CN109972817A - 施工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化施工设备技术领域，尤其涉及一种施工机器人，其包括有地面移动单元，执行单元，以及升降单元，所述升降单元包括有固定台和可相对于固定部上下升降的升降台，所述固定台设置于地面移动单元上，而所述执行单元则设置于升降台上，所述固定部包括有至少一个其轴线沿纵向延伸的丝杆，至少一个其轴线沿纵向延伸的光轴，以及用于驱动丝杆围绕自身轴线正反向转动的升降电机，所述滑动部包括有置于丝杆两端之间，且与丝杆构成滚珠丝杆副的升降台，所述升降台与光轴滑动配合。本发明以移动精度较高的丝杆升降台作为施工机器人的升降机构，从而提高了执行单元的移动精度，保障了最终施工效果质量。

Description

施工机器人

技术领域

本发明涉及自动化施工设备技术领域，尤其涉及一种施工机器人。

背景技术

在房屋室内装修以及建筑的修筑过程当中，房屋内壁以及建筑外墙的施工工序普遍依赖于人工操作，这导致了整个项目进行周期较长，且对工人经验依赖性较强，难以保障最终墙面施工效果的质量以及统一性。而目前，市面上虽然出现了数种用于辅助人工施工墙面的施工机器，加快了施工速率，但是这些施工机器自动化程度低、操作繁琐，施工效率低下，其普遍采用移动精度较低的升降机构进行升降动作，具有精度较低，可靠较差等缺陷。这些缺陷导致了施工机器人执行单元的升降高度易与预设值发生偏差，执行单元定位、控制精度较低，从而影响最终墙面的施工效果。

发明内容

综上所述，本发明所解决的技术问题是：提供一种施工机器人，其执行单元升降动作精度较高，可有效保障最终墙面的施工效果。

而本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：施工机器人，包括有地面移动单元，执行单元，以及升降单元，所述升降单元包括有固定部和可相对于固定部上下升降的升降台，所述固定部设置于地面移动单元上，而所述执行单元则设置于升降台上，所述固定部包括有至少一个其轴线沿纵向延伸的丝杆，至少一个其轴线沿纵向延伸的光轴，以及用于驱动丝杆围绕自身轴线正反向转动的升降电机，所述滑动部包括有置于丝杆两端之间，且与丝杆构成滚珠丝杆副的升降台，所述升降台与光轴滑动配合。

进一步的，所述升降电机的输出轴传动连接有主动轮，而所述丝杆上则同轴固定连接有从动轮，所述主动轮和从动轮之间通过传动带传动连接。

进一步的，所述主动轮和从动轮是啮合型带传动连接。

进一步的，还包括有用于张紧所述传动带的张紧轮。

进一步的，所述固定部包括有分置于上下两侧的上座和下座，所述上座和下座之间通过所述丝杆和光轴相连，所述光轴的两端分别固定连接在上座和下座之上，而所述丝杆的两端分别与上座和下座转动连接。

进一步的，所述升降单元还包括有若干个呈筒状的外弹性保护罩，所述外弹性保护罩罩住丝杆和光轴，所述外弹性保护罩设置于上座与升降台之间和下座与升降台之间。

进一步的，所述光轴和丝杆的外周上套有内弹性保护罩，所述内弹性保护罩置于外弹性保护罩以内。

进一步的，所述执行单元包括有机械臂，以及设置于机械臂移动端上的墙面施工执行元件。

进一步的，所述机械臂为6轴机械臂、7轴机械臂，并联机械臂，scara平面机械臂中的任意一种。

进一步的，所述地面移动单元为AGV小车。

进一步的，所述地面移动单元包括有底盘本体，以及用于带动底盘本体移动的四个驱动轮，所述地面移动单元还包括与驱动轮数量相对应的驱动电机，驱动电机与驱动轮之间一一对应地传动连接，其中两个驱动轮同轴布置于底盘本体的左侧，而另外两个驱动轮则同轴布置于底盘本体的右侧，两侧的驱动轮的轴线均水平设置且相互平行。

进一步的，所述丝杆的数量为2个，而所述光轴的数量为4个，2个丝杆分别设置于升降电机的左右两侧，而4个光轴则平均分为两组，分别置于升降电机的左右两侧。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明以移动精度较高的丝杆升降台作为施工机器人的升降机构，并辅以光轴进行导向，从而提高了执行单元的升降精度，保障了最终施工效果质量。同时，在本发明当中，通过设置外弹性罩以及内弹性罩，对易卡入粉尘的丝杆以及光轴进行保护，保障了升降台沿两者轴向时运动的精度及顺畅度，提高了升降机构的可靠性，保障了整机升降动作的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2和图3为丝杆、升降台以及光轴之间的配合示意图；

图4为主动轮和从动轮之间带传动的示意图；

图5为外弹性保护罩和内弹性保护罩的示意图；

图6为地面移动单元的示意图；

图7为底盘本体的结构示意图。

【具体符号说明】

1-升降台，2-丝杆，3-光轴，4-升降电机，5-减速器，6-主动轮，7-从动轮，8-张紧轮，9-上座，10-下座，11-外弹性保护罩，12-内弹性保护罩，13-机械臂，14-底盘本体，15-驱动轮，16-驱动电机，17-直线轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明所提供的一种施工机器人做详细介绍。

如图1至7所示，本发明所提供的一种施工机器人，其包括有地面移动单元，执行单元，以及升降单元，所述升降单元包括有固定部和可相对于固定部上下升降的升降台1，所述固定部设置于地面移动单元上，而所述执行单元则设置于升降台1上，所述固定部包括有至少一个其轴线沿纵向延伸的丝杆2，至少一个其轴线沿纵向延伸的光轴3，以及用于驱动丝杆2围绕自身轴线正反向转动的升降电机4，所述滑动部包括有置于丝杆2两端之间，且与丝杆2构成滚珠丝杆副的升降台1，所述升降台1与光轴3滑动配合。

如图1至5所示，升降电机4的输出轴与丝杆2传动连接，输出轴的正反转带动丝杆2的正反转。与丝杆2构成滚珠丝杆副的升降台1则随着丝杆2的正反转而朝上或者朝下平移，带动执行单元在纵向上的移动。而光轴3则是通过直线轴承17而与升降台1滑动连接的，其主要用于对升降台1的上下平行进行导向，避免升降台1在移动过程当中发生倾斜。其中，由于滚珠丝杆副的运动精度较高，辅有光轴3进行导向，从而保障了执行单元的移动精度，避免执行单元发生倾斜，提高了最终墙面的施工效果。其中，地面移动单元负责带动整机在地面上移动，以使整机可以移动至预设位置。而执行单元即指进行墙面施工操作的单元，如喷头、砂板和刮刀。而升降台1与丝杆2构成滚珠丝杆副，即指升降台1上设置有与丝杆2相配合的滚珠螺母。

在上述实施方式当中，升降电机4输出轴与丝杆2之间可以采用链传动、齿轮传动等多种传动形式。但在施工机器人技术领域当中，升降电机4作为带动执行单元升降的驱动部件，保障其与丝杆2之间的传动精度以及传动平稳性则具有着重要意义。所以，如图4所示，在本实施方式当中，所述升降电机4的输出轴传动连接有主动轮6，而所述丝杆2上则固定连接有从动轮7，所述主动轮6和从动轮7之间通过传动带传动连接。其中，主动轮6和从动轮7之间可以选用摩擦型带传动，或者啮合型带传动连接。而为进一步提高传动精度，在本实施方式当中，所述主动轮6和从动轮7选用啮合型带传动连接。此外，在本实施方式当中，还包括有用于张紧所述传动带的张紧轮8，如图4所示，张紧轮8除可以张紧传动带外，还可以增加传动带与主动轮6之间，以及传动带与从动轮7之间的包角，即两者接触弧长的圆周角，从而提高传动效率。

在上述实施方式的基础上，在本实施方式当中，所述固定部包括有分置于上下两侧的上座9和下座10，所述上座9和下座10之间通过所述丝杆2和光轴3相连，所述光轴3的两端分别固定连接在上座9和下座10之上，而所述丝杆2的两端分别与上座9和下座10转动连接。如图3和所示，上座9和下座10主要起到固定支撑丝杆2和光轴3的作用。

在上述实施方式当中，随着施工机器人执行单元的执行动作，不可避免地会产生大量粉尘，这些粉尘容易卡入升降台1和丝杆2之间，以及升降台1和光轴3之间，影响升降台1沿丝杆2、光轴3轴向的正常移动，易造成升降机构的异常磨损或卡滞。所以作为优选实施方式，在本实施方式当中，所述升降单元还包括有若干个呈筒状的外弹性保护罩11，所述外弹性保护罩11罩住丝杆2和光轴3，所述外弹性保护罩11设置于上座9与升降台1之间和下座10与升降台1之间。如图3和图5所示，由于升降台1设置于丝杆2两端之间，所以升降台1置于上座9和下座10之间。而在本实施方式当中，外弹性保护罩11设置于上座9与升降台1之间以及下座10与升降台1之间，其可以有效避免粉尘附着在光轴3外周上或者丝杆2螺旋槽中。值得注意的是，在本实施方式当中，外弹性保护罩11的两端并没固定连接在升降台1以及上座9或者下座10之上。同时，随着升降台1在丝杆2两端之间的升降动作，外弹性保护罩11可以随着升降台1移动而发生压缩弹性形变，并不影响升降台1的正常动作。此外，在本实施方式当中，所述光轴3和丝杆2的外周上套有内弹性保护罩12，所述内弹性保护罩12置于外弹性保护罩11以内，以进一步保护光轴3以及丝杆2，内弹性保护罩12同样可以随着升降台1的移动而发生压缩弹性形变，并不影响升降台1的正常移动。

在上述实施方式当中，执行单元可以包括位移机构以及设置于位移机构移动端上的执行元件，而在本实施方式当中，为提高执行单元的适用性，所述执行单元包括有机械臂13，以及设置于机械臂13移动端上的墙面施工执行元件。执行元件可采用喷头、抹板、砂板以及刮刀等墙面处理装置。如图1和图5所示，机械臂13能大幅度提高施工机器人的适用性以及工作范围，从而提高整机适用性，更为具体的，所述机械臂13可以为6轴机械臂、7轴机械臂，并联机械臂，scara平面机械臂中的任意一种，实施人员可以根据自身需求而具体选用。

在上述实施方式当中，地面移动单元可以为板车等移动部件，而为提高整机灵活性以及适用性，如图6所示，在本实施方式当中，所述地面移动单元包括有底盘本体14，以及用于带动底盘本体14移动的四个驱动轮15，所述地面移动单元还包括与驱动轮15数量相对应的驱动电机16，驱动电机16与驱动轮15之间一一对应地传动连接，其中两个驱动轮15同轴布置于底盘本体14的左侧，而另外两个驱动轮15则同轴布置于底盘本体14的右侧，两侧的驱动轮15的轴线均水平设置且相互平行。如图7所示，各个驱动轮15由独立的驱动电机16单独驱动，各个驱动轮15的转向以及转速独立，可以实现整机的差速转向，以及前进后退，提高了整机的灵活性以及适用性。此外，地面移动单元还可以选用AGV小车，以实现对整机的路径控制。

在上述实施方式的基础上，为进一步优化升级单元升降动作的精度，避免升降台1在移动时发生侧偏，在本实施方式当中，所述丝杆2的数量为2个，而所述光轴3的数量为4个，2个丝杆2分别设置于升降电机4的左右两侧，而4个光轴3则平均分为两组，分别置于升降电机4的左右两侧。这种对称的设置方式，能有效提高整机的可靠性，优化升降台1受力模式，避免升降台1出现倾斜。

Claims (10)

1.施工机器人，其特征在于：包括有地面移动单元，执行单元，以及升降单元，所述升降单元包括有固定部和可相对于固定部上下升降的升降台(1)，所述固定部设置于地面移动单元上，而所述执行单元则设置于升降台(1)上，所述固定部包括有至少一个其轴线沿纵向延伸的丝杆(2)，至少一个其轴线沿纵向延伸的光轴(3)，以及用于驱动丝杆(2)围绕自身轴线正反向转动的升降电机(4)，所述滑动部包括有置于丝杆(2)两端之间，且与丝杆(2)构成滚珠丝杆副的升降台(1)，所述升降台(1)与光轴(3)滑动配合。

2.如权利要求1所述的施工机器人，其特征在于：所述升降电机(4)的输出轴传动连接有主动轮(6)，而所述丝杆(2)上则同轴固定连接有从动轮(7)，所述主动轮(6)和从动轮(7)之间通过传动带传动连接。

3.如权利要求2所述的施工机器人，其特征在于：所述主动轮(6)和从动轮(7)是啮合型带传动连接。

4.如权利要求2所述的施工机器人，其特征在于：还包括有用于张紧所述传动带的张紧轮(8)。

5.如权利要求1所述的施工机器人，其特征在于：所述固定部包括有分置于上下两侧的上座(9)和下座(10)，所述上座(9)和下座(10)之间通过所述丝杆(2)和光轴(3)相连，所述光轴(3)的两端分别固定连接在上座(9)和下座(10)之上，而所述丝杆(2)的两端分别与上座(9)和下座(10)转动连接。

6.如权利要求5所述的施工机器人，其特征在于：所述升降单元还包括有若干个呈筒状的外弹性保护罩(11)，所述外弹性保护罩(11)罩住丝杆(2)和光轴(3)，所述外弹性保护罩(11)设置于上座(9)与升降台(1)之间和下座(10)与升降台(1)之间。

7.如权利要求6所述的施工机器人，其特征在于：所述光轴(3)和丝杆(2)的外周上套有内弹性保护罩(12)，所述内弹性保护罩(12)置于外弹性保护罩(11)以内。

8.如权利要求1所述的施工机器人，其特征在于：所述执行单元包括有机械臂(13)，以及设置于机械臂(13)移动端上的墙面施工执行元件。

9.如权利要求1所述的施工机器人，其特征在于：所述地面移动单元包括有底盘本体(14)，以及用于带动底盘本体(14)移动的四个驱动轮(15)，所述地面移动单元还包括与驱动轮(15)数量相对应的驱动电机(16)，驱动电机(16)与驱动轮(15)之间一一对应地传动连接，其中两个驱动轮(15)同轴布置于底盘本体(14)的左侧，而另外两个驱动轮(15)则同轴布置于底盘本体(14)的右侧，两侧的驱动轮(15)的轴线均水平设置且相互平行。

10.如权利要求2所述的施工机器人，其特征在于：所述丝杆(2)的数量为2个，而所述光轴(3)的数量为4个，2个丝杆(2)分别设置于升降电机(4)的左右两侧，而4个光轴(3)则平均分为两组，分别置于升降电机(4)的左右两侧。