求较高的问题。

根据本实用新型实施例的一种墙体砌筑辅助机器人，包括：运动底盘；支架，所述支架设在所述运动底盘上，所述支架具有停放位；辅助工装，所述辅助工装可拆卸地设在所述停放位上；抓取机构，所述抓取机构设在所述运动底盘上，所述抓取机构可从所述支架上抓取所述辅助工装，用于墙体砌筑辅助作业。

根据本实用新型实施例的墙体砌筑辅助机器人，通过抓取机构结合辅助工装使用，有利于实现墙体砌筑过程中多种砌筑工艺操作的自动化作业，并实现墙体砌筑过程中的一体化作业，有效解决传统人工作业方式带来的劳动强度大、工作效率低和。本实用新型中的墙体砌筑辅助机器人中的抓取机构可同时用于抓取砖块，可实现一机多能，减少建筑工人数量的需求，而且在一定程度上能够降低施工成本。

一些实施例中，所述辅助工装包括：快换模块，所述快换模块适于配合在所述抓取机构上；安装座，所述安装座连接在所述快换模块上；末端工具，所述末端工具连接在所述安装座上，用于墙面的辅助作业。

一些实施例中，所述末端工具为用于清理砖缝的清扫件，或者所述末端工具为可插入砖缝且沿所述砖缝活动的勾缝件，或者所述末端工具为装订相邻两个砖块之间的定位件的钉枪。

一些实施例中，所述安装座上对应安装一个所述末端工具，所述辅助工装至少为两个及以上。

一些实施例中，所述停放位上设有限位孔或限位槽，所述安装座适于配合在所述限位孔或所述限位槽上。

一些实施例中，所述快换模块为气动快换模块，所述运动底盘上设有气源配送系统，以提供所述气动快换模块的动力源。

一些实施例中，所述运动底盘上设有升降机构，所述升降机构具有沿竖直方向运动的移动端，所述抓取机构设在所述移动端上。

可选的，所述运动底盘上设有回转机构，所述回转机构具有绕竖直轴线转动的旋转端，所述升降机构设在所述旋转端上。

一些实施例中，所述运动底盘上设有避障传感器和导航传感器。

一些实施例中，所述墙体砌筑辅助机器人还包括：设在所述运动底盘上的控制箱，所述控制箱连接所述抓取机构，所述抓取机构为六轴协作机器人，所述控制箱包括示教器，所述示教器以控制所述六轴协作机器人牵引示教。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例墙体砌筑辅助机器人的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例勾缝装置配合砖缝作业的示意图；

图3为本实用新型实施例清灰装置配合砖缝作业的示意图；

图4为本实用新型实施例安装装置配合砖缝作业的示意图；

图5为本实用新型实施例墙体砌筑辅助机器人在砌筑墙体时的示意图。

附图标记：

100、墙体砌筑辅助机器人；

10、运动底盘；101、气源配送系统；102、升降机构；1021、移动端；103、回转机构；1031、旋转端；

20、支架；

90、辅助工装；91、快换模块；92、安装座；93、末端工具；

30、勾缝装置；31、勾缝件；32、第二快换模块；33、第二安装座；

40、清灰装置；41、清扫件；42、第一快换模块；43、第一安装座；

50、安装装置；51、钉枪；52、第三快换模块；53、第三安装座；

60、抓取机构；70、控制箱；80、电池；

200、墙体；210、砖块；220、砖缝；230、定位件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，描述本实用新型实施例的墙体砌筑辅助机器人100。

如图1至图4所示，根据本实用新型实施例的一种墙体砌筑辅助机器人100，包括：运动底盘10、支架20、辅助工装90、抓取机构60。

运动底盘10；支架20设在运动底盘10上，支架20具有停放位(图未示出)；辅助工装90可拆卸地设在停放位上；抓取机构60设在运动底盘10上，抓取机构60可从支架20上抓取辅助工装90，用于墙体砌筑辅助作业。也就是说，抓取机构60通过与辅助工装90相配合，能够实现墙体砌筑过程中砌筑工艺操作的辅助作业，代替人工作业，有利于实现多种辅助作业的自动化操作，可显著提高墙体砌筑的工作效率，节省人力。抓取机构60可用于抓取墙砖。

具体而言，墙体砌筑过程中，墙体的砌筑工艺包括清灰、勾缝、安装砖块之间的定位件230，则在本实用新型中，辅助工装90可适应性的设置为清灰辅助工装、勾缝辅助工装、安装辅助工装，这样抓取机构60与辅助工装90结合，就能实现墙体砌筑过程中的清灰、勾缝、定位件安装，可大大提高施工进度，并能够解决恶劣环境下人工无法作业的情况。

根据本实用新型实施例的墙体砌筑辅助机器人100，通过抓取机构60结合不同的辅助工装90使用，有利于实现墙体200砌筑过程中多种砌筑工艺操作的自动化作业，实现墙体砌筑过程中的一体化作业，有效解决传统人工作业方式带来的劳动强度大、工作效率低和由于辅助作业不彻底流入下道工序造成质量隐患等问题。本实用新型中的墙体砌筑辅助机器人100可实现一机多能，减少建筑工人数量的需求，而且在一定程度上能够降低施工成本。

一些实施例中，如图1所示，辅助工装90包括：快换模块91、安装座92、末端工具93，快换模块91适于配合在抓取机构60上；安装座92连接在快换模块91上；末端工具93连接在安装座92上，每个安装座92上设置一个末端工具93，用于墙面的辅助作业。也就是说，辅助工装90通过快换模块91可与抓取机构60进行快速更换，使得抓取机构60与不同的辅助工装90结合更简单，连接也更方便，可以提高辅助工装90的更换效率。

一些实施例中，末端工具93为用于清理砖缝220的清扫件41；或者，末端工具93为可插入砖缝220且沿砖缝220活动的勾缝件31；或者，末端工具93为装订相邻两个砖块210之间的定位件230的钉枪51。

一些实施例中，安装座92上对应安装一个末端工具93，辅助工装90至少为两个及以上。例如，多个辅助工装90分别构成清灰装置40、勾缝装置30、安装定位件230的安装装置50，以完成多个砌墙的辅助操作。

例如，如图3所示，在一些示例中，辅助工装90为清灰装置40，清灰装置40包括：第一快换模块42、第一安装座43、用于清扫砖缝220的清扫件41。第一快换模块42适于配合在抓取机构60上；第一安装座43连接在第一快换模块42上，清扫件41连接在第一安装座43上，第一快换模块42能够实现抓取机构60和清灰装置40的快速安装和拆卸，方便进行更换。清扫件41为可枢转地设在第一安装座43上的清扫盘，清扫盘通过旋转的方式清除掉墙体200上水泥和砂浆，将砖缝220挤出的水泥或砂浆清除干净。此外，清扫盘可连接有驱动件(图未示出)，例如驱动件可以是电机，通过电机驱动清扫盘旋转从而实现清扫目的。

在其他实施例中，清扫件41还可以为毛刷或刮板，从而可通过抓取机构60带动清扫件41往复移动来实现清扫墙体200的砖缝220的目的。抓取机构60结合清灰装置40使用可实现自动清扫砖缝220，相比于人工清灰作业，机器人作业可靠，可减少作业死角，从而保证清灰作业彻底和抹灰工艺质量，并能够克服工序作业环境差和施工时间长的问题。

例如，在一些实施例中，如图2所示，辅助工装90为勾缝装置30，勾缝装置30包括：第二快换模块32、第二安装座33、可插入砖缝220且沿砖缝220活动的勾缝件31。第二快换模块32适于配合在抓取机构60的执行末端上；第二安装座33连接在第二快换模块32上，勾缝件31连接在第二安装座33上，第二快换模块32能够实现抓取机构60和勾缝装置30的快速安装和拆卸，方便进行更换。

勾缝件31为仿形手指状的勾缝器，勾缝器的结构与勾缝工具类似，例如仿形手指状的圆钢加工制件等，从而起到勾缝作用，用于对铺设后的砖缝220进行修整，保持砖缝220美观，砂浆饱满。在墙体200砌筑完成后，抓取机构60结合勾缝装置30使用可实现自动勾缝砖缝220，相比于传统勾缝工艺大多采用钢筋头、PVC管等材料对墙体200的砖缝220进行勾缝，由于采用抓取机构60代替人工作业，勾缝过程的稳定性和可靠性较强，使得勾缝件31在墙面上的勾缝尺寸和深浅具有较好的一致性，避免横竖缝不实和十字缝搭接不平等问题，保证墙体200表面美观，而且还能降低对建筑工人的施工经验依赖性。

再例如，一些实施例中，如图4所示，辅助工装90为安装装置50，安装装置50包括：第三快换模块52、第三安装座53、装钉相邻两个砖块210之间的定位件230的钉枪51，第三快换模块52适于配合在抓取机构60的执行末端上；第三安装座53连接在第三快换模块52上，钉枪51设在第三安装座53上，第三快换模块52能够实现抓取机构60和安装装置50的快速安装和拆卸，方便进行更换。例如，在墙体200的砌筑过程中，定位件230为L型铁片，L型铁片放置在相邻两个砖块210之间，钉枪51通过喷射出钉子从而可将L型铁片固定在砖块210上，或者将定位件230装钉在砖块210和已成型的砼体之间。在墙体200砌筑过程中，抓取机构60结合安装装置50使用可实现自动安装定位件230。一般定位件230多采用L型铁片，相比与传统的人工安装L型铁片，抓取机构60结合安装装置50可代替人工作业，而且还能够在一定程度上适应离地面较高位置处的作业，无需搭梯子进行辅助。此外，相比于传统工人手持射钉枪射钉将L型铁片打入结构和砌体内，可以避免射钉枪本身重力和冲击力均较大而导致工人在高出手持射钉枪作业没有依托的安全隐患，具有劳动强度低和安全性高的优点。

综上可知，清灰装置40、勾缝装置30、安装装置50可拆卸地安装在支架20上，且抓取机构60的执行末端与清灰装置40、勾缝装置30、安装装置50中的任一个均可结合和分离。也就是说，抓取机构60根据施工需要可切换不同的末端执行工具，即与不用的辅助工具结合，从而能够实现不同的辅助操作，

需要说明的是，第一快换模块42、第二快换模块32、第三快换模块52的结构类似于机器人的快换机构，这里就不再具体阐述。

一些实施例中，停放位上设有限位孔(图未示出)或限位槽(图未示出)，安装座92适于配合在限位孔或限位槽上。例如，停放位上设置限位孔，安装座92为立柱座，限位孔为方形孔，则安装座92套在限位孔上，位置牢固可靠，抓取机构60的末端可实现与快换模块91紧固连接，并且保证能顺利取走辅助工装90。又例如，停放位上设置的是限位槽，此时安装座92可卡在限位槽上，起到与限位孔相同的作用。

一些实施例中，如图1所示，第一快换模块42、第二快换模块32、第三快换模块52均为气动快换模块，运动底盘10上设有气源配送系统101，气源配送系统101为气动快换模块提供动力源。可选的，钉枪51可以是气钉枪，气源配送系统101同样还可以为气钉枪提供动力源。

一些实施例中，如图1所示，运动底盘10上设有升降机构102，升降机构102具有沿竖直方向运动的移动端1021，抓取机构60设在移动端1021上。由于抓取机构60不能达到整面砖墙的高度，因此通过升降机构102可将其提升至可以覆盖墙高的工作高度。可以理解为，当墙体200随着砌筑过程逐渐增高时，升降机构102的移动端1021向上运动，从而带动抓取机构60向上运动，以适应更高位置处墙体200的清灰、勾缝以及定位件230安装，提高自身的适应性，满足更高的使用要求。

可选的，升降机构102可以是多级升降机构，例如二级或三级升降机构，这里不再赘述。

可选的，如图1所示，运动底盘10上设有回转机构103，回转机构103具有绕竖直轴线转动的旋转端1031，升降机构102设在旋转端1031上。回转机构103用于抓取机构60回转至支架20处更换执行末端的辅助工具，也就是说，当完成某一道辅助砌筑工艺时，回转机构103的旋转端1031转动，可带动升降机构102及其上的抓取机构60转动，从而调整抓取机构60的方位，使得抓取机构60的执行末端运动另一辅助工具位置处，方便更换不同的辅助工具，并在更换结束后重新恢复到砌墙作业工位处，有利于提高整机的自动化程度。

一些实施例中，运动底盘10上设有避障传感器(图未示出)和导航传感器(图未示出)，也就是说，整个墙体砌筑辅助机器人100可自主导航至不同的作业区域，从而帮助墙体砌筑辅助机器人100适应复杂的建筑工地环境。

具体的，避障传感器为激光避障传感器，导航传感器为三维激光导航传感器。当然，避障传感器和导航传感器还可以是其他传感器，这里不再具体说明。

一些实施例中，如图1所示，墙体砌筑辅助机器人100还包括：设在运动底盘10上的控制箱70，控制箱70连接抓取机构60，抓取机构60为六轴协作机器人，控制箱70包括示教器，示教器以控制六轴协作机器人牵引示教。

可选的，控制箱70还包括主电源、计算机供电单元、计算机控制模块(计算机主体部分)、输入和输出板(I/O板)、用户连接端口、示教器接线端(Flexpendant)接口、各轴计算机板、各轴伺服电机的驱动单元等组成，用于六轴协作机器人的控制。

一些实施例中，如图1所示，墙体砌筑辅助机器人100还包括：电池80，电池80设在支架20的下方，以作为墙体砌筑辅助机器人100的电源。具体的，运动底盘10可以是AGV小车，AGV小车满足墙体砌筑辅助机器人100在不同楼层和不同房间自由行走需求。电池80可以是锂电池，从而为墙体砌筑辅助机器人100提供驱动运动底盘10和附属装置，如控制、通信、安全等运行所需的电源。

可选的，抓取机构60的执行末端安装在六轴协作机器人的轴端处，由快换装置主盘组成，用于对接勾缝装置30、清灰装置40、安装装置50上相配合的工具盘。

可选的，六轴协作机器人安装在升降机构102的侧面，具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，柔性好、灵活度、精准度高，可满足清灰、勾缝和L型铁片安装等砌筑作业操作。

可选的，支架20上设有多个工作台(图未示出)，多个工作台分别一一对应勾缝装置30、清灰装置40、安装装置50设置。例如支架20设有六个工作台，则辅助工具可对应配置为六个，根据施工工艺满足不同施工需求，实现一机多能，其中勾缝装置30、清灰装置40、安装装置50的数量根据具体情况进行配置。

下面结合附图，描述本实用新型墙体砌筑辅助机器人100的一个具体实施例。

如图1至图5所示，一种墙体砌筑辅助机器人100，包括：运动底盘10、支架20、勾缝装置30、清灰装置40、安装装置50、抓取机构60、控制箱70、电池80。

运动底盘10为AGV小车，电池80为锂电池且设在运动底盘10上，支架20设在运动底盘10上。运动底盘10上设有二级升降机构，二级升降机构具有沿竖直方向运动的移动端1021，抓取机构60设在移动端1021上，运动底盘10上设有回转机构103，回转机构103具有绕竖直轴线转动的旋转端1031，升降机构102设在旋转端1031上。运动底盘10上设有激光避障传感器和三维激光导航传感器，可自主导航至不同的作业区域，从而帮助墙体砌筑辅助机器人100适应复杂的建筑工地环境。

支架20上设有六个工作台，辅助工具可对应配置为六个，勾缝装置30、清灰装置40、安装装置50的数量根据具体情况进行配置。

勾缝装置30包括勾缝件31、第二快换模块32、第二安装座33，第二快换模块32适于配合在抓取机构60的执行末端上；第二安装座33连接在第二快换模块32上，勾缝件31连接在第二安装座33上，勾缝件31为仿形手指状的勾缝器，可插入砖缝220且沿砖缝220活动。

清灰装置40包括清扫件41、第一快换模块42、第一安装座43，第一快换模块42适于配合在抓取机构60的执行末端上；第一安装座43连接在第一快换模块42上，清扫件41连接在第一安装座43上，清扫件41为可枢转地设在第一安装座43上的清扫盘，用于清扫砖缝220。

安装装置50包括钉枪51、第三快换模块52、第三安装座53，第三快换模块52适于配合在抓取机构60的执行末端上；第三安装座53连接在第三快换模块52上，钉枪51设在第三安装座53上，钉枪51用于装钉相邻两个砖块210之间的定位件230，定位件230为L型铁片，用于放置在相邻两个砖块210之间。

第一快换模块42、第二快换模块32、第三快换模块52均为气动快换模块，运动底盘10上设有气源配送系统101，气源配送系统101为气动快换模块提供动力源。钉枪51是气钉枪，气源配送系统101还可以为气钉枪提供动力源

抓取机构60为六轴协作机器人，且设在运动底盘10上，清灰装置40、勾缝装置30、安装装置50均可拆卸地安装在支架20上，且六轴协作机器人的执行末端与清灰装置40、勾缝装置30、安装装置50中的任一个均可结合和分离。

控制箱70设在运动底盘10上，控制箱70连接六轴协作机器人，控制箱70包括示教器，示教器以控制六轴协作机器人牵引示教。控制箱70还包括主电源、计算机供电单元、计算机控制模块(计算机主体部分)、输入和输出板(I/O板)、用户连接端口、示教器接线端(Flexpendant)接口、各轴计算机板、各轴伺服电机的驱动单元等组成，用于六轴协作机器人的控制。

如图5所示，使用时，当砖墙砌筑完成后，墙体砌筑辅助机器人100接收到作业指令，将六轴协作机器人的执行末端切换到清灰装置40并运行至指定作业区域，将墙体200两侧砖面的砖缝220上挤出的多余砂浆清除干净。砂浆清除干净后，在合适的工艺时间节点，墙体砌筑辅助机器人100接收到作业指令，通过传感器技术、视觉定位技术并结合机器人底层控制算法技术，精确控制勾缝装置30的勾缝件31进行勾缝作业。最后，通过墙体砌筑辅助机器人100将L型铁片固定在砌块上。

根据本实用新型实施例的墙体砌筑辅助机器人100的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，包括：

运动底盘；

支架，所述支架设在所述运动底盘上，所述支架具有停放位；

辅助工装，所述辅助工装可拆卸地设在所述停放位上；

抓取机构，所述抓取机构设在所述运动底盘上，所述抓取机构可从所述支架上抓取所述辅助工装，用于墙体砌筑辅助作业。

2.根据权利要求1所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述辅助工装包括：

快换模块，所述快换模块适于配合在所述抓取机构上；

安装座，所述安装座连接在所述快换模块上；

末端工具，所述末端工具连接在所述安装座上，用于墙面的辅助作业。

3.根据权利要求2所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述末端工具为用于清理砖缝的清扫件，或者所述末端工具为可插入砖缝且沿所述砖缝活动的勾缝件，或者所述末端工具为装订相邻两个砖块之间的定位件的钉枪。

4.根据权利要求2所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述安装座上对应安装一个所述末端工具，所述辅助工装至少为两个及以上。

5.根据权利要求2所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述停放位上设有限位孔或限位槽，所述安装座适于配合在所述限位孔或所述限位槽上。

6.根据权利要求2所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述快换模块为气动快换模块，所述运动底盘上设有气源配送系统，以提供所述气动快换模块的动力源。

7.根据权利要求1所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述运动底盘上设有升降机构，所述升降机构具有沿竖直方向运动的移动端，所述抓取机构设在所述移动端上。

8.根据权利要求7所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述运动底盘上设有回转机构，所述回转机构具有绕竖直轴线转动的旋转端，所述升降机构设在所述旋转端上。

9.根据权利要求1所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，所述运动底盘上设有避障传感器和导航传感器。

10.根据权利要求1所述的墙体砌筑辅助机器人，其特征在于，还包括：设在所述运动底盘上的控制箱，所述控制箱连接所述抓取机构，所述抓取机构为六轴协作机器人，所述控制箱包括示教器，所述示教器以控制所述六轴协作机器人牵引示教。

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