平路机铲板装配机器人

技术领域

本发明涉及运输设备技术领域，具体而言，涉及一种平路机铲板装配机器人。

背景技术

平路机是利用刮刀平整地面的土方机械，适用于构筑路基和路面、修筑边坡、开挖边沟，也可搅拌路面混合料、扫除积雪、推送散粒物料以及进行土路和碎石路的养护工作。平路机的铲板安装在机械前后轮轴之间，通过一个固定机构能够实现升降、倾斜、回转和外伸等动作。在露天矿经常需要用到平路机对路面进行平整、修筑路基等工作，由于现场工作环境恶劣，平路机的铲板在经过一段时间的使用后，会出现磨损，无法满足现场使用，需要对平路机更换新的铲板。

目前，国内外对平路机铲板进行维护更换工作采用半自动化设备或在简陋环境下采用人工合力将铲板举升到基座位置，例如公开号为“CN116161562A”的发明专利申请，该专利申请平路机辅助更换装置通过人工操作该装置将铲板运输到需要更换铲板的平路机前，但是该装置并不能在维修车间进行自主移动和避障，无法真正实现无人操作。

发明内容

本发明提供了一种平路机铲板装配机器人，以解决现有技术中的平路机铲板装配机器人智能化程度差的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种平路机铲板装配机器人，包括：底盘；行走机构，设置在底盘的底部，行走机构带动底盘移动；第一调整机构，设置在底盘的一侧，第一调整机构的一部分可沿第一方向移动；旋转机构，可转动地设置在第一调整机构上；第二调整机构，设置在旋转机构上，第二调整机构的一部分可沿第二方向移动，第一方向和第二方向相互垂直；抓取机构，可摆动地设置在第二调整机构上，抓取机构用于抓取平路机铲板；控制部，设置在底盘的另一侧，第一调整机构、旋转机构、第二调整机构均和控制部电连接，控制部控制第一调整机构、旋转机构、第二调整机构移动。

进一步地，抓取机构包括摆动部和抓取部，摆动部安装在第二调整机构上，摆动部和抓取部驱动连接，摆动部带动抓取部摆动，抓取部用于抓取平路机铲板。

进一步地，抓取部包括连接板、磁吸件和定位件，连接板的一侧和摆动部转动连接，磁吸件、定位件均设置在连接板的另一侧，摆动部带动连接板摆动，磁吸件用于抓取平路机铲板，定位件插入平路机铲板中，且和平路机铲板限位配合。

进一步地，磁吸件为电磁铁，定位件为定位销，电磁铁、定位销均为多个，多个电磁铁、多个定位销均间隔设置在连接板的另一侧，电磁铁用于吸附和抓取平路机铲板，定位销插入平路机铲板的螺栓孔中，且和螺栓孔的内壁限位配合。

进一步地，摆动部包括第一摆动臂、第二摆动臂和摆动电动缸，第一摆动臂的一端、第二摆动臂的一端分别和第二调整机构的两侧连接，第一摆动臂的另一端、第二摆动臂的另一端分别和抓取部转动连接，摆动电动缸的座体和第二调整机构连接，且位于第一摆动臂、第二摆动臂之间，摆动电动缸的输出端和抓取部转动连接，摆动电动缸带动抓取部摆动。

进一步地，第二调整机构为电动升降缸，电动升降缸包括升降座体、升降导轨和升降台，升降座体和旋转机构连接，升降导轨的两端分别和升降座体的两端连接，抓取机构设置在升降台上，升降台沿第二方向可升降地设置在升降导轨上，升降台带动抓取机构升降。

进一步地，旋转机构包括旋转台和旋转驱动电机，旋转台、旋转驱动电机均设置在第一调整机构上，旋转驱动电机和旋转台驱动连接，旋转驱动电机驱动旋转台旋转，第二调整机构设置在旋转台上。

进一步地，第一调整机构为水平移动平台，水平移动平台包括移动座体、移动导轨和移动台，移动座体设置在底盘上，移动导轨设置在移动座体上，移动台沿第一方向可移动地设置在移动导轨上，旋转机构设置在移动台上。

进一步地，行走机构为全向舵轮，全向舵轮为四个，四个全向舵轮间隔设置在底盘的底部，全向舵轮带动底盘移动。

进一步地，平路机铲板装配机器人还包括多线激光雷达、单线激光雷达、超声传感器，控制部包括控制板和与控制板电连接的操作面板和急停开关，多线激光雷达安装在第二调整机构上，单线激光雷达安装在底盘上，且位于第一调整机构的一侧，超声传感器设置在底盘的侧壁上，行走机构、第一调整机构、旋转机构、第二调整机构、多线激光雷达、单线激光雷达、超声传感器均和控制板电连接，多线激光雷达用于对工作环境的实时位置和场景进行识别，单线激光雷达用于对移动方向进行位置识别，超声传感器用于提供定位。

应用本发明的技术方案，提供了一种平路机铲板装配机器人，包括：底盘；行走机构，设置在底盘的底部，行走机构带动底盘移动；第一调整机构，设置在底盘的一侧，第一调整机构的一部分可沿第一方向移动；旋转机构，可转动地设置在第一调整机构上；第二调整机构，设置在旋转机构上，第二调整机构的一部分可沿第二方向移动，第一方向和第二方向相互垂直；抓取机构，可摆动地设置在第二调整机构上，抓取机构用于抓取平路机铲板；控制部，设置在底盘的另一侧，第一调整机构、旋转机构、第二调整机构均和控制部电连接，控制部控制第一调整机构、旋转机构、第二调整机构移动。采用该方案，将旋转机构可转动地设置在第一调整机构上，第二调整机构设置在旋转机构上，抓取机构可摆动地设置在第二调整机构上，这样使得抓取机构能够沿第一方向、第二方向移动，并且可以进行转动和摆动，实现了多角度的调节，从而能够满足实际的工作需求，同时通过控制部控制第一调整机构、旋转机构、第二调整机构的移动，这样能够提高平路机铲板装配机器人的智能化程度，进而能够实现无人操作。其中，设置行走机构，能够带动底盘进行移动，从而能够移动到指定地点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的平路机铲板装配机器人的侧视图；

图2示出了图1中平路机铲板装配机器人的结构示意图；

图3示出了图1中平路机铲板装配机器人在另一角度下的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底盘；

20、行走机构；21、全向舵轮；

30、第一调整机构；31、移动座体；32、移动导轨；33、移动台；

40、旋转机构；41、旋转台；

50、第二调整机构；51、升降座体；52、升降导轨；53、升降台；

60、抓取机构；61、摆动部；611、第一摆动臂；612、第二摆动臂；613、摆动电动缸；62、抓取部；621、连接板；622、磁吸件；623、定位件；

70、控制部；71、操作面板；72、急停开关；73、散热风扇；

81、多线激光雷达；82、单线激光雷达；83、超声传感器。

具体实施方式

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，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种平路机铲板装配机器人，包括：

底盘10；

行走机构20，设置在底盘10的底部，行走机构20带动底盘10移动；

第一调整机构30，设置在底盘10的一侧，第一调整机构30的一部分可沿第一方向移动；

旋转机构40，可转动地设置在第一调整机构30上；

第二调整机构50，设置在旋转机构40上，第二调整机构50的一部分可沿第二方向移动，第一方向和第二方向相互垂直；

抓取机构60，可摆动地设置在第二调整机构50上，抓取机构60用于抓取平路机铲板；

控制部70，设置在底盘10的另一侧，第一调整机构30、旋转机构40、第二调整机构50均和控制部70电连接，控制部70控制第一调整机构30、旋转机构40、第二调整机构50移动。

采用该方案，将旋转机构40可转动地设置在第一调整机构30上，第二调整机构50设置在旋转机构40上，抓取机构60可摆动地设置在第二调整机构50上，这样使得抓取机构60能够沿第一方向、第二方向移动，并且可以进行转动和摆动，实现了多角度的调节，从而能够满足实际的工作需求，同时通过控制部70控制第一调整机构30、旋转机构40、第二调整机构50的移动，这样能够提高平路机铲板装配机器人的智能化程度，进而能够实现无人操作。其中，设置行走机构20，能够带动底盘10进行移动，从而能够移动到指定地点。

其中，抓取机构60包括摆动部61和抓取部62，摆动部61安装在第二调整机构50上，摆动部61和抓取部62驱动连接，摆动部61带动抓取部62摆动，抓取部62用于抓取平路机铲板。

如此设置，将摆动部61安装在第二调整机构50上，且摆动部61和抓取部62驱动连接，这样摆动部61能够带动抓取部62摆动；通过设置抓取部62能够抓取平路机铲板。

进一步地，抓取部62包括连接板621、磁吸件622和定位件623，连接板621的一侧和摆动部61转动连接，磁吸件622、定位件623均设置在连接板621的另一侧，摆动部61带动连接板621摆动，磁吸件622用于抓取平路机铲板，定位件623插入平路机铲板中，且和平路机铲板限位配合。

这样设置，利用磁吸件622能够将平路机铲板吸附并抓取到固定位置，随后通过将定位件623插入平路机铲板中，且和平路机铲板限位配合，这样防止平路机铲板意外脱落。

在本实施例中，磁吸件622为电磁铁，定位件623为定位销，电磁铁、定位销均为多个，多个电磁铁、多个定位销均间隔设置在连接板621的另一侧，电磁铁用于吸附和抓取平路机铲板，定位销插入平路机铲板的螺栓孔中，且和螺栓孔的内壁限位配合。

采用上述设置方式，将磁吸件622设置成电磁铁，定位件623设置成定位销，且电磁铁、定位销均为多个，这样能够保证电磁铁能够吸附住平路机铲板，且能够防止平路机铲板发生脱落。

具体地，摆动部61包括第一摆动臂611、第二摆动臂612和摆动电动缸613，第一摆动臂611的一端、第二摆动臂612的一端分别和第二调整机构50的两侧连接，第一摆动臂611的另一端、第二摆动臂612的另一端分别和抓取部62转动连接，摆动电动缸613的座体和第二调整机构50连接，且位于第一摆动臂611、第二摆动臂612之间，摆动电动缸613的输出端和抓取部62转动连接，摆动电动缸613带动抓取部62摆动。

通过上述连接方式，将摆动电动缸613的输出端和抓取部62转动连接，这样摆动电动缸613能够带动抓取部62进行摆动；设置第一摆动臂611、第二摆动臂612，能够和抓取部62转动连接。

在本实施例中，第二调整机构50为电动升降缸，电动升降缸包括升降座体51、升降导轨52和升降台53，升降座体51和旋转机构40连接，升降导轨52的两端分别和升降座体51的两端连接，抓取机构60设置在升降台53上，升降台53沿第二方向可升降地设置在升降导轨52上，升降台53带动抓取机构60升降。

如此设置，将第二调整机构50设置成电动升降缸，且升降座体51和旋转机构40连接，摆动机构设置在升降台53上，这样摆动机构能够跟随升降台53移动。其中，第二方向为竖直方向。

在本实施例中，旋转机构40包括旋转台41和旋转驱动电机，旋转台41、旋转驱动电机均设置在第一调整机构30上，旋转驱动电机和旋转台41驱动连接，旋转驱动电机驱动旋转台41旋转，第二调整机构50设置在旋转台41上。

采用上述设置方式，通过旋转驱动电机驱动旋转台41转动，从而旋转台41带动第二调整机构50转动。

具体地，第一调整机构30为水平移动平台，水平移动平台包括移动座体31、移动导轨32和移动台33，移动座体31设置在底盘10上，移动导轨32设置在移动座体31上，移动台33沿第一方向可移动地设置在移动导轨32上，旋转机构40设置在移动台33上。

如此设置，利用移动台33能够带动旋转机构40沿第一方向移动。其中，第一方向为水平方向。

在本实施例中，行走机构20为全向舵轮21，全向舵轮21为四个，四个全向舵轮21间隔设置在底盘10的底部，全向舵轮21带动底盘10移动。

这样设置，将行走机构20设置成全向舵轮结构，可实现在维修车间的自主移动和避障。

具体地，平路机铲板装配机器人还包括多线激光雷达81、单线激光雷达82、超声传感器83，控制部70包括控制板和与控制板电连接的操作面板71和急停开关72，多线激光雷达81安装在第二调整机构50上，单线激光雷达82安装在底盘10上，且位于第一调整机构30的一侧，超声传感器83设置在底盘10的侧壁上，行走机构20、第一调整机构30、旋转机构40、第二调整机构50、多线激光雷达81、单线激光雷达82、超声传感器83均和控制板电连接，多线激光雷达81用于对工作环境的实时位置和场景进行识别，单线激光雷达82用于对移动方向进行位置识别，超声传感器83用于提供定位。

在本方案中，多线激光雷达81用于平路机铲板装配机器人对工作环境的三维激光点云环境构建，实时位置和场景识别，平路机铲板装配机器人移动导航和避障等功能，为平路机铲板装配机器人的移动，工况环境识别提供数据；电动升降缸采用伺服电机驱动方式，其可提供铲板抓取机构60竖直方向移动，最终实现铲板高度调整；伺服水平移动平台主要提供电动升降缸旋转功能，可实现铲板抓取机构60位置方向调整，在工作中实现其前后方向调整，实现对运输铲板的抓取和对前向预安装位的对准等功能；摆动电动缸613主要安装在铲板抓取部62上，通过其动作实现铲板末端抓取电磁铁水平和竖直方向的摆动，实现铲板从水平位置到竖直位置之间的角度和姿态调整。

单线激光雷达82为底盘10导航单线激光雷达，其提供平路机铲板装配机器人移动前向方向地图和位置识别，和多线激光雷达81相互配合，最终实现平路机铲板装配机器人安全可靠的自动移动功能；超声传感器83其安装于底盘10四周，主要在移动过程中提供安全避障，在移动末端提供精确定位等功能。

在其中一个实施例中，平路机铲板装配机器人还包括设置控制部70上的散热风扇73。

操作面板71采用液晶触摸显示屏，其主要实现机器人状态、业务流程等人机交互和显示；急停开关72当机器人处于异常或者存在安全风险时，人工可通过急停开关72使机器人处于急停状态，确保现场安全；散热风扇73主要实现对控制部70的散热。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。