一种水平调平装置和建筑机器人

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种水平调平装置和建筑机器人。

背景技术

在机器人领域中，设于机器人的末端上的执行装置在很多情况下需要保持姿态的水平度，以保证作业的精确度。然而现有的调平技术普遍需要依赖地面或墙面的支撑，对作业环境产生一定的要求，且调平装置结构松散，不便于移动作业。

如何在无需地面或墙面的支撑的前提下调整执行装置的水平度，并提升水平调平装置的结构紧凑程度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于：

提供一种水平调平装置和建筑机器人，能够在无需地面或墙面的支撑的前提下调整执行装置的水平度，且调整执行装置的结构更加紧凑。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水平调平装置，包括：

上板；

中板，设于所述上板的下方；

下板，设于所述中板的下方；

第一调整机构，同时与所述上板及所述中板连接，所述第一调整机构能够驱动所述中板绕所述上板所在平面内的第一轴线转动；以及

第二调整机构，同时与所述中板及所述下板连接，所述第二调整机构能够驱动所述下板绕所述中板所在平面内的第二轴线转动，所述第一轴线与所述第二轴线呈夹角设置；所述第一调整机构和第二调整机构能够共同调整所述下板的水平度。

作为优选，所述第一调整机构包括：

第一直线驱动件，固定于所述上板；

第一楔形件，固定于所述中板；

第一连接件，与所述第一直线驱动件的活动端连接，所述第一连接件能够与所述第一楔形件抵接或连接，并在所述第一直线驱动件的驱动下使得所述第一楔形件连同所述中板相对所述上板转动。

作为优选，所述第一楔形件中设有第一滑槽，所述第一连接件上设有第一从动件，所述第一从动件插设于所述第一滑槽中，所述第一从动件能够沿所述第一滑槽的延伸方向滚动或滑动。

作为优选，所述第一直线驱动件与所述上板通过第一安装板连接，所述第一安装板上设有第一滑轨，所述第一直线驱动件的活动端上设有第一滑块，所述第一滑块能够在所述第一滑轨上滑动。

作为优选，所述第一直线驱动件包括第一电推缸。

作为优选，所述第二调整机构包括：

第二直线驱动件，固定于所述中板；

第二楔形件，固定于所述下板；

第二连接件，与所述第二直线驱动件的活动端连接，所述第二连接件能够与所述第二楔形件抵接或连接，并在所述第二直线驱动件的驱动下使得所述第二楔形件连同所述下板相对所述中板转动。

作为优选，所述第二楔形件中设有第二滑槽，所述第二连接件上设有第二从动件，所述第二从动件插设于所述第二滑槽中，所述第二从动件能够沿所述第二滑槽的延伸方向滚动或滑动。

作为优选，所述第二直线驱动件与所述中板通过第二安装板连接，所述第二安装板上设有第二滑轨，所述第二直线驱动件的活动端上设有第二滑块，所述第二滑块能够在所述第二滑轨上滑动。

作为优选，所述第二直线驱动件包括第二电推缸。

作为优选，还包括倾角传感器，所述倾角传感器与所述下板连接，所述倾角传感器用于检测所述下板的水平度。

作为优选，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

作为优选，所述上板与所述中板通过第一铰接组件铰接，和/或所述中板与所述下板通过第二铰接组件铰接。

还提供一种建筑机器人，包括上述的水平调平装置，还包括：

本体，所述本体的末端与所述上板连接；以及

执行装置，所述执行装置与所述下板连接。

作为优选，所述上板上设有安装块，所述本体的末端能够与所述安装块连接。

本发明的有益效果为：

本发明提供的水平调平装置包括上板、中板、下板、第一调整机构和第二调整机构，其中上板能够与机器人的末端连接，机器人的执行装置与下板连接，第一调整机构能够驱动中板绕上板所在平面内的第一轴线转动，第二调整机构能够驱动下板绕中板所在平面内的第二轴线转动，且第一轴线与第二轴线呈夹角设置。当需要调整下板的水平度时，第一调整机构和第二调整机构分别驱动中板和下板分别绕第一轴线和第二轴线转动，能够从两个维度上调整下板的水平度，使其水平度回归到要求值以内，此时连接于下板的执行装置的水平度也回归到要求值以内，整个水平调平装置能够悬挂于机器人的末端，在无需地面或墙面的支撑的前提下调整执行装置的水平度，水平调平装置的结构也更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的水平调平装置的示意图；

图2是图1中的A向示意图；

图3是图1中的B向示意图；

图4是本发明实施例一提供的水平调平装置的另一示意图；

图5是本发明实施例二提供的建筑机器人的局部示意图。

图中：

1、上板；2、中板；3、下板；

4、第一调整机构；41、第一直线驱动件；42、第一连接件；43、第一从动件；44、第一楔形件；45、第一滑槽；46、第一安装板；47、第一滑轨；48、第一滑块；

5、第二调整机构；51、第二直线驱动件；52、第二连接件；53、第二从动件；54、第二楔形件；55、第二滑槽；56、第二安装板；57、第二滑轨；58、第二滑块；

6、第一铰接组件；61、第一上铰链块；62、第一下铰链块；63、第一铰链轴；

7、第二铰接组件；71、第二上铰链块；72、第二下铰链块；73、第二铰链轴；

8、倾角传感器；

9、安装块；

10、执行装置。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域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。

实施例一

如图1-图4所示，本实施例提供一种水平调平装置，用于调节设于机器人末端的执行装置10的水平度，水平调平装置包括上而下依次设置的上板1、中板2和下板3，以及第一调整机构4和第二调整机构5。其中上板1能够与机器人的末端连接，机器人的执行装置10与下板3连接，第一调整机构4能够驱动中板2绕上板1所在平面内的第一轴线转动，第二调整机构5能够驱动下板3绕中板2所在平面内的第二轴线转动，且第一轴线与第二轴线呈夹角设置。当需要调整执行装置10的水平度时，第一调整机构4和第二调整机构5分别驱动中板2和下板3分别绕第一轴线和第二轴线转动，能够从两个维度上调整下板3的水平度，使其水平度回归到要求值以内，此时连接于下板3的执行装置10的水平度也回归到要求值以内，整个水平调平装置能够悬挂于机器人的末端，在无需地面或墙面的支撑的前提下调整执行装置10的水平度，水平调平装置的结构也更加紧凑。在本发明的其他实施例中，水平调平装置也可以用于其他需要调节水平度的设备或装置。

优选地，第一轴线与第二轴线相互垂直，使得中板2与下板3的转动平面相互垂直，降低调平的控制难度。

进一步地，如图2所示，第一调整机构4包括第一直线驱动件41、第一楔形件44和第一连接件42，其中第一直线驱动件41固定于上板1，第一楔形件44固定于中板2，第一连接件42与第一直线驱动件41的活动端连接，第一连接件42上设有第一从动件43，第一楔形件44中设有第一滑槽45，第一从动件43插设于第一滑槽45中，第一从动件43能够沿第一滑槽45的延伸方向滚动或滑动，该延伸方向不与第一直线驱动件41的伸缩方向平行。当第一直线驱动件41驱动第一连接件42移动时，第一从动件43随第一连接件42一同沿第一滑槽45的延伸方向滚动或滑动，驱动第一楔形件44与中板2相对上板1转动。

进一步地，如图3所示，第二调整机构5包括第二直线驱动件51、第二楔形件54和第二连接件52，其中第二直线驱动件51固定于中板2，第二楔形件54固定于下板3，第二连接块与第二直线驱动件51的活动端连接，第二连接件52上设有第二从动件53，第二楔形件54中设有第二滑槽55，第二从动件53插设于第二滑槽55中，第二从动件53能够沿第二滑槽55的延伸方向滚动或滑动，该延伸方向不与第二直线驱动件51的伸缩方向平行。当第二直线驱动件51驱动第二连接件52移动时，第二从动件53随第二连接件52一同沿第二滑槽55的延伸方向滚动或滑动，驱动第二楔形件54与下板3相对中板2转动。

在本实施例中，第一从动件43和第二从动件53采用圆柱体滚轮，第一从动件43随第一连接件42一同沿第一滑槽45的延伸方向滚动，第二从动件53随第二连接件52一同沿第二滑槽55的延伸方向滚动。在本发明的其他实施例中，第一从动件43和第二从动件53也可以是能够在滑槽中滚动或滑动的滚珠、椭球状的弧面体或类球状的多面体。

在本实施例中，第一直线驱动件41采用第一电推缸，第二直线驱动件51采用第二电推缸，运动平稳，且控制精度高。在本发明的其他实施例中，第一直线驱动件41和第二直线驱动件51也可以采用液压缸、气缸或直线电机等其它直线驱动件。

可选地，第一楔形件44和第二楔形件54的形状也可以是长方体或正方体等其它形状。

优选地，第一调整机构4还包括第一安装板46，第一安装板46连接于第一直线驱动件41的上表面，同时第一安装板46与设于第一直线驱动件41上与之相对的一侧的上板1连接，第一安装板46上设有第一滑轨47，所述第一直线驱动件41的活动端上设有与第一滑轨47相对应的第一滑块48。当第一直线驱动件41的活动端做伸缩运动时，第一滑块48随之在第一滑轨47上往复滑动，为第一直线驱动件41的活动端提供稳定的导向。

优选地，第二调整机构5还包括第二安装板56，第二安装板56连接于第二直线驱动件51的上表面，同时第二安装板56与设于第二直线驱动件51上与之相对的一侧的中板2连接，第二安装板56上设有第二滑轨57，所述第二直线驱动件51的活动端上设有与第二滑轨57相对应的第二滑块58。当第二直线驱动件51的活动端做伸缩运动时，第二滑块58随之在第二滑轨57上往复滑动，为第二直线驱动件51的活动端提供稳定的导向。

进一步地，上板1与中板2通过两个或两个以上第一铰接组件6铰接。具体而言，第一铰接组件6包括第一上铰链块61、第一下铰链块62和第一铰链轴63，第一上铰链块61与上板1的边缘固定连接，第一下铰链块62与中板2的边缘固定连接，而第一上铰链块61和第一下铰链块62绕第一铰链轴63转动连接，当第一直线驱动件41驱动其输出端伸出或缩回时，第一下铰链块62随中板2绕第一铰链轴63转动。

进一步地，中板2与下板3通过两个或两个以上第二铰接组件7铰接。具体而言，第二铰接组件7包括第二上铰链块71、第二下铰链块72和第二铰链轴73，第二上铰链块71与中板2的边缘固定连接，第二下铰链块72与下板3的边缘固定连接，而第二上铰链块71和第二下铰链块72绕第二铰链轴73转动连接，当第二直线驱动件51驱动其输出端伸出或缩回时，第二下铰链块72随下板3绕第二铰链轴73转动。

进一步地，第一铰链轴63与第二铰链轴73的设置方向不平行，使得中板2的转动平面不与下板3的转动平面平行，通过中板2与下板3在互不相同的两个方向上的转动，保证下板3和安装于下板3上的执行装置10在对应的两个方向上的水平度。

优选地，第一铰链轴63与第二铰链轴73的设置方向相互垂直。

可选地，第一铰接组件6也可以与上板1或中板2连接于板中的任意区域，第二铰接组件7也可以与中板2或下板3连接于板中的任意区域。

可选地，第一铰链轴63与第二铰链轴73上均设有复位扭簧，复位扭簧使得中板始终具有朝向上板转动的趋势，以及下板始终具有朝向中板转动的趋势。第一楔形件44上设有第一斜边，第二楔形件54上设有第二斜边，第一从动件43与第一楔形件44抵接于第一斜边上，第二从动件53与第二楔形件54抵接于第二斜边上，第一斜边的延伸方向不与第一直线驱动件41的方向平行，第二斜边的延伸方向不与第二直线驱动件51的方向平行。当第一直线驱动件41驱动第一连接件42移动时，第一从动件43随第一连接件42一同沿第一斜边的延伸方向滚动或滑动，驱动第一楔形件44与中板2相对上板1转动。当第二直线驱动件51驱动第二连接件52移动时，第二从动件53随第二连接件52一同沿第二斜边的延伸方向滚动或滑动，驱动第二楔形件54与下板3相对中板2转动。

进一步地，如图4所示，水平调平装置还包括倾角传感器8，倾角传感器8与下板3固定连接，随下板3一同运动，倾角传感器8能够实时检测下板3的实时水平度，第一直线驱动件41及第二直线驱动件51依据倾角传感器8测得的实时水平度与预设水平度的差值，自动对下板3的水平度进行调整。

优选地，通过改变倾角传感器8的安装位置和方向，以及预设水平度，能够将下板3保持在包括朝向竖直平面在内的任意朝向。

更进一步地，水平调平装置还包括控制组件，控制组件与第一直线驱动件41、第二直线驱动件51和倾角传感器8均电连接，控制组件可以是集中式或分布式的控制器，比如，可以是一个单独的单片机，如STM32单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制与其电连接的第一直线驱动件41、第二直线驱动件51和倾角传感器8实现其功能，倾角传感器8将其测得的实时水平度转换为电信号回传至控制组件，控制组件对电信号进行处理后，对第一直线驱动件41和第二直线驱动件51发出相应的控制信号，以此实现对下板3的水平度的自动调节，调整的效率和精度更高。

实施例二

如图5所示，本实施提供一种建筑机器人，包括实施例一中的水平调平装置，还包括建筑机器人的本体以及执行装置10，其中建筑机器人的本体的末端与水平调平装置中的上板1连接，执行装置10安装于水平调平装置的下板3上，水平调平装置基于本体的末端保持执行装置10的水平度。

进一步地，执行装置10的上板1上设有安装块9，本体的末端与安装块9固定连接。

如图5所示，建筑机器人通过水平调平装置调整执行装置10的水平度，具体而言，先在控制组件中预设水平度的保持范围，执行装置10安装于下板3，当倾角传感器8测得的执行装置10的实时水平度偏离预设的水平度时，控制组件接收倾角传感器8回传的电信号，控制组件在对电信号进行处理后，向第一直线驱动件41和第二直线驱动件51发出相应的控制信号，第一直线驱动件41和第二直线驱动件51伸出或缩回相应的距离，中板2和下板3分别在互不相同的两个转动平面上转动相应的角度，直至倾角传感器8测得的执行装置10的实时水平度回归到预设的水平度保持范围内，以此实现了执行装置10的水平度的自动保持，该水平调平装置不仅能够直接悬挂于建筑机器人本体的末端，结构紧凑、安装方便，而且调节更加高效、精准和及时。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。