一种多维驱动机器人的制作方法

1.本发明涉及建筑装备及自动化技术领域，尤其是涉及一种多维驱动机器人。


背景技术：

2.在建筑施工及装修过程中，通常需要对墙体进行批荡、开槽、抹灰、切割、打孔等作业，大部分场合中均采用人工完成，效率较低，且施工质量需依赖工人的熟练程度，难以稳定，目前市场上也有许多如开槽器、打磨机、抹灰机、喷涂机等半自动产品，这些产品能一定程度上辅助工人以提高施工效率，提升施工质量，但这部分半自动产品在使用时存在局限性，应用面小，均需人工参与，无法满足自动化操作要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种能够自动对多个位于不同方位的墙体进行施工的多维驱动机器人。
4.根据本发明实施例的一种多维驱动机器人，包括：底座；水平驱动机构，安装于所述底座，所述水平驱动机构用于驱动所述底座沿水平方向移动；升降机构，安装于所述底座，所述升降机构具有第一输出端；多维转动机构，所述多维转动机构包括至少三个旋转组件，至少三个所述旋转组件依次连接，相邻两个所述旋转组件的中心轴相交并形成夹角，所述夹角的取值设置为大于0
°
且小于180
°
，首端的所述旋转组件连接于所述第一输出端，末端的所述旋转组件具有第二输出端；作业组件，连接于所述第二输出端，所述升降机构用于驱动所述多维转动机构沿竖直方向移动，所述作业组件用于对墙体进行施工。
5.上述技术方案至少具有如下有益效果：通过将用于对墙体进行施工的作业组件安装到多维转动机构中，能够使作业组件转换至朝向立体空间中的任意方位，配合水平驱动机构驱动底座沿水平方向移动，即带动作业组件沿水平方向移动，以及升降机构驱动多维转动机构沿竖直方向移动，即带动作业组件沿竖直方向移动，因此，作业组件能够对室内或室外空间中的至少六个面(如底面、顶面和四个侧壁)进行施工作业，如开槽、抹灰、喷涂等，自由度大，应用范围广，且无需人工直接参与，自动化程度高，有效降低工人的劳动强度，同时提高施工效率。
6.根据本发明的一些实施例，相邻两个所述旋转组件的中心轴垂直。
7.根据本发明的一些实施例，所述旋转组件包括第一驱动件和转接座，所述转接座连接于所述第一驱动件，所述第一驱动件用于驱动所述转接座转动，相邻两个所述旋转组件中，其一所述旋转组件的所述第一驱动件安装于另一所述旋转组件的所述转接座。
8.根据本发明的一些实施例，所述转接座包括第一安装板和第二安装板，所述第一安装板与所述第二安装板垂直，相邻两个所述旋转组件中，所述第一安装板连接于其一所述第一驱动件，另一所述第一驱动件安装于所述第二安装板。
9.根据本发明的一些实施例，所述第一安装板设置有轴承座，所述轴承座位于所述第一安装板朝向所述第二安装板的一侧，所述轴承座装设有与所述第一驱动件的所述输出
轴转动配合的轴承。
10.根据本发明的一些实施例，所述水平驱动机构包括转向轮和至少两个驱动轮，所述转向轮和所述驱动轮均安装于所述底座，至少两个所述驱动轮对称设置于所述底座的两侧，至少两个所述驱动轮分别连接有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述驱动轮转动。
11.根据本发明的一些实施例，所述升降机构包括安装座、第一滑座和第三驱动件，所述第一滑座沿竖直方向滑动连接于所述安装座，所述第三驱动件的输出端与所述第一滑座连接并驱动所述第一滑座移动，所述安装座固定安装于所述底座，所述第一输出端设置于所述第一滑座。
12.根据本发明的一些实施例，所述安装座包括第一立柱和第二立柱，所述第一立柱安装于所述底座，所述第二立柱沿竖直方向滑动连接于所述第一立柱，所述第一滑座安装于所述第二立柱，所述第二立柱连接有第四驱动件，所述第四驱动件用于驱动所述第二立柱沿竖直方向移动。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一输出端安装有直线移动机构，所述直线移动机构包括第二滑座和第五驱动件，所述第二滑座沿水平方向滑动连接于所述第一滑座，所述第五驱动件的输出端与所述第二滑座连接并驱动所述第二滑座移动，所述作业组件安装于所述第二滑座。
14.根据本发明的一些实施例，所述作业组件设置为开槽器、切割器、打磨器、抹灰器、喷涂器和打孔器中的至少其一。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.本发明的上述和/或附加方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1为本发明实施例中多维驱动机器人第一视角的结构示意图；
18.图2为本发明实施例中多维驱动机器人第二视角的结构示意图；
19.图3为本发明实施例中多维转动机构的结构示意图；
20.图4为本发明实施例中多维转动机构的剖视图；
21.图5为图3中a的放大图。
22.附图标记：
23.底座100；
24.水平驱动机构200；转向轮210；驱动轮220；第二驱动件230；
25.升降机构300；安装座310；第一立柱311；第二立柱312；第四驱动件313；第一滑座320；第三驱动件321；第五电机3211；丝杆3212；螺母副3213；直线移动机构330；第二滑座331；第五驱动件332；
26.多维转动机构400；第一旋转组件410；第一中心轴411；第一电机412；第一减速器413；第一驱动轴414；第一转接座415；第一安装板4151；第二安装板4152；轴承座4153；轴承4154；第二旋转组件420；第二中心轴421；第二电机422；第二减速器423；第二驱动轴424；第
二转接座425；第三旋转组件430；第三中心轴431；第三电机432；第三减速器433；第三驱动轴434；
27.作业组件500。
具体实施方式
28.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
31.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
32.参照图1至图4，本发明的实施例提供一种多维驱动机器人，包括底座100、水平驱动机构200、升降机构300、多维驱动机构和作业组件500，其中，水平驱动机构200安装于底座100的底部，水平驱动机构200能够驱动底座100沿水平方向移动，即驱动底座100在水平面朝任意方向移动，升降机构300安装于底座100的顶部，升降机构300具有第一输出端，多维转动机构400安装于第一输出端，升降机构300用于驱动多维转动机构400沿竖直方向移动，多维转动机构400包括至少三个旋转组件，具体地，多维转动机构400包括三个选旋转组件，分别为第一旋转组件410、第二旋转组件420和第三旋转组件430，三个旋转组件依次连接，即第一旋转组件410安装于第一输出端，第二旋转组件420安装于第一旋转组件410的输出端，第三旋转组件430安装于第二旋转组件420的输出端，第三旋转组件430的输出端即为第二输出端，作业组件500安装于第二输出端；相邻两个旋转组件的中心轴形相交并形成夹角，即第一旋转组件410的第一中心轴411与第二旋转组件420的第二中心轴421相交并形成第一夹角θ1，第二旋转组件420的第二中心轴421与第三旋转组件430的第三中心轴431相交并形成第二夹角θ2，第一夹角θ1满足0
°
<θ1<180
°
，第二夹角θ2满足0
°
<θ2<180
°
，一般而言，θ1＝θ2，例如，θ1＝θ2＝90
°
，θ1＝θ2＝100
°
等，其中，第一中心轴411沿水平方向设置，因此，第一旋转组件410能够驱使作业组件500绕第一中心轴411转动，第二旋转组件420能够驱使作业组件500绕第二中心轴421转动，第三旋转组件430能够驱使作业组件500绕第三中心轴431转动，从而改变作业组件500的朝向，使作业组件500能够朝向立体空间中的任意方位；作业组件500可以是开槽器、切割器、打磨器、抹灰器、喷涂器和打孔器等施工工具中的至少其一，当然，作业组件500也不限于上述用于施工的工具，当作业组件500设置为开槽器，则可对墙体进行开槽作业，当作业组件500设置为打孔器，则可对墙体进行打孔作业，对于作
业组件500设置为其他施工工具，此处不在赘述，当然，作业组件500也可以设置为背向布置的开槽器和喷涂器，或者上述任意两个施工工具，可以实现随时切换施工工具。
33.通过将用于对墙体进行施工的作业组件500安装到多维转动机构400中，能够使作业组件500转换至朝向立体空间中的任意方位，配合水平驱动机构200驱动底座100沿水平方向移动，即带动作业组件500沿水平方向移动，以及升降机构300驱动多维转动机构400沿竖直方向移动，即带动作业组件500沿竖直方向移动，因此，作业组件500能够对室内或室外空间中的至少六个面(如底面、顶面和四个侧壁)进行施工作业，如开槽、抹灰、喷涂等，自由度大，应用范围广，且无需人工直接参与，自动化程度高，有效降低工人的劳动强度，同时提高施工效率。
34.参照图4，可以理解的是，相邻两个旋转组件的中心轴垂直，即夹角的取值为90
°
，即第一中心轴411和第二中心轴421相交并垂直，第二中心轴421与第三中心轴431相交并垂直，θ1＝θ2＝90
°
，使得第一旋转组件410驱动第二旋转组件420转动时，第二旋转组件420相对于第一旋转组件410位于同一平面内，第二旋转组件420驱动第三旋转组件430转动时，第三旋转组件430相对于第二旋转组件420位于同一平面内，从而多维转动机构400的整体结构更加紧凑，多维转动机构400在施工过程中占据的空间较小，便于在小空间范围内工作，方便使用。
35.参照图3和图4，可以理解的是，旋转组件包括第一驱动件和转接座，转接座连接于第一驱动件，第一驱动件用于驱动转接座转动，相邻两个旋转组件中，其一旋转组件的第一驱动件安装于另一旋转组件的转接座，其中，第一驱动件包括电机、减速器和驱动轴，电机通过减速器与驱动轴的一端连接，转接座固定连接于驱动轴的另一端，具体地，第一旋转组件410包括第一电机412、第一减速器413、第一驱动轴414和第一转接座415，第二旋转组件420包括第二电机422、第二减速器423、第二驱动轴424和第二转接座425，第三旋转组件430包括第三电机432、第三减速器433、第三驱动轴434和第三转接座(图中未示出)，第二电机422安装于第一转接座415，第三电机432安装于第二转接座425，作业组件500安装于第三转接座，可以理解的是，作业组件500也可直接安装于第三驱动轴434的端部，从而实现三个旋转组件之间的连接，以驱使作业组件500转换至朝向立体空间中的任意方位，并且增加减速器，便于控制作业组件500的朝向。
36.参照图4和图5，可以理解的是，转接座包括第一安装板4151和第二安装板4152，第一安装板4151与第二安装板4152垂直，相邻两个旋转组件中，第一安装板4151连接于其一第一驱动件，另一第一驱动件安装于第二安装板4152；以第一旋转组件410与第二旋转组件420之间的连接结构为例，第一转接座415包括第一安装板4151和第二安装板4152，第一安装板4151固定连接于第一驱动轴414的端部，并且第一中心轴411垂直于第一安装板4151，第二电机422固定安装于第二安装板4152，第二安装板4152具有通孔，第二驱动轴424穿设于通孔，并且第二中心轴421垂直于第二安装板4152，从而实现第一旋转组件410的第一中心轴411与第二旋转组件420的第二中心轴421垂直配合，第二转接座425的结构及连接方式与第一转接座415的结构及连接方式相似，此处不在赘述，转接座的整体结构简单，方便安装。
37.参照图4，可以理解的是，第一安装板4151设置有轴承4154座4153，轴承4154座4153位于第一安装板4151朝向第二安装板4152的一侧，轴承4154座4153装设有与第一驱动
件的输出轴转动配合的轴承4154，以第一旋转组件410与第二旋转组件420之间的连接结构为例，第一转接座415的轴承4154与第二驱动轴424转动配合，从而提高第二驱动轴424的转动稳定性，减少震动，第二转接座425具有与第一转接座415相同的设置，此处不在赘述，可提高第三驱动轴434的转动稳定性，进一步减少震动。
38.参照图1和图2，可以理解的是，水平驱动机构200包括转向轮210和至少两个驱动轮220，转向轮210和驱动轮220均安装于底座100，至少两个驱动轮220对称设置于底座100的两侧，至少两个驱动轮220分别连接有第二驱动件230，第二驱动件230用于驱动驱动轮220转动，第二驱动件230设置为第四电机，两个第四电机分别驱动两个驱动轮220转动，其中，转向轮210也设置有两个，并且对称设置于底座100的两侧，两个转向轮210和两个驱动轮220分别位于底座100的四个角位，并且两个转向轮210位于底座100的前端，两个驱动轮220位于底座100的后端，以支撑底座100，当两个驱动轮220的转速相等时，可驱使底座100作水平直线运动，当两个驱动轮220的转速不相等时，可驱使底座100转弯，从而可驱动底座100朝任意水平方向移动，即驱使作业组件500沿水平方向移动至不同的位置进行施工，增大施工范围，适用性好。
39.参照图1和图2，可以理解的是，升降机构300包括安装座310、第一滑座320和第三驱动件321，第一滑座320沿竖直方向滑动连接于安装座310，第三驱动件321的输出端与第一滑座320连接并驱动第一滑座320移动，安装座310固定安装于底座100，第一输出端设置于第一滑座320，具体地，安装座310固定安装于底座100的顶部，可通过滑块与竖向布置的滑轨配合实现第一滑座320沿竖直方向滑动连接于安装座310，即竖向布置的滑轨固定安装于安装座310，滑块固定安装于第一滑座320，第三驱动件321包括第五电机3211、丝杆3212和与丝杆3212配合的螺母副3213，第五电机3211固定安装于安装座310，螺母副3213固定安装于第一滑座320，丝杆3212沿竖直方向布置，并且丝杆3212的一端与第五电机3211的输出轴连接，另一端与螺母副3213配合，从而即可通过第五电机3211驱动第一滑座320沿竖直方向移动，亦即驱动作业组件500沿竖直方向移动，使作业组件500能够移动至不同的高度进行施工，进一步增大施工范围，适用性好。
40.参照图1和图2，可以理解的是，安装座310包括第一立柱311和第二立柱312，第一立柱311安装于底座100，第二立柱312沿竖直方向滑动连接于第一立柱311，第一滑座320安装于第二立柱312，第二立柱312连接有第四驱动件313，第四驱动件313用于驱动第二立柱312沿竖直方向移动，具体地，第一立柱311固定安装于底座100的顶部，第二立柱312与第一立柱311的连接结构和上述第一滑座320与安装座310的连接结构类似，此处不再赘述，第四驱动件313的结构与第三驱动件321的结构相同，此处不再赘述，由于为二次升降，在竖直方向上占据的空间相同的情况下，可进一步增大作业组件500在竖直方向上的行程，进一步增大施工范围，结构更加紧凑。
41.参照图1，可以理解的是，第一输出端安装有直线移动机构330，直线移动机构330包括第二滑座331和第五驱动件332，第二滑座331沿水平方向滑动连接于第一滑座320，第五驱动件332的输出端与第二滑座331连接并驱动第二滑座331移动，作业组件500安装于第二滑座331，具体地，通过滑块与水平布置的滑轨配合实现第二滑座331沿水平方向滑动连接于第一滑座320，即水平布置的滑轨固定安装于第一滑座320，滑块固定安装于第二滑座331，且水平布置的滑轨与驱动轮220的转动轴平行，第五驱动件332的结构与第三驱动件
321的结构相似，此时，丝杆3212与水平布置的滑轨平行，从而第五驱动件332能够驱动作业组件500做水平直线运动，以调整作业组件500相对于底座100的伸出距离，进一步增大作业组件500的可调整空间，方便使用。
42.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。