人机协作砌墙机器人及系统的制作方法

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种对人机协作砌墙机器人及系统。

背景技术：

在房屋建筑施工过程中，在现浇主体后经常采用砌墙的工艺工法，目前的砌墙多采用加气块，常规加气块的尺寸为600mmx200mmx300mm，湿水后单块砖的重量可达40kg；现在基本都是人力完成搬砖砌砖，对人力而言，持续对重达40kg的加气块进行抹灰、砌筑等操作是很困难的，因此目前的砌墙效率低下，且需要体力很好的人员或两人同时操作才能完成。随着中国劳动力转型，依然在建筑施工行业从事砌墙作业的工人老龄化严重，加之施工现场的环境恶劣，砌墙作业本身枯燥无味，导致年轻一代基本不会考虑砌墙作业。目前建筑施工行业已经出现用人荒，越来越少的人参与抹灰砌墙，建筑如何能起。商用住房的楼层承载能力为200kg/㎡，大型重型设备不能应用于楼层施工中，因此负载为40kg及以上的工业机械臂不能应用于楼层中。基于以上问题的存在，目前的建筑施工行业中，急需一种高效人机助力砌墙系统方案协助完成砌墙工艺。

技术实现要素：

为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了人机协作砌墙机器人及系统。

一种人机协作砌墙机器人，包括：移动底盘、与所述移动底盘固定的支撑立柱、与所述支撑立柱固定的助力机构以及与所述助力机构固定的夹持器，所述助力机构包括提升器以及支撑臂，所述支撑臂的延伸方向与所述支撑立柱垂直，所述支撑臂远离所述支撑立柱的末端设置有第一定位结构，所述提升器包括动力单元以及与所述动力单元固定的缆绳，所述缆绳沿支撑臂的方向伸展并穿过所述第一定位结构后固定所述夹持器。

在一个优选实施方式中，所述支撑立柱包括与所述移动底盘固定的基柱，套设于所述基柱中的伸缩柱以及与伸缩柱远离所述基柱的其中一个侧表面固定的顶天结构，所述顶天结构包括与所述伸缩柱固定的导轨以及与导轨配合固定的滑动部。

在一个优选实施方式中，所述支撑臂包括与所述伸缩柱固定的第一连接座、与所述第一连接座枢接的第一折臂、与所述第一折臂固定的第二连接座以及与第二连接座枢接的第二折臂，第一连接座与所述顶天结构分别固定于所述伸缩柱的相背两个表面，所述第一折臂能相对所述第一连接座转动，所述第二折臂能相对所述第二连接座转动。

在一个优选实施方式中，所述动力单元固定于所述第一连接座，所述第一连接座、所述第二连接座、所述第一折臂、所述第二折臂上分别设置有第二定位结构，所述缆绳与所述动力单元连接后绕过多个所述第二定位结构后与所述夹持器固定。

在一个优选实施方式中，所述第二定位结构包括安装座、转动盘、两个绕线轮以及限位板；所述安装座与所述支撑臂固定，所述转动盘设置于所述安装座且能相对所述安装座转动，所述转动盘上设置有两个间隔的定位柱，所述绕线轮穿设所述定位柱且其两端夹设于所述转动盘与所述限位板之间，所述绕线轮能相对所述定位柱转动。

在一个优选实施方式中，所述人机协作砌墙机器人还包括固定于移动底盘中的供电装置，所述供电装置为支撑立柱、助力机构以及夹持器提供电能。

在一个优选实施方式中，所述夹持器包括本体以及位于本体相对两端的第一夹持板及第二夹持板，所述本体还包括分别与第二夹持板垂直的两个侧面，每个侧面上分别设置有滑轨以及沿滑轨移动的滑块，所述本体还包括u型的固定板，所述固定板的相对两端分别与两个所述滑块固定，所述固定板的底部与所述第二夹持板固定，所述固定板随着所述滑块的移动带动第二夹持板向靠近或者远离第一夹持板的方向移动。

在一个优选实施方式中，所述本体还包括驱动部，所述驱动部与所述第二夹持板固定。

在一个优选实施方式中，所述夹持器上设置有控制按钮，所述控制按钮与所述驱动部电性连接。

本发明还涉及一种人机协作砌墙机器人系统，用于与人机协作砌墙机器人配合完成砌墙。

一种人机协作砌墙机器人系统，其包括如上所述的人机协作砌墙机器人以及自动灰缝抹浆装置，所述自动灰缝抹浆机包括砂浆输送机、灰缝抹浆机以及连接于所述砂浆输送机、所述灰缝抹浆机之间的输料管，所述砂浆输送机用于产生砂浆，所述输料管用于将所述砂浆输送机产生的砂浆输出至所述灰缝抹浆机，所述灰缝抹浆机设置于砌块上，所述灰缝抹浆机在砌块完成定位后，在砌块上运动以实现水平灰缝及竖直灰缝的涂抹。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的人机协作砌墙机器人整体重量轻，能够充分满足楼层承载能力；执行速度快、效率高、质量好；体积小，能够满足楼层内绝大部分的施工空间。

附图说明

图1是本发明提供的人机协作砌墙机器人一实施例的示意图。

图2是图1提供的人机协作砌墙机器人ii区域的放大示意图。

图3是图1提供的人机协作砌墙机器人iii区域的放大示意图。

图4是图1提供的人机协作砌墙机器人vi区域的放大示意图。

图5是本发明提供的人机协作砌墙机器人系统的结构示意图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-4，其中，图1是本发明提供的人机协作砌墙机器人一实施例的示意图。图2是图1提供的人机协作砌墙机器人ii区域的放大示意图。图3是图1提供的人机协作砌墙机器人iii区域的放大示意图。图4是图1提供的人机协作砌墙机器人vi区域的放大示意图。本发明实施例提供的一种人机协作砌墙机器人100，包括：移动底盘10、与所述移动底盘10固定的支撑立柱20、与所述支撑立柱20固定的助力机构30以及与所述助力机构30固定的夹持器40。

所述移动底盘10包括多个万向轮及用于对万向轮固定的刹车结构。在移动底盘10上设置万向轮方便移动所述人机协作砌墙机器人100。

所述移动底盘10中设置有供电装置(图未示)，所述供电装置为支撑立柱20、助力机构30以及夹持器40提供电能。所述供电装置可以为蓄电池。

所述支撑立柱20包括与所述移动底盘10固定的基柱21，套设于所述基柱21中的伸缩柱22以及与伸缩柱22远离所述基柱21的其中一个侧表面固定的顶天结构23。所述顶天结构23包括与所述伸缩柱22固定的导轨230以及与导轨230配合固定的滑动部232。所述滑动部232在导轨230上滑动时，其长度能使其滑动时其顶端能顶住天花板。如此，所述滑动部232的顶端顶住天花板，移动底盘10抵住地面，从而使移动底盘10及滑动部232实现了与底面及天花板的稳固固定，能防止支撑立柱20的晃动。所述伸缩柱22与所述顶天结构23的升降顺序可以依据设计而定，并采用一键自动完成。所述顶天结构23能根据天花板的高度确定升降高度。

所述助力机构30包括提升器31以及支撑臂32。所述支撑臂32的延伸方向与所述支撑立柱20垂直。所述支撑臂32远离所述支撑立柱20的末端设置有第一定位结构50。所述提升器31包括动力单元以及与所述动力单元固定的缆绳312，所述缆绳312沿支撑臂32的方向伸展并穿过所述第一定位结构50后固定所述夹持器40。

在本实施方式中，所述第一定位结构50为滑轮。

所述支撑臂32包括与所述伸缩柱22固定的第一连接座320、与所述第一连接座320枢接的第一折臂322、与所述第一折臂322固定的第二连接座324以及与第二连接座324枢接的第二折臂326，第一连接座320与所述顶天结构23分别固定于所述伸缩柱22的相背两个表面，所述第一折臂322能相对所述第一连接座320转动，所述第二折臂326能相对所述第二连接座324转动。

在本实施方式中，所述支撑臂32包括第一折臂322及第二折臂326，从而提高了支撑臂32的自由度，使支撑臂32能伸长不同的长度及弯折不同的角度，以能夹取不同距离的砌块101。

所述动力单元固定于所述第一连接座320，所述第一连接座320、所述第二连接座324、所述第一折臂322、所述第二折臂326上分别设置有第二定位结构60，所述缆绳312与所述动力单元连接后绕过多个所述第二定位结构60后与所述夹持器40固定。

在本实施方式中，所述第二定位结构60包括安装座61、转动盘62、绕线轮63以及限位板65。所述安装座61与所述支撑臂32固定，所述转动盘62设置于所述安装座61且能相对所述安装座61转动，所述转动盘62上设置有两个间隔的定位柱64，所述绕线轮63穿设所述定位柱64且其两端夹设于所述转动盘62与所述限位板65之间，也即两个所述绕线轮63的中心轴相平行，所述绕线轮63能相对所述定位柱64转动。

在本实施方式中，所述第二定位结构60的数量为三个，三个第二定位结构60分别设置于所述第一连接座320、所述第二连接座324及所述第一折臂322上。

在本实施方式中，还包括设置于第二折臂326上的一个换向轮66，所述换向轮66用于改变所述缆绳312的方向，将缆绳312延伸的方向由水平位置向竖直转换。

所述夹持器40包括本体41、位于本体41相对两端的第一夹持板42及第二夹持板43以及驱动部(图未示)。所述本体41包括分别与第二夹持板43垂直的两个侧面，每个侧面上分别设置有滑轨44以及沿滑轨44移动的滑块45，所述本体41还包括u型的固定板46，所述固定板46的相对两端分别与两个所述滑块45固定，所述固定板46的底部与所述第二夹持板43固定，所述固定板46随着所述滑块45的移动带动第二夹持板43向靠近或者远离第一夹持板42的方向移动。在本实施方式中，由于是需要施工人员操纵所述夹持器40，也即，需要施工人员实现夹持器40的定位以将砌块101放至预定位置，所以，所述夹持器40上还可以设置把手，当夹持器40夹持砌块101后，便于操纵人员握持把手将砌块101放至预定位置。

所述夹持器40上设置有第一控制按钮(图未示)及第二控制按钮(图未示)，所述第一控制按钮与所述驱动部电性连接用于控制第二夹持板43相对第一夹持板42的移动以夹持不同厚度的砌块101，第二控制按钮用于控制所述动力单元收放缆绳312，以实现夹持器40的升降。施工人员控制所述第一控制按钮第二控制按钮就可以实现所述夹持器40升降及夹砖动作。

请参阅图5，图5为本发明提供的一种人机协作砌墙机器人系统200，用于与自动灰缝抹浆装置300配合完成砌墙。

一种人机协作砌墙机器人系统200，其包括如上所述的人机协作砌墙机器人100以及自动灰缝抹浆装置300。所述自动灰缝抹浆装置300包括砂浆输送机70、灰缝抹浆机80以及连接于所述砂浆输送机70、所述灰缝抹浆机80之间的输料管90。所述砂浆输送机70用于产生砂浆，所述输料管90用于将所述砂浆输送机70产生的砂浆输出至所述灰缝抹浆机80。所述灰缝抹浆机80设置于砌块101上，所述灰缝抹浆机80在砌块101完成定位后，在砌块101上运动以实现水平灰缝及竖直灰缝的涂抹。

本发明提供的人机协作砌墙机器人100系统在使用时，可以按如下步骤执行：

施工人员将人机协作砌墙机器人100系统推到待砌筑墙体的中间位置，将移动底盘10的万向轮固定；

启动所述支撑立柱20包括的伸缩柱22及顶天结构23，使顶天结构23包括的滑动部232向上升直至顶住天花板，如此整个设备在此点稳定支撑，也实现了助力机构30的稳定设置；

施工人员将自动灰缝抹浆机80放置于底砌上，并将砂浆输送机70放置于周边便于添加砂浆；

提供增高梯110，使增高梯110位于待砌筑墙体的周边方便使用；

将整个设备通电，按下启动按钮；砂浆输送机70开始按照程式输送砂浆，自动灰缝抹浆机80开始按照预定程式涂抹水平及竖向的砂浆；施工人员操作夹持器40，并通过其上的第二控制按钮控制提升器31收放缆绳312，从而移动夹持器40去夹持砌块101；

待夹持器40夹持砌块101后，施工人员操作夹持器40，移动砌块101到已经涂抹好砂浆的待砌筑处，对准砌块101后，按压第一控制按钮放置砌块101；如此反复操作夹持器40，配合自动灰缝抹浆机80的执行速度完成砌块101放置；当下层砌块101砌筑完毕后，施工人员将使用增高梯来协助完成高层砌块101的砌筑；

当砂浆输送机70内无砂浆的时候，工人需向其中倒入砂浆；此面墙体砌筑完毕后，工人将整套设备移动至下个砌筑墙体旁，重复以上操作完成墙体砌筑。

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。