CN220599068U - 一种墙面贴砖机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种墙面贴砖机器人，包括移动平台、三自由度并联机构、腰部、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、腕部，吸盘；移动平台包括平台、四个麦克纳姆轮、瓷砖放置盒；三自由度并联机构包括下平台、上平台、三条结构相同的运动支链，三条运动支链空间上对称连接在下平台和上平台之间，下平台固定安装于移动平台的上表面；腰部固定安装于三自由度并联机构的上平台上表面；第一伸缩杆的下端固定连接在腰部的上表面，上端通过转动关节连接到第三伸缩杆下端的凹槽；第二伸缩杆采用两级伸缩，下端通过转动关节连接到腰部的上表面，上端通过转动关节连接到第三伸缩杆下端的凹槽；腕部的前端与第三伸缩杆的末端连接；吸盘设置于腕部的末端。

Description

一种墙面贴砖机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种墙面贴砖机器人。

背景技术

传统的建筑行业的贴砖工作，基本上是由人工完成的。贴砖质量依赖工人的经验技术，不仅工作时间长，而且人工成本高，严重制约了工作效率，采用机器人完成贴砖工作，能够极大提高工作效率，降低人工成本。

公开号为CN112031368A的专利公布了一种机架模块及其智能贴砖机器人，包括机架模块，用于安装、移动、定位供砖模块、吸砖模块、刮浆模块。上述专利虽然可以实现了自动刮浆、吸取墙砖、旋转墙砖、贴墙砖、检测墙砖是否铺平同时铺平墙砖，但整个系统的灵活性，柔顺程度不强，且机械结构过于复杂，整机调试困难，后期维护成本大。

基于上述，针对具体的建筑作业的墙面贴砖工作，需要设计一种机器人具有灵活的移动能力和柔顺性，支撑机器人完成墙面贴砖的动作，提高贴砖效率和贴砖质量。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供一种墙面贴砖机器人，包括移动平台、三自由度并联机构、腰部、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、腕部、吸盘；所述移动平台包括平台、四个麦克纳姆轮、瓷砖放置盒，所述四个麦克纳姆轮设置在所述平台两侧，所述瓷砖放置盒设置在所述平台上表面；所述三自由度并联机构包括下平台、上平台、三条结构相同的运动支链，所述三条运动支链空间上对称连接在所述下平台和上平台之间，所述三条运动支链均为伸缩式结构，所述下平台固定安装于所述移动平台的上表面；所述腰部具有旋转功能，所述腰部固定安装于所述三自由度并联机构的上平台上表面；所述第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆轴线共面，所述第一伸缩杆的下端固定连接在所述腰部的上表面，上端通过转动关节连接到所述第三伸缩杆下端的凹槽；所述第二伸缩杆采用两级伸缩，下端通过转动关节连接到所述腰部的上表面，上端通过转动关节连接到第三伸缩杆下端的凹槽；所述腕部的前端与所述第三伸缩杆的末端连接；所述吸盘设置于所述腕部的末端。

可选实施例中，所述腰部包括旋转气动马达、旋转气动马达保持盒、转盘，所述旋转气动马达保持盒的下端固定连接到所述三自由度并联机构上平台的上表面，所述旋转气动马达设置于所述旋转气动马达保持盒内，所述旋转气动马达的输出轴通过平键连接到所述转盘下端的轴孔。

可选实施例中，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆运动使用气缸实现或液压缸实现。

可选实施例中，所述腕部包括第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节，所述第一旋转关节与第二旋转关节轴线异面垂直，所述第二旋转关节与第三旋转关节轴线垂直相交于一点，所述第一旋转关节一端与所述第三伸缩杆的末端转动连接，所述第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节依次转动连接，所述第三旋转关节的末端设置有所述吸盘。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、整个机器人是由并联机构与串联机构组成的空间混联机构，兼有并联机构刚度大、精度高、承载能力强和串联机构工作空间大，运动灵活的优点。

2、三自由度并联机构可以起到有效支撑机器人本体及负载的作用，增加了机器人整体的刚度和强度，三条运动支链同步伸缩可以灵活改变机器人整体作业的高度，同时不同步伸缩时还可以实现向不同角度的偏转，提升了机器人整体作业的柔顺性。

3、第一伸缩杆，第二伸缩杆、第三伸缩杆共面，一方面便于实时控制，另一方面能够根据墙面高度调节机器人的高度，同时与腕部配合可以更加准确的调整机器人贴砖的角度，提高贴砖质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种墙面贴砖机器人的结构示意图；

图2为移动平台的结构示意图；

图3为三自由度并联机构的结构示意图；

图4为三自由度并联机构运动支链的结构示意图；

图5为腰部的结构示意图；

图6为第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆共面示意图；

图7为第一伸缩杆的结构示意图；

图8为第二伸缩杆的结构示意图；

图9为第三伸缩杆的结构示意图；

图10为腕部的结构示意图；

图11为机器人吸砖示意图；

图12为机器人贴砖示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对建筑作业的墙面贴砖工作，实用新型人经过研究，设计了一种墙面贴砖机器人，具有灵活的移动能力和柔顺性，能够支撑机器人完成墙面贴砖的动作，提高贴砖效率和贴砖质量，首先将具有全向移动能力的麦克纳姆轮作为机器人移动载体，利用四个麦克纳姆轮构建机器人移动平台，实现作业过程中的全向移动。由于墙面贴砖，需要机器人具有很好的柔顺性，因此，将三自由度并联机构作为机器人的第一级机构，该机构具有很好的姿态调整能力，进而增强机器人整体的柔顺性。在第一级机构基础上，在一个平面内布置三个伸缩杆构成一个平面机构，且与第一级机构之间采用具有一个转动自由度的腰部联接，平面机构提供一个自由度，且对增加机器人整体的刚度具有极大作用。在平面机构的末端串接具有三个关节的腕部结构，组成了一个串联的运动支链，构成第三级机构，整个第三级机构能够在第二级机构驱动下，实现空间的俯仰运动。整个机器人呈现空间并联机构+平面机构+串联支链的混联空间机构布局，能够兼顾并联机构以及串联机构的优点，能够很好的完成建筑物墙面的贴砖工作。

参阅图1-4，本实用新型实施例提供的墙面贴砖机器人，包括移动平台1、三自由度并联机构2、腰部3、第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、第三伸缩杆6、腕部7、吸盘8；所述移动平台1包括平台1-1、四个麦克纳姆轮1-2、瓷砖放置盒1-3，所述四个麦克纳姆轮1-2设置在所述平台1-1两侧，所述四个麦克纳姆轮1-2呈矩形布置，驱动实现机器人的全向移动，所述瓷砖放置盒1-3设置在所述平台1-1上表面；所述三自由度并联机构2包括下平台2-1、上平台2-3、三条结构相同的运动支链2-2，所述三条运动支链2-2空间上对称连接在所述下平台2-1和上平台2-3之间，所述三条运动支链2-2均为伸缩式结构，从下到上依次包括转动副2-2-1、移动副2-2-2、球副2-2-3，所述下平台2-1固定安装于所述移动平台1的上表面；所述腰部3具有旋转功能，所述腰部3固定安装于所述三自由度并联机构2的上平台2-3上表面；所述第一伸缩杆4的下端固定连接在所述腰部3的上表面，上端通过转动关节连接到所述第三伸缩杆6下端的凹槽；所述第二伸缩杆5采用两级伸缩，下端通过转动关节连接到所述腰部3的上表面，上端通过转动关节连接到第三伸缩杆6下端的凹槽；所述腕部7的前端与所述第三伸缩杆6的末端连接；所述吸盘8设置于所述腕部7的末端。

参考图5，所述腰部3包括旋转气动马达3-2、旋转气动马达保持盒3-1、转盘3-3，所述旋转气动马达保持盒3-1的下端固定连接到所述三自由度并联机构2上平台2-3的上表面，所述旋转气动马达3-2设置于所述旋转气动马达保持盒3-1内，所述旋转气动马达3-2的输出轴通过平键连接到所述转盘3-3下端的轴孔，驱动转盘3-3旋转。

参考图6-9，所述第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、第三伸缩杆6轴线共面，所述第一伸缩杆4包括第一伸缩杆外杆4-1、移动副4-2、转动关节4-3，所述第二伸缩杆5包括转动关节5-1、第二伸缩杆外杆5-2、第二伸缩杆内杆5-3、移动副5-4和转动关节5-5，所述第三伸缩杆6包括第三伸缩杆外杆6-1、移动副6-2和第三伸缩杆下端凹槽6-3。

所述第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、第三伸缩杆6运动使用气缸实现或液压缸实现。

参考图10，所述腕部7包括第一旋转关节7-1、第二旋转关节7-2、第三旋转关节7-3，所述第一旋转关节7-1与第二旋转关节7-2轴线异面垂直，所述第二旋转关节7-2与第三旋转关节7-3轴线垂直相交于一点，所述第一旋转关节7-1一端与所述第三伸缩杆6的末端转动连接，所述第一旋转关节7-1、第二旋转关节7-2和第三旋转关节7-3依次转动连接，所述第三旋转关节7-3的末端设置有所述吸盘8。

机器人对墙面进行贴砖工作时，如图11所示，机器人吸取瓷砖，通过麦克纳姆轮1-2驱动移动平台1移动到墙面附近，三自由度并联机构2靠近瓷砖放置盒1-3一侧的两条运动支链2-2同时向内收缩相等的位移量，远离瓷砖放置盒1-3一侧的一条运动支链2-2同时向外伸缩一定的位移量，使得腰部3朝着瓷砖放置盒1-3偏转一定的角度，腰部3通过旋转气动马达3-2顺时针旋转一定的角度，使得第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、第三伸缩杆6所在的平面处于瓷砖放置盒1-3前后对称面内，然后第一伸缩杆4向外伸缩一定的位移量，第二伸缩杆5向内收缩一定的位移量，同时第三伸缩杆6向外伸缩一定的位移量，使得腕部7到达瓷砖放置盒1-3的正上方，腕部7第二旋转关节7-2顺时针旋转，使得吸盘8到达瓷砖的正上方，此时，第一伸缩杆4、第二伸缩杆5伸缩位移量微调，使得吸盘8保持水平，同时向下慢慢贴合瓷砖，吸盘8吸起瓷砖。

机器人完成墙面的贴砖工作，如图12所示，三自由度并联机构2的三条运动支链2-2同时伸缩运动，使得腰部3的转盘3-3恢复到与水平面平行的状态，腰部3通过旋转气动马达3-2逆时针旋转，使得第一伸缩杆4、第二伸缩杆5、第三伸缩杆6所在的平面垂直于待贴砖墙面，第一伸缩杆4往外伸缩一定的位移量，第二伸缩杆5两级伸缩杆同时实现向外伸缩，第三伸缩杆6向外伸缩一定的位移量，使瓷砖到达指定的高度和接近贴砖位置，同时，腕部7的第一旋转关节7-1、第二旋转关节7-2、第三旋转关节7-3协调运动，调节角度使瓷砖的一侧先接触墙面，然后第一旋转关节7-1、第二旋转关节7-2、第三旋转关节7-3缓缓调整角度使瓷砖平整的贴到墙面。

本实用新型实施例的至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种墙面贴砖机器人，其特征在于，包括移动平台、三自由度并联机构、腰部、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、腕部、吸盘；所述移动平台包括平台、四个麦克纳姆轮、瓷砖放置盒，所述四个麦克纳姆轮设置在所述平台两侧，所述瓷砖放置盒设置在所述平台上表面；所述三自由度并联机构包括下平台、上平台、三条结构相同的运动支链，所述三条运动支链空间上对称连接在所述下平台和上平台之间，所述三条运动支链均为伸缩式结构，所述下平台固定安装于所述移动平台的上表面；所述腰部具有旋转功能，所述腰部固定安装于所述三自由度并联机构的上平台上表面，所述腰部包括旋转气动马达、旋转气动马达保持盒、转盘，所述旋转气动马达保持盒的下端固定连接到所述三自由度并联机构上平台的上表面，所述旋转气动马达设置于所述旋转气动马达保持盒内，所述旋转气动马达的输出轴通过平键连接到所述转盘下端的轴孔；所述第一伸缩杆的下端固定连接在所述腰部的上表面，上端通过转动关节连接到所述第三伸缩杆下端的凹槽；所述第二伸缩杆采用两级伸缩，下端通过转动关节连接到所述腰部的上表面，上端通过转动关节连接到第三伸缩杆下端的凹槽；所述腕部的前端与所述第三伸缩杆的末端连接；所述吸盘设置于所述第三旋转关节的末端。

2.根据权利要求1所述的一种墙面贴砖机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆轴线共面。

3.根据权利要求1所述的一种墙面贴砖机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆运动使用气缸实现或液压缸实现。

4.根据权利要求1所述的一种墙面贴砖机器人，其特征在于，所述腕部包括第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节，所述第一旋转关节与第二旋转关节轴线异面垂直，所述第二旋转关节与第三旋转关节轴线垂直相交于一点，所述第一旋转关节一端与所述第三伸缩杆的末端转动连接，所述第一旋转关节、第二旋转关节和第三旋转关节依次转动连接，所述第三旋转关节的末端设置有所述吸盘。