智能安装机器人及控制方法

1.本技术涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种智能安装机器人及控制方法。


背景技术：

2.目前电梯安装的施工主要包括土建检查、工字钢安装、导轨安装、桥箱安装、电气接线与调试等多道工序，传统的安装过程需要依托不同的加工设备，尤其在土建检查、工字钢安装和导轨安装的工序中需要使用不同的工具对墙体进行打磨、钻孔、放置螺栓以及拧紧螺母的操作，故需要中途拆卸工具头并安装另外的工具头进行加工，操作麻烦，加工成本较大，且若采用人工的方式进行加工，效率不高。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种智能安装机器人及控制方法，能够提高施工的效率及精度。
4.第一方面，本技术提供了一种智能安装机器人，包括：
5.升降底座；
6.工具切换机构，所述工具切换机构设置于所述升降底座上，所述工具切换机构包括若干个不同类型的工具头；
7.移载机构，所述移载机构设置于所述升降底座上，所述移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块和机械手，所述视觉识别模块用于识别墙体上的待加工位置，所述机械手用于装载所述工具切换机构上的其中一个工具头，并驱动所述工具头在所述待加工位置上工作，所述移载机构用于带动所述视觉识别模块和所述机械手移动至墙体或所述工具切换机构的位置。
8.根据本技术第一方面实施例的智能安装机器人，至少具有如下有益效果：将本技术提供的智能安装机器人放置在需要加工的墙体侧旁，升降底座能够带动工具切换机构和移载机构在竖向方向上移动，控制移载机构带动视觉识别模块在墙体处进行图像采集，得到图像信息，对采集得到的图像信息进行分析，并确定待加工位置，根据预设的加工策略，控制移载机构带动机械手移动至工具切换机构，机械手在工具切换机构处装载对应的工具头，然后控制移载机构带动机械手移动待加工位置并控制机械手驱动工具头在待加工位置上工作，在该工具头完成加工任务后，再次控制移载机构带动机械手移动至工具切换机构，机械手在工具切换机构处卸载原工具头，并按照加工顺序装载另外的工具头，重复在加工位置进行下一步工序的加工操作，通过本技术提供的智能安装机器人能够自动化在墙体对应的加工位置处完成施工，以能够将电梯支架放置在墙体上，机械手能够按照预设的加工策略自动化更换工具头进行不同的施工操作，并且能够通过视觉识别模块进行定位，减少人力资源消耗的同时，还能够提高施工的效率及精度。
9.根据本技术第一方面的一些实施例，所述移载机构包括两两相互垂直的第一滑移结构、第二滑移结构和第三滑移结构，所述第一滑移结构设置于所述升降底座上，所述第二
滑移结构设置于所述第一滑移结构的移动端，所述第三滑移结构设置于所述第二滑移结构的移动端，所述视觉识别模块和所述机械手设置于所述第三滑移结构的移动端。
10.根据本技术第一方面的一些实施例，所述第一滑移结构和所述第二滑移结构均设有两个，两个所述第一滑移结构相互平行纵向设置于所述升降底座上且位于所述工具切换机构的两侧，两个所述第二滑移结构的一端分别竖向设置于对应所述第一滑移结构的移动端，所述第三滑移结构的两端分别连接于两个所述第二滑移结构的移动端。
11.根据本技术第一方面的一些实施例，所述工具切换机构还包括支撑架，所述支撑架上设有若干个安装孔位，所述安装孔位的数量与所述工具头的数量相匹配，所述工具头一一对应放置于所述安装孔位上。
12.根据本技术第一方面的一些实施例，所述工具切换机构还包括第四滑移结构和旋转结构，所述第四滑移结构横向设置于所述升降底座上，所述旋转结构设置于所述第四滑移结构的移动端，所述支撑架设置于所述旋转结构的驱动端。
13.根据本技术第一方面的一些实施例，每个所述工具头在远离工作端的一侧设有第一卡接部，所述机械手的驱动端设有与所述第一卡接部相对应的第二卡接部，所述第一卡接部的外壁周向设有若干个固定槽，所述第二卡接部的内壁设有与所述固定槽相匹配的滚珠。
14.根据本技术第一方面的一些实施例，所述第一卡接部的外壁设有定位卡块，所述第二卡接部设有与所述定位卡块相对应的定位卡槽。
15.根据本技术第一方面的一些实施例，所述工具切换机构还包括第一输送结构和第二输送结构；所述第一输送结构用于输出螺栓，包括第一进料仓、第一输送通道和传送带，所述第一进料仓用于提供螺母，所述第一进料仓的输出端与所述第一输送通道的输入端对接，所述第一输送通道的输出端与所述传送带的输入端连接，所述传送带上间隔设有供螺母穿过的定位柱；所述第二输送结构用于输出螺栓，包括第二进料仓、第二输送通道和拨动轮盘，所述第二进料仓用于提供螺栓，所述第二进料仓的输出端与所述第二输送通道的输入端连接，所述拨动轮盘设置于所述第二输送通道的输出端下方，用于将第二输送通道的输出端处的螺栓拨动送出；所述机械手还用于接收所述传送带输出端处的螺母，以及接收所述第二输送通道输出端处的螺栓。
16.根据本技术第一方面的一些实施例，所述工具切换机构还包括涂料桶和涂料刷头，所述涂料刷头放置于所述涂料桶的上盖侧旁；所述机械手还用于装载所述涂料刷头，并驱动所述涂料刷头在所述涂料桶内上料以及在待加工位置处涂刷。
17.第二方面，本技术还提供了一种智能安装机器人的控制方法，所述智能安装机器人包括升降底座、工具切换机构和移载机构，所述工具切换机构包括若干个不同类型的工具头，所述移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块和机械手；所述控制方法包括：获取来自所述视觉识别模块采集的图像信息；根据所述图像信息确定待加工位置；根据预设的加工策略，控制所述移载机构带动所述机械手移动至所述工具切换机构，控制所述机械手在所述工具切换机构处装载对应的所述工具头，以及控制所述机械手驱动所述工具头在所述待加工位置上工作。
18.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
19.本技术的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为本技术提供的智能安装机器人的结构示意图；
21.图2为本技术提供的视觉识别模块和机械手的结构示意图；
22.图3为本技术提供的工具切换机构的结构示意图；
23.图4为本技术提供的工具切换机构的结构示意图。
24.附图标号如下：
25.升降底座100；工具切换机构200；支撑架210；第一进料仓221；第一输送通道222；传送带223；定位柱224；第二进料仓231；第二输送通道232；拨动轮盘233；第四滑移结构240；旋转结构250；涂料桶261；涂料刷头262；第一滑移结构310；第二滑移结构320；第三滑移结构330；视觉识别模块400；机械手500；第二卡接部510；滚珠511；工具头600；第一卡接部610；固定槽611；定位卡块612；超声波探测头700。
具体实施方式
26.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.在本技术的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
30.目前电梯安装的施工主要包括土建检查、工字钢安装、导轨安装、桥箱安装、电气接线与调试等多道工序，传统的安装过程需要依托不同的加工设备，尤其在土建检查、工字钢安装和导轨安装的工序中需要使用不同的工具对墙体进行打磨、钻孔、放置螺栓以及拧紧螺母的操作，故需要中途拆卸工具头并安装另外的工具头进行加工，操作麻烦，加工成本较大，且若采用人工的方式进行加工，效率不高。
31.基于此，本技术提供了一种智能安装机器人及控制方法，以解决上述存在的技术问题，下面对本技术提供的智能安装机器人进行详细的赘述。
32.第一方面，参照图1，本技术提供了一种智能安装机器人，包括：升降底座100、工具切换机构200和移载机构，工具切换机构200设置于升降底座100上，工具切换机构200包括若干个不同类型的工具头600；移载机构设置于升降底座100上，移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块400和机械手500，视觉识别模块400用于识别墙体上的待加工位置，机械
手500用于装载工具切换机构200上的其中一个工具头600，并驱动工具头600在待加工位置上工作，移载机构用于带动视觉识别模块400和机械手500移动至墙体或工具切换机构200的位置。将本技术提供的智能安装机器人放置在需要加工的墙体侧旁，升降底座100能够带动工具切换机构200和移载机构在竖向方向上移动，控制移载机构带动视觉识别模块400在墙体处进行图像采集，得到图像信息，对采集得到的图像信息进行分析，并确定待加工位置，根据预设的加工策略，控制移载机构带动机械手500移动至工具切换机构200，机械手500在工具切换机构200处装载对应的工具头600，然后控制移载机构带动机械手500移动待加工位置并控制机械手500驱动工具头600在待加工位置上工作，在该工具头600完成加工任务后，再次控制移载机构带动机械手500移动至工具切换机构200，机械手500在工具切换机构200处卸载原工具头600，并按照加工顺序装载另外的工具头600，重复在加工位置进行下一步工序的加工操作，通过本技术提供的智能安装机器人能够自动化在墙体对应的加工位置处完成施工，以能够将电梯支架放置在墙体上，机械手500能够按照预设的加工策略自动化更换工具头600进行不同的施工操作，并且能够通过视觉识别模块400进行定位，减少人力资源消耗的同时，还能够提高施工的效率及精度。
33.继续参照图1，可以理解的是，移载机构包括两两相互垂直的第一滑移结构310、第二滑移结构320和第三滑移结构330，第一滑移结构310设置于升降底座100上，第二滑移结构320设置于第一滑移结构310的移动端，第三滑移结构330设置于第二滑移结构320的移动端，视觉识别模块400和机械手500设置于第三滑移结构330的移动端。第一滑移结构310、第二滑移结构320和第三滑移结构330两两相互垂直，每一个滑移结构负责朝不同的方向驱动，在本技术的实施例中，第一滑移结构310沿y轴方向驱动，第二滑移结构320沿z轴方向驱动，第三滑移结构330沿x轴方向驱动，通过第一滑移结构310、第二滑移结构320和第三滑移结构330的相互配合，可以带动视觉识别模块400和机械手500在三维空间内自由移动，提高了视觉识别模块400和机械手500移动时的灵活性。
34.具体的，视觉识别模块400设置于第三滑移结构330的移动端，机械手500设置于视觉识别模块400的侧旁，在本技术对此不做限定。在第三滑移结构330的端部还可以设有超声波探测头700。
35.继续参照图1，可以理解的是，第一滑移结构310和第二滑移结构320均设有两个，两个第一滑移结构310相互平行纵向设置于升降底座100上且位于工具切换机构200的两侧，两个第二滑移结构320的一端分别竖向设置于对应第一滑移结构310的移动端，第三滑移结构330的两端分别连接于两个第二滑移结构320的移动端。需要说明的是，两个第一滑移结构310的移动端在同一时刻位于同一横向方向上，且两个第一滑移结构310的移动端驱动的速度相同，同样的，两个第二滑移结构320的移动端在同一时刻位于同一横向方向上，且两个第二滑移结构320的移动端驱动的速度相同，通过设置两个第一滑移结构310和两个第二滑移结构320以提高驱动第三滑移结构330移动的稳定性，从而提高带动视觉识别模块400和机械手500移动的稳定性。
36.参照图3和图4，可以理解的是，工具切换机构200还包括支撑架210，支撑架210上设有若干个安装孔位，安装孔位的数量与工具头600的数量相匹配，工具头600一一对应放置于安装孔位上。需要说明的是，在施工的过程中，需要对墙体进行打磨和钻孔，工具头600则包括不同规格的打磨皮、切割刀和钻头等，在本技术中不做限定。每个工具头600放置在
对应的安装孔位上，当需要用到该工具头600时，移载机构带动机械手500至对应安装孔位的位置处，并与该工具头600完成对接安装。
37.继续参照图3和图4，可以理解的是，工具切换机构200还包括第四滑移结构240和旋转结构250，第四滑移结构240横向设置于升降底座100上，旋转结构250设置于第四滑移结构240的移动端，支撑架210设置于旋转结构250的驱动端。第四滑移结构240用于驱动支撑架210在x方向上移动，旋转结构250用于驱动支撑架210旋转，使得支撑架210能够根据机械手500的位置进行适应性调整，提高了本技术提供的智能安装机器人在施工时的灵活性，提高了施工的工作效率。
38.参照图1和图2，可以理解的是，每个工具头600在远离工作端的一侧设有第一卡接部610，机械手500的驱动端设有与第一卡接部610相对应的第二卡接部510，第一卡接部610的外壁周向设有若干个固定槽611，第二卡接部510的内壁设有与固定槽611相匹配的滚珠511。在工具头600与机械手500对接时，工具头600的第一卡接部610与机械手500的第二卡接部510处，具体为第二卡接部510的滚柱一一对应卡接在固定槽611内，使得在施工过程中能够稳定驱动工作头工作，也能够以防止工具头600在施工过程中掉落。
39.参照图2，可以理解的是，第一卡接部610的外壁设有定位卡块612，第二卡接部510设有与定位卡块612相对应的定位卡槽。通过定位卡块612和定位卡槽对第一卡接部610和第二卡接部510进行预定位，以使得每个滚柱能够更容易卡接至对应的固定槽611内。
40.参照图3和图4，可以理解的是，工具切换机构200还包括第一输送结构和第二输送结构；第一输送结构用于输出螺栓，包括第一进料仓221、第一输送通道222和传送带223，第一进料仓221用于提供螺母，第一进料仓221的输出端与第一输送通道222的输入端对接，第一输送通道222的输出端与传送带223的输入端连接，传送带223上间隔设有供螺母穿过的定位柱224；第二输送结构用于输出螺栓，包括第二进料仓231、第二输送通道232和拨动轮盘233，第二进料仓231用于提供螺栓，第二进料仓231的输出端与第二输送通道232的输入端连接，拨动轮盘233设置于第二输送通道232的输出端下方，用于将第二输送通道232的输出端处的螺栓拨动送出；机械手500还用于接收传送带223输出端处的螺母，以及接收第二输送通道232输出端处的螺栓。在对墙体进行打磨和钻孔后，需要在墙体上打上螺栓、放上电梯支架和拧紧螺母的操作，在该操作中的螺栓和螺母可分别通过第一输送结构和第二输送结构提供。
41.需要说明的是，在第一输送结构和第二输送结构的输出端均可设有正六边形的输出口，对输出的螺栓和螺母起到角度导正的作用。
42.参照图4，可以理解的是，工具切换机构200还包括涂料桶261和涂料刷头262，涂料刷头262放置于涂料桶261的上盖侧旁；机械手500还用于装载涂料刷头262，并驱动涂料刷头262在涂料桶261内上料以及在待加工位置处涂刷。涂料桶261的上盖可以通过电机驱动打开，机械手500与涂料刷头262对接后，控制涂料刷头262在涂料桶261内上料，并移动至对应的加工位置处进行涂刷，提高了智能安装机器人施工的多样化。
43.第二方面，本技术还提供了一种智能安装机器人的控制方法，应用于智能安装机器人，智能安装机器人包括升降底座100、工具切换机构200和移载机构，工具切换机构200包括若干个不同类型的工具头600，移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块400和机械手500，该控制方法包括但不限于以下步骤：
44.步骤s110：获取来自视觉识别模块400采集的图像信息；
45.步骤s120：根据图像信息确定待加工位置；
46.步骤s130：根据预设的加工策略，控制移载机构带动机械手500移动至工具切换机构200，控制机械手500在工具切换机构200处装载对应的工具头600，以及控制机械手500驱动工具头600在待加工位置上工作。
47.将本技术提供的智能安装机器人放置在需要加工的墙体侧旁，升降底座100能够带动工具切换机构200和移载机构在竖向方向上移动，控制移载机构带动视觉识别模块400在墙体处进行图像采集，得到图像信息，对采集得到的图像信息进行分析，并确定待加工位置，根据预设的加工策略，控制移载机构带动机械手500移动至工具切换机构200，机械手500在工具切换机构200处装载对应的工具头600，然后控制移载机构带动机械手500移动待加工位置并控制机械手500驱动工具头600在待加工位置上工作，在该工具头600完成加工任务后，再次控制移载机构带动机械手500移动至工具切换机构200，机械手500在工具切换机构200处卸载原工具头600，并按照加工顺序装载另外的工具头600，重复在加工位置进行下一步工序的加工操作，通过本技术提供的智能安装机器人能够自动化在墙体对应的加工位置处完成施工，以能够将电梯支架放置在墙体上，机械手500能够按照预设的加工策略自动化更换工具头600进行不同的施工操作，并且能够通过视觉识别模块400进行定位，减少人力资源消耗的同时，还能够提高施工的效率及精度。
48.除此之外，智能安装机器人中的工具切换机构200还包括第一输送结构和第二输送结构，本技术提供的智能安装机器人的控制方法还包括：根据预设的加工策略，控制机械手500在第一输送结构处装载螺栓，并将螺栓放置在待加工位置，或控制机械手500在第二输送结构处装载螺母，并将螺母拧紧在对应的螺栓处。
49.智能安装机器人中的工具切换机构200还包括涂料桶261和涂料刷头262，本技术提供的智能安装机器人的控制方法还包括：控制机械手500装载所述涂料刷头262，并驱动所述涂料刷头262在所述涂料桶261内上料以及在待加工位置处涂刷。
50.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下，作出各种变化。

技术特征：
1.一种智能安装机器人，其特征在于，包括：升降底座；工具切换机构，所述工具切换机构设置于所述升降底座上，所述工具切换机构包括若干个不同类型的工具头；移载机构，所述移载机构设置于所述升降底座上，所述移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块和机械手，所述视觉识别模块用于识别墙体上的待加工位置，所述机械手用于装载所述工具切换机构上的其中一个工具头，并驱动所述工具头在所述待加工位置上工作，所述移载机构用于带动所述视觉识别模块和所述机械手移动至墙体或所述工具切换机构的位置。2.根据权利要求1所述的智能安装机器人，其特征在于，所述移载机构包括两两相互垂直的第一滑移结构、第二滑移结构和第三滑移结构，所述第一滑移结构设置于所述升降底座上，所述第二滑移结构设置于所述第一滑移结构的移动端，所述第三滑移结构设置于所述第二滑移结构的移动端，所述视觉识别模块和所述机械手设置于所述第三滑移结构的移动端。3.根据权利要求2所述的智能安装机器人，其特征在于，所述第一滑移结构和所述第二滑移结构均设有两个，两个所述第一滑移结构相互平行纵向设置于所述升降底座上且位于所述工具切换机构的两侧，两个所述第二滑移结构的一端分别竖向设置于对应所述第一滑移结构的移动端，所述第三滑移结构的两端分别连接于两个所述第二滑移结构的移动端。4.根据权利要求1所述的智能安装机器人，其特征在于，所述工具切换机构还包括支撑架，所述支撑架上设有若干个安装孔位，所述安装孔位的数量与所述工具头的数量相匹配，所述工具头一一对应放置于所述安装孔位上。5.根据权利要求4所述的智能安装机器人，其特征在于，所述工具切换机构还包括第四滑移结构和旋转结构，所述第四滑移结构横向设置于所述升降底座上，所述旋转结构设置于所述第四滑移结构的移动端，所述支撑架设置于所述旋转结构的驱动端。6.根据权利要求4所述的智能安装机器人，其特征在于，每个所述工具头在远离工作端的一侧设有第一卡接部，所述机械手的驱动端设有与所述第一卡接部相对应的第二卡接部，所述第一卡接部的外壁周向设有若干个固定槽，所述第二卡接部的内壁设有与所述固定槽相匹配的滚珠。7.根据权利要求6所述的智能安装机器人，其特征在于，所述第一卡接部的外壁设有定位卡块，所述第二卡接部设有与所述定位卡块相对应的定位卡槽。8.根据权利要求1所述的智能安装机器人，其特征在于，所述工具切换机构还包括第一输送结构和第二输送结构；所述第一输送结构用于输出螺栓，包括第一进料仓、第一输送通道和传送带，所述第一进料仓用于提供螺母，所述第一进料仓的输出端与所述第一输送通道的输入端对接，所述第一输送通道的输出端与所述传送带的输入端连接，所述传送带上间隔设有供螺母穿过的定位柱；所述第二输送结构用于输出螺栓，包括第二进料仓、第二输送通道和拨动轮盘，所述第二进料仓用于提供螺栓，所述第二进料仓的输出端与所述第二输送通道的输入端连接，所述拨动轮盘设置于所述第二输送通道的输出端下方，用于将第二输送通道的输出端处的螺栓拨动送出；所述机械手还用于接收所述传送带输出端处的螺母，以及接收所述第二输送通道输出端处的螺栓。
9.根据权利要求1所述的智能安装机器人，其特征在于，所述工具切换机构还包括涂料桶和涂料刷头，所述涂料刷头放置于所述涂料桶的上盖侧旁；所述机械手还用于装载所述涂料刷头，并驱动所述涂料刷头在所述涂料桶内上料以及在待加工位置处涂刷。10.一种智能安装机器人的控制方法，其特征在于，应用于智能安装机器人，所述智能安装机器人包括升降底座、工具切换机构和移载机构，所述工具切换机构包括若干个不同类型的工具头，所述移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块和机械手；所述控制方法包括：获取来自所述视觉识别模块采集的图像信息；根据所述图像信息确定待加工位置；根据预设的加工策略，控制所述移载机构带动所述机械手移动至所述工具切换机构，控制所述机械手在所述工具切换机构处装载对应的所述工具头，以及控制所述机械手驱动所述工具头在所述待加工位置上工作。

技术总结
本申请公开了智能安装机器人及控制方法，涉及自动化设备技术领域，包括：升降底座、工具切换机构和移载机构，所述工具切换机构设置于所述升降底座上，所述工具切换机构包括若干个不同类型的工具头；所述移载机构设置于所述升降底座上，所述移载机构的移动端上分别设有视觉识别模块和机械手，所述视觉识别模块用于识别墙体上的待加工位置，所述机械手用于装载所述工具切换机构上的其中一个工具头，并驱动所述工具头在所述待加工位置上工作，所述移载机构用于带动所述视觉识别模块和所述机械手移动至墙体或所述工具切换机构的位置。本申请能够提高施工的效率及精度。够提高施工的效率及精度。够提高施工的效率及精度。


技术研发人员：万松峰 李子杭 潘少杨 林少斌
受保护的技术使用者：东莞职业技术学院
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/6