砌砖机器人的制作方法

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种砌砖机器人。

背景技术：

目前市场上80%的内墙为砌筑形式，国内外砌筑时仍是采用全人工作业的传统作业方法,工人劳动强度大、效率低、作业环境条件差,而且作业成本高,工程质量及工人安全不易保证。随着建筑业的不断发展和科学技术的不断进步,这种传统的作业方法已经不能适应时代的要求，所以提出以砌砖机器人替代人进行砌筑的设计方案，在此背景下，如何扩大砌砖机器人抓取砖块的活动范围是亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种砌砖机器人，该砌砖机器人能扩大抓取砖块的活动范围。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种砌砖机器人，包括：

底盘；

供砖移动机构，设置于所述底盘上；

供砖机械手，用于抓取待抹浆砖块，所述供砖机械手设置于所述供砖移动机构的输出端，所述供砖移动机构能驱动所述供砖机械手升降以及水平移动；

砌砖移动机构，设置于所述底盘上；以及

砌砖机械手，用于抓取已抹浆砖块进行砌筑，所述砌砖机械手设置于所述砌砖移动机构的输出端，所述砌砖移动机构能驱动所述砌砖机械手升降以及水平移动。

在一些实施例中，所述供砖移动机构包括：

供砖支架，设置于所述底盘上；

第一直线驱动组件，设置于所述供砖支架上，所述第一直线驱动组件的输出端能够沿水平方向往复移动；以及

第二直线驱动组件，设置于所述第一直线驱动组件的输出端，所述第二直线驱动组件的输出端能竖直升降，所述供砖机械手安装于所述第二直线驱动组件的输出端。

在一些实施例中，所述第一直线驱动组件和所述第二直线驱动组件均为丝杠螺母组件。

在一些实施例中，所述砌砖机器人还包括：

第一旋转驱动机构，设置于所述供砖移动机构的输出端，所述第一旋转驱动机构与所述供砖机械手连接，且能驱动所述供砖机械手在水平面内转动。

在一些实施例中，所述第一旋转驱动机构包括：

第一连接板，连接在所述供砖移动机构的输出端上；以及

第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一关节件和第一电机，第一电机设置于所述第一连接板上且其输出轴竖直设置，所述第一关节件与所述第一电机的输出轴连接，所述第一电机能驱动所述第一关节件转动，所述供砖机械手安装于所述第一关节件。

在一些实施例中，所述供砖机械手包括：

第一臂，安装于所述第一关节件且水平设置；

第二臂，滑动连接在所述第一臂的下方，且其长度方向与所述第一臂的长度方向相同；

供砖夹爪，用于抓取待抹浆砖块，所述供砖夹爪连接在所述第二臂上；以及

第二驱动组件，设置于所述第一臂上，所述第二驱动组件能驱动所述第二臂沿所述第一臂的长度方向往复运动。

在一些实施例中，所述供砖机械手还包括：

第一安装架，可转动地连接在所述第二臂上，所述供砖夹爪连接在所述第一安装架上；以及

第三驱动组件，设置于所述第二臂上，所述第三驱动组件能驱动所述第一安装架相对所述第二臂在水平面内转动。

在一些实施例中，所述砌砖机器人还包括：

砌砖移动机构，设置于所述底盘上；以及

砌砖机械手，用于抓取已抹浆砖块进行砌筑，所述砌砖机械手设置于所述砌砖移动机构的输出端，所述砌砖移动机构能驱动所述砌砖机械手升降以及水平移动。

在一些实施例中，所述砌砖机器人还包括：

第二旋转驱动机构，设置于所述砌砖移动机构的输出端，所述第二旋转驱动机构与所述砌砖机械手连接，且能驱动所述砌砖机械手在水平面内转动。

在一些实施例中，所述砌砖机器人还包括：

砖块顶升机构，设置于所述底盘上，用于放置所述供砖机械手所抓取的待抹浆砖块；

送浆机构，用于供应砂浆；以及

抹浆机构，用于将所述送浆机构的砂浆涂抹到置于所述砖块顶升机构上的待抹浆砖块，所述砌砖机械手用于抓取所述砖块顶升机构上涂抹有砂浆的砖块。

在一些实施例中，所述砌砖机器人还包括电控箱，所述电控箱与所述砖块顶升机构位于所述底盘的两相对端，所述抹浆机构位于所述砖块顶升机构的上方；

所述供砖移动机构和所述砌砖移动机构位于所述底盘的中部且间隔排列，所述送浆机构位于所述供砖移动机构与所述砌砖移动机构之间。

在一些实施例中，所述砌砖移动机构与所述供砖移动机构两者中的至少一个可移动地安装在所述底盘上，以靠近或远离另一个。

在一些实施例中，所述底盘的顶部设有滑动驱动组件，所述滑动驱动组件能驱动所述砌砖移动机构和所述供砖移动机构两者中的至少一个在所述底盘上移动，以靠近或远离另一个。

在一些实施例中，所述滑动驱动组件包括：

滑动电机，设置于所述底盘上；

双头丝杠，所述双头丝杠连接在所述滑动电机的输出端，且能在所述滑动电机的驱动下转动；以及

两个活动件，其中一个所述活动件连接所述供砖移动机构，另一个所述活动件连接所述砌砖移动机构；两个所述活动件分别与所述双头丝杠的两端螺纹连接，并能随所述双头丝杠的转动沿所述双头丝杠的长度方向移动以相互靠近或远离。

本发明砌砖机器人至少具有以下有益效果：通过将用于抓取待抹浆砖块的供砖机械手设置于供砖移动机构的输出端，供砖移动机构能驱动供砖机械手升降以及水平移动，从而供砖机械手可以抓取地面上不同高度和水平方向不同位置的砖块，实现了扩大抓取砖块的活动范围。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的砌砖机器人的结构示意图；

图2为图1所示砌砖机器人的俯视图；

图3为图2所示砌砖机器人的左视图；

图4为本发明实施方式提供的砌砖机器人处于折叠状态的结构示意图；

图5为图4所示砌砖机器人的主视图；

图6为图5所示砌砖机器人的俯视图；

图7为本发明实施方式提供的砌砖机器人的供砖移动机构和砌砖移动机构均朝底盘中间移动后的局部结构示意图；

图8为本发明实施方式提供的底盘的结构示意图；

图9为本发明实施方式提供的供砖移动机构和供砖机械手的结构示意图；

图10为本发明实施方式提供的砌砖移动机构和砌砖机械手的结构示意图；

附图标号说明：

底盘10，供砖移动机构20，供砖支架21，第一供砖滑轨22，第二供砖电机23，第二供砖丝杠24，第一供砖电机25，第一供砖丝杠26，第二供砖滑轨27，供砖机械手30，第一连接板31，第一电机32，第一臂33，供砖夹爪34，第二臂35，第一安装架36，砌砖移动机构40，砌砖支架41，升降电机42，升降丝杠43，横移安装架44，横移电机45，主动轮46，从动轮47，同步带48，砌砖机械手50，砖块顶升机构60，送浆机构70，抹浆机构80，电控箱90，滑动电机101，双头丝杠102，活动件103，导轨111，滑块112。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1至图10所示，一实施方式的砌砖机器人包括底盘10、供砖移动机构20、供砖机械手30、砌砖移动机构40和砌砖机械手50。其中，供砖移动机构20设置于底盘10上；供砖机械手30用于抓取待抹浆砖块，供砖机械手30设置于供砖移动机构20的输出端，供砖移动机构20能驱动供砖机械手30升降以及水平移动；砌砖移动机构40设置于底盘10上；砌砖机械手50用于抓取已抹浆砖块进行砌筑，砌砖机械手50设置于砌砖移动机构40的输出端，砌砖移动机构40能驱动砌砖机械手50升降以及水平移动。

上述砌砖机器人通过将用于抓取待抹浆砖块的供砖机械手30设置于供砖移动机构20的输出端，供砖移动机构20能驱动供砖机械手30升降以及水平移动，从而供砖机械手30可以抓取地面上不同高度和水平方向不同位置的砖块，实现了扩大抓取砖块的活动范围；通过将砌砖机械手50设置于砌砖移动机构40的输出端，砌砖移动机构40能驱动砌砖机械手50升降以及水平移动，从而砌砖机械手50可以抓取已抹浆砖块移动至不同高度和水平方向的不同位置，扩大了砌砖机械手50的活动范围。

如图9所示，在一些实施例中，供砖移动机构20包括供砖支架21、第一直线驱动组件和第二直线驱动组件，其中，供砖支架21设置于底盘10上；第一直线驱动组件设置于供砖支架21上，第一直线驱动组件的输出端能够沿水平方向往复移动；第二直线驱动组件设置于第一直线驱动组件的输出端，第二直线驱动组件的输出端能竖直升降，供砖机械手30安装于第二直线驱动组件的输出端。

在一些实施例中，第一直线驱动组件和第二直线驱动组件均为丝杠螺母组件。具体地，第一直线驱动组件包括第一供砖电机25、第一供砖丝杠26和第一螺母，第一螺母连接第二直线驱动组件，第一供砖丝杠26连接在第一供砖电机25的输出端且沿水平方向延伸，第一供砖电机25能驱动第一供砖丝杠26绕自身轴线转动；第一螺母套设在第一供砖丝杠26上且与第一供砖丝杠26螺纹连接，并能随第一供砖丝杠26的转动带动第二直线驱动组件及供砖机械手30沿第一供砖丝杠26的长度方向移动。

第二直线驱动组件包括第二供砖电机23、第二供砖丝杠24和第二螺母，第二螺母连接供砖机械手30，第二供砖丝杠24连接在第二供砖电机23的输出端且沿竖直方向延伸，第二供砖电机23能驱动第二供砖丝杠24绕自身轴线转动；第二螺母套设在第二供砖丝杠24上且与第二供砖丝杠24螺纹连接，并能随第二供砖丝杠24的转动带动供砖机械手30沿第二供砖丝杠24的长度方向移动。

进一步地，供砖移动机构20还包括为供砖机械手30的竖直升降导向的第一导向组件和为第二直线驱动组件的水平移动导向的第二导向组件。

具体地，第一导向组件包括第一供砖滑轨22以及与第一供砖滑轨22滑动连接的第一供砖滑块，第一供砖滑轨22的长度方向与第二供砖丝杠24的长度方向相同，第一供砖滑块固定连接供砖机械手30。第二导向组件包括第二供砖滑轨27以及与第二供砖滑轨27滑动连接的第二供砖滑块，第二供砖滑轨27的长度方向与第一供砖丝杠26的长度方向相同，第二供砖滑块固定连接第二直线驱动组件。

在一些实施例中，砌砖机器人还包括第一旋转驱动机构，第一旋转驱动机构设置于供砖移动机构20的输出端，该第一旋转驱动机构与供砖机械手30连接，且能驱动供砖机械手30在水平面内转动。在工作时可通过第一旋转驱动机构使供砖机械手30远离供砖移动机构20（伸展），以增大工作行程；在需要通过狭窄空间时又可通过第一旋转驱动机构使供砖机械手30在水平面内转动至与供砖移动机构20贴合（收缩），以减小砌砖机器人的外形尺寸，以便砌砖机器人顺利通过狭窄空间，提高了砌砖机器人的空间适应能力。

可选地，第一旋转驱动机构包括第一连接板31和第一驱动组件，第一连接板31连接在供砖移动机构20的输出端上；第一驱动组件包括第一关节件和第一电机32，第一电机32设置于第一连接板31上且其输出轴竖直设置，第一关节件与第一电机32的输出轴连接，第一电机32能驱动第一关节件转动，供砖机械手30安装于第一关节件。使用时，使供砖机械手30水平延伸，从而供砖机械手30的弯矩完全承载在第一关节件上，中间无需电机输出轴或减速机传递，大大降低所需电机转矩，提高承载弯矩的能力，与传统的在减速机或电机输出轴上直接装手臂的形式相比显得更对称，结构受力更合理；第一关节件在转动的过程中，只需要克服转动摩擦力以及供砖机械手30的启动、停止的惯性力。

如图9所示，在一些实施例中，供砖机械手30包括第一臂33、第二臂35、供砖夹爪34和第二驱动组件，第一臂33安装于第一关节件且水平设置；第二臂35滑动连接在第一臂33的下方，且其长度方向与第一臂33的长度方向相同；供砖夹爪34用于抓取待抹浆砖块，供砖夹爪34连接在第二臂35上；第二驱动组件设置于第一臂33上，第二驱动组件能驱动第二臂35沿第一臂33的长度方向往复运动。可以理解的，通过设计第二臂35滑动连接在第一臂33的下方且其长度方向与第一臂33的长度方向相同，使得供砖机械手30的伸出长度可变，以更好地适应工作需要：当第二臂35伸长时，供砖机械手30的总长度变长，扩大供砖机械手30的活动范围；当第二臂35回缩时，供砖机械手30的总长度变短，可以减小占用空间。

进一步地，供砖机械手30还包括第一安装架36和第三驱动组件，第一安装架36可转动地连接在第二臂35上，供砖夹爪34连接在第一安装架36上；第三驱动组件设置于第二臂35上，第三驱动组件能驱动第一安装架36相对第二臂35在水平面内转动，以增加供砖夹爪34的灵活度。

如图10所示，砌砖移动机构40包括砌砖支架41、升降驱动组件和横移驱动组件，其中，砌砖支架41设置于底盘10上；升降驱动组件设置于砌砖支架41上，升降驱动组件的输出端能够竖直升降；横移驱动组件设置于升降驱动组件的输出端，横移驱动组件的输出端能沿水平方向往复移动，砌砖机械手50安装于横移驱动组件的输出端。

具体地，升降驱动组件包括升降电机42、升降丝杠43和升降螺母，升降螺母连接横移驱动组件，升降丝杠43连接在升降电机42的输出端且沿竖直方向延伸，升降电机42能驱动升降丝杠43绕自身轴线转动；升降螺母套设在升降丝杠43上且与升降丝杠43螺纹连接，并能随升降丝杠43的转动带动横移驱动组件及砌砖机械手50沿升降丝杠43的长度方向移动。

横移驱动组件包括横移安装架44、横移电机45和传动组件，横移安装架44水平设置并与升降螺母连接，横移电机45安装在横移安装架44上；传动组件包括主动轮46、从动轮47和同步带48，同步带48分别连接从动轮47和主动轮46，主动轮46连接横移电机45的输出轴并能在横移电机45的驱动下转动，同步带48连接砌砖机械手50。当主动轮46转动时，同步带48将带动砌砖机械手50相对于横移安装架44水平移动。

进一步地，砌砖机器人还包括第二旋转驱动机构，第二旋转驱动机构设置于砌砖移动机构40的输出端，该第二旋转驱动机构与砌砖机械手50连接，且能驱动砌砖机械手50在水平面内转动。在工作时可通过第二旋转驱动机构使砌砖机械手50远离砌砖移动机构40（伸展），以增大工作行程；在需要通过狭窄空间时又可通过第二旋转驱动机构使砌砖机械手50在水平面内转动至与砌砖移动机构40贴合（收缩），以减小砌砖机器人的外形尺寸，以便砌砖机器人顺利通过狭窄空间，提高了砌砖机器人的空间适应能力。

可选地，第二旋转驱动机构包括第二连接板和第二驱动组件，第二连接板连接在砌砖移动机构40的输出端上；第二驱动组件包括第二关节件和第二电机，第二电机设置于第二连接板上且其输出轴竖直设置，第二关节件与第二电机的输出轴连接，第二电机能驱动第二关节件转动，砌砖机械手50安装于第二关节件。使用时，使砌砖机械手50水平延伸，从而砌砖机械手50的弯矩完全承载在第二关节件上，中间无需电机输出轴或减速机传递，大大降低所需电机转矩，提高承载弯矩的能力，与传统的在减速机或电机输出轴上直接装手臂的形式相比显得更对称，结构受力更合理；第二关节件在转动的过程中，只需要克服转动摩擦力以及砌砖机械手50的启动、停止的惯性力。

在一些实施例中，砌砖移动机构40与供砖移动机构20两者中的至少一个可移动地安装在底盘10上，以靠近或远离另一个，从而能够使移动机构和机械手均回收在底盘10的正上方空间内，提高机器人的整体通过性能，避免机械手或移动机构在行走过程中与外部产生异常碰撞。

可选地，底盘10的顶部设有滑动驱动组件，滑动驱动组件能驱动砌砖移动机构40和供砖移动机构20两者中的至少一个在底盘10上移动，以靠近或远离另一个。

如图8所示，滑动驱动组件可以包括滑动电机101、双头丝杠102和两个活动件103，滑动电机101设置于底盘10上；双头丝杠102连接在滑动电机101的输出端，且能在滑动电机101的驱动下转动；其中一个活动件103连接供砖移动机构20，另一个活动件103连接砌砖移动机构40；两个活动件103分别与双头丝杠102的两端螺纹连接，并能随双头丝杠102的转动沿双头丝杠102的长度方向移动以相互靠近或远离。即，砌砖移动机构40以及供砖移动机构20通过双头丝杠102和活动件103带动相互靠近和张开，两者的极限位置可通过双头丝杠102的行程长度及末端来设定。

通过双头丝杠102实现了通过一个动力源驱动两个活动件103运动，结构更简单，当双头丝杠102转动时，将驱动砌砖移动机构40和供砖移动机构20两者同时朝相互靠近或相互远离的方向移动。可选地，砌砖移动机构40和供砖移动机构20可以安装在导轨111和滑块112上，由导轨111和滑块112进行导向。

具体地，如图7所示，砌砖移动机构40与供砖移动机构20平行并列设置，两者分别与底盘10滑动连接，当砌砖移动机构40滑动至靠近供砖移动机构20的极限位置时，且砌砖机械手50摆动（转动）至与砌砖移动机构40贴合，此时砌砖移动机构40和砌砖机械手50位于底盘10的纵向立体空间内，未突出底盘10的纵向立体空间（折叠状态，如图5和图6所示）。当供砖移动机构20滑动至靠近砌砖移动机构40的极限位置时，且供砖机械手30摆动（转动）至与供砖移动机构20贴合，此时供砖移动机构20和供砖机械手30位于底盘10的纵向立体空间内，未突出底盘10的纵向立体空间（折叠状态，如图5和图6所示）。这种砌砖移动机构40与供砖移动机构20的可滑动设计结构，能够使移动机构和机械手均回收在底盘10的正上方空间内，从而提高机器人的整体通过性能，避免机械手或移动机构在行走过程中与外部产生异常碰撞。

如图1至图6所示，在一些实施例中，砌砖机器人还包括砖块顶升机构60、送浆机构70和抹浆机构80。其中，砖块顶升机构60设置于底盘10上，用于放置供砖机械手30所抓取的待抹浆砖块；送浆机构70用于供应砂浆；抹浆机构80用于将送浆机构70的砂浆涂抹到置于砖块顶升机构60上的待抹浆砖块，砌砖机械手50用于抓取砖块顶升机构60上涂抹有砂浆的砖块，由此砌砖机器人可以集抓砖、抹浆和砌砖功能于一体，实现砌砖机器人代替工人进行砌砖工作，提高砌筑效率。

进一步地，砌砖机器人还包括电控箱90，电控箱90与砖块顶升机构60位于底盘10的两相对端，抹浆机构80位于砖块顶升机构60的上方；供砖移动机构20和砌砖移动机构40位于底盘10的中部且间隔排列，送浆机构70位于供砖移动机构20与砌砖移动机构40之间。将电控箱90、供砖移动机构20、砖块顶升机构60、抹浆机构80和砌砖移动机构40合理布置在底盘10上，各自独立工作，动作互不干涉、可以同步进行，提高了砌筑效率。

可选地，底盘10可以为agv（automatedguidedvehicle，自动导引运输车），通过agv带动电控箱90、供砖移动机构20、砖块顶升机构60、抹浆机构80和砌砖移动机构40一同移动，可实现大范围作业。

图1至图6所示砌砖机器人的工作流程如下：

底盘10运动到需要砌筑的位置；供砖机械手30根据视觉引导从地面抓取待抹浆砖块，并将待抹浆砖块放置到砖块顶升机构60上；抹浆机构80对砖块顶升机构60上的待抹浆砖块的底面及侧面抹浆，然后通过砖块顶升机构60将已抹浆砖块顶升到合适的高度；砌砖机械手50从砖块顶升机构60上抓取已抹浆砖块运动到砌筑位置，并根据视觉引导及传感器检测将已抹浆砖块砌筑到正确位置，完成砌砖；继续砌筑下一个砖块。

需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。