一种自行式二次结构墙面开槽机器人

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种自行式，能升降，除尘的二次结构墙面开槽机器人。

背景技术

在办公楼和住宅装修过程中，通常需要在砌体墙或隔墙板等二次结构上开槽，以便埋设水管、电线等，传统的开槽方法基本都是人工手拿墙壁开槽机进行施工或是半人工方式进行开槽，开槽施工时灰尘较多，工人极易吸入粉尘危害健康，当遇到开槽位置较高的情况时还需登高作业，人工作业风险很大，人工开槽质量和精度参差不齐，开槽尺寸和轨迹难以保证满足设计要求，人工开槽效率较低且成本高。

因此，如何使提高二次结构墙面开槽部位的精度，降低工人登高作业的风险，避免粉尘污染，降低施工成本和缩短工期成为了本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种自行式二次结构墙面开槽机器人，能根据制系统预先输入的开槽参数，精确行驶并升降至开槽部位，进行开槽并除尘，降低工人登高作业的风险，避免粉尘污染，降低施工成本和缩短工期。

为了达到上述目的，本发明提供的自行式二次结构墙面开槽机器人，包括开槽机构，还包括

移动机构，所述移动机构连接所述开槽机构，带动所述开槽机构移动至开槽部位，

除尘机构，所述除尘机构连接所述开槽机构，对所述开槽机构周围进行除尘，

控制系统，所述控制系统控制所述移动机构和所述除尘机构运作。

进一步地，所述移动机构包括行走机构，升降机构和横向调整机构，所述行走机构顶部连接所述升降机构，所述升降机构顶部连接所述横向调整机构。

进一步地，所述行走机构由通过齿轮连接的履带和驱动轮构成，所述驱动轮旋转带动所述履带移动，从而带动所述行走机构前进和后退。

进一步地，所述升降机构包括主升降机构和副升降机构，所述主升降机构一侧连接所述副升降机构，所述副升降机构连接所述开槽机构。

进一步地，所述主升降机构由剪叉臂和油缸活塞杆连接构成，所述油缸活塞杆伸缩带动所述剪叉臂伸缩，从而带动所述主升降机构升高和下降。

进一步地，所述副升降机构由竖向丝杠驱动装置和竖向滑动基座连接构成，所述竖向丝杠驱动装置带动竖向滑动基座移动，从而带动所述副升降机构升高和下降。

进一步地，所述横向调整机构由横向丝杠驱动装置和横向滑动基座连接构成，所述横向丝杠驱动装置带动所述横向滑动基座移动，从而带动所述横向调整机构横向移动。

进一步地，所述除尘机构包括除尘器和洒水箱，所述除尘器吸入所述开槽机构周围的粉尘，所述洒水箱对所述开槽部位进行喷水降尘。

进一步地，所述开槽机构包括开槽高度传感器和开槽深度传感器，所述开槽高度传感器和开槽深度传感器对所述开槽部位的高度和深度进行检测并将数据传递至所述控制系统。

进一步地，所述开槽机构包括开槽机构连接板，所述开槽机构连接板能带动所述开槽机构翻转。

本发明提供的自行式二次结构墙面开槽机器人，根据控制系统预先输入的开槽参数，采用行走机构，升降机构和横向调整机构配合以使开槽机器人准确到达开槽部位，完成开槽作业，开槽质量高，降低工人登高作业的风险；同时，采用除尘机构避免开槽部位周围环境受粉尘污染，保障作业人员身体健康；提高开槽施工效率和施工质量，降低施工成本和缩短施工工期。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明提供的自行式二次结构墙面开槽机器人的整体结构示意图；

图2为本发明中行走机构的结构示意图；

图3为本发明中行走机构中支撑架的结构示意图；

图4为本发明中主升降机构的结构示意图；

图5为本发明中副升降机构的结构示意图；

图6为本发明中副升降机构的竖向丝杠驱动装置结构示意图；

图7为本发明中横向调整机构的结构示意图；

图8为本发明中横向调整机构的横向丝杆驱动装置的结构示意图。

附图标记：

100.行走机构；110.支撑架；111.下层支撑横杆；112.下层支撑纵杆；113驱动轮连接杆；114.张紧轮连接杆；115.减速器托盘；116.支撑立杆；117.上层支撑横杆；118.上层支撑纵杆；119.底座平台；

120.履带；130.驱动轮；140.支重轮；150.拖带轮；160.张紧轮；170.电池；180.第一电机；190.减速器；

200.主升降机构；210.剪叉臂；211.第一支腿；212.第二支腿；213.第三支腿；214.第四支腿；220.第一滚轮；221.第二滚轮；230.第一滚轮压板；231.第二滚轮压板；240.底座；250.顶部平台；260.液压油缸；270.液压系统；280.蓄电池；

300.横向调整机构；310.横向丝杠驱动装置；311.第二滚柱丝杠；312.第二直线导轨；313.第二滚珠丝杠支撑座；320.第三电机；330.第二联轴器；340.横向滑动基座；350.副升降机构连接板；

400.副升降机构；410.竖向丝杠驱动装置；411.第一滚珠丝杠；412.第一直线导轨413.第一滚珠丝杠支撑座；420.第二电机；430.第一联轴器；440.竖向滑动基座；450.开槽机构连接板；

500.开槽机构；600.控制系统；610.智能显示屏；700.除尘机构；710.除尘器；720.洒水箱。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明提供的自行式二次结构墙面开槽机器人，根据控制系统预先输入的开槽参数，采用行走机构，升降机构和横向调整机构配合以使开槽机器人准确到达开槽部位，完成开槽作业，开槽质量高，降低工人登高作业的风险；同时，采用除尘机构避免开槽部位周围环境受粉尘污染，保障作业人员身体健康；提高开槽施工效率和施工质量，降低施工成本和缩短施工工期。

参见图1，其所示为本发明提供的自行式二次结构墙面开槽机器人的一种实例。

由图可知，本实例的自行式二次结构墙面开槽机器人主要包括开槽机构500，除尘机构700，控制系统600和移动机构四个部分。

移动机构连接开槽机构500，带动开槽机构500移动；除尘机构700连接开槽机构500，对开槽机构500工作周围进行除尘；控制系统600连接移动机构和除尘机构700，控制移动机构移动，控制除尘机构700除尘。

其中，移动机构包括行走机构100，升降机构和横向调整机构300。

参见图2，其所示为行走机构100的结构示意。

行走机构100包括支撑架110，履带滚轮，履带120，电池170，第一电机180和减速器190。

参见图3，支撑架110包括上层支撑架和下层支撑架。上层支撑架包括上层支撑横杆117和上层支撑纵杆118，2根上层支撑纵杆118连接4根平行布置的上层支撑横杆117的两端。下层支撑架包括下层支撑横杆111和下层支撑纵杆112，2根下层支撑纵杆111连接2根平行布置的下层支撑横杆112的两端。

上层支撑架和下层支撑架通过支撑立杆116连接，支撑立杆116连接上层支撑横杆117和下层支撑横杆112，从而连接上层支撑架和下层支撑架。上层支撑架顶面铺设钢板作为底座平台119，底座平台119的厚度优选为5mm。

下层支撑架的下层支撑纵杆111顶部和底部设有履带滚轮，履带120连接顶部和底部的履带滚轮。履带滚轮包括驱动轮130，支重轮140，拖带轮150和张紧轮160。

每根下层支撑纵杆111的底面连接3个支重轮140，将上部荷载传递至履带120及地面；每根下层支撑纵杆111的顶面连接1个拖带轮150，用于支撑上部履带120；每根下层支撑纵杆11两端分别连接1个驱动轮130和1个张紧轮160，驱动轮130通过设置在下层支撑纵杆111一端的驱动轮连接杆114与下层支撑架焊接固定，张紧轮160通过置在下层支撑纵杆111另一端的张紧轮连接杆114与下层支撑架焊接固定，驱动轮130和张紧轮160设置在下层支撑架的对角位置，保证行走机构100前端和后端均能提供驱动力。驱动轮130与履带120之间通过齿轮连接，旋转带动履带120移动。

每根下层支撑横杆111侧面连接减速器托盘115，用于放置减速器190，行走机构200配置两套电池170、第一电机180和减速器190，第一电机180用于带动驱动轮130旋转，减速器190用于带动驱动轮130减速和停止转动。

行走机构100的第一电机180驱使驱动轮130旋转，驱动轮130与履带120齿轮连接，驱动轮130旋转带动履带120移动，带动支重轮140，拖带轮150和张紧轮160旋转，进一步带动履带120移动，从而带动行走机构100前进和后退。

升降机构包括主升降机构200和副升降机构400。

参见图4，主升降机构200主要包括剪叉臂210，滚轮组件，底座240，顶部平台250，液压组件和蓄电池180。

主升降机构200的底座240连接行走机构100的底座平台119，底座240优选采用20*40mm方通焊接的方形框架构成，以使主升降机构200稳定。剪叉臂210一端连接底座240，另一端连接顶部平台250。

底座240上设有滚轮组件，滚轮组件包括第一滚轮220和第一滚轮压板230，第一滚轮压板230为槽状，连接底座240的顶面一端，第一滚轮220嵌入第一滚轮压板230的槽内，能在第一滚轮压板230的槽内自由线性滚动。

顶部平台250底部也设有滚轮组件，滚轮组件还包括第二滚轮221和第二滚轮压板231，第二滚轮压板231为槽状，连接顶部平台250的底面与底座240设有滚轮组件相对应的一端，第二滚轮221嵌入第二滚轮压板231的槽内，能在第二滚轮压板231的槽内自由线性滚动。

剪叉臂210底部的第一支腿211通过耳板连接底座240未设有滚轮组件的一端，第二支腿212连接第一滚轮220，剪叉臂210顶部的第三支腿213通过耳板连接顶部平台250未设有滚轮组件的一端，第四支腿214连接第二滚轮221。

第一滚轮220在第一滚轮压板230内线性滚动能带动第二支腿212移动，第二滚轮221在第二滚轮压板231内线性滚动能带动第四支腿214移动。

液压组件包括液压油缸260，油缸活塞杆261和液压系统270。液压系统270和蓄电池280设置在行走机构100的底座平台119上，为液压油缸260提供动力源。液压油缸260设置在底座240上，油缸活塞杆261一端连接液压油缸260，另一端连接剪叉臂110的第二支腿212和第一滚轮220的连接处。

液压系统270控制油缸活塞杆261的伸长和收缩，带动第二支腿212通过第一滚轮220在第一滚轮压板230内移动，从而带动第四支腿214通过第二滚轮221在第二滚轮压板231移动，剪叉臂110绕轴运动，从而带动主升降机构200伸缩，使得顶部平台250升高和下降。

主升降机构200一侧设有竖向布置的副升降机构400。

参见图5，副升降机构400主要包括竖向丝杠驱动装置410，第二电机420，第一联轴器430，竖向滑动基座440和开槽机构连接板450。

竖向丝杠驱动装置410上连接竖向滑动基座440，竖向滑动基座440能在竖向丝杠驱动装置410上线性移动，竖向滑动基座440连接开槽机构连接板450，通过开槽机构连接板450连接开槽机构500，开槽机构连接板能450带动开槽机构500翻转。

竖向丝杠驱动装置410一端连接第一联轴器430和第二电机420。

参见图6，竖向丝杠驱动装置410包括第一滚珠丝杠411，第一直线导轨412和第一滚珠丝杠支撑座413。

第一滚珠丝杠支撑座413设置在竖向丝杠驱动装置410的两端，连接第一滚珠丝杠411，第二电机420上设有第二电机输出轴，第二电机输出轴通过第一联轴器430连接第一滚珠丝杠411，第二电机输出轴能通过第一联轴器430带动第一滚珠丝杠411旋转，第一滚珠丝杠411两侧设有第一直线导轨412，第一直线导轨412上连接竖向滑动基座440。

第二电机420为竖向丝杠驱动装置410提供动力，通过第一联轴器430带动第一滚珠丝杠411旋转，通过丝杆传动的方式，带动竖向滑动基座440沿着第一直线导轨412线性移动，从而带动竖向滑动基座440上的开槽机构500升高和降低。

这里，竖向滑动基座440的竖向移动行程优选为800mm，以使副升降机构400运行稳定。

参见图7，横向调整机构300包括横向丝杠驱动装置310，第三电机320，第二联轴器330，横向滑动基座340和副升降机构连接板350。

横向丝杠驱动装置310一端连接第三电机320和第二联轴器330，侧面设有横向滑动基座340，横向滑动基座340能在横向丝杠驱动装置310上线性移动，横向滑动基座340上连接副升降机构连接板350，通过副升降机构连接板350连接副升降机构400。

参见图7，横向丝杠驱动装置310包括第二滚珠丝杠311，第二直线导轨312和第二滚珠丝杠支撑座313。

与副升降机构400的竖向丝杠驱动装置410相似，横向丝杠驱动装置310的第二滚珠丝杠支撑座313设置在横向丝杠驱动装置310的两端，连接第二滚珠丝杠311，第三电机320上设有第三电机输出轴，第三电机输出轴通过第二联轴器330连接第二滚珠丝杠311，第三机输出轴能通过第二联轴器330带动第二滚珠丝杠311旋转，第二滚珠丝杠311两侧设有第二直线导轨312，第二直线导轨312上连接横向滑动基座340。

第三电机320为横向丝杠驱动装置310提供动力，通过第二联轴器330带动第二滚珠丝杠311旋转，通过丝杆传动的方式，带动横向滑动基座340沿着第二直线导轨312线性移动，从而带动与横向滑动基座340连接的副升降机构400横向移动，进一步带动竖向滑动基座440上的开槽机构500横向移动。

开槽机构500通过设置在竖向滑动基座440上的开槽机构连接板450连接副升降机构400，副升降机构400通过设置在横向滑动基座340上的副升降机构连接板350连接横向调整机构300，横向调整机构300连接设置在主升降机构200的顶部平台250，主升降机构200连接设置行走机构100上的底座平台119。由此，开槽机构500各个方向上的移动通过行走机构100，主升降机构200，副升降机构400和横向调整机构300控制。

开槽机构500优选有开槽机构成，开槽机内设有5片切割刀片，刀片开槽深度优选为35～65mm，单次开槽宽度为25mm，以便控制开槽精度。

开槽机构500上设有开槽深度传感器，能获取开槽部位距离墙面的深度信息，控制开槽机构500的开槽深度；开槽机构500还设有开槽高度传感器，能获取开槽机构500距离地面的距离信息。

控制系统600设置在行走机构100的底座平台119上，包括智能显示屏610，通过智能显示屏610输入所需的开槽部位的高度和深度，从而控制主升降机构200的升降、横向调整机构300的横向移动、副升降机构400的高度、开槽机构500的翻转。

除尘机构700包括除尘器710、洒水箱720，除尘器710具备吸尘功能，用于收集开槽机构500工作时周围空气中的粉尘。洒水箱720包括喷雾发生器，对开槽部位进行喷水降尘，减少粉尘对周围环境污染。

以下举例说明本发明在具体应用时的工作过程，这里需要说明下所述内容只是本方案的一种具体应用示例，并不对本方案构成限定。

控制系统600控制行走机构100带动开槽机器人到达开槽位置。

通过控制系统600的智能显示屏610设置开槽部位的深度、高度、宽度数据。

控制系统600启动开槽，开槽机构500开始运行，打开开槽机构500的开槽深度传感器，获取开槽机构500距离墙面的深度信息，对开槽机构500的开槽深度进行自动控制。

打开开槽机构500的开槽高度传感器，获取开槽机构500距离地面的高度，若设置的开槽高度小于或等于副升降机构400升高后达到的最高点，则启动副升降机构400，控制开槽机构500移动到设置的开槽高度，再通过控制开槽机构连接板450带动开槽机构500翻转退出墙体。

若设置的开槽高度大于副升降机构400升高达到的最高点，则启动副升降机构400，控制开槽机构500移动到副升降机构400的最高位置后停止，再启动主升降机构200的液压油缸260，开槽机构500在主升降机构200的带动下移动到设置的开槽高度，随即关闭主升降机构200的液压油缸260，通过控制开槽机构连接板450带动开槽机构500翻转退出墙体。

根据设置的开槽宽度数据，控制系统600自动判断剩余开槽宽度是否大于单次开槽宽度，若剩余开槽宽度大于单次开槽宽度，则启动横向调整机构300，带动开槽机构500移动至少一个单次开槽宽度后停止。

控制开槽机构500移动到设定的开槽深度后停止，启动主升降机构200，控制开槽机构500返回到主升降机构200的起始点，到达主升降机构200的起始点后停止，然后启动副升降机构400，控制开槽机构500返回到副升降机构400的起始点，返回到副升降机构400起始点后停止。

再次判断剩余开槽宽度是否大于单次开槽宽度，若剩余开槽宽度小于单次开槽宽度，则启动横向调整机构300，控制开槽机构500移动剩余开槽宽度即可，最后完成剩余开槽区域。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。