一种单元式幕墙施工辅助机器人及施工方法与流程

1.本发明涉及幕墙施工设备技术领域，具体为一种单元式幕墙施工辅助机器人及施工方法。


背景技术：

2.单元式幕墙施工技术具有节能、环保等优势，符合当前绿色环保的理念。
3.现有技术中，幕墙玻璃的安装由多名工人协同工作，再配合单臂带玻璃吸盘的机器人辅助安装。
4.但目前，幕墙施工辅助机器人仅由机械臂配合吸盘对幕墙玻璃进行吸附，幕墙玻璃的位置调整精度较低，且幕墙玻璃因自身重力容易围绕吸盘发生转动，从而导致插接安装不便。为此，本发明提出一种单元式幕墙施工辅助机器人及施工方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种单元式幕墙施工辅助机器人及施工方法，以解决上述背景技术中提出的单机械臂对幕墙玻璃的位置调整精度较低的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单元式幕墙施工辅助机器人，包括：
7.移动平台，所述移动平台的顶部安装有机械臂，所述机械臂的前端转动安装有吸盘安装板，所述吸盘安装板的表面安装有真空吸盘；
8.操作臂，所述操作臂设置有两个且分别转动安装于移动平台的两侧，所述操作臂的一端转动安装有夹持转盘，所述夹持转盘的侧面固定安装有四个夹持柱体，其中两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的中部；
9.幕墙玻璃，所述幕墙玻璃与吸盘安装板平行并由真空吸盘吸附，所述幕墙玻璃位于两个夹持转盘之间，所述夹持转盘侧面的其中两个夹持柱体位于幕墙玻璃外侧，另外两个夹持柱体位于幕墙玻璃侧面的凹槽内；
10.水平撑板，所述水平撑板水平滑动安装于移动平台的一端面下部，所述水平撑板的一端下表面固定连接有竖直设置的竖板，所述竖板的下端安装有可转动的滚轮。
11.优选的，所述水平撑板一端的上表面粘接有橡胶垫，所述竖板的侧面与水平撑板的下表面之间固定设置有多个呈等间距分布的加筋板，所述移动平台的一端面下部开设有供竖板收纳的凹槽。
12.优选的，所述机械臂的一端固定连接有铰接球，所述吸盘安装板的背面固定安装有连接球壳，所述连接球壳的外侧开设有开口槽，所述铰接球穿过开口槽并转动安装于连接球壳内腔。
13.优选的，所述夹持柱体的表面套设有环形套，且环形套与幕墙玻璃贴合，所述夹持转盘的表面粘接有防撞垫，所述夹持转盘的中部固定插接有固定轴，所述固定轴的一端活
动贯穿操作臂的端部。
14.优选的，所述操作臂的一端表面开设有安装槽，所述安装槽内安装有与之相适配的安装壳，所述安装壳的表面开设有定位凹槽，所述定位凹槽的内腔设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓的端部贯穿安装壳并与操作臂固定连接。
15.优选的，所述操作臂的一端内部开设有避让槽，所述固定轴的外侧固定套设有蜗轮，所述蜗轮的一侧啮合设置有驱动蜗杆，所述驱动蜗杆和蜗轮均位于操作臂内部，所述驱动蜗杆与操作臂之间转动连接。
16.优选的，所述驱动蜗杆的一端设置有用于驱动其转动的蜗杆电机，所述蜗杆电机与操作臂固定连接，所述驱动蜗杆的轴端外侧活动套设有垫环。
17.优选的，所述移动平台的顶部转动安装有水平转盘，所述机械臂的下端与水平转盘上表面固定连接，所述机械臂设置成“v”字形，且中部设置有转动轴，所述机械臂中部的内侧设置有液压缸，所述液压缸与机械臂之间形成三角形结构，所述液压缸与机械臂之间通过销轴转动连接。
18.优选的，所述移动平台的一端安装有摄像头，所述摄像头位于吸盘安装板和水平撑板之间。
19.一种根据上述的单元式幕墙施工辅助机器人的施工方法，具体包括以下步骤：
20.步骤一、通过控制器控制机械臂转动和伸展，直至吸盘安装板与幕墙玻璃平行，幕墙玻璃由其上方的吊装设备吊装而保持悬空，通过真空吸盘对幕墙玻璃吸附减小其晃动程度；
21.步骤二、控制操作臂移动和转动，直至两个夹持转盘分别扣在幕墙玻璃下端的两侧边缘，然后启动蜗杆电机，驱动蜗杆转动并驱动蜗轮转动，直至夹持柱体对幕墙玻璃的边缘进行卡进和夹持；
22.步骤三、驱动操作臂移动来带动幕墙玻璃的下端进行移动，此时幕墙玻璃能够以铰接球为中心进行旋转，从而改变幕墙玻璃的倾斜角度，另外，通过液压缸的伸缩与操作臂的移动进行配合，可将幕墙玻璃移动至指定位置，并保持稳定，从而确保后续的插接安装更加精准方便。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明通过在机械臂的端部安装有吸盘安装板，吸盘安装板可围绕机械臂端部进行一定角度的自由转动，吸盘安装板的下方两侧均设置有操作臂，操作臂的端部转动安装有夹持转盘，夹持转盘的侧面固定连接有四个夹持柱体，其中两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘中部，当夹持转盘靠近幕墙玻璃并旋转时，四个夹持柱体可分别对幕墙玻璃侧面凹槽的内外两侧进行卡紧，此时吸盘安装板正对幕墙玻璃的中部，夹持转盘位于幕墙玻璃的下部，夹持转盘通过操作臂移动能够带动幕墙玻璃缓慢转动以进行位置调整，一方面确保了幕墙玻璃位置调整的精度，另一方面能够有效防止幕墙玻璃因重力而发生倾斜旋转的问题，从而保证幕墙玻璃的准确插接安装。
附图说明
25.图1为本发明整体结构立体示意图；
26.图2为本发明整体结构工作示意图；
27.图3为本发明操作臂和夹持转盘结构爆炸示意图；
28.图4为本发明夹持转盘和幕墙玻璃结构配合示意图；
29.图5为本发明操作臂和夹持转盘结构分离示意图；
30.图6为本发明机械臂和吸盘安装板结构分离示意图；
31.图7为本发明水平撑板结构立体示意图。
32.图中：1、移动平台；2、机械臂；21、铰接球；3、吸盘安装板；31、真空吸盘；32、连接球壳；33、开口槽；4、操作臂；41、安装槽；42、安装壳；43、定位凹槽；44、紧固螺栓；45、避让槽；46、驱动蜗杆；47、蜗杆电机；48、垫环；5、夹持转盘；51、固定轴；52、夹持柱体；53、环形套；54、防撞垫；55、蜗轮；6、水平撑板；61、竖板；62、滚轮；63、橡胶垫；64、加筋板；7、摄像头；8、水平转盘；9、液压缸；10、幕墙玻璃。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通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。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
37.请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：
38.实施例一，一种单元式幕墙施工辅助机器人，包括：移动平台1，操作臂4，幕墙玻璃10和水平撑板6。
39.具体的，在移动平台1的顶部安装有机械臂2，机械臂2的前端转动安装有吸盘安装板3，吸盘安装板3的表面安装有真空吸盘31，真空吸盘31用于对幕墙玻璃10进行吸附，吸盘
安装板3可在机械臂2端部进行一定角度的自由转动，以便于对幕墙玻璃10的倾斜角度进行调节；
40.其次，操作臂4设置有两个且分别转动安装于移动平台1的两侧，操作臂4的一端转动安装有夹持转盘5，夹持转盘5的侧面固定安装有四个夹持柱体52，其中两个对立位置的夹持柱体52靠近夹持转盘5的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体52靠近夹持转盘5的中部，幕墙玻璃10与吸盘安装板3平行并由真空吸盘31吸附，幕墙玻璃10位于两个夹持转盘5之间，夹持转盘5侧面的其中两个夹持柱体52位于幕墙玻璃10外侧，另外两个夹持柱体52位于幕墙玻璃10侧面的凹槽内，如图1、图3和图4所示，操作臂4为现有技术中已知的结构，其能够沿自身中部进行旋转，以改变夹持转盘5的位置，另外，当夹持转盘5转动时，夹持柱体52能够以如图3所示的方式卡接在幕墙玻璃10的侧面以及该位置处的凹槽的内壁，从而实现对幕墙玻璃10的夹持，并且对夹持转盘5旋转的扭矩增大，夹持柱体52对幕墙玻璃10的夹持稳定性也越高，此时操作臂4移动可带动幕墙玻璃10的下端进行移动，并且以机械臂2和吸盘安装板3的连接处为中心进行一定角度的旋转，进而实现对幕墙玻璃10倾斜角度的调节，并且由于夹持转盘5对幕墙玻璃10施加的力的作用可以符合杠杆原理，因此幕墙玻璃10位置的调节更加精准且稳定；
41.进一步的，水平撑板6水平滑动安装于移动平台1的一端面下部，水平撑板6的一端下表面固定连接有竖直设置的竖板61，竖板61的下端安装有可转动的滚轮62，水平撑板6用于对幕墙玻璃10的底部进行预防支撑，避免幕墙玻璃10突然下坠而与楼板之间发生碰撞。
42.实施例二，在实施例一的基础上，本技术还具有在水平撑板6一端的上表面粘接有橡胶垫63，防止对幕墙玻璃10的底部造成损伤，竖板61的侧面与水平撑板6的下表面之间固定设置有多个呈等间距分布的加筋板64，提高竖板61的稳定性和强度，移动平台1的一端面下部开设有供竖板61收纳的凹槽，防止水平撑板6收纳时受到竖板61阻挡。
43.实施例三，在实施例二的基础上，为了确保吸盘安装板3能够在一定角度自由转动，本技术还具有在机械臂2的一端固定连接有铰接球21，吸盘安装板3的背面固定安装有连接球壳32，连接球壳32的外侧开设有开口槽33，铰接球21穿过开口槽33并转动安装于连接球壳32内腔，如图6所示。连接球壳32能够在铰接球21的外侧进行一定角度的倾斜和旋转，从而确保吸盘安装板3与幕墙玻璃10之间保持相互平行，不会因机械臂2的转动而导致吸盘安装板3与幕墙玻璃10分离。
44.实施例四，在实施例三的基础上，为了将夹持转盘5与操作臂4转动连接，本技术还具有在夹持柱体52的表面套设有环形套53，且环形套53与幕墙玻璃10贴合，环形套53用于对夹持柱体52和幕墙玻璃10之间的挤压力进行缓冲，环形套53使用柔性材料制成，夹持转盘5的表面粘接有防撞垫54，夹持转盘5的中部固定插接有固定轴51，固定轴51的一端活动贯穿操作臂4的端部，从而确保夹持转盘5与操作臂4之间的转动连接。
45.实施例五，在实施例四的基础上，本技术还具有在操作臂4的一端表面开设有安装槽41，安装槽41内安装有与之相适配的安装壳42，安装壳42的表面开设有定位凹槽43，定位凹槽43的内腔设置有紧固螺栓44，紧固螺栓44的端部贯穿安装壳42并与操作臂4固定连接，如图3所示，安装壳42可从操作臂4的端部拆下，以便于夹持转盘5与操作臂4之间的安装和拆卸。
46.实施例六，在实施例五的基础上，为了驱动夹持转盘5转动，本技术还具有在操作
臂4的一端内部开设有避让槽45，固定轴51的外侧固定套设有蜗轮55，蜗轮55的一侧啮合设置有驱动蜗杆46，驱动蜗杆46和蜗轮55均位于操作臂4内部，驱动蜗杆46与操作臂4之间转动连接，如图5所示，驱动蜗杆46转动时可驱动蜗轮55进行转动，进而带动夹持转盘5进行旋转，且当驱动蜗杆46停止转动后，蜗轮55和夹持转盘5能够保持位置稳定，不会随意转动。
47.实施例七，在实施例六的基础上，为了避免驱动蜗杆46晃动，本技术还具有在驱动蜗杆46的一端设置有用于驱动其转动的蜗杆电机47，蜗杆电机47与操作臂4固定连接，驱动蜗杆46的轴端外侧活动套设有垫环48，垫环48的设置用于防止驱动蜗杆46沿自身长度方向发生晃动而影响与蜗轮55之间的啮合效果。
48.实施例八，在实施例七的基础上，为了控制吸盘安装板3的位置，本技术还具有在移动平台1的顶部转动安装有水平转盘8，机械臂2的下端与水平转盘8上表面固定连接，机械臂2设置成“v”字形，且中部设置有转动轴，机械臂2中部的内侧设置有液压缸9，液压缸9与机械臂2之间形成三角形结构，液压缸9与机械臂2之间通过销轴转动连接，如图1所示，机械臂2、水平转盘8和液压缸9均为现有公知技术，液压缸9工作时可推动机械臂2进行形变，实现机械臂2的伸展与折叠，再配合水平转盘8的转动，即可对吸盘安装板3的位置进行控制。
49.实施例九，在实施例八的基础上，本技术还具有在移动平台1的一端安装有摄像头7，摄像头7位于吸盘安装板3和水平撑板6之间，用于对幕墙玻璃10的位置进行实时监测。
50.本发明还公开了一种根据上述的单元式幕墙施工辅助机器人的施工方法，具体包括以下步骤：
51.步骤一、通过控制器控制机械臂2转动和伸展，直至吸盘安装板3与幕墙玻璃10平行，幕墙玻璃10由其上方的吊装设备吊装而保持悬空，通过真空吸盘31对幕墙玻璃10吸附减小其晃动程度；
52.步骤二、控制操作臂4移动和转动，直至两个夹持转盘5分别扣在幕墙玻璃10下端的两侧边缘，然后启动蜗杆电机47，驱动蜗杆46转动并驱动蜗轮55转动，直至夹持柱体52对幕墙玻璃10的边缘进行卡进和夹持；
53.步骤三、驱动操作臂4移动来带动幕墙玻璃10的下端进行移动，此时幕墙玻璃10能够以铰接球21为中心进行旋转，从而改变幕墙玻璃10的倾斜角度，另外，通过液压缸9的伸缩与操作臂4的移动进行配合，可将幕墙玻璃10移动至指定位置，并保持稳定，从而确保后续的插接安装更加精准方便。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：包括：移动平台(1)，所述移动平台(1)的顶部安装有机械臂(2)，所述机械臂(2)的前端转动安装有吸盘安装板(3)，所述吸盘安装板(3)的表面安装有真空吸盘(31)；操作臂(4)，所述操作臂(4)设置有两个且分别转动安装于移动平台(1)的两侧，所述操作臂(4)的一端转动安装有夹持转盘(5)，所述夹持转盘(5)的侧面固定安装有四个夹持柱体(52)，其中两个对立位置的夹持柱体(52)靠近夹持转盘(5)的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体(52)靠近夹持转盘(5)的中部；幕墙玻璃(10)，所述幕墙玻璃(10)与吸盘安装板(3)平行并由真空吸盘(31)吸附，所述幕墙玻璃(10)位于两个夹持转盘(5)之间，所述夹持转盘(5)侧面的其中两个夹持柱体(52)位于幕墙玻璃(10)外侧，另外两个夹持柱体(52)位于幕墙玻璃(10)侧面的凹槽内；水平撑板(6)，所述水平撑板(6)水平滑动安装于移动平台(1)的一端面下部，所述水平撑板(6)的一端下表面固定连接有竖直设置的竖板(61)，所述竖板(61)的下端安装有可转动的滚轮(62)。2.根据权利要求1所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述水平撑板(6)一端的上表面粘接有橡胶垫(63)，所述竖板(61)的侧面与水平撑板(6)的下表面之间固定设置有多个呈等间距分布的加筋板(64)，所述移动平台(1)的一端面下部开设有供竖板(61)收纳的凹槽。3.根据权利要求2所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述机械臂(2)的一端固定连接有铰接球(21)，所述吸盘安装板(3)的背面固定安装有连接球壳(32)，所述连接球壳(32)的外侧开设有开口槽(33)，所述铰接球(21)穿过开口槽(33)并转动安装于连接球壳(32)内腔。4.根据权利要求3所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述夹持柱体(52)的表面套设有环形套(53)，且环形套(53)与幕墙玻璃(10)贴合，所述夹持转盘(5)的表面粘接有防撞垫(54)，所述夹持转盘(5)的中部固定插接有固定轴(51)，所述固定轴(51)的一端活动贯穿操作臂(4)的端部。5.根据权利要求4所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述操作臂(4)的一端表面开设有安装槽(41)，所述安装槽(41)内安装有与之相适配的安装壳(42)，所述安装壳(42)的表面开设有定位凹槽(43)，所述定位凹槽(43)的内腔设置有紧固螺栓(44)，所述紧固螺栓(44)的端部贯穿安装壳(42)并与操作臂(4)固定连接。6.根据权利要求5所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述操作臂(4)的一端内部开设有避让槽(45)，所述固定轴(51)的外侧固定套设有蜗轮(55)，所述蜗轮(55)的一侧啮合设置有驱动蜗杆(46)，所述驱动蜗杆(46)和蜗轮(55)均位于操作臂(4)内部，所述驱动蜗杆(46)与操作臂(4)之间转动连接。7.根据权利要求6所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述驱动蜗杆(46)的一端设置有用于驱动其转动的蜗杆电机(47)，所述蜗杆电机(47)与操作臂(4)固定连接，所述驱动蜗杆(46)的轴端外侧活动套设有垫环(48)。8.根据权利要求7所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述移动平台(1)的顶部转动安装有水平转盘(8)，所述机械臂(2)的下端与水平转盘(8)上表面固定连接，所述机械臂(2)设置成“v”字形，且中部设置有转动轴，所述机械臂(2)中部的内侧设置
有液压缸(9)，所述液压缸(9)与机械臂(2)之间形成三角形结构，所述液压缸(9)与机械臂(2)之间通过销轴转动连接。9.根据权利要求8所述的一种单元式幕墙施工辅助机器人，其特征在于：所述移动平台(1)的一端安装有摄像头(7)，所述摄像头(7)位于吸盘安装板(3)和水平撑板(6)之间。10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的单元式幕墙施工辅助机器人的施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、通过控制器控制机械臂(2)转动和伸展，直至吸盘安装板(3)与幕墙玻璃(10)平行，幕墙玻璃(10)由其上方的吊装设备吊装而保持悬空，通过真空吸盘(31)对幕墙玻璃(10)吸附减小其晃动程度；步骤二、控制操作臂(4)移动和转动，直至两个夹持转盘(5)分别扣在幕墙玻璃(10)下端的两侧边缘，然后启动蜗杆电机(47)，驱动蜗杆(46)转动并驱动蜗轮(55)转动，直至夹持柱体(52)对幕墙玻璃(10)的边缘进行卡进和夹持；步骤三、驱动操作臂(4)移动来带动幕墙玻璃(10)的下端进行移动，此时幕墙玻璃(10)能够以铰接球(21)为中心进行旋转，从而改变幕墙玻璃(10)的倾斜角度，另外，通过液压缸(9)的伸缩与操作臂(4)的移动进行配合，可将幕墙玻璃(10)移动至指定位置，并保持稳定，从而确保后续的插接安装更加精准方便。

技术总结
本发明涉及幕墙施工设备技术领域，具体为一种单元式幕墙施工辅助机器人及施工方法，包括：移动平台，移动平台的顶部安装有机械臂，吸盘安装板的表面安装有真空吸盘；夹持转盘的侧面固定安装有四个夹持柱体，其中两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的中部；有益效果为：通过在机械臂的端部安装有吸盘安装板，夹持转盘的侧面固定连接有四个夹持柱体，其中两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘的边缘，另外两个对立位置的夹持柱体靠近夹持转盘中部，夹持转盘通过操作臂移动能够带动幕墙玻璃缓慢转动以进行位置调整，从而保证幕墙玻璃的准确插接安装。确插接安装。确插接安装。


技术研发人员：张传森 董广莲 郭振龙 刘洋 唐瑜 岳娟 汪丙阳 王军 卢加新
受保护的技术使用者：中建八局第一建设有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/15