一种砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置的制作方法

本发明涉及建筑工程自动化及机器人，尤其涉及一种用于砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置。

背景技术：

1、在传统砌筑施工过程中，砌块抓取、转运、抹浆及砌筑的全流程作业高度依赖人工完成。人工操作不仅劳动强度大、效率低下，且抹浆厚度难以保持均匀，灰缝宽度控制精度差，材料损耗率高，施工质量严重依赖工人技能水平。尤其在狭窄炉膛、高空作业面等恶劣环境中，人工砌筑的安全风险高，作业连续性受限。

2、早期砌筑机器人多采用抓取装置与抹浆装置分离的设计。两套装置分别搭载于机械臂末端或不同执行机构，导致机械臂末端结构复杂、负载增大，且两套装置的动作需分别控制、分时作业，产生协同控制复杂、作业节拍延长的问题。更为突出的是，分离式结构中喷浆与夹持动作空间上相互靠近，浆液易滴落污染夹具夹持面，导致砖块抓取时滑脱率升高，影响砌筑可靠性。此外，分离式方案中砂浆存储罐与喷射装置之间的管路布置冗长，砂浆在管路中停留时间长，易因温度降低或水分蒸发而提前固化，堵塞管路，增加维护频次。

3、部分现有技术尝试将抓取与抹浆功能集成于同一模块，但多停留在简单的空间堆叠层面，缺乏对储浆防固化、喷射角度精准适配、夹持面防污染及工序时序协同的系统性设计。例如，储浆罐缺乏主动保温和搅拌措施，砂浆在间歇施工期间结块沉淀；喷射角度固定，无法适配标准砖、多孔砖等不同尺寸砖块；夹具与射针之间无有效隔离，砂浆飞溅直接污染夹具；抓取与喷浆的切换依赖人工触发或简单延时，未实现基于砖块尺寸和施工位置的智能协同。

4、因此，亟需一种将储浆、喷浆、抓取与防护功能深度集成，并具备防固化、防污染、自适应喷射及智能工序协同的集成装置。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中砌筑机器人抓取与抹浆装置分离导致的协同性差、机械臂末端复杂度高，以及集成化程度不足导致的砂浆易固化、喷射角度固定、夹具易污染和工序衔接不畅的技术问题。

2、本发明提供一种砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，包括安装基座、储浆模块、喷浆模块及抓取模块。所述安装基座用于适配砌筑机器人机械臂末端，所述储浆模块模块化集成于所述安装基座上，用于储存砂浆并通过内置的防固化组件维持砂浆施工状态，所述喷浆模块模块化集成于所述安装基座上并与所述储浆模块连接，用于将砂浆高压喷射至砖块表面，所述抓取模块设于所述安装基座下方并与所述喷浆模块上下布置，用于夹持和释放砖块。其中，所述储浆模块、喷浆模块与抓取模块通过模块化拼接集成于同一安装基座，所述喷浆模块与所述抓取模块相互独立控制，通过机器人主控系统实现动作协同，使抹浆与抓取工序在同一模块内按预设时序无缝衔接。

3、优选地，所述储浆模块包括储浆罐，所述储浆罐采用密封保温的耐腐蚀金属结构，罐体内设有防固化搅拌组件及加热系统，从而通过主动保温和持续搅拌防止砂浆在间歇施工期间因温度降低或静置沉淀而结块固化，确保砂浆在整个施工周期内保持均匀稳定的流动状态。

4、优选地，所述喷浆模块包括高压气罐、液压模块、输浆管及高压射针，所述高压气罐内置气压调节阀并通过所述液压模块驱动所述输浆管，所述输浆管连接所述储浆模块与所述高压射针，从而利用高压气体作为动力源，通过液压模块的精确流量控制，将砂浆从储浆罐稳定高压输送至高压射针，实现砂浆从存储到喷射的连续精准传输。

5、优选地，所述高压射针为可更换式喷头结构，喷射角度调节范围为15°-45°，从而可根据不同砖块尺寸及墙体砌筑需求更换适配喷头并调整喷射角度，使砂浆均匀覆盖砖块表面，减少砂浆浪费并提高抹浆质量。

6、优选地，所述抓取模块包括夹具控制模块及夹具，所述夹具控制模块采用电液混合驱动结构，所述夹具的夹持面设有高摩擦系数复合橡胶层，从而通过电液伺服控制实现夹持力度的精准调节，并利用复合橡胶层的高摩擦特性增强夹具与砖块之间的附着力，防止抓取过程中滑脱。

7、优选地，所述夹具的夹持面设有凹凸纹理的粗糙摩擦层，从而进一步增大夹具与砖块表面的微观咬合面积，在潮湿或带灰浆的工况下仍能保持稳定的夹持力。

8、优选地，所述夹具控制模块的下端设有防溅凹槽，用于阻隔喷浆过程中飞溅的砂浆，从而将喷浆区域与夹持区域在空间上有效隔离，避免砂浆飞溅污染夹具夹持面，保证抓取动作的可靠性并减少夹具清洁维护频次。

9、优选地，所述储浆模块与所述喷浆模块通过模块化拼接方式集成于同一安装基座，整体适配砌筑机器人的4轴串联式工业机械臂末端，并通过螺栓快速拆装，从而将多个独立功能模块压缩为单一末端执行器，降低机械臂末端的安装复杂度、空间占用及负载压力，并便于快速更换和维护。

10、优选地，所述喷浆模块与所述抓取模块通过电液伺服系统分别独立驱动，所述机器人主控系统根据砖块尺寸及施工位置自动调整夹具夹持力度与高压射针喷射角度，并控制抹浆与抓取动作的切换时序，从而在同一模块内实现喷浆与抓取的动作解耦和智能协同，避免工序错位导致的施工延误，提高整体作业节拍。

11、本发明通过将储浆、喷浆、抓取与防护功能模块化集成于同一安装基座，利用储浆罐的密封保温与防固化搅拌维持砂浆状态，利用高压射针的可调角度适配不同砖块，利用夹具控制模块的防溅凹槽隔离喷浆与抓取区域，利用电液伺服独立驱动与主控系统协同实现工序无缝衔接。从而解决了现有技术中分离式装置协同性差、集成度不足导致的砂浆固化、夹具污染及工序衔接不畅的问题，提高了砌筑机器人的施工效率、质量稳定性和自动化水平。

1.一种砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述储浆模块包括储浆罐，所述储浆罐采用密封保温的耐腐蚀金属结构，罐体内设有防固化搅拌组件及加热系统。

3.根据权利要求1所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述喷浆模块包括高压气罐、液压模块、输浆管及高压射针，所述高压气罐内置气压调节阀并通过所述液压模块驱动所述输浆管，所述输浆管连接所述储浆模块与所述高压射针。

4.根据权利要求3所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述高压射针为可更换式喷头结构，喷射角度调节范围为15°-45°。

5.根据权利要求1所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述抓取模块包括夹具控制模块及夹具，所述夹具控制模块采用电液混合驱动结构，所述夹具的夹持面设有高摩擦系数复合橡胶层。

6.根据权利要求5所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述夹具的夹持面设有凹凸纹理的粗糙摩擦层。

7.根据权利要求5所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述夹具控制模块的下端设有防溅凹槽，用于阻隔喷浆过程中飞溅的砂浆。

8.根据权利要求1所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述储浆模块与所述喷浆模块通过模块化拼接方式集成于同一安装基座，整体适配砌筑机器人的4轴串联式工业机械臂末端，并通过螺栓快速拆装。

9.根据权利要求1所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述喷浆模块与所述抓取模块通过电液伺服系统分别独立驱动，所述机器人主控系统根据砖块尺寸及施工位置自动调整夹具夹持力度与高压射针喷射角度，并控制抹浆与抓取动作的切换时序。

10.根据权利要求3所述的砌筑机器人的抓取和抹浆的集成装置，其特征在于，所述高压气罐的输出压力范围为0.3-0.8mpa，所述液压模块采用电磁阀与活塞组合结构，根据所述气压调节阀的输出压力精确控制砂浆输送流量。