一种带有重力补偿装置的墙面抹灰机器人 专利技术说明

建筑材料工具的制造及其制品处理技术1.本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种带有重力补偿装置的墙面抹灰机器人。背景技术：2.机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。3.它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。在建筑技术领域，涂抹是一种将涂料涂覆于墙面，使涂料牢固附着于墙面而形成光洁平整表面的加工工艺，使用机器人对墙面进行抹灰是涂抹涂料的一种重要手段。4.通常的墙面抹灰机器人结构多为单自由度抹灰升降机构，通过丝杠滑台带动末端执行器实现抹灰功能，普遍具有自由度小，通用性差，受砂浆自重影响大，控制难度大的缺点。为了适应更多的工地抹灰墙面，市面上逐渐出现了一些多轴机械臂抹灰装置，公告号为cn201811260664.6的一种全自动智能抹灰机器人。该结构基于多轴机械臂，制成一款多自由度抹灰升降机构。为了减少重力对机械臂的影响，市面上逐渐出现了一些重力补偿升降机器人，公告号为cn202211416900.5的一种带有重力补偿装置的内窥镜手术机器人。基于重力补偿升降装置，制成带有重力补偿升降装置的内窥镜手术机器人。这种结构相对与单自由度抹灰升降机构性能好，解决了机械臂处在不同姿态时，因重力影响而降低机械臂运动精度的问题。5.但是，现有的重力补偿升降机器人只有竖直方向的升降自由度，对不同墙面的适应性低，因此容易使得抹灰机械臂受多方位重力影响原因，喷涂精度低、抹平效果差、平整度低的问题，且市面多自由度墙面抹灰机器人大部分是单机械臂抹灰装置，只能实现抹灰或喷涂的单一功能，并未应用双臂协同技术，工作效率低。技术实现要素：6.为解决上述技术问题，本发明提出一种带有重力补偿装置的墙面抹灰机器人。7.本发明的技术方案是这样实现的：8.一种带有重力补偿装置的墙面抹灰机器人，包括：9.移动底盘，所述移动底盘上设置有固定座，及用于悬挂的砂浆搅拌拖车；10.重力补偿升降机构，所述重力补偿升降机构垂直安装在固定座上一侧；11.双臂协同喷涂抹平机构，其底部固定安装在重力补偿升降机构上，用于对墙面进行喷涂抹灰；12.自动对中机构，其设置在移动底盘和砂浆搅拌拖车之间，所述自动对中机构一端安装有锁紧机构，锁紧机构一侧和搅拌拖车相互连接，锁紧机构用于对移动底盘和砂浆搅拌拖车相互连接。13.进一步地，所述自动对中机构包含有气缸及用于拉动砂浆搅拌拖车的伸缩杆，伸缩杆包括内杆和外杆，所述气缸固定安装在移动底盘上一侧，所述内杆和气缸一端固定连接，所述外杆套接在内杆外侧，且通过锁止件相互连接，所述外杆外侧套接有限位件，所述外杆一端固定安装有固定块，所述锁紧机构通过固定块和外杆相互连接，所述内杆外侧固定安装有支撑框，所述支撑框一侧下方中部安装有用于拉动承接件的连接杆。14.进一步地，所述重力补偿升降机构包含有支撑板，所述支撑板固定安装在固定座上，所述支撑板上固定安装有连接座，所述连接座上设置有电机一，所述电机一输出端转动连接有摆动臂一，所述摆动臂一一侧固定安装有支撑杆，所述支撑杆外侧设置有拉伸弹簧，所述支撑杆底部通过连接块和连接座一侧转动连接，所述连接座上中部固定安装有电机二，所述电机二输出端转动连接有摆动臂二，所述摆动臂一和摆动臂二顶部固定安装有放置平台，所述放置平台下方中部固定安装有重力传感器，所述摆动臂二底部活动连接有摆动臂三，所述摆动臂三底部一侧设置有电机三，所述电机三固定安装在支撑板上一侧，所述重力传感器分别和电机一、电机二、电机三信号连接。15.进一步地，所述双臂协同喷涂抹平机构包含有放置座，所述放置座固定安装在放置平台上，所述放置座上两侧分别固定安装有机械臂一和机械臂二，所述机械臂一和机械臂二之间呈135度设置，所述机械臂一顶端固定安装有刮板，所述机械臂二顶端固定安装有喷枪。16.进一步地，所述锁紧机构包含有鱼眼轴承，所述鱼眼轴承设置在固定块上，其呈0～20°转动，并通过固定螺栓紧固连接，所述鱼眼轴承上与固定块相对一端固定安装有锁紧扣，用于和砂浆搅拌拖车相互连接。17.进一步地，所述限位件包含有限位块，所述限位块中部开设有通孔，所述限位块通过通孔套接在外杆外侧，所述限位块两侧下方均固定安装有固定杆，两个所述固定杆外侧均固定安装有支撑柱，两个所述支撑柱末端均固定安装在移动底盘上方，所述限位块两侧中部均固定安装有导向板，两个所述导向板设置成“八”字状，两个所述导向板上均开设有通槽。18.进一步地，所述承接件包含有包含有底板，所述底板放置在砂浆搅拌拖车上的滚轮底部，所述底板一侧固定安装有导板，所述导板呈25°设置，所述底板上开设有放置槽，所述放置槽内侧转动设置有转盘，所述转盘上表面和砂浆搅拌拖车上的滚轮底部相贴合，所述底板两侧下方均固定安装有两组万向轮。19.进一步地，所述锁止件包含有两个锁紧柱，所述外杆和内杆上均开设有导孔，两个所述锁紧柱分别插接在导孔内侧，用于对内杆和外杆锁死，两个所述锁紧柱一侧均固定安装有连接板，两个所述锁紧柱外侧均设置有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别固定安装在连接板和外杆上，两个所述锁紧柱一端均固定安装有滑杆，两个所述滑杆均滑动设置在通槽内侧，两个所述滑杆上与锁紧柱相对一端固定安装有挡板，两个所述挡板一侧上转动设置有两个滚珠，所述滚珠表面和导向板外表面相贴合。20.进一步地，所述外杆上与固定块相对一端外侧固定安装有限位套，所述限位套的外侧直径大于限位块上设置的通孔直径，用于对限位块起到阻挡作用，所述限位块上设置的通孔直径大于外杆直径，所述外杆外璧和通孔内壁相适配。21.进一步的，所述砂浆搅拌拖车一侧底部固定安装有导杆，所述移动底盘一侧底部固定安装有挡块，所述导杆和挡块处于同一平面，所述导杆一侧立面和挡块一侧立面相对设置。22.本发明具有如下有益效果：23.1、本发明重力升降抹灰机器人，可通过重力补偿升降机构对双臂协同喷涂抹平机构产生的重力进行补偿，电机一、电机二和电机三转动，带动的摆动臂一、摆动臂二和摆动臂三共同运动过程中提供的扭矩，补偿掉由于重心变化产生的重力，使得双臂协同喷涂抹平机构在使用过程中，不受自重、砂浆重量、末端执行器重量影响，对墙面喷涂精度高、抹平效果好、平整度高。24.2、本发明重力升降抹灰机器人，自动对中机构拉动砂浆搅拌拖车，拖动过程中，使得砂浆搅拌拖车在移动过程中，不断对中，然后上方的鱼眼轴承进行角度摆动，从而能够对砂浆搅拌拖车进行摆正，从而能够使得砂浆搅拌拖车和移动底盘处于同一中心线，从而避免搅拌拖车移动时受拉伸扭转力影响，从而导致移动底盘整体位置出现偏移的情况，导致上方双臂协同喷涂抹平机构和墙体之间距离出现较大改变，从而影响对墙面的喷涂抹灰效果的发生。25.3、本发明重力升降抹灰机器人，使用机械臂一和机械臂二做为带动喷枪刮板运动的工具，可以实现更高的自由度，有更好的墙面适应能力，从而根据工作环境的变化及墙体变化灵活多变，提高整体工作效率。附图说明26.图1是本发明重力升降抹灰机器人的整体示意图；27.图2是本发明重力升降抹灰机器人的重力补偿升降机构示意图；28.图3是本发明重力升降抹灰机器人的双臂协同喷涂抹平机构示意图；29.图4是本发明重力升降抹灰机器人的锁紧扣安装结构示意图；30.图5是本发明重力升降抹灰机器人的自动对中机构示意图；31.图6是本发明重力升降抹灰机器人的承接件示意图；32.图7是本发明重力升降抹灰机器人的导向板安装结构示意图；33.图8是本发明重力升降抹灰机器人的复位弹簧安装结构示意图；34.图9是本发明重力升降抹灰机器人的滚珠安装示意图。具体实施方式35.下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。36.请参阅图1至图9所示，本发明提供的重力升降抹灰机器人，主要包括移动底盘1、双臂协同喷涂抹平机构3、重力补偿升降机构4、自动对中机构5和锁紧机构6。37.重力补偿升降机构4通过固定座2固定连接在移动底盘1上，且重力补偿升降机构4和固定座2呈垂直设置，双臂协同喷涂抹平机构3固定安装在重力补偿升降机构4一侧，呈水平设置。38.具体的，重力补偿升降机构4包含有支撑板，支撑板固定安装在固定座2上，支撑板上固定安装有连接座46，连接座46上设置有电机一48，电机一48输出端转动连接有摆动臂一410。39.通过设置的电机一48，当上方涂抹设备重心转移时，电机一48转动带动一侧摆动臂一410进行摆动，控制摆动臂一410前后方向的自由度。40.摆动臂一410一侧固定安装有支撑杆49，支撑杆49外侧设置有拉伸弹簧47，支撑杆49底部通过连接块和连接座46一侧转动连接，连接座46上中部固定安装有电机二43，电机二43输出端转动连接有摆动臂二42。41.电机一48转动时，同时电机二43会同时转动，带动一侧摆动臂二42进行摆动，其控制摆动臂二42左右方向的自由度。42.摆动臂一410和摆动臂二42顶部固定安装有放置平台41，放置平台41下方中部固定安装有重力传感器，摆动臂二42底部活动连接有摆动臂三44，摆动臂三44底部一侧设置有电机三45，电机三45固定安装在支撑板上一侧。43.此时，电机三45会同步转动，带动上方摆动臂三44进行摆动，用于控制摆动臂三44前后方向的自由度。44.进一步的，重力传感器分别和电机一48、电机二43、电机三45信号连接。45.通过电机一48、电机二43、电机三45来控制重力补偿升降机构4的升降角度，从而控制放置平台41空间位置来控制双臂协同喷涂抹平机构3在空间内的位置。46.当放置平台41上有重物放置时，重力传感器对重力反馈信号，电机一48、电机二43、电机三45分别收到信号会反转，对连杆运动趋势提供反作用力，同时拉伸弹簧47及连接块沿连接轴轴线方向移动，使得拉伸弹簧47发生变形，三个方向xyz轴的力都可通过对应的摆动臂一410、摆动臂二42、摆动臂三44分别提供反作用力控制重力补偿，基于力反馈信号计算机构的实时位姿变化，得到重力补偿升降装置需要的的补偿力矩，通过改变电机一48的旋转角度，控制弹簧的拉伸长度，实现机构的重力补偿。47.在应用本发明的重力升降抹灰机器人在对墙面进行喷涂抹灰时，双臂协同喷涂抹平机构3对墙体进行喷涂抹平过程中，由于受重力影响，其中心会不断变动，设置的重力补偿升降机构4不断对其重心位置实时位姿变化，实现对双臂协同喷涂抹平机构3的重力补偿，其在抹灰过程中，不受自重、砂浆重量、末端执行器重量影响，喷涂精度高、抹平效果好、平整度高。48.自动对中机构5和锁紧机构6设置在移动底盘1和砂浆搅拌拖车7之间，锁紧机构6安装在自动对中机构5一端，锁紧机构6用于对砂浆搅拌拖车7和移动底盘1进行悬挂，而设置的自动对中机构5，用于对砂浆搅拌拖车7和移动底盘1实现自动对中，避免砂浆搅拌拖车7和移动底盘1由于中心位置不同，使得上方移动底盘1在移动时，受到砂浆搅拌拖车7拉伸扭转力影响，从而导致移动底盘1整体位置偏移的情况出现，导致上方双臂协同喷涂抹平机构3和墙体之间距离出现较大改变，从而影响对墙面的喷涂抹灰效果。49.具体的，自动对中机构5包含有气缸51及用于拉动砂浆搅拌拖车7的伸缩杆，伸缩杆包括内杆54和外杆57，气缸51固定安装在移动底盘1上一侧，内杆54和气缸51一端固定连接，外杆57套接在内杆54外侧，且通过锁止件58相互连接。50.此时，外杆57套接在内杆54外侧，并通过锁止件58将外杆57和内杆54相互连接，在使用过程中，气缸51工作，拉动内杆54伸缩，从而同时能够带动外杆57位置进行移动。51.外杆57外侧套接有限位件56，用于对外杆57距离进行限定，外杆57一端固定安装有固定块52，锁紧机构6通过固定块52和外杆57相互连接，内杆54外侧固定安装有支撑框55，支撑框55一侧下方中部安装有用于拉动承接件53的连接杆。52.当外杆57在移动时，位于外侧的限位件56用于对外杆57移动距离起到限定作用，在使用时，外杆57拉动距离，同时是砂浆搅拌拖车7摆动角度，实现其和移动底盘1之间的对中距离，能够在使用过程中，快速实现砂浆搅拌拖车7和移动底盘1之间的对中。53.而设置的锁紧机构6包含有鱼眼轴承62，鱼眼轴承62设置在固定块52上，其呈0～20°转动，并通过固定螺栓61紧固连接，鱼眼轴承62上与固定块52相对一端固定安装有锁紧扣63，用于和砂浆搅拌拖车7相互连接。54.将砂浆搅拌拖车7悬挂在移动底盘1上，从而能够方便工人进行输送运料，悬挂时，将砂浆搅拌拖车7移动到承接件53上以后，通过锁紧扣63将自动对中机构5和砂浆搅拌拖车7进行固定，在固定过程中，鱼眼轴承62能够根据实际需要摆动其在固定块52上的0～20°转动，从而方便对砂浆搅拌拖车7进行固定，同时使得砂浆搅拌拖车7安装简便，固定牢固。55.其中，承接件53包含有包含有底板531，底板531放置在砂浆搅拌拖车7上的滚轮底部，底板531一侧固定安装有导板533，导板533呈25°设置，用于对上方砂浆搅拌拖车7起到引导作用，且导板533角度设置在25°，在砂浆搅拌拖车7移动时，方便其移动到承接件53的上方，底板531上开设有放置槽，放置槽内侧转动设置有转盘532，转盘532上表面和砂浆搅拌拖车7上的滚轮底部相贴合，底板531两侧下方均固定安装有两组万向轮534。56.使用时，砂浆搅拌拖车7通过设置的导板533向上移动到转盘532上方，当砂浆搅拌拖车7通过设置的承接件53进行移动对中时，气缸51对内杆54和外杆57的拉动，从而能够通过支撑框55和连接杆对砂浆搅拌拖车7以及下方承接件53进行拉动，使得砂浆搅拌拖车7在移动过程中，不断实现对中。57.而在移动时，位于底板531下方的万向轮534，转动角度不断调节。从而能够改变砂浆搅拌拖车7以及下方承接件53的位置。58.且砂浆搅拌拖车7一侧底部固定安装有导杆，移动底盘1一侧底部固定安装有挡块，导杆和挡块处于同一平面，导杆一侧立面和挡块一侧立面相对设置。59.而气缸51对内杆54和外杆57拉动一段距离后，位于一侧的导杆和挡块会逐渐靠近并相抵，当导杆和挡块相抵后，气缸51再次拉动外杆57移动，从而使得导杆和挡块紧抵，在紧抵时，位于上方的鱼眼轴承62进行角度摆动，使得砂浆搅拌拖车7通过承接件53上的转盘532进行角度转动，从而能够对砂浆搅拌拖车7进行摆正，避免砂浆搅拌拖车7在自动对中结束后出现角度倾斜情况。60.当砂浆搅拌拖车7对中摆正时位于一侧的内杆54拉动支撑框55通过连接杆的牵引，会对底部承接件53移动和砂浆搅拌拖车7相同距离。61.进一步而言，锁止件58包含有两个锁紧柱581，外杆57和内杆54上均开设有导孔8，两个锁紧柱581分别插接在导孔8内侧，用于对内杆54和外杆57进行固定，在使用内杆54和外杆57对砂浆搅拌拖车7进行牵引时，避免内杆54和外杆57出现脱落情况。62.两个锁紧柱581一侧均固定安装有连接板584，两个锁紧柱581外侧均设置有复位弹簧582，用于对锁紧柱581进行复位，复位弹簧582两端分别固定安装在连接板584和外杆57上，复位弹簧582能够用于对锁紧柱581起到复位作用，两个锁紧柱581一端均固定安装有滑杆586。63.限位块561两侧中部均固定安装有导向板562，两个导向板562设置成“八”字状，两个导向板562上均开设有通槽，两个滑杆586均滑动设置在通槽内侧，两个滑杆586上与锁紧柱581相对一端固定安装有挡板583。64.当外杆57向后拉动过程中，会带动锁止件58移动，而位移外杆57外侧的限位件56的位置保持不变，因此当外杆57移动时，位于通槽内侧的滑杆586会逐渐移动，由于两个导向板562设置成“八”字状，通过角度调节，从而能够能够通过滑杆586带动一侧锁紧柱581逐渐向外移动，使得锁紧柱581向外移动过程中，逐渐脱离外杆57和内杆54上的导孔8。65.在砂浆搅拌拖车7对中摆正结束后，锁紧柱581脱离导孔8，使得内杆54和外杆57之间脱离，内杆54会持续后拉，使得内杆54和外杆57之间相互脱离，然后内杆54会带动支撑框55和连接杆向后移动，将承接件53从砂浆搅拌拖车7底部拉出，使得砂浆搅拌拖车7和承接件53脱离。66.两个挡板583一侧上转动设置有两个滚珠585，滚珠585表面和导向板562外表面相贴合，用于挡板583在导向板562上向外滑动时，两侧滚珠585同时转动，减少挡板583在导向板562上移动过程中产生的摩擦力。67.更进一步而言，限位件56包含有限位块561，限位块561中部开设有通孔5611，限位块561通过通孔5611套接在外杆57外侧，限位块561能够对外杆57起到引导作用，同时能够起到距离限定作用，限位块561上设置的通孔5611直径大于外杆57直径，外杆57外璧和通孔5611内壁相适配,限位块561两侧下方均固定安装有固定杆563，两个固定杆563外侧均固定安装有支撑柱564，两个支撑柱564末端均固定安装在移动底盘1上方。68.且在使用过程中，外杆57上与固定块52相对一端外侧固定安装有限位套，限位套的外侧直径大于限位块561上设置的通孔5611直径，用于对限位块561起到阻挡作用。69.气缸51拉动外杆57的距离和砂浆搅拌拖车7的移动摆正距离相同，因此当砂浆搅拌拖车7在对中摆正结束后，限位块561会和固定块52一侧紧抵，从而辅助内杆54和外杆57相互脱离。70.砂浆搅拌拖车7内侧使用的砂浆使用完或墙面抹平结束后，打开锁紧扣63，使得砂浆搅拌拖车7和移动底盘1脱离，再次使用时，需要对承接件53进行复位。71.进行复位时，气缸51会推动内杆54向前移动，内杆54在移动过程中会带动外侧支撑框55和连接杆向前推动，从而能够对一端承接件53向前移动，当内杆54和外杆57相接处时，会推动外杆57同时向前移动，外杆57向前移动时，使得外杆57后端逐渐靠近限位件56，受两个导向板562影响，通过角度调节，从而能够能够通过滑杆586带动一侧锁紧柱581逐渐向内移动，使得锁紧柱581向内移动过程中，逐渐插接在外杆57和内杆54上的导孔8内侧，而外杆57后端上的限位套和限位块561贴合时，锁紧柱581完成和导孔8的对接动作，使得内杆54和外杆57之间锁紧。72.双臂协同喷涂抹平机构3通过喷涂和抹平相配合能够快速对墙面进行喷涂抹平。73.具体的，双臂协同喷涂抹平机构3包含有放置座31，放置座31固定安装在放置平台41上，放置座31上两侧分别固定安装有机械臂一32和机械臂二35，机械臂一32和机械臂二35均为六轴机械臂，机械臂一32和机械臂二35之间呈135度设置，能够更好的完成喷涂和抹灰的步骤，机械臂一32顶端固定安装有刮板33，机械臂二35顶端固定安装有喷枪34。74.使用时，通过移动底盘1的位移，使得喷枪34先喷涂，完成后，移动底盘1再次同向位移，对喷涂后的墙面进行刮平。75.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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