CN214359900U - 起升机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种起升机器人，属于建筑机械技术领域。起升机器人包括底座、起升机构、定位装置、行走机构以及控制器。起升机构固定连接于底座；定位装置固定连接于底座或起升机构；行走机构可转动的连接于底座的底部；控制器与定位装置和行走机构电连接，控制器用于接收定位装置反馈的定位信号，并根据定位信号控制行走机构沿预设轨迹行走至目标位置。该起升机器人可以实现自动起升、自动行走和自动找工作位的功能，以满足建筑工地上复杂工况下的无人化操作需求。

Description

起升机器人

技术领域

本申请属于建筑机械技术领域，更具体地，涉及一种起升机器人。

背景技术

起升机构，又叫"提升机构"，是对物品进行升降运作的基本构件。起升机构由起升电机通过联轴器经减速器空心轴驱动卷筒旋转，从而使绕在卷筒上的钢丝绳/缆线带动吊钩装置上升或下降。针对不同的起升高度可能需要配置对应的联轴器及支持架。

然而，传统的起升机构，一般是将额定载荷内的重物沿某一确定的方向(例如，竖直方向)进行起吊，且承载起升机构的底盘是固定的，不具备行走和自动找工作位的功能。

实用新型内容

本申请的目的包括，例如，提供了一种起升机器人，以改善上述的问题。

本申请的实施例可以这样实现：

提供一种起升机器人，包括底座、起升机构、定位装置、行走机构以及控制器。起升机构固定连接于底座，定位装置固定连接于底座或起升机构。行走机构可转动的连接于底座的底部，控制器与定位装置和行走机构电连接，控制器用于接收定位装置反馈的定位信号，并根据定位信号控制行走机构沿预设轨迹行走至目标位置。

进一步地，起升机构包括动力组件、悬臂支架、吊装绳索及滑轮组件。动力组件和悬臂支架分别固定连接于底座，滑轮组件可转动的连接于悬臂支架，吊装绳索的第一端绕设于动力组件，第二端依次穿设于滑轮组件，且用于固定待起升件。

进一步地，滑轮组件包括吊装轮，悬臂支架包括悬臂，吊装轮可转动的连接于悬臂，吊装轮设置有用于检测待起升件重量的压力传感器。

进一步地，压力传感器为销轴传感器，吊装轮包括转轮和轴承，转轮沿中心轴线开设有贯通孔，销轴传感器穿设于贯通孔且与转轮通过轴承可转动连接，销轴传感器的两端与悬臂固定连接。

进一步地，每个吊装轮包括至少一个转轮，轴承与转轮数量相同且一一对应。当转轮的数量为两个及以上时，转轮通过轴承依次间隔套设于销轴传感器。

进一步地，滑轮组件还包括转向轮，悬臂支架还包括支架本体，支架本体固定连接于底座，悬臂固定连接于支架本体的端部。转向轮的数量为多个且间隔可转动的连接于底座和支架本体，吊装绳索的第二端依次绕设于转向轮和吊装轮。

进一步地，动力组件包括驱动件和卷扬机，驱动件固定连接于底座，卷扬机可转动的连接于底座，驱动件的动力输出端与卷扬机传动连接，吊装绳索的第一端绕设于卷扬机。

进一步地，滑轮组件分别设置于悬臂支架的两侧，吊装绳索的数量为至少两个，卷扬机包括间隔设置的至少两个绕设段，全部吊装绳索的第一端分别绕设于不同的绕设段。

进一步地，行走机构包括主动轮、从动轮和传动组件，传动组件与主动轮传动连接，主动轮和从动轮可转动的连接于底座的支腿上，控制器与传动组件电连接，且通过传动组件驱动主动轮沿预设轨迹行走。

进一步地，主动轮的数量为两个，从动轮的数量为两个，两个主动轮斜对角设置，两个从动轮斜对角设置。

本申请实施例提供的起升机器人，通过在底座上设置起升机构、定位机构、行走机构及控制器，通过控制器与起升机构、定位装置及行走机构电连接，控制器控制起升机构动作，以使起升机构对待起升件进行起升作业。当起升作业完成后，控制器根据定位装置反馈的位置信息，控制行走机构沿预设轨迹行走至下一目标位置。从而实现了自动起升、自动行走和自动找工作位的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的起升机器人第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的起升机器人第二视角的结构示意图；

图3为图1中A处的放大示意图；

图4为本申请实施例提供的起升机器人中吊装轮的剖视图。

图标：100-起升机器人；110-底座；1102-承载支座；1105-支腿；120-起升机构；121-动力组件；1210-驱动件；1215-卷扬机；123-悬臂支架；125-滑轮组件；1250-转向轮；1255-吊装轮；1256-转轮；1257-凹槽；1258-轴承；126-销轴传感器；130-定位装置；140-行走机构；142-主动轮；145-从动轮；150-控制器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

喷涂机器人又叫喷漆机器人(spray painting robot)，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷漆机器人主要包括机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，机器人本体包括起升机构，起升机构用于将额定载荷内的待起升物体沿某一方向进行起吊。

喷涂机器人可以广泛应用于建筑、汽车、仪表、电器等生产领域。

然而，当喷涂机器人中的起升机构对建筑外墙进行喷涂作业时，起升机构不具备行走和自动找下一工作位的功能，导致转运不方便。

基于上述问题，请参照图1，本申请实施例提供了一种起升机器人100。

起升机器人100可以包括底座110、起升机构120、定位装置130、行走机构140及控制器150。

其中，行走机构140可转动的连接于底座110的底部。起升机构120固定连接于底座110，起升机构120用于对待起升件进行起升吊装。定位装置130固定连接于底座110或起升机构120上，定位装置130用于定位导航。控制器150与定位装置130、行走机构140电连接，控制器150用于接收定位装置130反馈的定位信号，并根据定位信号控制行走机构140沿预设轨迹行走至目标位置。

具体地，定位装置130可以包括GPS(Global Positioning System全球定位系统，又称全球卫星定位系统)，通过定位装置130可以对起升机器人100的地理位置进行实时定位。

当该起升机器人100应用于外墙喷涂作业，且对当前外墙喷涂完成时，GPS可以对起升机器人100进行定位并将其所在位置实时反馈至控制器150。控制器150接收到反馈信号，根据目标位置规划路径，然后控制行走机构140沿预设轨迹行走至目标位置。

本申请实施例提供的起升机器人100，可以通过起升机构120对待起升件进行吊装提升，且当作业完成后，可以根据定位装置130的信号反馈，通过行走机构140自动行走至下一工作目标位置，以使该起升机器人100具有自动行走和自动找工作位的功能。

请一并参照图1和图2，底座110可以包括承载支座1102和支腿1105，支腿1105固定连接于承载支座1102的底部。

其中，承载支座1102为平板结构，支腿1105的数量为三个或三个以上，通过三个或三个以上的支腿1105，可以将承载支座1102稳固的支撑起来。

可选地，承载支座1102可以为矩形平板结构，支腿1105的数量为四个，四个支腿1105分别位于承载支座1102的四个角落位置。

起升机构120和控制器150固定连接于承载支座1102的上方，行走机构140连接于支腿1105底部，可以作为行走轮。以使行走机构140可以带动底座110及位于底座110上方的起升机构120和控制器150移动。

具体地，如图1，行走机构140可以包括主动轮142、从动轮145和传动组件。

其中，传动组件与主动轮142传动连接，主动轮142和从动轮145均可转动的连接于底座110的支腿1105上。传动组件与主动轮142一一对应连接，安装时，可以将支腿1105设计为空心结构，传动组件可以嵌设于支腿1105内，且与主动轮142传动连接。

从动轮145可以采用万向轮，有利于转动灵活。

行走机构140的运动原理为：控制器150与传动组件电连接，通过控制器150来控制传动组件的动作，进而使传动组件驱动主动轮142沿预设轨迹行走。

可选地，主动轮142的数量可以为两个，从动轮145的数量可以为两个。具体安装时，两个主动轮142采用斜对角设置，两个从动轮145也采用斜对角设置。通过斜对角的方式设置主动轮142和从动轮145，有利于使起升机器人100在前进或者横移运动时，运动便捷，方便行走。

可以理解的是，在可选的其他实施例中，底座110和行走机构140不局限于上述结构，可以根据实际需求进行设置，只要满足底座110具有承载功能，行走机构140可以带动底座110和底座110上方的起升机构120、控制器150运动即可。

请继续参照图1，起升机构120可以包括动力组件121、悬臂支架123、吊装绳索及滑轮组件125。其中，动力组件121与控制器150电连接，通过控制器150控制动力组件121的开启、关闭、转速及旋转方向，以实现吊装绳索的起吊、放绳、起吊速度及停止起吊等动作。

其中，动力组件121和悬臂支架123分别固定连接于底座110上，滑轮组件125可转动的连接于悬臂支架123，吊装绳索包括相对的第一端和第二端。安装后，吊装绳索的第一端连接于动力组件121，第二端依次穿设于滑轮组件125后从悬臂支架123上垂下用于固定待起升件。

具体地，动力组件121可以包括驱动件1210和卷扬机1215。

驱动件1210可以为驱动电机，安装时，驱动件1210固定连接于底座110的承载支座1102上，卷扬机1215可转动的连接于底座110，且驱动件1210的动力输出端与卷扬机1215传动连接。

通过驱动电机带动卷扬机1215沿顺时针或逆时针转动，吊装绳索的第一端绕设于卷扬机1215上，通过卷扬机1215的转动可以将吊装绳索进行缠绕收卷，也可以将吊装绳索进行释放。

例如，驱动电机带动卷扬机1215沿顺时针方向转动，卷扬机1215将吊装绳索进行缠绕，以使吊装绳索收卷起来。当驱动电机带动卷扬机1215沿逆时针方向转动，卷扬机1215将吊装绳索进行释放。

或者，驱动电机和卷扬机1215之间还可以设置有减速器，通过设置减速器以调节驱动电机输出到卷扬机1215的转动速度，进而有利于准确控制吊装绳索对待起升件的起升速度和起升高度。

可选地，卷扬机1215可以包括沿轴向间隔设置的至少两个绕设段，相邻两个绕设段之间完全隔离，不同绕设段上可以分别绕设一根吊装绳索。

通过将卷扬机1215设置为多个绕设段的结构，可以同时对多根吊装绳索进行绕设。以使本申请实施例提供的起升机器人100在吊装待起升件时，可以采用一个驱动件1210同时控制多根吊装绳索的吊装运动，有利于减少驱动件1210的数量，且使得多根吊装绳索能够同步升降运动。

在本申请实施例中，卷扬机1215上沿轴向依次间隔设置有四个绕设段。

请继续参照图1，悬臂支架123为框架结构，悬臂支架123包括支架本体和悬臂，支架本体固定连接于底座110上，悬臂固定连接于支架本体的端部，且悬臂朝向支架本体远离动力组件121的一侧伸出。

该悬臂支架123可以为左右对称结构，在两侧悬臂上均设置有滑轮组件125，以使吊装绳索可以同时穿设于悬臂支架123的两侧，对待吊装件进行固定，有利于提高待吊装件在吊装过程中的稳定性。

可以理解的是，悬臂支架123中的悬臂可以采用伸缩可调的结构，通过调节可以改变悬臂的伸出长度和伸出角度，以提高待吊装件的吊装范围。

可选地，悬臂支架123两侧的悬臂可以通过固定梁固定连接。或者，可以在悬臂支架123两侧的支架本体之间设置固定梁，通过设置多个固定梁，有利于提高悬臂支架123的稳固性，以使悬臂支架123作为一个整体，结构更加牢固，承载待吊装件更加稳固。

在本申请实施例中，定位装置130可以固定连接在悬臂支架123两侧的悬臂之间的固定梁上。

具体地，滑轮组件125可以包括吊装轮1255和转向轮1250。

如图3，转向轮1250用于对吊装绳索的绕设方向进行转向，转向轮1250可以转动的连接于底座110、悬臂支架123上。根据需要在悬臂支架123上间隔的设置转向轮1250，吊装绳索依次穿过转向轮1250，不仅可以改变吊装绳索的走向，还可以起到张紧作用。

请参照图4，所示为吊装轮1255安装于悬臂端部的剖面图。

吊装轮1255可转动的连接于悬臂的端部，吊装轮1255用于使吊装绳索的第二端绕过然后固定待吊装件，以使吊装绳索通过吊装轮1255对待吊装件进行吊装提升。

其中，转向轮1250的数量可以为多个，且多个转向轮1250依次间隔可转动的连接于底座110和支架本体上。吊装绳索的第二端依次绕设于转向轮1250和吊装轮1255后从悬臂端部垂下。

可以理解的是，转向轮1250的具体设置位置和设置数量不做限制，根据吊装绳索的转向需求进行设置，只要满足吊装绳索的第一端绕设于卷扬机1215的绕设段，吊装绳索依次穿设于转向轮1250后绕设于吊装轮1255，且吊装绳索的第二端与待吊装件进行固定。

需要注意的是，吊装绳索可以采用钢丝绳，且钢丝绳的总安全系数大于或等于12，等同于载人的擦窗机安全系数标准，安全系数较高，有利于保证该起升机器人100的安全性能。

为了使得该起升机器人100可以实时检测待起升件的重量及重量变化情况。进一步地，吊装轮1255设置有用于检测待起升件重量的压力传感器。

如图4，具体地，吊装轮1255可以包括转轮1256和轴承1258。转轮1256沿中心轴线开设有贯通孔，转轮1256的圆周面开设有与吊装绳索相匹配的凹槽1257，吊装绳索嵌设于凹槽1257内且能够沿转轮1256滑动。

压力传感器可以采用销轴传感器126，销轴传感器126既可以作为吊装轮1255的支撑轴，又可以作为实时检测待起吊件压力的传感器。

销轴传感器126可以作为吊装轮1255的支撑转轴，安装时，销轴传感器126穿设于转轮1256的贯通孔，且与转轮1256通过轴承1258可转动连接，销轴传感器126的两端与悬臂固定连接。即转轮1256安装于悬臂支架123上时，通过轴承1258与销轴传感器126可转动连接，以使安装完成后的吊装轮1255，销轴传感器126与悬臂支架123固定，转轮1256与销轴传感器126可转动连接。

当吊装轮1255上的吊装绳索受拉力时，该拉力的大小会通过销轴传感器126检测出来，及时的反馈被起吊件的重量状况。当被起吊件在起吊过程中遇到障碍物或者大风等恶劣天气时，销轴传感器126也可以实时的检测被起吊件的重量变化，并设置上限值作为过载保护，及时停止对被起吊件的升降操作，保证了被起吊件的安全性和稳定性。

可选地，悬臂支架123单侧的吊装轮1255，可以包括至少一个转轮1256，轴承1258的数量与转轮1256的数量相同且一一对应。

当转轮1256的数量为两个及两个以上时，全部转轮1256通过与其一一对应的轴承1258依次间隔的套设于销轴传感器126上。通过销轴传感器126可以实时检测被起吊件的重量及重量变化情况，具有超载保护的功能。

例如，当被起吊件为装有喷涂材料的吊篮时，外墙喷涂机器人获取喷涂材料进行喷涂。吊篮中的喷涂材料随着喷涂作业的进行逐级减小，该销轴传感器126可以实时获得吊篮的重量变化情况，以使操作者根据喷涂材料的重量变化情况及时补充涂料。

例如，如图4，悬臂支架123单侧的吊装轮1255中的转轮1256、轴承1258的数量均为两个。为了将两个转轮1256间隔设置，可以通过挡圈将两个转轮1256间隔开来。即销轴传感器126上设置有三个挡圈，其中一个挡圈位于两个转轮1256之间，另外两个挡圈设置于吊装轮1255的外侧，用于将转轮1256进行轴向限位。

在可选的其他实施例中，压力传感器也可以采用其他结构，相应的，压力传感器也可以设置于吊装轮1255的其他位置，例如，设置在吊装轮1255与吊装绳索的接触面。在吊装绳索吊装待起升件的过程中，吊装绳索与吊装轮1255的接触面之间会产生压力，通过设置在接触面上的压力传感器可以测得待起升件的重量。

为了较稳固的提升待起升件。滑轮组件125可以分别设置于悬臂支架123的两侧，相对应的，吊装绳索的数量为至少两个，吊装绳索也可以分别设置于悬臂支架123两侧的滑轮组件125上，即从悬臂支架123的两侧出绳，悬臂支架123两侧的间距较大，有利于提升待起吊件的稳定性。

如图1，在本申请实施例中，滑轮组件125的数量为两个且分别位于悬臂支架123的两侧，每侧的吊装轮1255中包括有两个间隔设置的转轮1256。卷扬机1215包括间隔设置的四个绕设段，吊装绳索为四根。以使四个吊装绳索的第一端分别一一对应的绕设于四个绕设段上，第二端依次穿过相应的滑轮组件125后分别一一对应的绕设于四个转轮1256上，从两端固定待提升件，有利于将待提升件稳固的进行吊装，不易出现因为倾斜而洒漏出来的问题。

本申请实施例提供的起升机器人100，通过控制器150分别与起升机构120、定位装置130、行走机构140电连接，控制器150控制起升机构120中的动力组件121动作，以使起升机构120对待起升件进行起升。当起升作业完成后，控制器150根据定位装置130反馈的位置信息，及下一工作目标位置规划行走路径，然后控制行走机构140沿预设轨迹行走。

该起升机器人100在保证安全性能和稳定性能的前提下，不仅实现了自动起升、自动行走和自动找工作位的功能，还实现了在起升过程中对被起升件的实时重量检测功能，以满足建筑工地上复杂工况下的无人化操作需求。

可以理解的是，本申请实施例提供的起升机器人100，不仅可以应用于外墙喷涂作业中，还可以应用于外墙面清洗设备、玻璃幕墙清洗设备、外墙面打磨设备、高空救援设备等领域中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种起升机器人，其特征在于，包括：

底座，

起升机构，所述起升机构固定连接于所述底座；

定位装置，所述定位装置固定连接于所述底座或所述起升机构；

行走机构，所述行走机构可转动的连接于所述底座的底部；以及

控制器，所述控制器与所述定位装置和所述行走机构电连接，所述控制器用于接收所述定位装置反馈的定位信号，并根据定位信号控制所述行走机构沿预设轨迹行走至目标位置。

2.根据权利要求1所述的起升机器人，其特征在于，所述起升机构包括动力组件、悬臂支架、吊装绳索及滑轮组件；

所述动力组件和所述悬臂支架分别固定连接于所述底座，所述滑轮组件可转动的连接于所述悬臂支架，所述吊装绳索的第一端绕设于所述动力组件，第二端依次穿设于所述滑轮组件，且用于固定待起升件。

3.根据权利要求2所述的起升机器人，其特征在于，所述滑轮组件包括吊装轮，所述悬臂支架包括悬臂，所述吊装轮可转动的连接于所述悬臂，所述吊装轮设置有用于检测待起升件重量的压力传感器。

4.根据权利要求3所述的起升机器人，其特征在于，所述压力传感器为销轴传感器，所述吊装轮包括转轮和轴承，所述转轮沿中心轴线开设有贯通孔，所述销轴传感器穿设于所述贯通孔且与所述转轮通过所述轴承可转动连接，所述销轴传感器的两端与所述悬臂固定连接。

5.根据权利要求4所述的起升机器人，其特征在于，每个所述吊装轮包括至少一个所述转轮，所述轴承与所述转轮数量相同且一一对应；

当所述转轮的数量为两个及以上时，所述转轮通过所述轴承依次间隔套设于所述销轴传感器。

6.根据权利要求3所述的起升机器人，其特征在于，所述滑轮组件还包括转向轮，所述悬臂支架还包括支架本体，所述支架本体固定连接于所述底座，所述悬臂固定连接于所述支架本体的端部；

所述转向轮的数量为多个且间隔可转动的连接于所述底座和所述支架本体，所述吊装绳索的第二端依次绕设于所述转向轮和所述吊装轮。

7.根据权利要求2所述的起升机器人，其特征在于，所述动力组件包括驱动件和卷扬机，所述驱动件固定连接于所述底座，所述卷扬机可转动的连接于所述底座，所述驱动件的动力输出端与所述卷扬机传动连接，所述吊装绳索的第一端绕设于所述卷扬机。

8.根据权利要求7所述的起升机器人，其特征在于，所述滑轮组件分别设置于所述悬臂支架的两侧，所述吊装绳索的数量为至少两个，所述卷扬机包括间隔设置的至少两个绕设段，全部所述吊装绳索的第一端分别绕设于不同的所述绕设段。

9.根据权利要求1所述的起升机器人，其特征在于，所述行走机构包括主动轮、从动轮和传动组件，所述传动组件与所述主动轮传动连接，所述主动轮和所述从动轮可转动的连接于所述底座的支腿上，所述控制器与所述传动组件电连接，且通过所述传动组件驱动所述主动轮沿预设轨迹行走。

10.根据权利要求9所述的起升机器人，其特征在于，所述主动轮的数量为两个，所述从动轮的数量为两个，两个所述主动轮斜对角设置，两个所述从动轮斜对角设置。

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