打磨机器人的制作方法

本发明涉及打磨技术领域，尤其涉及一种打磨机器人。

背景技术：

在建筑施工过程中，经常需要用到各种类型的钢管或管道，在管道焊接及安装的过程中，都需要涉及到对管道的打磨作业，以方便后续工序的顺利开展。

目前，管道的打磨多是通过工人使用打磨机进行，但管道内环境不利于工人进行打磨工作，打磨过程工人操作强度大，且易于产生未打磨等情况。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种打磨机器人，用于进行打磨作业。

本发明提供一种打磨机器人，包括主体和与所述主体连接的打磨装置，所述打磨装置包括升降机构和打磨机构，所述打磨机构连接在所述升降机构上，所述升降机构连接在所述主体上，所述升降机构用于控制所述打磨机构相对所述主体发生位移；所述升降机构和所述主体之间还设置有位置感应机构，所述位置感应机构用于感应所述升降机构相对所述主体发生的位移量。

在一种可实施方式中，所述位置感应机构包括感应区和感应器，所述感应器用于感应所述感应区的位置；所述感应器设置在所述主体上，所述感应区设置在所述升降机构上，所述感应区随所述升降机构的位移相对所述感应器发生位移；或，所述感应器设置在所述升降机构上，所述感应区设置在所述主体上，所述感应器随所述升降机构的位移相对所述感应区发生位移。

在一种可实施方式中，所述感应器包括感应器支架和若干感应件，若干所述感应件均设置在所述感应器支架上，所述感应器支架与所述升降机构固定；所述感应区包括若干感应片，若干所述感应片与所述主体固定，若干所述感应片与若干所述感应件一一对应；或，若干所述感应件均设置在所述感应器支架上，所述感应器支架与所述主体固定；所述感应区包括若干感应片，若干所述感应片与所述升降机构固定，若干所述感应片与若干所述感应件一一对应。

在一种可实施方式中，若干所述感应件均为光线发射器，用于感应光线，若干所述感应片用于遮挡对应所述感应件前方的光线。

在一种可实施方式中，若干所述感应件并排设立在所述感应器支架上，若干所述感应片一体成型，呈阶梯状设置于所述感应件的前方。

在一种可实施方式中，所述升降机构包括升降架和直线驱动器，所述升降架通过直线驱动器滑移连接在所述主体上。

在一种可实施方式中，所述打磨机构通过弹性件弹性连接在所述升降机构上。

在一种可实施方式中，所述打磨辊包括第一旋毛辊和第二旋毛辊，所述第一旋毛辊和所述第二旋毛辊之间的旋毛方向相反，两所述第一旋毛辊对称设置，所述第二旋毛辊位于两所述第一旋毛辊之间。

在一种可实施方式中，两所述第一旋毛辊之间形成第一空隙，所述第二旋毛辊位于所述第一空隙的后方，且所述第一空隙的宽度小于第二旋毛辊的宽度。

在一种可实施方式中，所述打磨机构还包括驱动所述打磨辊转动的驱动电机，所述驱动电机连接有电流传感器。

本发明实施例提供的打磨机器人通过打磨装置对目标工作面进行打磨，在打磨机器人确定目标工作面后，通过升降机构使打磨机构与目标工作面接触，通过打磨机构对目标工作面进行打磨，通过位置感应机构确定升降装置的位移量，实现打磨作业，在打磨过程中打磨机器人的运行稳定，无需人工打磨，打磨效率高，打磨质量好。

附图说明

图1示出了本发明实施例一种打磨机器人的正面结构示意图；

图2示出了本发明实施例一种打磨机器人的底部结构示意图一；

图3示出了本发明实施例打磨装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例一种打磨机器人的底部结构示意图二；

图5示出了本发明实施例一种打磨机器人的侧边结构示意图；

图6示出了本发明实施例位置感应机构的零件示意图。

其中，附图标记如下：1、主体；11、车体；121、驱动轮；122、从动轮；13、固定部；2、打磨装置；21、升降机构；211、升降架；212、直线驱动器；22、打磨机构；221、打磨辊；2211、第一旋毛辊；2212、第二旋毛辊；222、打磨辊支架；23、弹性件；231、导杆；232、弹簧；3、位置感应机构；31、感应区；311、感应片；32、感应器；321、感应器支架；322、感应件；41、前摄像头；42、十字激光传感器；44、后摄像头；43、减震垫。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，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，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。

图1示出了本发明实施例一种打磨机器人的正面结构示意图；图2示出了本发明实施例一种打磨机器人的底部结构示意图一。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种打磨机器人，包括主体1和与主体1连接的打磨装置2，打磨装置2包括升降机构21和打磨机构22，打磨机构22连接在升降机构21上，升降机构21连接在主体1上，升降机构21用于控制打磨机构22相对主体1发生位移；升降机构21和主体1之间还设置有位置感应机构3，位置感应机构3用于感应升降机构21相对主体1发生的位移量。

本发明实施例提供的打磨机器人用于对目标物表面进行打磨，在该打磨机器人对目标物表面进行打磨过程中，通过升降机构21实现打磨机构22和主体1之间的相对位移，从而使该打磨机器人适用于多种环境下的打磨工作，通过位置感应机构3感应打磨机构22与主体1的相对位置，能够用于确定升降机构21和主体1之间相对的位移量，从而更有利于控制打磨机器人对升降装置的控制。提高打磨过程中打磨机器人的运行稳定性，同时提高打磨质量。

具体的，该打磨机器人适用于平面和非平面的目标物，尤其适用于曲面打磨，如管道壁、弧形墙、弧形顶、弧形底等曲面打磨。在该打磨机器人需要对指定位置进行打磨时，首先通过驱动主体1移动，打磨机器人移动至指定的位置。然后通过升降机构21调节，使打磨机构22能够贴设在目标物工作面表面进行打磨，当目标物工作面有较大凸起时，控制升降机构21上升，打磨机构22上抬，通过位置感应装置确定上抬量，此时可对有较大凸起的目标物工作面进行打磨。当目标工作面有较深凹陷时，控制升降机构21下降，通过位置感应装置确定下降量，打磨机构22下降，此时可对有较大凹的目标物工作面进行打磨。如此，可以使打磨机器人适用于多种打磨环境。

需要补充的是，为了方便打磨机器人的移动，本发明实施例主体1包括车体11和用于控制车体11位移的驱动机构，驱动机构包括驱动轮121、从动轮122和驱动电机。其中，驱动轮121和从动轮122与地面接触并与车体11连接，驱动电机固设在车体11上，通过驱动电机使驱动轮121转动，从而实现车体11的移动，根据需要，驱动轮121和从动轮122可以选为带摩擦纹路的车轮。车体11上还可以设置控制箱实现对打磨机器人控制。

图3示出了本发明实施例打磨装置的结构示意图。

参见图3，在本发明实施例中，升降机构21包括升降架211和直线驱动器212，升降架211通过直线驱动器212滑移连接在主体1上。

具体的，为了实现升降机构21的上抬和下降，本发明实施例通过直线驱动器212对升降架211进行控制。其中，在一种可实施方式中，主体1的前方装设有供升降架211滑移连接的固定部13。固定部13通过固定连接的方式与主体1保持固定。具体的固定连接可以是螺栓连接、卡接、焊接的任一种。升降架211滑移连接在固定部13上，且不与车体11接触，升降架211相对固定部13的滑移通过直线驱动器212控制，直线驱动器212的一端固定在固定部13上，一端连接在升降架211上。打磨机构22固设在升降架211上，随着升降架211位置的改变而进行改变。

如此设置，当需要调节打磨机构22的位置时，通过控制直线驱动器212即可实现固定部13和升降架211之间的位置发生改变，从而实现改变打磨机构22位置的目的。

本发明实施例不对固定部13和升降架211的具体形状进行限定，固定部13可以为与主体1实现连接的固定板，也可以为与车体11实现连接的固定架，固定部13还可以与车体11一体成型，即车体11本身即可作为固定部13使用。为了导向升降架211的滑移路径，固定部13上开设有供升降架211嵌设的滑槽，滑槽可以为弧形、也可以为直线形，优选的，滑槽为垂直地面的长条直槽，使升降架211通过滑槽导向滑移改变与地面的距离，以此实现使打磨机构22与工作面距离的改变。

在一种具体的实施方式中，固定部13为u形固定架，其一侧u形边固定在车体11前方，另一侧u形边开设有垂直地面的滑槽，升降架211为l形滑移架，其一侧边上设置有嵌入滑槽的滑块。直线驱动器212一端固定在固定部13上，另一端固定在滑移架上，驱动直线驱动器212，通过滑块滑槽的导向，实现滑移架相对固定部13的定向滑动。

在另一种具体的实施方式中，固定部13与车体11一体成型，升降架211呈开口朝向的倒u形架，升降架211一侧的u形边固设有滑块，车体11上开设有供滑块嵌设的滑槽，滑块嵌入滑槽中，直线驱动器212一端固定在车体11上，另一端固定在滑移架上，驱动直线驱动器212，实现滑移架相对固定部13的定向滑动，通过滑块滑槽的导向。

直线驱动器212为电推杆、电动执行机构、液压缸和气缸中的任一种，优选为电推杆，电推杆的固定端与固定部13连接，电推杆的伸缩杆与升降架211连接。通过控制伸缩杆的伸缩，即可控制升降架211的滑动，改变升降架211与固定部13之间的距离。

在本发明实施例中，打磨机构22通过弹性件23弹性连接在升降机构21上。具体的，打磨机构22包括打磨辊221和打磨辊支架222，打磨辊支架222通过弹性件23弹性连接在升降架211上，打磨辊221转动连接在打磨辊支架222上。弹性件23包括导杆231和弹簧232，导杆231的一端固设在打磨辊支架222上，导杆231的另一端穿设在升降架211上，且导杆231的穿设在升降架211上的一端还连接有限制升降架211脱出导杆231的限位螺母。弹簧232套设在导杆231上，弹簧232始终使升降架211具有与限位螺母抵接的趋势。在一种弹簧232安装方式中，弹簧232套设在导杆231上，弹簧232的一端与打磨辊支架222抵接或固定，弹簧232的另一端与升降架211抵接或固定，且弹簧232始终处于压缩状态。在另一种弹簧232安装方式中，弹簧232套设在导杆231上，弹簧232的一端固定在导杆231上，弹簧232的另一端与升降架211抵接或固定，且弹簧232始终处于压缩状态。如此，可实现打磨机构22与升降机构21的弹性连接。从而使打磨机构22能够根据目标物表面进行自适应调节，使打磨机构22适用于平面和非平面打磨。使打磨机构22能够始终贴设在目标物工作面表面进行打磨，提高打磨过程中打磨机器人的运行稳定性，同时提高打磨质量。

在一种实施方式中，弹簧232为拉伸弹簧232。将打磨机构22移动到打磨工作面，此时通过控制电推杆收缩，使升降架211向下移，带动打磨机构22向打磨工作面下移，当打磨机构22接触到打磨工作面后，可进行打磨工作。

图4示出了本发明实施例一种打磨机器人的底部结构示意图二；图5示出了本发明实施例一种打磨机器人的侧边结构示意图。

参见图4和图5，在本发明实施例中，打磨辊221包括第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212，第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212之间的旋毛方向相反，两第一旋毛辊2211对称设置，第二旋毛辊2212位于两第一旋毛辊2211之间。

具体的，第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212均通过打磨辊支架222连接在升降架211上，第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212的旋毛方向相反，能够对需要进行打磨的工作面多角度进行打磨，提高打磨效果。

在本发明实施例中，两第一旋毛辊2211之间形成第一空隙，第二旋毛辊2212位于第一空隙的后方，且第一空隙的宽度小于第二旋毛辊2212的宽度。

通过第二旋毛辊2212位于第一空隙的后方，且第一空隙的宽度小于第二旋毛辊2212的宽度，使第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212有重叠的打磨区域，能够保证工作面进行充分打磨的目的。

第一旋毛辊2211和第二旋毛辊2212的前后设置为了适应前后方向的曲面，采用鼓形结构，中间无毛是为了适应左右方向的曲面，毛辊采用鼓形结构，能更好适应曲面。毛辊与钢丝辊相比，寿命更长，打磨效果更好。

在本发明实施例中，打磨机构22还包括驱动打磨辊221转动的驱动电机，驱动电机连接有电流传感器。打磨辊221在打磨过程中，需要通过驱动电机驱动，使打磨辊221能够在接触工作面的情况下相对工作面进行转动，而通过电流传感器与驱动电机连接，能够通过电流传感器检测驱动电机的电流，当打磨辊221与工作面接触的压力大时，驱动电机的负载变大，如此通电流传感器检测出的电流强度要大于打磨辊221与工作面接触的压力小时的电流强度，即通过检测驱动电机的电流，可确定打磨辊221与工作面之间的接触压力，如此，在当打磨辊221与工作面之间的接触压力过大或过小时，可通过升降机构21进行及时调整，从而使打磨机构22与目标工作面的接触压力稳定在合适打磨的状态下。

在其他实施方式中，检测打磨辊221与工作面之间的接触压力的方式还可以通过在打磨辊221表面装设压力传感器直接检测打磨辊221与工作面接触的压力，或在弹性件23上装设压力传感器，检测弹性件23与升降架211之间的压力获得。

图6示出了本发明实施例位置感应机构的零件示意图。

参见图6，在本发明实施例中，位置感应机构3包括感应区31和感应器32，感应器32用于感应感应区31的位置；感应器32设置在主体1上，感应区31设置在升降机构21上，感应区31随升降机构21的位移相对感应器32发生位移；或，感应器32设置在升降机构21上，感应区31设置在主体1上，感应器32随升降机构21的位移相对感应区31发生位移。

本发明实施例通过位置感应机构3感应打磨装置2和主体1之间的相对位置，配合升降机构21对打磨装置2和主体1之间的位置进行调整，从而保证打磨机构22和打磨工作面的压力始终保持在一个稳定的范围内。弹性件23使该打磨机器人在打磨过程中，具有自适应调节功能，且在打磨机器人自适应调节过程中，通过电流传感器能够对打磨机构22和打磨工作面之间的压力进行监控，通过监控结果实时调整升降机构21，如此能够保证打磨机构22和打磨工作面的压力始终保持在一个稳定的范围内，进而提高打磨质量。

在一种可实施方式中，感应器32装设在主体1上，感应区31装设在升降架211上，感应区31位于感应器32的感应范围内，从而使感应器32能够感应到感应区31，感应区31与升降架211同步位移，感应器32与主体1同步位移，且感应区31与感应器32之间不直接接触，如此，通过感应器32感应感应区31的位移情况，即可获得主体1与打磨装置2之间的唯一情况。

在另一种可实施方式中，感应器32装设在升降架211上，感应区31装设在主体1上，感应区31位于感应器32的感应范围内，从而使感应器32能够感应到感应区31，感应区31与主体1同步位移，感应器32与升降架211同步位移，且感应区31与感应器32之间不直接接触，如此，通过感应器32感应感应区31的位移情况，即可获得主体1与打磨装置2之间的唯一情况。

在本发明实施例中，感应器32包括感应器支架321和若干感应件322，若干感应件322均设置在感应器支架321上，感应器支架321与升降机构21固定；感应区31包括若干感应片311，若干感应片311与主体1固定，若干感应片311与若干感应件322一一对应；或，若干感应件322均设置在感应器支架321上，感应器支架321与主体1固定；感应区31包括若干感应片311，若干感应片311与升降机构21固定，若干感应片311与若干感应件322一一对应。

由于感应件322的感应行程有限，为了本发明实施例位置感应机构3的感应行程限度，本发明实施例感应件322为若干个，感应片311为与感应件322对应的数量，优选为大于两个，即可以使位置感应机构3的感应行程最大为两个感应件322的感应行程。同时，当部分感应件322的感应行程重合时，通过检测每个感应件322的行程位置，还能够对主体1和升降架211之间的位置进行进一步确定，提高位置感应机构3对位移量确定的准确性。

在本发明实施例中，若干感应件322并排设立在感应器支架321上，若干感应片311一体成型，呈阶梯状设置于感应件322的前方。

具体的，在其中一种感应件322的安装方式中，感应件322并排设立在感应器支架321上，数量为三个，使三个感应件322检测同一行程。感应片311的数量为三个，三个感应片311一体成型且长度不等，在其中一端呈阶梯状，三个感应片311分别设置在三个感应件322的前方，使三个感应件322分别检测对应感应片311的位移，以提高位置检测的精准性。

在本发明实施例中，若干感应件322均为光线发射器，用于感应光线，若干感应片311用于遮挡对应感应件322前方的光线。

当升降机构21和主体1之间的调节通过人工调节，人工判断升降架211和主体1之间的位置时候，可以通过光线发射器作为感应件322，具体的，光线发射器为十字激光发射器，将光线发射器对应的十字激光照射在对应的感应片311上，根据每个感应片311上十字激光的位置即可快速判断升降架211和主体1之间的相对位置。且由于感应片311为阶梯式，光线传感器为十字，根据每个感应片311上的激光的形状，可以分别设置阶段，进一步加快人工判断升降架211和主体1之间的位置。例如，感应片311装设在升降架211上，感应器32装设在主体1上，感应片311为大中小三块，两者处于正对位，十字激光发射器的形成在大感应片311上的形状恰好完整，当升降机构21相对主体1上抬时，感应片311上升，十字激光发射器不动，当小感应片311上无激光影像时，即升降机构21上抬了小感应片311的行程，如此，可快速判断升降架211和主体1之间的位置时候。

同样的，当升降机构21和主体1之间的调节通过机器调节，机器判断升降架211和主体1之间的位置时候，也可以采用十字激光传感器42，通过传感器发射十字激光，并检测感应片311上的光斑判断升降架211和主体1之间的位置。且同样由于阶梯式的设置，可以通过是否在感应片311上检测出光斑快速判断升降架211和主体1之间的位置关系，减少运算压力，提高判断速度。

结合上述的实施例，本发明实施例还提供一种具体应用场景，当利用本发明实施例提供的打磨机器人对管道壁进行打磨时。首先，启动电机，使打磨辊221转动，通过控制驱动机构移动打磨机器人至需要打磨位置。此时通过收缩电推杆，使升降机构21相对主体1下移，从而使打磨机构22与目标工作面接触，通过电流传感器检测电机的电流变化，当电流增加到合适负载后，电推杆停止收缩，打磨机器人开始对工作面进行打磨。

随着打磨机器人对管道壁的打磨，当打磨至管道壁上抬的位置，打磨辊221与管道壁上抬的位置的接触面压力增大，此时，电流传感器检测电机的电流增大，当电流增加到超过合适负载后，电推杆上推升降机构21，使升降机构21相对主体1上升，带动打磨辊221上升，此时，打磨辊221与管道壁上抬的位置的接触面压力减小，电流传感器检测电机的电流减小，回复到合适负载后电推杆停止上推，打磨辊221继续打磨。如此设置，使打磨机构22与目标工作面的接触压力稳定在合适打磨的状态下。

随着打磨机器人对管道壁的打磨，当打磨至管道壁下凹的位置，打磨辊221与管道壁下凹的位置的接触面压力减小，此时，电流传感器检测电机的电流减小，当电流减小到低于合适负载后，电推杆下压升降机构21，使升降机构21相对主体1下降，带动打磨辊221下降，此时，打磨辊221与管道壁上抬的位置的接触面压力增大，电流传感器检测电机的电流增大，回复到合适负载后电推杆停止上推，打磨辊221继续打磨。如此设置，使打磨机构22与目标工作面的接触压力稳定在合适打磨的状态下。

在此过程中，通过位置感应装置能够感应到升降机构21的上升和下降的具体范围。

需要补充的是，在本发明实施例中，升降架211还转动连接有前摄像头41，用于确定打磨位置，前摄像头41的上方还设置有与摄像头同步位移的十字激光传感器42，十字激光传感器42成像为十字，可通过焊缝与十字线的匹配度，找准焊缝所在方向及其垂直方向，实现焊缝精准定位，前摄像头41用于判断焊缝位置是否正确。主体1后方还设置有后摄像头44，后摄像头44用于判断打磨效果。前摄像头41和后摄像头44下方均安装有减震垫43，用以保证前摄像头41和后摄像头42的稳定性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。