CN113210153B

CN113210153B - 一种智能防火涂料喷涂机器人

Info

Publication number: CN113210153B
Application number: CN202110421354.3A
Authority: CN
Inventors: 张广明; 史艾伟; 孙冬梅; 张灵修
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2041-04-20
Also published as: CN113210153A

Abstract

本发明公开了一种智能防火涂料喷涂机器人，包括行走单元，包括履带底盘、用于驱动的电机、与所述履带底盘连接的中间横梁、连接在所述履带底盘上的钢板；升降单元，设置在所述钢板上，包括液压泵站、液压升降机，所述液压升降机上设置有安装平台，所述液压升降机由液压泵站提供动力；喷涂单元，包括螺杆输送泵、空压机、机械手，所述括螺杆输送泵和空压机设置在钢板上，所述机械手固定安装在所述安装平台上；本发明取代人工作业，提高喷涂效率、喷涂质量，减少浪费，降低污染，减少对工人的伤害；通过将履带底盘、螺杆输送泵、空压机、喷涂机械手、液压泵站、套缸式液压升降机集成在一起，实现钢结构防火涂料的自动喷涂，取代人工作业。

Description

一种智能防火涂料喷涂机器人

技术领域

本发明涉及喷涂机器人领域，尤其是一种智能防火涂料喷涂机器人。

背景技术

钢结构建筑由于在遇到火灾时会迅速失去强度而坍塌，在建造时必须喷涂防火涂料，延缓坍塌速度，给人员撤离争取时间。目前钢结构防火涂料喷涂作业主要由人工进行，人工喷涂由于各种因素无法精确控制，造成喷涂效率低，防火涂料浪费严重，涂层质量差等缺点，同时防火涂料溅射对工人身体危害大。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是人工喷涂防火涂料，飞溅严重，浪费严重，喷涂效率低，涂层不均匀，对工人身体危害大等。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能防火涂料喷涂机器人，包括，行走单元，包括履带底盘、用于驱动的电机、与所述履带底盘连接的中间横梁、连接在所述履带底盘上的钢板；

升降单元，设置在所述钢板上，包括液压泵站、液压升降机，所述液压升降机上设置有安装平台，所述液压升降机由液压泵站提供动力；

喷涂单元，包括螺杆输送泵、空压机、机械手，所述括螺杆输送泵和空压机设置在钢板上，所述机械手固定安装在所述安装平台上。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述机械手末端连接有异形法兰，所述异形法兰包括三个分支分别连接有有喷枪、烘干机、测厚仪。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述测厚仪包括测厚仪本体、保护套，所述保护套内设置有防撞弹簧，所述测厚仪本体与防撞弹簧连接。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述保护套一端设置有槽口，所述槽口内设置有限位板，所述测厚仪本体一端固定连接在两个所述限位板之间，所述槽口一端连接有端盖。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述保护套设置有螺孔，所述螺孔连接有螺杆，所述螺杆靠近所述测厚仪本体的一端设置有容置槽，所述容置槽内设置有活塞，所述活塞通过连杆与测厚仪本体连接；所述防撞弹簧位于螺杆和测厚仪本体之间。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述螺杆位于保护套外的一端设置有与所述容置槽连通的通孔，所述通孔内设置有靠近挡板，所述挡板与通孔另一端之间设置有弹性件；所述活塞设置有微孔。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述喷枪分为喷枪枪管、喷枪头、喷枪管道接口，喷枪头与喷枪管道接口通过喷枪枪管表面的螺纹连接在喷枪枪管上，并将喷枪本体夹紧在异形法兰上。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述烘干机外壳上加工有螺纹，通过螺母将烘干机夹紧在异形法兰上。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：包括动力单元，所述动力单元为的磷酸铁锂电池，通过螺栓与所述履带底盘连接。

作为本发明所述智能防火涂料喷涂机器人的一种优选方案，其中：所述输送泵与钢板通过工字钢底座连接，所述工字钢底座焊接在钢板上，所述输送泵与工字钢底座通过螺栓连接；

所述履带底盘上焊接有卡槽式底座，所述空压机安装在所述卡槽式底座上。

本发明的有益效果：取代人工作业，提高喷涂效率、喷涂质量，减少浪费，降低污染，减少对工人的伤害；通过将履带底盘、螺杆输送泵、空压机、喷涂机械手、液压泵站、套缸式液压升降机集成在一起，实现钢结构防火涂料的自动喷涂，取代人工作业；对测厚仪添加防撞装置，起到缓冲防震的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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它的附图。其中：

图1为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中动力单元的结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中异形法兰的结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中测厚仪的结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中烘干机的结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中喷***构示意图；

图7为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中空压机的结构示意图；

图8为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人中输送泵的结构示意图；

图9为本发明提供的一种实施例所述的智能防火涂料喷涂机器人工作原理的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～8，本实施例提供了一种智能防火涂料喷涂机器人，包括行走单元100、升降单元200以及喷涂单元300；其中行走单元100包括履带底盘101、用于驱动的电机102、连接在履带底盘101上的钢板103，履带底盘101使用履带行走，且两侧的履带由两个电机102进行驱动，钢板103位于履带底盘101上方作为一个安装平台。

进一步的，升降单元200，设置在钢板103上，包括液压泵站201、液压升降机202，液压升降机202上设置有安装平台203，液压升降机202由液压泵站201提供动力；其中液压泵站201设置在钢板103上，液压泵站201与液压升降机202之间的安装和具体原理为现有技术，液压升降机202的上方的安装平台203安装喷涂单元300中的机械手303；喷涂单元300包括螺杆输送泵301、空压机302、机械手303，其中，机械手303六自由度机器人，机械手303末端可以360°旋转；螺杆输送泵301和空压机302设置在钢板103上，机械手303固定安装在安装平台203上。

具体的，机械手303末端连接有异形法兰304，异形法兰304包括三个分支分别连接有有喷枪305、烘干机306、测厚仪307。采用异形法兰目的是减轻机械手末端的抓取重量。

较佳的，测厚仪307包括测厚仪本体307a、保护套307b，保护套307b内设置有防撞弹簧307c，测厚仪本体307a与防撞弹簧307c连接。测厚仪本体307a为现有技术，保护套307b为内部中空的圆柱形，测厚仪本体307a放置在保护套307b内，测厚仪本体307a位于保护套307b内的一端连接防撞弹簧307c，起到缓冲和减震防撞的作用。

进一步的，保护套307b一端设置有槽口307d，槽口307d内设置有限位板307e，限位板307e能够在槽口307d内沿着轴向移动，测厚仪本体307a一端固定连接在两个限位板307e之间，两个限位板307e起到防偏转的作用，槽口307d一端连接有端盖307f。端盖307f能够避免测厚仪本体307a脱落。

再进一步的，保护套307b设置有螺孔307g，即保护套307b未安装测厚仪本体307a的一部分中空部分设置螺孔307g，螺孔307g连接有螺杆308，螺杆308的一端抵住防撞弹簧307c的一端，通过改变螺杆308的位置可以对防撞弹簧307c的预紧力进行调节，进而改变减震的硬度。

较佳的，螺杆308靠近测厚仪本体307a的一端设置有容置槽308a，容置槽308a为圆柱形孔，容置槽308a内设置有活塞308b，活塞308b能够在容置槽308a内沿轴向滑动，活塞308b通过连杆308b与测厚仪本体307a连接；其中防撞弹簧307c位于螺杆308和测厚仪本体307a之间。螺杆308位于保护套307b外的一端设置有与容置槽308a连通的通孔308c，通孔308c内设置有靠近挡板308d，挡板308d与通孔308c另一端之间设置有弹性件308e，所以通孔308c、挡板308d以及弹性件308e形成一个单向阀，活塞308b设置有微孔308f。微孔308f的直径远远小于通孔308c的直径；当测厚仪本体307a的一端碰撞时，防撞弹簧307c收缩，活塞308b在容置槽308a内向远离测厚仪本体307a的方向移动，活塞308b将容置槽308a内的气体通过通孔308c排出，进行复位时，由于微孔308f的直径远远小于通孔308c的直径，所以活塞308b在容置槽308a内缓慢复位，防止防撞弹簧307c的预紧力将测厚仪本体307a突然弹出，撞坏测厚仪本体307a。

进一步的，喷枪305分为喷枪枪管305a、喷枪头305b、喷枪管道接口305c，喷枪头305b与喷枪管道接口305c通过喷枪枪管305a表面的螺纹连接在喷枪枪管305a上，并将喷枪305本体夹紧在异形法兰304上。烘干机306外壳上加工有螺纹，通过螺母将烘干机夹紧在异形法兰304上。

较佳的，本实施例中还包括动力单元400，动力单元400为32kwh的磷酸铁锂电池，通过螺栓与履带底盘101连接，动力单元400为整个装置提供电源。

进一步的，输送泵301与钢板103通过工字钢底座104连接，工字钢底座104焊接在钢板103上，输送泵301与工字钢底座104通过螺栓连接；履带底盘101上焊接有卡槽式底座105，空压机302安装在卡槽式底座105上。

本实施例由螺杆输送泵、空压机和喷涂机械手组成，螺杆输送泵将防火涂料喷涂至指定高度，由空压机提供的压缩空气对防火涂料进行雾化，喷涂机械手取代人工进行喷涂作业。与现有施工方式相比，本发明的有益效果是：取代人工作业，提高喷涂效率、喷涂质量，减少浪费，降低污染，减少对工人的伤害，传感器对钢结构进行识别，履带底盘运行至指定位置，套缸式升降机运行至指定高度，螺杆式输送泵为喷涂机器人输送涂料，空压机对防火涂料进行雾化，由喷涂机械手对钢结构进行防火涂料喷涂作业。

实施例2

参照图9，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：

本实施例中通过控制***进行操控，控制***的硬件部分主要由环境信息采集设备(负责环境扫描、距离检测、图像采集等)、数据处理设备、人机交互设备以及机械状态采集设备(负责检测设备的供电电压、电机电流、油缸压力、机体倾斜角等)等设备组成。具体实施方式为：

防火涂料喷涂机器人进入施工现场，传感器对钢结构现场进行识别，履带底盘行走至指定位置，套缸式升降机将喷涂机械手运送至指定高度，螺杆输送泵为喷涂机械手输送防火涂料，空压机提供的压缩空气对防火涂料进行雾化，喷涂机械手按照预设的程序，随时调整姿态，完成一个行程的喷涂，履带底盘移动至下一位置，进行下一次喷涂。

将钢结构建筑模型导入计算机，计算机分析得出最佳喷涂路径，由双目视觉摄像头和激光雷达辅助机器人定位；

分别对钢结构立柱、梁、檩条等设置不同的喷涂角度、喷涂流量，以及机器人运动方式等，并存储在数据库中；

行走电机驱动履带机器人行走至指定位置；

双目视觉摄像头对钢结构进行识别，与计算机中的数据库进行比对，寻求最佳喷涂参数并对机械手运行轨迹进行规划；

套缸式升降机实现将喷涂机械手运送至指定高度；

螺杆输送泵实现将防火涂料运送到喷嘴处；

空压机的压缩空气实现防火涂料的雾化；

在完成一个行程的喷涂后，机械手切换烘干功能，将防火涂料烘干；

烘干完成切换测量功能，涂料厚度达到要求则进行下一个行程的喷涂，未达到要求，则进行重复喷涂。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种智能防火涂料喷涂机器人，其特征在于：包括，

行走单元（100），包括履带底盘（101）、用于驱动的电机（102）、连接在所述履带底盘（101）上的钢板（103）；

升降单元（200），设置在所述钢板（103）上，包括液压泵站（201）、液压升降机（202），所述液压升降机（202）上设置有安装平台（203），所述液压升降机（202）由液压泵站（201）提供动力；

喷涂单元（300），包括螺杆输送泵（301）、空压机（302）、机械手（303），所述螺杆输送泵（301）和空压机（302）设置在钢板（103）上，所述机械手（303）固定安装在所述安装平台（203）上；

所述机械手（303）末端连接有异形法兰（304），所述异形法兰（304）包括三个分支分别连接有喷枪（305）、烘干机（306）、测厚仪（307）；

所述测厚仪（307）包括测厚仪本体（307a）、保护套（307b），所述保护套（307b）内设置有防撞弹簧（307c），所述测厚仪本体（307a）与防撞弹簧（307c）连接；

所述保护套（307b）一端设置有槽口（307d），所述槽口（307d）内设置有限位板（307e），所述测厚仪本体（307a）一端固定连接在两个所述限位板（307e）之间，所述槽口（307d）一端连接有端盖（307f）；

所述保护套（307b）设置有螺孔（307g），所述螺孔（307g）连接有螺杆（308），所述螺杆（308）靠近所述测厚仪本体（307a）的一端设置有容置槽（308a），所述容置槽（308a）内设置有活塞（308b），所述活塞（308b）通过连杆与测厚仪本体（307a）连接；

所述防撞弹簧（307c）位于螺杆（308）和测厚仪本体（307a）之间；

所述螺杆（308）位于保护套（307b）外的一端设置有与所述容置槽（308a）连通的通孔（308c），所述通孔（308c）内设置有靠近挡板（308d），所述挡板（308d）与通孔（308c）另一端之间设置有弹性件（308e）；所述活塞（308b）设置有微孔（308f）。

2.根据权利要求1所述的智能防火涂料喷涂机器人，其特征在于：所述喷枪（305）分为喷枪枪管（305a）、喷枪头（305b）、喷枪管道接口（305c），喷枪头（305b）与喷枪管道接口（305c）通过喷枪枪管（305a）表面的螺纹连接在喷枪枪管（305a）上，并将喷枪（305）本体夹紧在异形法兰（304）上。

3.根据权利要求2所述的智能防火涂料喷涂机器人，其特征在于：所述烘干机（306）外壳上加工有螺纹，通过螺母将烘干机夹紧在异形法兰（304）上。

4.根据权利要求3所述的智能防火涂料喷涂机器人，其特征在于：包括动力单元（400），所述动力单元（400）为32kwh的磷酸铁锂电池，通过螺栓与所述履带底盘（101）连接。

5.根据权利要求4所述的智能防火涂料喷涂机器人，其特征在于：所述输送泵（301）与钢板（103）通过工字钢底座（104）连接，所述工字钢底座（104）焊接在钢板（103）上，所述输送泵（301）与工字钢底座（104）通过螺栓连接；

所述履带底盘（101）上焊接有卡槽式底座（105），所述空压机（302）安装在所述卡槽式底座（105）上。