CN219426796U - 用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，安装于移动车架上，包括基座回转机构、主臂、副臂、主臂液压缸、副臂液压缸以及夹具机构，基座回转机构安装于移动车架上且主臂的下端设置于基座回转机构上，主臂的上端与副臂的后端相铰接，主臂液压缸的下端铰接于主臂的下部、上端铰接于副臂的靠近后端处，副臂由相互套装的主副臂和伸缩副臂所组成，副臂液压缸的缸筒固定于主副臂上且副臂液压缸的活塞杆前端与伸缩副臂相连接。本实用新型的优点是：可对竖向预制构件进行夹持式自动安装和测量垂直度，能够取代人工调整竖向构件的安装角度的复杂工序，解决了传统施工过程中存在的装配效率低、安全性差、施工品质差的问题。

Description

用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统

技术领域

本实用新型涉及预制构件装配技术领域，具体涉及一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统。

背景技术

建筑业属于劳动密集的行业，传统的手工作业方式及管理方式较为粗放，施工质量对人的依赖较大，从而导致质量控制存在较大偏差。若采用建筑机器人代替人工施工，通过合理规划和精细化作业，可大幅减少人工消耗，施工质量通过机器设备进行控制，减少人为不确定性因素的干扰，可大大提高施工质量，这些无形之中将会降低建筑成本，也符合构建节约型社会的时代价值要求。

在装配式施工项目中，构件垂直度调整涉及工作量较大，且直接影响到建筑的开间尺寸及外立面平整度，因此精度要求较高。在传统项目中，预制构件吊装完成后通过人工旋转斜撑杆来进行垂直度调整，由于人工旋转斜撑很难做到同步旋转，因此需要来回反复调整，耗时费力。且垂直度调整测量工作采用传统线坠，线坠的测量偏差影响因素较多，很难保证测量精度。

因此开发一种辅助装配式建筑工人调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统是非常必要的。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，该智能机械手臂系统通过夹具机构夹持竖向预制构件来实现对构件的自动化夹持，通过移动车架及其上的机械手臂来实现对于竖向预制构件的自动化夹持转运安装，并通过夹具机构上的力传感器和角度传感器来实现对竖向预制构件的垂直度测量和调垂。

并通过主臂上的基座回转机构和主臂俯仰角度调节机构来实现对。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，安装于移动车架上，其特征在于所述智能机械手臂系统包括基座回转机构、主臂、副臂、主臂液压缸、副臂液压缸以及夹具机构，所述基座回转机构安装于所述移动车架上且所述主臂的下端设置于所述基座回转机构上，所述主臂的上端与所述副臂的后端相铰接，所述主臂液压缸的下端铰接于所述主臂的下部、上端铰接于所述副臂的靠近后端处，所述副臂由相互套装的主副臂和伸缩副臂所组成，所述副臂液压缸的缸筒固定于所述主副臂上且所述副臂液压缸的活塞杆前端与所述伸缩副臂相连接。

所述基座回转机构上固定设置有一主臂俯仰角度调节机构，所述主臂的下端铰接设置于所述基座回转机构上，所述主臂俯仰角度调节机构连接所述主臂以驱动调节所述主臂的俯仰角度。

所述夹具机构包括夹具以及用于驱动所述夹具的回转调平机构，所述夹具包括减速电机、夹紧齿轮组、平行四边形机构以及夹板，所述回转调平机构安装于所述伸缩副臂的前端；其中，所述夹紧齿轮组包括主动齿轮、两个传动齿轮以及封装壳体，所述减速电机的输出端连接并驱动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮啮合传动两个所述传动齿轮中的任意一个，两个所述传动齿轮相互啮合传动；所述平行四边形机构的数量为两组并对称设置，所述平行四边形机构包括第一转杆、第二转杆以及夹持限位杆，所述第一转杆的一端与所述传动齿轮同轴固定、另一端与所述夹持限位杆的上端部相铰接，所述第二转杆的一端与所述封装壳体相铰接、另一端与所述夹持限位杆的中部相铰接，所述夹持限位杆的下端部设置有所述夹板。

所述回转调平机构包括一安装平台、水平调节伺服减速电机以及回转伺服减速电机，所述水平调节伺服减速电机包括第一减速器以及驱动所述第一减速器的水平调节伺服电机，所述第一减速器的外壳固定于所述伸缩副臂上，所述第一减速器的输出端驱动所述安装平台水平角度调节；所述回转伺服减速电机包括第二减速器以及驱动所述第二减速器的回转伺服电机，所述第二减速器的外壳固定连接所述安装平台，所述第二减速器的输出端固定连接所述夹具齿轮组中的所述封装壳体。

所述减速电机包括相互连接的夹紧电机和减速器。

所述封装壳体包括两块竖向平行设置的侧板，所述减速电机固定设置于其中一块所述侧板的外壁面上，所述夹紧齿轮组设置于两所述侧板围合的空间内，所述传动齿轮的转轴两端设置于所述侧板上所开设的轴承中，所述减速电机的输出端贯穿所述侧板并驱动所述主动齿轮转动。

所述第一转杆和所述转杆的长度相同并相互平行设置。

所述夹板上设置有角度传感器，所述夹板与所述夹持限位杆的下端部之间经一转轴形成铰接，所述转轴位置处设置有力传感器。

本实用新型的优点是：

（1）可自动量测竖向预制构件的垂直度，解放劳动力，且能够利用角度检测结构智能化判定竖向预制构件的垂直度状态，确保了竖向预制构件的施工质量；

（2）能够利用夹手回转机构及夹具在塔吊把竖向预制构件吊运至施工操作面后，第一时间对竖向预制构件进行夹持，使得塔吊可以提早进行脱钩，加快了垂直运输速度；

（3）能够利用夹手回转机构及夹具对竖向预制构件进行调垂，调垂完成后，工人只需完成斜撑对构件的固定即可，降低了工人的劳动强度；

（4）能够取代人工调整竖向构件的安装角度的复杂工序，解决了传统施工过程中存在的装配效率低、安全性差、施工品质差；

（5）可以在狭小空间内，通过回转机构对多个竖向预制构件进行调垂。

附图说明

图1为本实用新型中智能机械手臂系统的立体视图；

图2为本实用新型中智能机械手臂系统夹持竖向预制构件的立体视图；

图3为本实用新型中夹具机构的示意图；

图4为本实用新型中夹紧齿轮组驱动平行四边形结构的传动示意图。

实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中各标记分别为：移动车架1、车架11、辅助支腿12、吊耳13；基座回转机构2；机械手臂3、主臂31、主臂液压缸32、主副臂33、伸缩副臂34、副臂液压缸35、主臂俯仰角度调节机构36；夹具机构4、水平调节伺服减速电机41、回转伺服减速电机42、安装平台43、夹紧齿轮组44、传动齿轮441、主动齿轮442、封装壳体443、平行四边形机构45、第一转杆451、第二转杆452、夹持限位杆453、夹板46、竖向预制构件5。

实施例：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，机械手臂3安装于移动车架1上，主要包括基座回转机构2、主臂31、副臂、主臂液压缸32、副臂液压缸35以及夹具机构4，基座回转机构2安装于移动车架1上，机械手臂3中的主臂31下端铰接于基座回转机构2上，主臂31的上端与副臂的后端相铰接，主臂液压缸32设置于主臂31与副臂之间，其下端与主臂31的下部相铰接、上端与副臂的靠近后端处相铰接，副臂具体是由相互套装的主副臂33和伸缩副臂34所组成，副臂液压缸35的缸筒固定在主副臂33上，而副臂液压缸35的活塞杆前端则与伸缩副臂34相连接，即，随着副臂液压缸35的活塞杆前推或后缩伸缩副臂34随之作伸缩运动。

如图1、2所示，移动车架1的主体为车架11，车架11由四个走行轮驱动走行；且在车架11上的四个边角分布有四个吊耳13，当从一个场地作业结束进行转场作业时，首先操作机械臂处于收起状态，然后通过起重机起吊车架11上的吊耳13从而完成转场工作。此外，在车架11上还设置有四组辅助支腿12，在移动时可收起辅助支腿12，而在工作时则展开辅助支腿12并支撑于地面从而保证整机工作的稳定性并保证设备的工作安全。车架11内还内置有控制系统1套，用于完成对机械手臂3的控制，采用嵌入式系统实现。配置电池一组；同时配置有逆变器1台，用于实现市电到直流电的转换，从而扩充机械手臂3的适用范围。

如图1、2所示，基座回转机构2固定在车架11上，可驱动安装于其上的机械手臂3在360°范围内回转，对于移动车架1位置已经固定的情况下，通过基座回转机构2可实现对机械手臂3的方位角度调整，实现在同一个位置对多个竖向预制构件5进行夹持调整。此外，在基座回转机构2上还固定设置有一主臂俯仰角度调节机构36，主臂31的下端铰接设置于基座回转机构2上，主臂俯仰角度调节机构36连接主臂31的下端以驱动调节主臂21的俯仰角度。

如图1-4所示，夹具机构4主要包括回转调平机构、减速电机、夹紧齿轮组44、平行四边形机构45以及夹板46，其中，夹紧齿轮组44包括一封装壳体443以及设置在该封装壳体443内的两个传动齿轮441和一个主动齿轮442，封装壳体443包括两块竖向且平行设置的侧板，减速电机固定设置于其中一侧板的外侧壁面上且其输出轴贯穿入封装壳体443内以驱动主动齿轮442转动，减速电机具体是由相互连接的夹紧电机和减速器所组成的；两个传动齿轮441相互啮合且各传动齿轮441的转轴两端设置于侧板上所开设的轴承中，主动齿轮442啮合传动两传动齿轮41中的任意一个。平行四边形机构45的数量为两个且相互对称设置，每个平行四边形机构45包括第一转杆451、第二转杆452以及夹持限位杆453，第一转杆451的上端同传动齿轮441同轴固定、下端与夹持限位杆453的上端部相铰接，第二转杆452的上端与封装壳体443经转轴相铰接、下端与夹持限位杆453的中部相铰接，与此同时，在夹持限位杆453的下端铰接设置了夹板46。需要说明的是，第一转杆451和第二转杆452的长度相同且相互平行设置。当减速电机驱动主动齿轮442转动时，主动齿轮442带动其中的一个传动齿轮441转动，之后该传动齿轮441带动另一与之啮合的传动齿轮441同步转动，传动齿轮441的不同转向将会带动平行四边形机构45作夹紧或松开动作。夹具机构4与竖向预制构件5的夹紧及垂直度测量是为后续的垂直角度调整奠定基础，夹具机构4与竖向预制构件5有效夹紧才能保证机械手臂3在工作过程中能够让竖向预制构件5处于随动状态，从而保证机械手臂3垂直调整的有效性。

如图1-4所示，夹板46上设置有角度传感器，角度传感器可以实时检测夹板46的垂直度，由于夹板46在夹持竖向预制构件5时是完全贴合在其表面的，因此夹板46的垂直度也相当于竖向预制构件5的垂直度；角度传感器采用双轴输出角度传感器实现，进度为0.01°，考虑设备工作条件要求，电机采用伺服电机实现，其48V供电电压，额定功率400W，额定扭矩1.27Nm，同时配置减速器。此外，在夹板46与夹持限位杆453的下端部之间经一转轴构成铰接，转轴所在位置设置有力传感器，当夹板46夹持住竖向预制构件5时，转轴处施加垂直于竖向预制构件5的夹紧力，力传感器检测该夹紧力的力值大小，具体，力传感器选用销轴式力传感器，量程 100kg。同时考虑人自身的高度和竖向预制构件5高度之间的差距，采用人工夹具调整方法可能存在效率低等问题，因此拟采用激光测距仪或摄像头等设备进行辅助操作的方式提高寻迹的效率。

如图1-4所示，回转调平机构包括安装平台43、水平调节伺服减速电机41以及回转伺服减速电机42，水平调节伺服减速电机41主要用于调整夹具机构4的俯仰状态，回转伺服减速电机42主要用于驱动夹具机构4的方位调整，其中，水平调节伺服减速电机41包括第一减速器以及驱动第一减速器的水平调节伺服电机，第一减速器的外壳固定于机械手臂3的伸缩副臂34上，第一减速器的输出端驱动安装平台43进行水平角度的调节；回转伺服减速电机42包括第二减速器以及驱动第二减速器的回转伺服电机，第二减速器的外壳固定连接安装平台43，第二减速器的输出端固定连接夹具齿轮组44中的封装壳体443。

本实施例的有益效果为：

（1）可自动量测竖向预制构件的垂直度，解放劳动力，且能够利用角度检测结构智能化判定竖向预制构件的垂直度状态，确保了竖向预制构件的施工质量；

（2）能够利用夹手回转机构及夹具在塔吊把竖向预制构件吊运至施工操作面后，第一时间对竖向预制构件进行夹持，使得塔吊可以提早进行脱钩，加快了垂直运输速度；

（3）能够利用夹手回转机构及夹具对竖向预制构件进行调垂，调垂完成后，工人只需完成斜撑对构件的固定即可，降低了工人的劳动强度；

（4）能够取代人工调整竖向构件的安装角度的复杂工序，解决了传统施工过程中存在的装配效率低、安全性差、施工品质差；

（5）可以在狭小空间内，通过回转机构对多个竖向预制构件进行调垂。

Claims (8)

1.一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，安装于移动车架上，其特征在于所述智能机械手臂系统包括基座回转机构、主臂、副臂、主臂液压缸、副臂液压缸以及夹具机构，所述基座回转机构安装于所述移动车架上且所述主臂的下端设置于所述基座回转机构上，所述主臂的上端与所述副臂的后端相铰接，所述主臂液压缸的下端铰接于所述主臂的下部、上端铰接于所述副臂的靠近后端处，所述副臂由相互套装的主副臂和伸缩副臂所组成，所述副臂液压缸的缸筒固定于所述主副臂上且所述副臂液压缸的活塞杆前端与所述伸缩副臂相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述基座回转机构上固定设置有一主臂俯仰角度调节机构，所述主臂的下端铰接设置于所述基座回转机构上，所述主臂俯仰角度调节机构连接所述主臂以驱动调节所述主臂的俯仰角度。

3.根据权利要求1所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述夹具机构包括夹具以及用于驱动所述夹具的回转调平机构，所述夹具包括减速电机、夹紧齿轮组、平行四边形机构以及夹板，所述回转调平机构安装于所述伸缩副臂的前端；其中，所述夹紧齿轮组包括主动齿轮、两个传动齿轮以及封装壳体，所述减速电机的输出端连接并驱动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮啮合传动两个所述传动齿轮中的任意一个，两个所述传动齿轮相互啮合传动；所述平行四边形机构的数量为两组并对称设置，所述平行四边形机构包括第一转杆、第二转杆以及夹持限位杆，所述第一转杆的一端与所述传动齿轮同轴固定、另一端与所述夹持限位杆的上端部相铰接，所述第二转杆的一端与所述封装壳体相铰接、另一端与所述夹持限位杆的中部相铰接，所述夹持限位杆的下端部设置有所述夹板。

4.根据权利要求3所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述回转调平机构包括一安装平台、水平调节伺服减速电机以及回转伺服减速电机，所述水平调节伺服减速电机包括第一减速器以及驱动所述第一减速器的水平调节伺服电机，所述第一减速器的外壳固定于所述伸缩副臂上，所述第一减速器的输出端驱动所述安装平台水平角度调节；所述回转伺服减速电机包括第二减速器以及驱动所述第二减速器的回转伺服电机，所述第二减速器的外壳固定连接所述安装平台，所述第二减速器的输出端固定连接所述夹具齿轮组中的所述封装壳体。

5.根据权利要求3所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述减速电机包括相互连接的夹紧电机和减速器。

6.根据权利要求3所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述封装壳体包括两块竖向平行设置的侧板，所述减速电机固定设置于其中一块所述侧板的外壁面上，所述夹紧齿轮组设置于两所述侧板围合的空间内，所述传动齿轮的转轴两端设置于所述侧板上所开设的轴承中，所述减速电机的输出端贯穿所述侧板并驱动所述主动齿轮转动。

7.根据权利要求6所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述第一转杆和所述第二转杆的长度相同并相互平行设置。

8.根据权利要求3所述的一种用于辅助调整竖向预制构件垂直度的智能机械手臂系统，其特征在于所述夹板上设置有角度传感器，所述夹板与所述夹持限位杆的下端部之间经一转轴形成铰接，所述转轴位置处设置有力传感器。