CN108560376B - 一种砌筑机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砌筑机器人，包括储料槽、搅拌装置、可调式出料装置、六自由度并联振动台、固定装置、行走装置和轨道，搅拌装置位于储料槽内部，可调式出料装置位于储料槽下端中部位置处的方形漏口正下方，六自由度并联振动台分别位于储料槽四个顶角处，且六自由度并联振动台通过固定装置安装在储料槽外侧壁上，行走装置数量为四，行走装置位于六自由度并联振动台正下方，且行走装置上端与六自由度并联振动台下端相连接，行走装置下端安装在轨道上。本发明集混凝土二次搅拌、振动混合、可调式出料和自动行走于一体，一机多能，且机械智能化程度高，有效的提高了道路沿边砌筑的效率和质量。

Description

一种砌筑机器人

本申请是申请号为2016105511981，申请日为2016年07月14日，发明创造名称为“一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及路桥建设智能设备领域，具体的说一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人。

背景技术

道路通常是指为陆地交通运输服务，通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称；道路按使用性质分为城市道路、公路、厂矿道路、农村道路和林区道路等，城市高速干道和高速公路则是交通出入受到控制的和高速行驶的汽车专用道路；近几年，随着社会经济和科技的快速发展，我国的交通行业也得到了前所未有的发展，道路作为交通行业的基础建设工程，现在全国的交通道路也是四通八达，每年交通道路新增建设和平时维护工作日益频繁，交通道路建设包括路面、路基、道路沿边和交通标志等，道路沿边就是在道路的左右两侧砌筑条形基座，道路沿边一方面起到了对道路宽度限定的作用，也防止了行人或者牲畜进入到道路上，从而阻碍交通正常运行，另一方面当出现交通事故时，可有效防止车辆冲出道路，起到了拦截的作用，降低了交通安全事故的严重性和危害性；目前道路沿边的建设主要是通过混泥土人工砌筑而成，主要存在以下问题：

(1)占用了大量的劳动力，而且劳动强度大；

(2)道路沿边建设一般是先在搅拌站将混凝土搅拌后，后通过运输车运输至施工现场，然后进行人工浇筑，中间耗时比较长，搅拌后的混凝土容易结渣结块，而且浇筑前不便于再次搅拌，严重影响了沿边浇筑质量；

(3)沿边砌筑时都是人工进行填料，填料量和填料速度均不易控制，造成砌筑不平整或者凹凸不平；

(4)道路沿边施工设备智能化程度低，功能化单一，工作效率低下，施工成本高。

鉴于以上不足，本发明提供了一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人，包括储料槽、搅拌装置、可调式出料装置、六自由度并联振动台、固定装置、行走装置和轨道；所述的储料槽呈十字型壳体结构，且储料槽上端开口，储料槽下端左右两侧设置有倾斜底板，倾斜底板有利于储料槽内的混凝土通过方形漏口排出，储料槽下端中部位置处开设有方形漏口；所述的搅拌装置位于储料槽内部，可调式出料装置数量为二，可调式出料装置位于储料槽下端中部位置处的方形漏口正下方，且可调式出料装置沿储料槽纵向中心轴线分别对称布置；所述的六自由度并联动台数量为四，六自由度并联振动台分别位于储料槽四个顶角处，且六自由度并联振动台通过固定装置安装在储料槽外侧壁上；所述的行走装置数量为四，行走装置位于六自由度并联振动台正下方，且行走装置上端与六自由度并联振动台下端相连接，行走装置下端安装在轨道上。

进一步，所述的搅拌装置包括搅拌轴、搅拌勾爪、带座轴承、旋转电机和电机支架；所述的搅拌轴位于储料槽内部，搅拌轴两端分别通过带座轴承固定在储料槽前后侧壁上，搅拌勾爪依次呈直线布置在搅拌轴上，搅拌勾爪中部设置有与搅拌轴相配合的卡环，搅拌勾爪外侧沿搅拌勾爪的中心轴线均匀设置有弧形状搅拌齿，旋转电机主轴与搅拌轴一端相连接，且旋转电机通过电机支架固定在储料槽前端外侧壁上，电机支架前端设置有与旋转电机相配合的固定环，电机支架后端均匀设置有锁紧柱；通过旋转电机的转动带动搅拌轴的旋转，从而带动搅拌勾爪在储料槽内的转动，达到了对储料槽内储存的混凝土进行二次搅拌的功能，防止了混凝土历时一段时间后容易结渣结块的问题，一定程度上提高了道路沿边砌筑的质量。

进一步，所述的六自由度并联振动台包括定平台、动平台、下三角座、上三角座、球铰链、套筒、伸缩杆和限位弹簧，下三角座和上三角座的数量为三，球铰链、套筒和限位弹簧的数量为十二，伸缩杆的数量为六；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，下三角座安装在定平台的上端面上，且下三角座在定平台上呈正三角形位置布置，上三角座安装在动平台下端面上，且上三角座和下三角座之间的安装位置两两交错，下三角座呈正三角形柱体结构，下三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座的结构与下三角座的结构相同；所述的球铰链分别安装在下三角座和上三角座上，套筒一端与球铰链相连接，套筒另一端与伸缩杆相连接，限位弹簧绕套在伸缩杆上，伸缩杆为双向伸缩杆，伸缩杆为电动推杆、气动推杆或液压杆；通过伸缩杆的上下双向伸缩运动，从而带动动平台的上下往复运动，且通过限位弹簧增加了动平台的抖动性，提高了六自由度并联振动台的振动效果，六自由度并联振动台采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，六自由度并联振动台在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过六自由度并联振动台带动整个储料槽在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，将六自由度并联机构的运动灵活性高和承载能力强的特点运用到本发明中，使得本发明在对混凝土进行搅拌的同时，也通过振动混合的原理增加了混凝土均匀二次混合的效果，有利于道路沿边砌筑的流畅稳定性和质量提高；同时振动频率的快慢决定着本发明出料的速度。

进一步，所述的可调式出料装置包括出料门、转动铰链、一号耳座、一号转轴、出料伸缩杆、二号耳座、二号转轴和支撑杆；所述的出料门呈倒立的U型结构，出料门前后两端卡套在储料槽前后两外侧壁上，出料门与储料槽外侧壁之间通过转动铰链进行连接，一号耳座安装在出料门底端面中部位置处，出料伸缩杆前端通过一号转轴安装在一号耳座上，出料伸缩杆后端通过二号转轴与二号耳座相连接，二号耳座固定在支撑杆顶端，支撑杆底端固定在储料槽底端面上；通过出料伸缩杆的伸展和收缩带动出料门的关闭和开启，出料伸缩杆的长度直接决定着出料门张开的角度，从而决定着本发明出料的出料量，可调式出料装置主要用于本发明出料时出料量的调节。

进一步，所述的固定装置包括固定板和锁紧螺栓，固定板呈T型结构，固定板位于储料槽顶角处，且固定板通过锁紧螺栓安装在储料槽外侧壁上。

进一步，所述的行走装置包括升降螺柱、升降套筒、行走座、行走转轴和行走轮；所述的升降螺柱外侧壁上设置有外螺纹，升降套筒呈两端开口的空心圆柱状结构，升降套筒内侧壁上设置有与升降螺柱外侧壁上的外螺纹相配合的内螺纹，升降螺柱下端安装在升降套筒内部，升降套筒下端固定在行走座上，行走座呈倒立的U型结构，行走轮通过行走转轴安装在行走座下方位置处，行走轮呈工字型结构；通过转动升降螺柱带动升降螺柱在升降套筒内的上下运动，从而用于调节本发明的整体高度，便于不同高度的道路沿边的砌筑，具体使用时，确定好道路沿边的宽度，将轨道铺放到预砌筑的道路沿边左右两侧，行走轮放置到轨道上，可实现一边行走一边出料砌筑的效果，而且机械化程度高，提高了道路沿边的砌筑效率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明集混凝土二次搅拌、振动混合、可调式出料和自动行走于一体，一机多能，且机械智能化程度高，有效的提高了道路沿边砌筑的效率和质量。

(2)本发明通过搅拌装置可对混凝土进行二次搅拌，防止了混凝土历时一段时间后容易结渣结块的问题。

(3)本发明可调式出料装置张开的角度可调，从而可调节本发明砌筑道路沿边时的出料量。

(4)本发明将6-SPS的Stewart并联机构应用到六自由度并联振动台上，可带动整个储料槽在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，充分利用了6-SPS的Stewart并联机构的运动灵活性高和承载能力强的特点，使得本发明在对混凝土进行搅拌的同时，也通过振动混合的原理增加了混凝土均匀二次混合的效果，有利于道路沿边砌筑的流畅稳定性和质量提高；同时振动频率的快慢决定着本发明出料的速度。

(5)本发明行走装置可调节本发明的整体高度，便于不同高度的道路沿边的砌筑，同时可实现一边行走一边出料砌筑的效果，而且机械化程度高，提高了道路沿边的砌筑效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明去除行走装置和轨道后的立体结构示意图；

图3是本发明储料槽、搅拌装置和可调式出料装置配合时的立体结构示意图(从上往下看)；

图4是本发明储料槽、搅拌装置和可调式出料装置配合时的立体结构示意图(从下往上看)；

图5是本发明搅拌装置的立体结构示意图；

图6是本发明六自由度并联振动台的立体结构示意图；图7是本发明行走装置的立体结构示意图；

图8是本发明行走装置和轨道配合时的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，一种轨道式道路沿边砌筑智能机器人，包括储料槽1、搅拌装置2、可调式出料装置3、六自由度并联振动台4、固定装置5、行走装置6和轨道7；所述的储料槽1呈十字型壳体结构，且储料槽1上端开口，储料槽1下端左右两侧设置有倾斜底板，倾斜底板有利于储料槽1内的混凝土通过方形漏口排出，储料槽1下端中部位置处开设有方形漏口；所述的搅拌装置2位于储料槽1内部，可调式出料装置3数量为二，可调式出料装置3位于储料槽1下端中部位置处的方形漏口正下方，且可调式出料装置3沿储料槽1纵向中心轴线分别对称布置；所述的六自由度并联振动台4数量为四，六自由度并联振动台4分别位于储料槽1四个顶角处，且六自由度并联振动台4通过固定装置5安装在储料槽1外侧壁上；所述的行走装置6数量为四，行走装置6位于六自由度并联振动台4正下方，且行走装置6上端与六自由度并联振动台4下端相连接，行走装置6下端安装在轨道7上。

如图5所示，所述的搅拌装置2包括搅拌轴21、搅拌勾爪22、带座轴承23、旋转电机24和电机支架25；所述的搅拌轴21位于储料槽1内部，搅拌轴21两端分别通过带座轴承23固定在储料槽1前后侧壁上，搅拌勾爪22依次呈直线布置在搅拌轴21上，搅拌勾爪22中部设置有与搅拌轴21相配合的卡环，搅拌勾爪22外侧沿搅拌勾爪22的中心轴线均匀设置有弧形状搅拌齿，旋转电机24主轴与搅拌轴21一端相连接，且旋转电机24通过电机支架25固定在储料槽1前端外侧壁上，电机支架25前端设置有与旋转电机24相配合的固定环，电机支架25后端均匀设置有锁紧柱；通过旋转电机24的转动带动搅拌轴21的旋转，从而带动搅拌勾爪22在储料槽1内的转动，达到了对储料槽1内储存的混凝土进行二次搅拌的功能，防止了混凝土历时一段时间后容易结渣结块的问题，一定程度上提高了道路沿边砌筑的质量。

如图6所示，所述的六自由度并联振动台4包括定平台41、动平台42、下三角座43、上三角座44、球铰链45、套筒46、伸缩杆47和限位弹簧48，下三角座43和上三角座44的数量为三，球铰链45、套筒46和限位弹簧48的数量为十二，伸缩杆47的数量为六；所述的定平台41和动平台42均呈圆形状结构，下三角座43安装在定平台41的上端面上，且下三角座43在定平台41上呈正三角形位置布置，上三角座44安装在动平台42下端面上，且上三角座44和下三角座43之间的安装位置两两交错，下三角座43呈正三角形柱体结构，下三角座43沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链45下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座44的结构与下三角座43的结构相同；所述的球铰链45分别安装在下三角座43和上三角座44上，套筒46一端与球铰链45相连接，套筒46另一端与伸缩杆47相连接，限位弹簧48绕套在伸缩杆47上，伸缩杆47为双向伸缩杆，伸缩杆47为电动推杆、气动推杆或液压杆；通过伸缩杆47的上下双向伸缩运动，从而带动动平台42的上下往复运动，且通过限位弹簧48增加了动平台42的抖动性，提高了六自由度并联振动台4的振动效果，六自由度并联振动台4采用6-SPS的Stewart并联机构，与串联机构相比刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，六自由度并联振动台4在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过六自由度并联振动台4带动整个储料槽1在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，将六自由度并联机构的运动灵活性高和承载能力强的特点运用到本发明中，使得本发明在对混凝土进行搅拌的同时，也通过振动混合的原理增加了混凝土均匀二次混合的效果，有利于道路沿边砌筑的流畅稳定性和质量提高；同时振动频率的快慢决定着本发明出料的速度。

如图4所示，所述的可调式出料装置3包括出料门31、转动铰链32、一号耳座33、一号转轴34、出料伸缩杆35、二号耳座36、二号转轴37和支撑杆38；所述的出料门31呈倒立的U型结构，出料门31前后两端卡套在储料槽1前后两外侧壁上，出料门31与储料槽1外侧壁之间通过转动铰链32进行连接，一号耳座33安装在出料门31底端面中部位置处，出料伸缩杆35前端通过一号转轴34安装在一号耳座33上，出料伸缩杆35后端通过二号转轴37与二号耳座36相连接，二号耳座36固定在支撑杆38顶端，支撑杆38底端固定在储料槽1底端面上；通过出料伸缩杆35的伸展和收缩带动出料门31的关闭和开启，出料伸缩杆35的长度直接决定着出料门31张开的角度，从而决定着本发明出料的出料量，可调式出料装置3主要用于本发明出料时出料量的调节。

如图2所示，所述的固定装置5包括固定板51和锁紧螺栓52，固定板51呈T型结构，固定板51位于储料槽1顶角处，且固定板51通过锁紧螺栓52安装在储料槽1外侧壁上。

如图7和图8所示，所述的行走装置6包括升降螺柱61、升降套筒62、行走座63、行走转轴64和行走轮65；所述的升降螺柱61外侧壁上设置有外螺纹，升降套筒62呈两端开口的空心圆柱状结构，升降套筒62内侧壁上设置有与升降螺柱61外侧壁上的外螺纹相配合的内螺纹，升降螺柱61下端安装在升降套筒62内部，升降套筒62下端固定在行走座63上，行走座63呈倒立的U型结构，行走轮65通过行走转轴64安装在行走座63下方位置处，行走轮65呈工字型结构；通过转动升降螺柱61带动升降螺柱61在升降套筒62内的上下运动，从而用于调节本发明的整体高度，便于不同高度的道路沿边的砌筑，具体使用时，确定好道路沿边的宽度，将轨道7铺放到预砌筑的道路沿边左右两侧，行走轮65放置到轨道7上，可实现一边行走一边出料砌筑的效果，而且机械化程度高，提高了道路沿边的砌筑效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种砌筑机器人，其特征在于：包括储料槽、搅拌装置、可调式出料装置、六自由度并联振动台、行走装置和轨道；储料槽上端开口，储料槽下端左右两侧设置有倾斜底板，储料槽下端中部位置处开设有漏口；所述的搅拌装置位于漏口的上方，可调式出料装置数量为二，可调式出料装置位于漏口正下方，且可调式出料装置沿储料槽纵向中心轴线分别对称布置；所述的六自由度并联振动台数量为四，六自由度并联振动台分别位于储料槽四个顶角处，且六自由度并联振动台安装在储料槽上；所述的行走装置数量为四，行走装置位于六自由度并联振动台正下方，且行走装置上端与六自由度并联振动台下端相连接，行走装置下端安装在轨道上；

所述的六自由度并联振动台包括定平台、动平台、下三角座、上三角座、球铰链、套筒、伸缩杆和限位弹簧，下三角座和上三角座的数量为三，球铰链、套筒和限位弹簧的数量为十二，伸缩杆的数量为六；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，下三角座安装在定平台的上端面上，且下三角座在定平台上呈正三角形位置布置，上三角座安装在动平台下端面上，且上三角座和下三角座之间的安装位置两两交错；所述的球铰链分别安装在下三角座和上三角座上，套筒一端与球铰链相连接，套筒另一端与伸缩杆相连接，限位弹簧绕套在伸缩杆上，伸缩杆为双向伸缩杆，伸缩杆为电动推杆、气动推杆或液压杆；

所述的可调式出料装置包括出料门、转动铰链、一号耳座、一号转轴、出料伸缩杆、二号耳座、二号转轴和支撑杆；所述的出料门呈倒立的U型结构，出料门前后两端卡套在储料槽前后两外侧壁上，出料门与储料槽外侧壁之间通过转动铰链进行连接，一号耳座安装在出料门底端面中部位置处，出料伸缩杆前端通过一号转轴安装在一号耳座上，出料伸缩杆后端通过二号转轴与二号耳座相连接，二号耳座固定在支撑杆顶端，支撑杆底端固定在储料槽底端面上；

所述的搅拌装置包括搅拌轴、搅拌勾爪、带座轴承、旋转电机和电机支架；所述的搅拌轴位于储料槽内部，搅拌轴两端分别通过带座轴承固定在储料槽前后侧壁上，搅拌勾爪设置在搅拌轴上，旋转电机主轴与搅拌轴一端相连接，且旋转电机通过电机支架固定在储料槽前端外侧壁上，电机支架前端设置有与旋转电机相配合的固定环，电机支架后端均匀设置有锁紧柱；所述的行走装置包括升降螺柱、升降套筒、行走座、行走转轴和行走轮；所述的升降螺柱外侧壁上设置有外螺纹，升降套筒呈两端开口的空心圆柱状结构，升降套筒内侧壁上设置有与升降螺柱外侧壁上的外螺纹相配合的内螺纹，升降螺柱下端安装在升降套筒内部，升降套筒下端固定在行走座上，行走座呈倒立的U型结构，行走轮通过行走转轴安装在行走座下方位置处，行走轮呈工字型结构。

2.根据权利要求1所述的一种砌筑机器人，其特征在于：所述储料槽呈十字型壳体结构,储料槽下端中部开设的漏口为方形。

3.根据权利要求1所述的一种砌筑机器人，其特征在于：所述砌筑机器人还包括固定装置，六自由度并联振动台通过固定装置安装在储料槽的外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种砌筑机器人，其特征在于：搅拌勾爪依次呈直线设置在搅拌轴上，搅拌勾爪中部设置有与搅拌轴相配合的卡环，搅拌勾爪外侧沿搅拌勾爪的中心轴线均匀设置有弧形状搅拌齿。

5.根据权利要求3所述的一种砌筑机器人，其特征在于：所述的固定装置包括固定板和锁紧螺栓，固定板呈T型结构，固定板位于储料槽顶角处，且固定板通过锁紧螺栓安装在储料槽外侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种砌筑机器人，其特征在于：所述的下三角座呈正三角形柱体结构，下三角座沿其垂直中心线分别对称设置有倾斜面，倾斜面上开设有与球铰链下端外螺纹相配合的安装螺纹孔，且上三角座的结构与下三角座的结构相同。

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